土木工程材料课程 学习指南

学习指南绪论绪论课旨在展示土木工程材料这一课程的概貌、材料与土木工程的关系、材料的重要性、材料的分类、各类材料的特性、发展历史以及发展趋势，通过本章的学习，可以了解为什么要学土木工程材料这门课程。

结合课件中古今中外大量的土木工程图片，了解不同材料的基本性能和用途，对材料与土木工程的紧密关系有一个较直观的了解，对材料在人类及社会发展中所扮演的角色有所感悟。

本章重点：1.土木工程与材料的关系；2.土木工程对材料的基本要求；3.土木工程材料的发展趋向。

本章难点：理解土木工程材料性能对于工程质量控制的意义以及学好土木工程材料课的重要性。

本章学习要求为了解性学习。

结合本章课程录像、教材以及课后习题的学习，对本课程的结构框架有一个清晰的认识，有目的地开展学习。

本章作业：绪论习题1。

第一章土木工程材料的基本性质本章介绍材料的基本性质，属于材料的共性。

学习材料的基本性质是了解和掌握所有土木工程材料性能特点及其工程应用的基础。

本章的内容有材料的基本物理力学性能，材料与水有关的性质，材料的基本力学性质，材料的热工、声学、光学性质及耐久性，材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响。

本章的重点是材料的基本物理性质、材料与水有关的几个性质，包括亲水性与憎水性、吸水性与吸湿性、耐水性抗冻性与抗渗性。

难点是理解材料的组成和结构及构造对材料各方面性质的影响，如材料孔结构对材料抗冻性、抗渗性、力学性能及其它性能的影响规律。

学习时，应从基本性质的概念入手，借助于课件中的动画，理解各概念的物理意义、记住计算公式，了解其测试方法，着重掌握相关性质的影响因素。

在充分理解概念的基础上，正确掌握和运用相关公式就不再困难。

本章安排了一次土木工程材料基本性质的实验课（实验1），通过试验的具体操作，进一步加深对土木工程材料基本性质的相关知识点的理解。

本章作业：第1章习题1、3、4、6、8。

第二章石材天然石材是土木工程领域应用最早的工程材料，具有良好的装饰性能和较高的抗压强度，也是其它一些工程材料的原材料，如混凝土用砂石骨料。

本章需要掌握石材的分类、应用范围和石材的技术性质，包括其物理性质、力学性质和加工性质等；难点是不同种类石材的工程技术特点及其选用原则。

本章内容的学习是从实际工程中最常见的石灰石、花岗岩和大理石入手，通过石材颜色、纹理、化学成分等方面对石材性能进行比较，着重掌握其加工工艺和工程应用范围。

学习课件是以大理石、石灰岩和花岗岩为重点，着重讲授这三种石材的分类、性能特点和应用范围，适当增加了砂岩的相关内容，也补充了一些人造石材和装饰石材的相关内容。

本章重点：1.石材的应用范围；2. 石材的分类；3.石材的技术性质，主要是物理性质、力学性质和加工性质。

本章难点：不同种类石材的选用原则。

本章作业：第2章习题2、5、6。

第三章气硬性胶凝材料胶凝材料分有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类，无机胶凝材料又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。

本章介绍气硬性胶凝材料的相关内容，本章的内容包括是石膏、石灰、水玻璃和菱苦土四种气硬性胶凝材料的原料与生产工艺、水化与硬化特点、技术性质及指标、质量标准与检验、应用范围等。

本章重点：气硬性胶凝材料的性能特点，石膏、石灰的原料、生产工艺、技术性质、尤水化硬化特点。

本章难点：掌握气硬性胶凝材料的水化硬化特点；了解气硬性胶凝材料的应用范围。

石灰是古老的胶凝材料，居家装修时也会用到石膏板，石膏线等，这些都是我们耳熟能详的应用实例。

所以学习相关内容时，应从实际工程和生活中能接触到的胶凝材料的典型例子入手，掌握气硬性胶凝材料的胶凝原理以及其在实际工程中的应用，以便能够在实际应用中正确地选择和使用气硬性胶凝材料。

本章内容是课程考核重点之一。

本章作业：第3章习题3、4、8。

第四章水泥水泥是最主要的水硬性胶凝材料，其用途广，用量大，水泥的性能和质量关系到土木工程的质量，是本课程的重点之一。

本章的内容以硅酸盐水泥为主，介绍六大通用硅酸盐水泥的性质、技术要求、特性以及应用范围。

要求掌握硅酸盐水泥、掺混合材的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥的特性，做到能根据工程要求、环境特点合理选择水泥。

同时了解其它品种的水泥以及不同的使用环境和工程。

本章的重点：硅酸盐水泥熟料的矿物组成、水化反应、水化产物、水化硬化特点、技术要求、水泥石的腐蚀以及硅酸盐水泥的特性和应用；水泥混合材种类，活性混合材的水化特点；矿渣硅酸盐水泥的二次水化反应；6种水泥的性能特点及应用范围。

本章难点：硅酸盐水泥的水化反应，水化产物对水泥石性能的贡献。

本章安排了水泥胶砂成型试验（实验2）和水泥标准稠度试验（实验3）和水泥强度试验（实验7）共3个实验内容，希望通过水泥胶砂成型、测定标准稠度用水量和水泥胶砂28天强度三个试验，加深对水泥这种水硬性胶凝材料的感性认识，帮助学生理解其理论知识。

本章作业：第4章习题2、3、5、6、8。

第五章混凝土混凝土是世界上用量最大、使用范围最广的人造材料，也是土木工程领域最重要的结构材料之一。

混凝土除作为结构材料之外，还兼具装饰、防水等功能。

由于混凝土是一种需要通过中间制造的人工石材，每一种原材料的性能、制备的每一个环节都会影响混凝土的性能。

通过本章的学习，要求掌握混凝土原材料的作用及其技术性质，混凝土的施工性能、力学性能、收缩变形及耐久性及其影响因素，并学会混凝土配合比设计与调整，了解不同品种的混凝土，并能在实际工程中根据工程特点以及环境条件正确使用混凝土。

本章内容包括混凝土概述，混凝土的基本组成材料的技术性质以及选择原则，混凝土的各阶段的性能（凝结硬化前新拌混凝土的和易性，硬化混凝土的强度、变形性能、耐久性等）及其影响因素，混凝土用的外加材料（包括外加剂和矿物掺合料），混凝土的质量控制，混凝土的配合比设计与调整，其它品种混凝土等。

本章的重点：混凝土的基本组成材料对混凝土性能的影响，混凝土的各阶段的性能（凝结硬化前的和易性，硬化后的强度、变形性能、耐久性等）及其影响因素，混凝土的配合比设计与调整。

本章难点：混凝土和易性与强度的关系，强度的影响因素，混凝土的变形及其影响因素，混凝土质量控制。

对于混凝土这样一种由多种原材料混合而成的多相非均质复合材料，混凝土原材料的复杂性导致混凝土性能的复杂性，各种原材料的质量选择会对混凝土各阶段性能产生多方面的影响，制备混凝土的工艺过程及养护条件对硬化混凝土性能有极大的影响，使用过程中的环境条件也对混凝土的性能变化有很大的影响。

学习过程中要特别重视这三个阶段。

学习时先从混凝土的概述入手，对混凝土的定义、分类、主要性能、应用范围、优缺点有一定的了解。

然后了解混凝土组成材料，重点是了解水泥品种以及强度等级、砂石的质量要求（有害杂质）、级配、砂的粗细程度、石子的最大粒径、颗粒形状与表面特征、石子的强度等技术性质对混凝土的性能的影响。

对于混凝土的性质分为凝结硬化前与凝结硬化后两大部分来掌握。

凝结硬化前的和易性，即施工性能，凝结硬化后的强度及其影响因素，以及混凝土在使用过程中的变形性能，了解在不同阶段混凝土产生变形的原因、变形的发展过程，混凝土结构在长期的使用过程中，影响混凝土耐久性的相关因素，提高混凝土耐久性的主要措施。

在混凝土矿物掺合料和外加剂这部分，混凝土矿物掺合料从哪些方面对混凝土性能产生影响的，矿物掺合料的种类、不同矿物掺合料的特性、以及在混凝土中应用特性，目前工程中常常使用的矿物掺合料有哪些，如何掌握和使用矿物掺合料，混凝土减水剂和缓凝剂的作用机理、对混凝土性能的影响和使用方法混凝土质量控制与配合比设计部分以混凝土质量控制为基础，重点阐述混凝土的配制强度计算的依据由来，以混凝土实际工程为例，详细讲授混凝土的配合比设计步骤的调整方法。

通过混凝土原材料的复杂性强调混凝土配合比设计需要先通过计算，必须进行实验室调整才能用于施工。

本章安排了3次实验课，分别是混凝土原材料试验（实验3）、混凝土成型试验（实验4）和混凝土强度试验（实验8），通过实验加深对于混凝土用砂、石的基本性能、混凝土配制、和易性、成型、养护后的抗压强度以及混凝土配合比设计的全过程的认识和理解。

本章作业：第5章习题1、2、3、5、6、7、8、10、11、12、13、14、15、16、19。

第六章建筑砂浆本章以砌筑砂浆为重点，介绍工程中常见的各类砂浆，以期对砂浆有全面的认识和了解；增加对预拌砂浆的介绍。

本章重点：1．砌筑砂浆的组成材料、和易性、强度及强度等级；2．砌筑砂浆配合比设计；3．抹面砂浆的组成材料、分层施工法；本章难点：1．吸水基底对砂浆强度的影响；2．砌筑砂浆的强度与强度等级之间的关系。

砂浆可以看作是“没有粗骨料的混凝土”，所以学习本章时可以与第五章混凝土知识进行类比学习，建立起砂浆与混凝土清晰的区别与联系。

本章作业：第6章习题3、4、5、6。

第七章墙体材料与屋面材料墙体材料和屋面材料是建筑工程中不可缺少的材料，在建筑中起承重、围护、隔断、防水、保温、隔声等作用。

本章包括墙体材料和屋面材料两部分，其中墙体材料为重点。

本章有砖、砌块、墙板和屋面材料四个方面的内容。

要求了解烧结砖的基本原材料和制备工艺；烧结砖的基本性能和质量等级；烧结砖的应用以及应用中存在的问题；墙体材料改革和建筑节能；烧结多孔砖和空心砖的孔洞率以及基本性能的差异；蒸养(压)砖的基本原材料和制备工艺及其使用范围；砌块的分类；普通混凝土小型空心砌块和蒸压加气混凝土砌块的基本性能和应用时需要注意的问题；墙用板材的分类和性能特点；屋面材料的基本类型和应用。

本章重点：各种烧结砖的分类和基本技术性能，普通混凝土小型空心砌块和蒸压加气混凝土砌块的基本性能和应用，石膏板的基本性能和应用范围。

本章难点：不同类型烧结砖的原材料和基本性能的差异；烧结砖的耐久性和质量等级；常用砌块与烧结砖之间基本性能的差异以及应用过程中需要注意的问题。

本章安排了一次砌墙砖的强度试验（实验7）。

本章作业：第7章习题3、4、5、9、11。

第八章金属材料金属材料是重要的土木工程材料，本章的教学目标主要是使学生掌握金属材料的相关知识，以及在工程中的应用情况。

本章重点是建筑钢材，主要介绍钢的分类和主要建筑钢材，钢的冶炼，建筑钢材的抗拉性能、冷弯性能、冲击性能、硬度、耐疲劳性能，建筑钢材的晶体组织和化学成分、钢材的热加工与冷加工、建筑钢材标准与选用.本章难点是钢材的力学性能；钢材的冷加工与强化。

通过介绍建筑钢材的基本性能，及在不同受力情况下的变形特点，掌握建筑钢材在工程中的应用。

本章制作了钢筋抗拉演示、钢筋冷拉时效、钢筋冷弯试验过程三个动画，低碳钢在受拉力作用时，其变形随力的增加而发展的多媒体动画，让学生对建筑钢材的变形破坏性有全面的认识和了解；并配有相关的图片资料，帮助学生掌握各种本章中所介绍的金属材料的性能及使用方法。