土木工程概论第二章土木工程材料
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土木工程概论—02土木工程材料
2.1 早期土木工程材料
2.1.5 灰
灰是指石灰和石膏。 2、石灰 石灰是土木工程界较早使用的矿物胶凝材料之一；
石灰石经高温煅烧后，碳酸钙将分解成为生石灰（氧化钙）；
生石灰加水消解成为消石灰（氢氧化钙）； 工程界一般使用的是消石灰。
2.1 早期土木工程材料
2.1.6 木材
木材是一种古老的工程材料。 木材的优点：轻质、高强、易于加工、有较好的弹性和韧 性、能承受冲击和振动作用、导电和导热性能低、木纹美
粒径大于5mm的颗粒）
2.1 早期土木工程材料
2.1.4 砂石
砂是混凝土和砂浆的主要组成材料之一，一般分天然砂和人工 砂两类。 天然砂（由自然条件作用而形成的粒径在5mm以下的岩石颗粒） 按产源分：山砂、河砂和海砂； 按粗细程度分：粗、中、细砂
2.1 早期土木工程材料
2.1.5 灰
灰是指石灰和石膏。 1、石膏 石膏具有如下特性： 建筑石膏加水拌制的浆体具有良好的可塑性； 建筑石膏的凝结速度快，加水几分钟后即可失去流动性， 30min产生强度； 凝结硬化时，体积不收缩，且有约1%的体积膨胀； 石膏制品的优点：轻质、新颖、美观和价廉等 缺点：但强度低、耐水性能差
钢筋与砼有相近的线膨胀系数 钢筋：c=1.2×10-5/ ℃ 砼：c=1.0×10-5 ~ 1.5×10-5/ ℃
砼可以保护钢筋不被锈蚀。
2.2 近代土木工程材料
4、钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土
预应力钢筋混凝土是指：
（1）构件受力前，在使用中受拉区预先施加预压应力； （2）构件受力后，预先施加预压应力首先将全部或部分抵消 使用荷载作用的拉应力，从而延缓构件的开裂； 特别适用于大跨结构
2.3.3 纤维混凝土 纤维混凝土：是在混凝土中加入合成材料纤维丝或钢纤维，是 由纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料 的总称。所用纤维按其材料性质可分为：
土木工程概论 第2章 土木工程材料
土木工程概论
Wh
mh m
m
100%
Wh —材料在吸湿状态下的重量，g； mh —材料的含水率，％；
m —材料在干燥状态下的重量，g。
在一定的温度和湿度条件下，材料中所含水分与周围 空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。
土木工程概论
（2）吸水性 材料在水中(通过毛细孔隙)吸收水分的性质称为吸水性。土木工 程材料吸水性的大小一般用质量吸水率表示。质量吸水率是指材料 吸水饱和时，其内部吸收水分的质量占干材料质量的百分率。 计算公式：
m V
式中 ——材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；
m ——材料的质量（干燥至恒重，kg或g）；
V0——材料在自然状态下的体积或表观体积（m3或cm3）。
土木工程概论
自然状态下的体积：包括材料实体体积和内部孔隙（闭口和开口 ）体积的外观几何形状的体积。
测定方法：材料在包含孔隙条件下的体积可采用排液置换法或水 中称重法测量。
土木工程概论
1.按组成物质和化学成份分类 土木工程材料按基本成分分类，分为金属材料和非金属材料 两大类，金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属，非 金属材料按其化学成分分为有机材料和无机材料。工程中常 见的材料按组成物质和化学成份分类见表。
土木工程概论
土木工程概论
2.按功能分类 土木工程材料按功能分类，可分为结构材料（承受荷载作用 的材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其 他功能的材料，如起围护作用的材料、起防水作用的材料、 起装饰作用的材料、起保温隔热作用的材料等）。
m
V
式中 ：——材料的密度（g/cm3）； m——材料的质量（干燥至恒重，g）； V——材料在绝对密实状态下的体积（cm3）。
《土木工程概论》第2章 土木工程材料1
材料的脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而忽然破坏的性质。 材料的韧性：物体受外力作用时，产生变形而不易折断的性质。
二、土木工程材料的性质
2、材料的基本力学性质 （4）材料的耐久性与环境协调性
土木工程材料的发展方向要求除具有良好的使用性能外，还须具有良好的环境 协调性能，即具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率，强调环保绿 色建材。
四、砂、石子
石子
粒径大于5mm的岩石颗粒，分碎石和卵石。在混凝土组成材料中，石子 为粗骨料，常用作路桥工程、铁路工程的路基道碴等。
四、砂、石子
砂
砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。 根据粗细程度不停又有粗砂、中砂、细砂之分。土木工程常用的是中、粗砂。
四、砂、石子
砂
天然砂：由自然条件作用形成（主要为岩石风化），
四、砂、石子
砂
课后思考题 沙漠里的砂能否用于土木工程？
第二章 土木工程材料
《土木工程概论》
课前复习
1、土木工程有哪些性质，分别是什么意思？
课前复习
2、古代土木工程的时间范围，以及分为哪几个时期？
（新石器时代）—17世纪中叶 萌芽时期——形成时期——发达时期：
课前复习
3、以下哪项工程是近代土木工程典型代表？
A.埃及金字塔 B.圆明园 C.京杭大运河 D.三峡大坝
课前复习
4、现代土木工程有哪些特征？
工程功能化 城市立体化 交通高速化 工程设施大型化
学习 目标
1、掌握土木工程材料的分类和不同时期材料的应用情况。 2、能分辨和理解材料随时代变化发展的应用情况不断变化，对土 木工程常用材料有更多的认识，对以后详细学习材料计量计价打 基础。
二、土木工程材料的性质
2、材料的基本力学性质 （4）材料的耐久性与环境协调性
土木工程材料的发展方向要求除具有良好的使用性能外，还须具有良好的环境 协调性能，即具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率，强调环保绿 色建材。
四、砂、石子
石子
粒径大于5mm的岩石颗粒，分碎石和卵石。在混凝土组成材料中，石子 为粗骨料，常用作路桥工程、铁路工程的路基道碴等。
四、砂、石子
砂
砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。 根据粗细程度不停又有粗砂、中砂、细砂之分。土木工程常用的是中、粗砂。
四、砂、石子
砂
天然砂：由自然条件作用形成（主要为岩石风化），
四、砂、石子
砂
课后思考题 沙漠里的砂能否用于土木工程？
第二章 土木工程材料
《土木工程概论》
课前复习
1、土木工程有哪些性质，分别是什么意思？
课前复习
2、古代土木工程的时间范围，以及分为哪几个时期？
（新石器时代）—17世纪中叶 萌芽时期——形成时期——发达时期：
课前复习
3、以下哪项工程是近代土木工程典型代表？
A.埃及金字塔 B.圆明园 C.京杭大运河 D.三峡大坝
课前复习
4、现代土木工程有哪些特征？
工程功能化 城市立体化 交通高速化 工程设施大型化
学习 目标
1、掌握土木工程材料的分类和不同时期材料的应用情况。 2、能分辨和理解材料随时代变化发展的应用情况不断变化，对土 木工程常用材料有更多的认识，对以后详细学习材料计量计价打 基础。
土木工程概论课件2土木工程材
拉和抗弯性能。
木材常用于房屋建筑、家具制造 等方面，具有自然美感和舒适性
。
木材的缺点是易受潮、易腐朽和 易燃，需要采取防水、防腐、防
火等保护措施。
砌体材料
砌体材料主要包括砖、石材等， 具有抗压强度高、耐久性好等优
点。
砌体材料可以建造各种类型的建 筑和结构物，如砖混结构房屋、
石拱桥等。
砌体材料的缺点是自重大、施工 效率低等，且对环境有一定的影
土木工程概论课件2-土 木工程材料
目录
Contents
• 土木工程材料概述 • 传统土木工程材料 • 新型土木工程材料 • 材料的选择与应用 • 土木工程材料的试验与检测
01 土木工程材料概述
定义与分类
定义
土木工程材料是指用于土木工程建设 的各种材料，包括天然材料和人造材 料。
分类
根据用途可分为结构材料、功能材料 和装饰材料等；根据材质可分为金属 、非金属和复合材料等。
混凝土的缺点包括自重大、抗拉强度低、易开裂等，需要与其他材料配合使用。
钢材
钢材是一种高强度、高韧性的 土木工程材料，具有优良的抗 拉、抗压和抗剪切性能。
钢材可以加工成各种形状和规 格，广泛应用于桥梁、高层建 筑、工业厂房等建筑结构中。
钢材的缺点是易锈蚀，需要采 取防锈措施。
木材
木材是一种可再生、环保的土木 工程材料，具有较好的抗压、抗
响。
03 新型土木工程材料
高性能混凝土
总结词
具有高强度、高耐久性和高工作性能的混凝土
详细描述
高性能混凝土是一种新型的土木工程材料，它通过采用优质原材料、先进的制备 技术和严格的施工控制，实现了高强度、高耐久性和高工作性能。这种混凝土具 有优良的力学性能、耐久性和稳定性，能够满足现代土木工程的需求。
木材常用于房屋建筑、家具制造 等方面，具有自然美感和舒适性
。
木材的缺点是易受潮、易腐朽和 易燃，需要采取防水、防腐、防
火等保护措施。
砌体材料
砌体材料主要包括砖、石材等， 具有抗压强度高、耐久性好等优
点。
砌体材料可以建造各种类型的建 筑和结构物，如砖混结构房屋、
石拱桥等。
砌体材料的缺点是自重大、施工 效率低等，且对环境有一定的影
土木工程概论课件2-土 木工程材料
目录
Contents
• 土木工程材料概述 • 传统土木工程材料 • 新型土木工程材料 • 材料的选择与应用 • 土木工程材料的试验与检测
01 土木工程材料概述
定义与分类
定义
土木工程材料是指用于土木工程建设 的各种材料，包括天然材料和人造材 料。
分类
根据用途可分为结构材料、功能材料 和装饰材料等；根据材质可分为金属 、非金属和复合材料等。
混凝土的缺点包括自重大、抗拉强度低、易开裂等，需要与其他材料配合使用。
钢材
钢材是一种高强度、高韧性的 土木工程材料，具有优良的抗 拉、抗压和抗剪切性能。
钢材可以加工成各种形状和规 格，广泛应用于桥梁、高层建 筑、工业厂房等建筑结构中。
钢材的缺点是易锈蚀，需要采 取防锈措施。
木材
木材是一种可再生、环保的土木 工程材料，具有较好的抗压、抗
响。
03 新型土木工程材料
高性能混凝土
总结词
具有高强度、高耐久性和高工作性能的混凝土
详细描述
高性能混凝土是一种新型的土木工程材料，它通过采用优质原材料、先进的制备 技术和严格的施工控制，实现了高强度、高耐久性和高工作性能。这种混凝土具 有优良的力学性能、耐久性和稳定性，能够满足现代土木工程的需求。
土木工程概论第02章土木工程材料
用途：配制石灰砂浆或混合砂浆，作为砌筑材料。
二、石膏
概念：石膏的主要成分是硫酸钙。
特点：建筑石膏中含有许多自由水蒸发后留下的孔隙，故其表面密度小
、绝热性好、吸声性强，但这也使其具有强度较低、吸水率较大、抗渗性和 抗冻性差等缺点。
用途：建筑石膏除可用作室内抹灰、粉刷、水泥原料中的缓凝剂和激发
状，涂布后能够在结构物表面形成无接缝的完整防水膜的材料。 防水涂料适合于各种复杂、不规则部位的防水，可以采用冷施工 ，从而大大改善了劳动条件，施工方便、快捷。
二、 保温隔热材料 概念：保温隔热材料也称为绝热材料，主要用于建筑工程的
墙壁、屋面保温、热力管道保温、制冷工程隔热等。
建筑保温隔热材料按材质可分为：无机保温隔热材料和有机保
普通硅酸盐水泥：
由硅酸盐水泥熟料、6%～20%混合材料、适量石膏磨细而制成的水 硬性胶凝材料。其矿物组成成分和基本性能与硅酸盐水泥接近，是土 木工程中应用最广泛的水泥品种。
其它品种水泥：
有特殊需要的水泥，如道路硅酸盐水泥、中低热水泥、快硬硅酸 盐水泥、白色硅酸盐水泥与彩色硅酸盐水泥等。
四、沥青及其它胶凝材料
分类：按照生产工艺不同可分为烧结砖和非烧结砖。
烧结砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过 焙烧而成的长方体块体。非烧结砖不需要焙烧，一般是以硅质材 料（如粉砂、粉煤灰）和钙质材料（如石灰、石膏）为主要原料 ，加入少量水泥或石灰作固结剂，再加入微量外加剂和适量水混 合搅拌压制成型，经自然养护或蒸养一定时间即成的块体材料。
2.5 木材
概念：
木材具有轻质高强、弹性和韧性好、耐冲击、导热性低、装 饰性强等优点，是土木工程的常用材料。
分类：木材加工后的材种可分为原木、原条、板方材、
二、石膏
概念：石膏的主要成分是硫酸钙。
特点：建筑石膏中含有许多自由水蒸发后留下的孔隙，故其表面密度小
、绝热性好、吸声性强，但这也使其具有强度较低、吸水率较大、抗渗性和 抗冻性差等缺点。
用途：建筑石膏除可用作室内抹灰、粉刷、水泥原料中的缓凝剂和激发
状，涂布后能够在结构物表面形成无接缝的完整防水膜的材料。 防水涂料适合于各种复杂、不规则部位的防水，可以采用冷施工 ，从而大大改善了劳动条件，施工方便、快捷。
二、 保温隔热材料 概念：保温隔热材料也称为绝热材料，主要用于建筑工程的
墙壁、屋面保温、热力管道保温、制冷工程隔热等。
建筑保温隔热材料按材质可分为：无机保温隔热材料和有机保
普通硅酸盐水泥：
由硅酸盐水泥熟料、6%～20%混合材料、适量石膏磨细而制成的水 硬性胶凝材料。其矿物组成成分和基本性能与硅酸盐水泥接近，是土 木工程中应用最广泛的水泥品种。
其它品种水泥：
有特殊需要的水泥，如道路硅酸盐水泥、中低热水泥、快硬硅酸 盐水泥、白色硅酸盐水泥与彩色硅酸盐水泥等。
四、沥青及其它胶凝材料
分类：按照生产工艺不同可分为烧结砖和非烧结砖。
烧结砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过 焙烧而成的长方体块体。非烧结砖不需要焙烧，一般是以硅质材 料（如粉砂、粉煤灰）和钙质材料（如石灰、石膏）为主要原料 ，加入少量水泥或石灰作固结剂，再加入微量外加剂和适量水混 合搅拌压制成型，经自然养护或蒸养一定时间即成的块体材料。
2.5 木材
概念：
木材具有轻质高强、弹性和韧性好、耐冲击、导热性低、装 饰性强等优点，是土木工程的常用材料。
分类：木材加工后的材种可分为原木、原条、板方材、
土木工程概论第二章复习重点及习题
第二章土木工程材料一、学习重点（一）基本概念1、土木工程材料：任何土木工程建(构)筑物(包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等)都是用相应材料按一定的要求建造成的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。
2、天然砂：由自然条件作用(主要是岩石风化)而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。
3、硅酸盐水泥：根据国家标准(GB175—92)规定，凡由硅酸盐水泥熟料，0~5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。
4、绿色建材：其含义是指：采用清洁的生产技术，少用天然资源、大量使用工业或城市固体废弃物和农植物秸秆，生产无毒，无污染、无放射性，有利于环保与人体健康的建材。
（二）基本知识和基本理论材料一般分为金属材料和非金属材料两大类。
材料按功能分类般分为结构材料(承受荷载作用的材料)和功能材料(具有专门功能的材料)。
材料按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温隔声材料等。
了解材料在土木工程中的作用主要应从三个方面去认识：材料对保证工程质量的作用；材料对工程造价的影响；材料对工程技术进步的促进作用。
1、砖、瓦、砂、石、灰砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料，由于其工程用量大，原料价格低，一般都在当地或附近地区采购。
（1）砖砖是一种常用的砌筑材料。
广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。
按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。
（2）瓦瓦是屋面材料。
瓦的种类较多，按所用材料分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等；按形状分，有平瓦和波形瓦两类。
（3）砂砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。
砂一般分为天然砂和人工砂两类。
按其产源不同，天然砂可分为：河砂、海砂和山砂。
土木工程概论 第二章
建筑石膏的凝结硬化速度很快，在加水拌和后，最初成为可 塑的浆体，但很快就失去塑性并产生强度，随后发展成为坚硬的 固体。建筑石膏凝结硬化时体积略膨胀，这一性质使得石膏制品 的表面光滑、细腻，尺寸精确，形体饱满，装饰性好。
2.2.1 石膏
另外，建筑石膏还具有较好的防火、隔热、吸声和吸湿性， 但其耐水性和抗冻性较差。
砂一般分为天然砂和人工砂两类。由自然条件作用（主要是 岩石风化）而形成的，粒径在5 mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。 人工砂是由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般 不用。
2.1.3 砂
按其产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂。山砂表面 粗糙，颗粒多棱角，含泥量较高，有机杂质含量也较多，故质量 较差。海砂和河砂表面圆滑，但海砂含盐分较多，对混凝土和砂 浆有一定影响。河砂较为洁净，故应用较广。
木材是传统的建筑材料，在古建筑中广泛应用于寺 庙、宫殿以及民居等。由于木材具有质轻、高强，弹性 和韧性好，纹理美观，绝热和热工性能好等优点，在现 代土木工程中，木材仍属于重要的建筑材料。
2.1.6 木材
按树种的不同，木材一般分为针叶木材和阔叶木材。针叶树 叶细如针，材质较软，树干通直高大，质地均匀，且易于加工， 如图2-10所示，常用于制作梁、柱、门窗等，如松、柏、杉等； 阔叶树叶片宽大，如曲柳、榆、桦、柞（zu7，落叶乔木）等， 其材质较硬，树干较短，难以加工，但是强度高，纹理美观，宜 做室内装修及家具。
与天然石材相比，人造石材色彩艳丽、光洁度高，抗压耐磨、 韧性好、结构致密，比重轻、不吸水、耐侵蚀风化、放射性低，具 有资源综合利用的优势，是名副其实的绿色环保建材，被广泛用来 制作地砖、台面、水槽、洁具、浴缸，还可用在墙面、柱面、楼梯 踏步等的建筑装饰以及花盆、雕塑、工艺制品等艺术加工方面。
2.2.1 石膏
另外，建筑石膏还具有较好的防火、隔热、吸声和吸湿性， 但其耐水性和抗冻性较差。
砂一般分为天然砂和人工砂两类。由自然条件作用（主要是 岩石风化）而形成的，粒径在5 mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。 人工砂是由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般 不用。
2.1.3 砂
按其产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂。山砂表面 粗糙，颗粒多棱角，含泥量较高，有机杂质含量也较多，故质量 较差。海砂和河砂表面圆滑，但海砂含盐分较多，对混凝土和砂 浆有一定影响。河砂较为洁净，故应用较广。
木材是传统的建筑材料，在古建筑中广泛应用于寺 庙、宫殿以及民居等。由于木材具有质轻、高强，弹性 和韧性好，纹理美观，绝热和热工性能好等优点，在现 代土木工程中，木材仍属于重要的建筑材料。
2.1.6 木材
按树种的不同，木材一般分为针叶木材和阔叶木材。针叶树 叶细如针，材质较软，树干通直高大，质地均匀，且易于加工， 如图2-10所示，常用于制作梁、柱、门窗等，如松、柏、杉等； 阔叶树叶片宽大，如曲柳、榆、桦、柞（zu7，落叶乔木）等， 其材质较硬，树干较短，难以加工，但是强度高，纹理美观，宜 做室内装修及家具。
与天然石材相比，人造石材色彩艳丽、光洁度高，抗压耐磨、 韧性好、结构致密，比重轻、不吸水、耐侵蚀风化、放射性低，具 有资源综合利用的优势，是名副其实的绿色环保建材，被广泛用来 制作地砖、台面、水槽、洁具、浴缸，还可用在墙面、柱面、楼梯 踏步等的建筑装饰以及花盆、雕塑、工艺制品等艺术加工方面。
《土木工程概论》第2章 土木工程材料
钢材的缺点是易锈蚀，因此需要做好钢结构的 防锈防腐养护。火灾中钢材会软化。
钢材
钢材等级
✓ Q235，Q345， Q390，420
✓ 数字表示钢材的 屈服强度
✓ 强度单位为 MPa(N/mm2)
钢材强度的理解
一块等级为Q235的钢板，厚度10mm，宽度 200mm，按图示方向受拉，则需要多大的拉 力，该钢板会被拉坏？
2.2.2木材
木材的力学性质：木材的顺纹（作用力方向与 纤维方向平行）强度远高于横纹（作用力方向 与纤维方向垂直）强度。因此，木材非常适合 承受拉力和弯矩。
木材的缺点：构造不均匀、各向异性，易吸湿、 吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形，易燃、 易腐等。
2.2.3混凝土和钢筋混凝土
混凝土是由胶结材料、骨料及水按一定比例配 制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成 的人造石材。简写为“砼”。
材料的物理性质主要有密度、弹性模量、泊松 比、孔隙率、含水率等；
材料的化学性质主要包括化学组分、亲水性、 憎水性、老化、锈蚀等。
材料的力学性质指材料在各种荷载作用下的强 度、变形及破坏性质。
材料强度指单位面积上材料所能承受的最大荷 载。
概念：弹性、塑性
橡皮擦
橡皮泥
土木工程材料的功能性属性主要有抗火性能、 隔热性能、抗腐蚀性能等，是功能材料选择的 依据。
2.1 土木工程材料与工程结构的关系
土木工程材料的选择与土木工程设计方案、施 工方案、工程经济性、及使用性能密切相关。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度、建筑物的 高度、道路的最大载重量、以及工程造价等。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度：
石拱桥的单孔跨度通常不超过20米； 钢索拉结的悬索桥单跨跨度早已突破千米， 1998年建成的日本明石大桥主跨为1991米。
钢材
钢材等级
✓ Q235，Q345， Q390，420
✓ 数字表示钢材的 屈服强度
✓ 强度单位为 MPa(N/mm2)
钢材强度的理解
一块等级为Q235的钢板，厚度10mm，宽度 200mm，按图示方向受拉，则需要多大的拉 力，该钢板会被拉坏？
2.2.2木材
木材的力学性质：木材的顺纹（作用力方向与 纤维方向平行）强度远高于横纹（作用力方向 与纤维方向垂直）强度。因此，木材非常适合 承受拉力和弯矩。
木材的缺点：构造不均匀、各向异性，易吸湿、 吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形，易燃、 易腐等。
2.2.3混凝土和钢筋混凝土
混凝土是由胶结材料、骨料及水按一定比例配 制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成 的人造石材。简写为“砼”。
材料的物理性质主要有密度、弹性模量、泊松 比、孔隙率、含水率等；
材料的化学性质主要包括化学组分、亲水性、 憎水性、老化、锈蚀等。
材料的力学性质指材料在各种荷载作用下的强 度、变形及破坏性质。
材料强度指单位面积上材料所能承受的最大荷 载。
概念：弹性、塑性
橡皮擦
橡皮泥
土木工程材料的功能性属性主要有抗火性能、 隔热性能、抗腐蚀性能等，是功能材料选择的 依据。
2.1 土木工程材料与工程结构的关系
土木工程材料的选择与土木工程设计方案、施 工方案、工程经济性、及使用性能密切相关。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度、建筑物的 高度、道路的最大载重量、以及工程造价等。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度：
石拱桥的单孔跨度通常不超过20米； 钢索拉结的悬索桥单跨跨度早已突破千米， 1998年建成的日本明石大桥主跨为1991米。
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程有关的性质。 • (2)力学性质 指材料在应力作用下,有关抵抗破坏和变形的
能力的性质。 • (3)耐久性 指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的
能力。
2.1土木工程材料的基本性质
(1)材料的物理性质
一.材料密度与孔隙率 1.实际密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的干质量。 计算公式：ρ=m/v 其中：材料在绝对密实的状态下的体积用V表示
无机非金属材料与有机材料复合（玻璃纤维增强塑料、沥青混合物等） 复合材料 金属材料与无机非金属材料复合（钢材混凝土、夹丝玻璃等）
金属材料与有机材料复合（轻质金属夹芯板）
2.1土木工程材料的基本性质
• 材料是构成土木工程建筑物的物质基础。直接关系建筑物 的安全性、功能性以及使用寿命和经济成本。
• 一般来说，材料的性质可分为四个方面： • (1)物理性质 包括表示材料物理状态特征及与各种物理过
（2）材料的力学性质
一、材料的受力变形 材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时伴随 材料的变形，根据变形特点，可分为：
• 弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来 形状的性质称为弹性，这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。
• 塑性变形：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝 的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。
第二章 土木工程材料
简述
• 纵观我国历史，劳动人民在土木工程材料的生产 和使用方面，曾经取得重大的成就。在金属冶炼、 木材防腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地 位。我国历代许多有名的建筑物如万里长城、都 江堰水利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、 楼阁、塔等都说明当时我国土木工程材料特别是 天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产 和应用技术都达到了很高的水平。每当出现新的 建筑材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木 工程的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量 运用、混凝土的兴起。
密实度D反映材料的密实程度，D值越大材料越密实。
孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率计算 式如下：
材料的孔隙率与密实度有关，两者之和D+P=1。完全密实的材料， 孔隙率P=0，密实度D=1.材料的许多性质，如强度、吸水性、抗渗性、 抗冻性、导热性、吸声性都与孔隙率及孔隙特征有关。
2.1土木工程材料的基本性质
二.材料与水有关的性质
• 1. 亲水性和憎水性 亲水性：如果材料表面可以被水湿润或侵润，这种性质称为亲水
性。具备这种性质的材料称为亲水性材料（如，砖、木材等等）。 憎水性：如果材料表面不能被水湿润或侵润，这种性质称为憎水
性。具备这种性质的材料称为憎水性材料（如，沥青，石蜡等等）。 • 2. 吸湿性和含水率
简述
• 任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码 头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的, 土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料 的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大类。金 属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材 料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。材 料也可按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用的 材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其 它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用的材料； 起装饰作用的材料；起保温隔热作用的材料等）。材料还 可按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结 构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料； 建筑防水材料；建筑保温材料等。工程上通常还按材料的 化学成分将材料分为三大类，如表。
吸湿性： 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质称为吸 湿性，吸湿性用含水率表示：
式中 Wh——材料含水率（%） ms——材料吸湿状态下的质量； mg——材料干燥状态下的质量。
2.1土木工程材料的基本性质
• 3. 吸水性和吸水率：
吸水性：材料与水接触吸收水分的性质，称为吸水性。吸水性用吸水率表 示，此时又分质量吸水率和体积吸水率两种。 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分 率。计算式如下：
体积吸水率——材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百 分率，计算式如下：
式中Wm——材料的质量吸水率（%） mb——材料吸水饱和时的质量（g） mg——材料在干燥状态下的质量（g）
2.1土木工程材料的基本性质
• 4. 耐水性和软化系数：
耐水性：指材料长期在水的作用下不被破坏、强度不明显的下降的 性质，材料的耐水性用软化系数表示，计算式如下： ·
2.1土木工程材料的基本性质
2.表观密度（视密度） 指材料包括闭口孔隙条件下单位体积的干质量，下式计算： ρo=m/V' 其中：材料自然状态下的体积用V'表示: V'=V+闭口孔隙体积 3.体积密度（容重） 是指材料在自然状态下单位体积所具有的干质量，下式计算 ρo=m/Vo Vo=V+闭口孔隙体积+开口空隙体积
2.1土木工程材料的基本性质
4.堆积密度 指砂、石等散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。 计算公式：ρo'=m/Vo' 其中：材料在自然堆积状态下的体积 Vo'=V+V孔（开口孔隙体积+闭口孔隙体积）+ V空（颗粒间的孔隙体积）。
2.1土木工程材料的基本性质
4.材料的密实度和孔隙率
密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：
材料的分类
金属材料
黑色金属（铁、钢、不锈钢等） 有色金属（铝、铜及合金等）
无机材料 非金属材料
天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材） 烧土制品及熔融制品（砖、瓦、玻璃） 胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥） 混凝土及硅酸盐制品（混凝土、砂浆等）
植物材料 有机材料 沥青材料
高分子材料
木材、竹材等 石油沥青、煤沥青及其制品 塑料、涂料、胶粘剂
式中：K——材料ห้องสมุดไป่ตู้软化系数 f1——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa） f——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
• 5. 抗渗性和抗渗等级： 抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质，抗渗性用渗透系数表示，
也可以用抗渗等级表示。 三.材料的热工性质；
热工性质包括材料的导热性、耐燃性和热变形性。
2.1土木工程材料的基本性质
能力的性质。 • (3)耐久性 指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的
能力。
2.1土木工程材料的基本性质
(1)材料的物理性质
一.材料密度与孔隙率 1.实际密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的干质量。 计算公式：ρ=m/v 其中：材料在绝对密实的状态下的体积用V表示
无机非金属材料与有机材料复合（玻璃纤维增强塑料、沥青混合物等） 复合材料 金属材料与无机非金属材料复合（钢材混凝土、夹丝玻璃等）
金属材料与有机材料复合（轻质金属夹芯板）
2.1土木工程材料的基本性质
• 材料是构成土木工程建筑物的物质基础。直接关系建筑物 的安全性、功能性以及使用寿命和经济成本。
• 一般来说，材料的性质可分为四个方面： • (1)物理性质 包括表示材料物理状态特征及与各种物理过
（2）材料的力学性质
一、材料的受力变形 材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时伴随 材料的变形，根据变形特点，可分为：
• 弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来 形状的性质称为弹性，这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。
• 塑性变形：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝 的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。
第二章 土木工程材料
简述
• 纵观我国历史，劳动人民在土木工程材料的生产 和使用方面，曾经取得重大的成就。在金属冶炼、 木材防腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地 位。我国历代许多有名的建筑物如万里长城、都 江堰水利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、 楼阁、塔等都说明当时我国土木工程材料特别是 天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产 和应用技术都达到了很高的水平。每当出现新的 建筑材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木 工程的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量 运用、混凝土的兴起。
密实度D反映材料的密实程度，D值越大材料越密实。
孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率计算 式如下：
材料的孔隙率与密实度有关，两者之和D+P=1。完全密实的材料， 孔隙率P=0，密实度D=1.材料的许多性质，如强度、吸水性、抗渗性、 抗冻性、导热性、吸声性都与孔隙率及孔隙特征有关。
2.1土木工程材料的基本性质
二.材料与水有关的性质
• 1. 亲水性和憎水性 亲水性：如果材料表面可以被水湿润或侵润，这种性质称为亲水
性。具备这种性质的材料称为亲水性材料（如，砖、木材等等）。 憎水性：如果材料表面不能被水湿润或侵润，这种性质称为憎水
性。具备这种性质的材料称为憎水性材料（如，沥青，石蜡等等）。 • 2. 吸湿性和含水率
简述
• 任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码 头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的, 土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料 的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大类。金 属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材 料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。材 料也可按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用的 材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其 它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用的材料； 起装饰作用的材料；起保温隔热作用的材料等）。材料还 可按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结 构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料； 建筑防水材料；建筑保温材料等。工程上通常还按材料的 化学成分将材料分为三大类，如表。
吸湿性： 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质称为吸 湿性，吸湿性用含水率表示：
式中 Wh——材料含水率（%） ms——材料吸湿状态下的质量； mg——材料干燥状态下的质量。
2.1土木工程材料的基本性质
• 3. 吸水性和吸水率：
吸水性：材料与水接触吸收水分的性质，称为吸水性。吸水性用吸水率表 示，此时又分质量吸水率和体积吸水率两种。 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分 率。计算式如下：
体积吸水率——材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百 分率，计算式如下：
式中Wm——材料的质量吸水率（%） mb——材料吸水饱和时的质量（g） mg——材料在干燥状态下的质量（g）
2.1土木工程材料的基本性质
• 4. 耐水性和软化系数：
耐水性：指材料长期在水的作用下不被破坏、强度不明显的下降的 性质，材料的耐水性用软化系数表示，计算式如下： ·
2.1土木工程材料的基本性质
2.表观密度（视密度） 指材料包括闭口孔隙条件下单位体积的干质量，下式计算： ρo=m/V' 其中：材料自然状态下的体积用V'表示: V'=V+闭口孔隙体积 3.体积密度（容重） 是指材料在自然状态下单位体积所具有的干质量，下式计算 ρo=m/Vo Vo=V+闭口孔隙体积+开口空隙体积
2.1土木工程材料的基本性质
4.堆积密度 指砂、石等散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。 计算公式：ρo'=m/Vo' 其中：材料在自然堆积状态下的体积 Vo'=V+V孔（开口孔隙体积+闭口孔隙体积）+ V空（颗粒间的孔隙体积）。
2.1土木工程材料的基本性质
4.材料的密实度和孔隙率
密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：
材料的分类
金属材料
黑色金属（铁、钢、不锈钢等） 有色金属（铝、铜及合金等）
无机材料 非金属材料
天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材） 烧土制品及熔融制品（砖、瓦、玻璃） 胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥） 混凝土及硅酸盐制品（混凝土、砂浆等）
植物材料 有机材料 沥青材料
高分子材料
木材、竹材等 石油沥青、煤沥青及其制品 塑料、涂料、胶粘剂
式中：K——材料ห้องสมุดไป่ตู้软化系数 f1——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa） f——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
• 5. 抗渗性和抗渗等级： 抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质，抗渗性用渗透系数表示，
也可以用抗渗等级表示。 三.材料的热工性质；
热工性质包括材料的导热性、耐燃性和热变形性。
2.1土木工程材料的基本性质