土木工程中的主要材料 分类
土木工程材料知识点
第一节 绪论什么是土木工程材料土木工程包括：建筑、道路、桥梁、沿途、地下、港口、水利、市政工程——用来建设的材料即为土木工程材料复合材料：碳纤维复合材料、聚合物复合材料、高分子复合材料 绿色建材：含义：采用清洁的生产技术、少用天然资源、多用工业或城市固体废弃物（和农植物秸秆）（生产过程）建材本身：无毒、无污染、无放射性建材功能：有利于环保、有利于人体健康 土木工程材料分类：发展趋势：高性能化、复合化和多功能化、良好的环境协调性、无污染可再生 发展方向：优先发展水泥与混凝土材料、提高配套 土木工程材料质量的控制方法： ,初步确定来源以及质量情况 对工程材料进行抽样检验检测半成品和成品的技术性能，从而评定材料在实际工程中的实际技术性能。
采取相应的措施避免对工程质量造成的不良影响、土木工程对材料的基本要求：安全、适用、美观、耐久与经济 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的物理性质密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量（包含内部空隙）表观密度：vm =ρ堆积密度：粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
所谓绝对密实状态下的体积，是指不含有任何孔隙的体积。
表观密度表示材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量。
容积密度表示材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量。
堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。
材料的堆积体积指在自然、松散状态下，按一定方法装入容器的容积，包括颗粒体积和颗粒之间空隙的体积。
堆积密度：v''m0=ρ材料的孔隙率：块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比。
00000100)1(1000P ⨯-=⨯-=ρρVV V 开口孔隙率：是指材料中能被水饱和（即被水所充满）的孔隙体积占材料在自然状态的体积的百分率.闭口孔隙率：是总孔隙率与开口孔隙率之差材料的密实度:材料体积内被固体物质充实的程度。
土木工程材料
17、时效强化：经过时效处理后的钢材的屈服强度和极限强度提高，塑性和冲击韧性有所降低，弹性模量得以恢复的现象
18、钢材的热处理：退火、正火、淬火、回火
材料
1、土木工程材料按照化学成文分为：无机材料，有机材料（植物材料、沥青材料、合成高分子材料），复合材料（无机材料与有机材料经过有机复合制成的材料，金属材料与无机非金属材料经过复合制成的材料）；按材料在建筑物或构筑物中的功能分类：承重材料非承重材料保温隔热材料，吸声隔声材料、防水材料、装饰材料
2、《中华人民共和国标准化法》将我国标准分为国家标准（GB/T），行业标准（JGJ），地方标准（DB），企业标准（QB）
冲击韧性是指刚才抵抗冲击荷载变形的能力，通常用冲击韧性值ak来表示ak=mg（H-h）/A
当温度下降到一定范围内时，冲击韧性突然下降，钢材的断裂呈脆性，这一现象称为钢材的冷脆性。这时的温度范围称为脆性临界温度。脆性临界温度越低，钢材的低温冲击韧性越好，越能在低温下承受冲击荷载
因时效导致钢材性能改变的程度称为实效敏感性。
图中B上点是这一阶段的应力首次下降前的最高应力，称为上屈服强度ReH；B下点是不计初始瞬时效应是屈服阶段的最低应力，成为下屈服强度（ReL）
下屈服强度的实际意义：钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。设计中一般以下屈服强度作为钢材容许应力取值的依据。
9、材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏、强度也不显著降低的性质。
KR=fb/fg
一般材料在吸水后水分会减弱其内部结合力，从而造成强度的下降
土木工程材料(1)
❖体积安定性：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中， 体积变化的均匀性。
❖强 度 等 级 ： 硅 酸 盐 水 泥 分 为 42.5 、 42.5R 、 52.5 、 52.5R 、 62.5、62.5R六个强度等级；其他五种水泥分为32.5、32.5R、 42.5、42.5R、52.5R六个等级。其中有代号R者为早强型水泥。
▪建筑石膏的应用：可拌制抹面灰浆，用于室 内墙面及顶棚抹灰，也可掺入其他材料制作石 膏板。
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二、水硬性胶凝材料
水泥： 水泥是土木工程建设中最重要的建筑材料之一。它不仅
大量应用于建筑工程中，而且还广泛用于公路、桥梁、铁 路、水利等工程中，它还是配制混凝土的重要材料。
我国常用水泥的主要品种有： ➢硅酸盐水泥
1 烧结多孔砖 烧结多孔砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料 烧制的主要用于结构承重的多孔砖。烧结多孔砖的孔洞率一般在15 ％以上。在建筑中烧结多孔砖多用于砌筑六层以下的承重墙或高层 框架结构填充墙。多孔砖形状见图。
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烧结多孔砖和烧结空心砖
2 烧结空心砖 烧结空心砖是以粘土、页岩或粉煤灰为主要原料烧 制的空心砖。空心砖顶面有孔，孔大而少，而多孔砖孔小而多。空 心砖的孔洞率一般在30％以上。空心砖形状见图3-2。
➢普通硅酸盐水泥 ➢矿渣硅酸盐水泥 ➢火山灰质硅酸盐水泥 ➢粉煤灰硅酸盐水泥 ➢复合硅编酸辑p盐pt 水泥等
常用水泥的生产
❖硅酸盐水泥的生产：两磨一烧
❖其它品种水泥的生产：常用水泥中的其他几种类型是由 硅酸盐水泥熟料掺入一定量的混合材料经磨细而得到的。 混合材料指的是火山灰质混合材料、粉煤灰、粒化高炉矿 渣等。
（2）料石：经过人工或机械开采出 的较规则的块石。主要用于砌筑墙身、 踏步、拱和纪念碑、柱等。
土木工程材料(简答题含答案)
简答题1.简述土木工程材料的主要类型及发展方向。
（1).主要类型：①土木工程材料按使用功能可分为：承重材料、围护材料、保温隔热材料、防水材料和装饰材料等5种;②按化学成分可分为：有机材料、无机材料和复合材料等3种.（2）.发展方向：①从可持续发展出发；②研究和开发高性能材料；③在产品形式方面积极发展预制技术；④在生产工艺方面要大力引进现代技术。
2。
简述发展绿色建筑材料的基本特征.①建材生产尽量少使用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物;②采用低能耗、无污染环境的生产技术；③在生产过程中不得使用甲醛、芳香族、碳氢化合物等，不得使用铅、镉、铬及其化合物制成的颜料、添加剂和制品；④产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康；⑤产品具有多功能，如抗菌、灭菌、除霉、除臭、隔热、保温、防火、调温、消磁、防射线、抗静电等功能；⑥产品可循环和回收利用，废弃物无污染排放以防止二次污染。
3。
简述石灰的主要特点及用途。
（1）.特点:①可塑性和保水性好；②硬化速度慢，强度低；③耐水性差，硬化时体积收缩大.（2).用途：①配制石灰砂浆和灰浆；②配制石灰土和三合土；③生产硅酸盐制品；④制造碳化制品；⑤生产无熟料水泥。
4.简述建筑石膏的主要特性及应用。
(1).特性：①凝结硬化快;②硬化时体积微膨胀；③硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低；④防火性能好；⑤具有一定的调温、调湿作用；⑥耐水性、抗冻性和耐热性差。
（2）.应用:①制作石膏抹面灰浆；②制作石膏装饰品；③制作各种石膏板制品。
5。
简述水玻璃的主要特性及应用。
(1）.特性：①黏结性能良好;②耐酸腐蚀性强；③耐热性良好；④抗压强度高.（2).应用：①涂刷建筑物表面；②用于土壤加固；③配制速凝防水剂；④配制水玻璃矿渣砂浆；⑤配制耐酸、耐热砂浆及混凝土。
6。
简述孔隙对材料性质的影响。
①孔隙率越大材料强度越低、表观密度越小;②密实的材料且为闭口孔隙的材料是不吸水的，抗渗性、抗冻性好；③粗大的孔隙因水不易留存,吸水率常小于孔隙率;④细小且孔隙率大、开口连通的孔隙具有较大的吸水能力,抗渗性、抗冻性差。
土木工程材料总结
● 土木工程材料可分为广义土木工程材料和狭义土木工程材料。
广义：是指用于建筑工程中所有材料（1构成建筑物，构筑物的材料，如石灰，水泥2是施工过程中所需要的辅助材料，如脚手架，模板3是各种建筑器材，如消防设备，给水排水设备）。
狭义土木工程材料是直接构成土木工程实体的材料。
●土木工程材料分类：1.按化学成分，无机材料，有机材料和复合材料2.按使用功能，承重结构材料，非承重结构材料和功能材料。
● 土木工程与材料的关系：1.材料是保证土木工程质量的基础2.材料对土木工程造价的影响3.材料对土木建筑工程技术进步起促进作用●密度：是指材料在绝对密度状态下单位体积的质量。
V m /=ρ（v 材料在绝对密实状态下的体积） ● 表观密度：是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度。
0/0V m =ρ（V0材料在包含闭口孔隙条件下的体积（只含内部闭口孔，不含开口孔））●体积密度：是指材料在自然状态下单位体积(含开口，闭口孔隙）V m '='/ρ ●堆积密度：是指散粒状材料单位堆积体积（含开口，闭口）11/V m =ρ ● 孔隙率：是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率，以p 表示，V V V p '-'=/，密实度是与孔隙率相对应的概念，指材料体积内被固体物质充实的程度，用D 表示D=1—P●空隙率指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质空隙体积占堆积体积的百分率101/V V V p -=' ●吸水性:指材料在吸收水分的性质。
（材料吸水饱和时的含水率为吸水率，分质量吸水率和体积吸水率）材料含水后，自重增加，强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显体积膨胀。
● 吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，一含水率表示。
吸湿作用一般是可逆的，及材料可吸放空气中的水分。
● 耐水性指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。
土木工程材料考试必备考点
1根据物质的种类及化学成分将土木工程材料分为无机材料、有机材料和复合材料三大类无机材料分为金属材料（黑色金属、有色金属）、非金属材料（天然石材、烧土制品、胶凝材料、混凝土及硅酸盐制品）；有机材料分为植物材料、沥青材料、高分子材料；复合材料分为无机非金属材料与有机材料复合、金属材料和无机非金属材料复合、金属材料与有机材料复合技术标准分为四级：国家标准、部标准准、地方标准、企业标准2材料的组成包括化学组成、矿物组成、相组成。
化学组成化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量矿物组成材料科学中常将具有特定的晶体结构、具有特定的物理力学性能的组织结构称为矿物相组成材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相3材料的结构可分为宏观结构、细观结构、微观结构宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。
按孔隙分致密结构多孔结构微孔结构；按组织构造分堆聚结构纤维结构层状结构散粒结构细观结构也称亚微观结构是指可用光学显微镜观察到的结构微观结构是指原子分子层次的结构可用电子显微镜或X射线来进行分析研究按微观结构分可分为晶体玻璃体胶体晶体：质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则，呈周期性排列时所形成的结构称为晶体结构玻璃体：玻璃体亦称为无定形体或非晶体。
其结合健为共价键及离子键；玻璃体的结构特征为质点在空间上呈非周期性排列。
胶体：以胶粒（粒径为10－７到10－１０ｍ的固体颗粒作为分散相，分散在连续相介质（如水，气，溶剂）中，形成的分散体系为胶体。
4密度指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
P=m/v表观密度在自然状态下，单位体积的质量.P。
=m/v。
堆积密度粉粒或粒状材料在堆积状态下，单位体积质量（材料堆积体积包含了颗粒之间的空隙）P’。
=m/v’。
密实度指材料的体积内被固体物质充实的程度孔隙率指材料的体积内，孔隙体积所占比例填充率在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度空隙率在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例材料的亲水性和憎水性θ≤90°时水分子之间的内聚力小于水分子与材料表面分子之间的相互吸引力，此种材料称为亲水性材料θ＞90°时水分子之间的内聚力大于水分子与材料表面分子之间的吸引力，材料表面不会被水浸润，此种材料称为憎水性材料5材料的理论强度是指材料在理想状态下应具有的强度。
土木工程概论第2章 土木工程材料5
1、板材（纸面石膏板、空心石膏板、装饰石膏板等）→内隔墙、 吊顶、装饰（浮雕、艺术灯圈、角花）；
2、水泥混合料（调节水泥硬化时间）。
2、石灰
高温 CaCO3＝CaO+CO2↑ 石灰岩、大理岩
生石灰 熟石灰
消石灰
（CaO） （Ca(OH)2）
消化→陈伏
特点： 1、可塑性好（细腻）。加入水泥砂浆提高其塑性。 2、硬化速度慢（结晶、碳化）。 3、耐水性差。不宜用于潮湿环境，易于溃散。
防水混凝土、耐腐蚀混凝土、导电混凝土、耐油混凝土、耐热混凝土、 防辐射混凝土等。
沥青混凝土
组成：
矿料（碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等）+路用沥青 材料
分类：
连续级配混合料
按材料组 成及结构 分类
用一套规定筛孔尺寸的标准筛对某一矿质混合料进行筛分析 时，所得到的级配曲线是一顺滑的曲线，具有连续线，相邻 粒级的粒料之间有一定的比例关系
HPB(Hot Rolled Plain Bars)—热轧光圆 钢筋，钢筋屈服强度为235MPa
HRB335 Ⅱ级钢筋
钢筋等级
HRB(Hot rolled Ribbed Bars)—热轧带肋 钢筋，钢筋屈服强度为335MPa
HRB400 RRB400
RRB(Remained heat treatment Ribbed Bars)—余热处理带肋钢筋，钢筋屈服 强度为400MPa
天然沥青
石油在天然条件下，经过轻质油 分蒸发、氧化和缩聚作用形成的 天然产物 。
种 类 焦油沥青
石油沥青
石油经人工炼制而成 。
煤沥青 木沥青 页岩沥青 其他
油分（含蜡） 三组分 沥 青 成 分 树脂
沥青质
土木工程材料
1.2 材料的基本状态参数
1.2.1、材料的密度、表观密度和堆积密度 1 .2.1.1 密度
密度是指材料在绝对密实状态下单位体积内 的质量。材料在绝对密实状态下，单位体积 的质量称为密度。按下式计算：
式中 f—材料的强度，Mpa； Ｐ—材料破坏时的最大荷载，N； A—材料受力截面积，mm2。
“比强度” 比强度是评价材料是否轻质高强的指
标。它等于材料的强度与体积密度之比， 其数值大者，表明材料轻质高强。
二、弹性与塑性（略）
三 、脆性与韧性 脆性 材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性
变形，不出现塑性变形，而突然破坏的性质称为脆性。 具有这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强 度比抗拉强度大得多，可达几倍到几十倍。脆性材料抵 抗冲击或振动荷载的能力差，故常用于承受静压力作用 的工程部位如基础、墙体、柱子、墩座等。属于此类的 材料如石材、砖、混凝土、铸铁等。
测定方法：外观形状规则，按几何公式计 算，外观形状规则，用排液法。
在自然状态下，材料内往往含有水分，其 质量将随含水程度而改变，故测定体积密 度时应注明其含水程度。一般指的是材料 在气干状态下的体积密度，干燥材料的表 观密度称为干表观密度。
1.2.1.3 堆积密度 散粒状材料在堆积状态下单位体积的质量称为堆 积密度。按下式计算：ρ0’=m/ v0’
d
②抗渗等级Pn
• 对于混凝土和砂浆抗，抗渗渗等性常级用抗渗等级(S)表示：
S=10H－1 H－试件开始渗水时的水压力（MPa）
• 影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征
• 地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、 防水材料等均要求较高的抗渗性。