土木工程材料(高分子)

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。

高分子工程材料有哪些
高分子工程材料是一类以高分子化合物为基础的材料，它具有优异的力学性能、耐热性、耐化学性，广泛应用于各个领域。

常见的高分子工程材料包括：
1. 聚氯乙烯（PVC）：具有较好的绝缘性能和耐候性，常用于电线电缆、建筑材料等。

2. 聚乙烯（PE）：具有良好的机械性能和化学稳定性，常用于容器、管道、绝缘材料等。

3. 聚丙烯（PP）：具有良好的耐热性和耐化学性，常用于汽车零件、电器外壳等。

4. 聚苯乙烯（PS）：具有较好的透明性和耐冲击性，常用于塑料杯、餐具等。

5. 聚氨酯（PU）：具有优异的强度和弹性，常用于汽车零件、家具等。

6. 聚酯（PET）：具有良好的耐热性和耐化学性，常用于瓶子、纤维等。

7. 聚碳酸酯（PC）：具有较好的透明性和耐冲击性，常用于手机壳、眼镜等。

8. 聚甲醛（POM）：具有良好的耐磨性和机械性能，常用于齿轮、轴承等。

除了以上常见的高分子工程材料，还有更多种类的高分子材料，如聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）等，它们在特定领域有着特殊的性能和应用。

土木工程材料的发展历史土木工程材料的发展经历了多个时代，每个时代都有其代表性的材料和特点。

以下是各个时代的主要内容和特点概述。

1.天然材料时代在古代，土木工程中主要使用的是天然材料，如木材、石头、土壤等。

这些材料在当时不仅来源广泛，而且加工和利用方式也相对简单。

例如，木材被用于建造房屋、桥梁等，石头则被用于制作工具、武器等。

虽然这些材料的使用在一定程度上取得了成功，但也存在一些问题，如易腐烂、强度不高、不耐久等。

2.水泥与混凝土时代19世纪初，水泥和混凝土的发明为土木工程带来了革命性的变革。

水泥是一种无机胶凝材料，具有良好的力学性能和耐久性，而混凝土则是由水泥、砂、石等材料混合而成的复合材料，具有较高的强度和耐久性。

这些材料的出现为土木工程提供了更为可靠、耐用的建筑材料，推动了土木工程的发展。

3.钢材与混凝土时代20世纪初，钢材和混凝土的发明和应用进一步推动了土木工程的发展。

钢材具有高强度、良好的塑性和韧性，而且耐腐蚀、耐高温。

而混凝土则被用作承重结构和防护材料，具有高强度、耐久性和防火性能好的特点。

在土木工程中，钢材和混凝土的组合应用使得建筑物和结构物的强度和跨度都有了质的飞跃。

4.高分子材料时代20世纪中叶，高分子材料的出现为土木工程提供了新的选择。

高分子材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、易加工等特点，被广泛应用于建筑结构、防水材料、装饰材料等领域。

例如，塑料、合成橡胶等高分子材料可用于制作防水卷材、保温材料等，同时也为土木工程师提供了更多的设计选择。

5.复合材料时代复合材料的出现进一步丰富了土木工程材料的种类和性能。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的，这些材料通过特殊的工艺手段结合在一起，以获得更好的性能。

例如，钢筋混凝土就是一种典型的复合材料，它结合了钢筋和混凝土两者的优点，具有更高的强度和耐久性。

此外，碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等也相继问世，进一步推动了土木工程的发展。

6.绿色建筑材料时代随着人们对环境保护意识的不断提高，绿色建筑材料逐渐成为了土木工程领域的热点。

冷加工强化：钢材经冷加工后产生塑性变形，屈服点明显提高，而塑性、韧性降低，弹性模量下降的现象。原因：钢材在冷加工时发生晶粒变形、破碎和晶格扭曲，对位错运动的阻力增大。
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

1、树脂
塑料的主要组分，不仅起着胶结其他组分的作用，而 且决定了塑料的类型、性能、用途和成本等。
2、填料与增强材料
化学性质不活泼得分状、片装或纤维状的固体物质，可 改善或提高塑料的强度、硬度、耐热性等性能；减低成 本，其掺量为30%~70%。
3、增塑剂
分子量小、熔点低和难挥发的有机化合物，可则噶塑料 的柔软性和可塑性、降低玻璃化温度和粘流温度。
❖ 应用于结构材料：
➢ 桥梁，如人行天桥等； ➢ 轻结构建筑物，玻璃钢、聚合物混凝土等； ➢ 混凝土的增强筋等。
二、高分子材料简介
❖ 定义：
➢ 高分子材料的主要组成是高分子化合物 ➢ 高分子化合物是由一种或多种简单低分子化合
物聚合而成的，也叫聚合物或高聚物。
高分子化合物的组成
高分子化合物（聚合物）是由一种或几种 小分子化合物（单体），通过聚合反应，以共 价键连接若干个重复结构单元成形的分子量很 大的化合物。
4、其他助剂：
包括着色剂、抗老剂、稳定剂、固化剂、润滑剂等。
二、 塑料的分类
1．按使用特性分类
❖ 通用塑料 指产量大、用途广、成型性好、价格低的 塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。
❖ 工程塑料 指能承受一定外力作用，具有良好的机械 性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用 作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。
➢ 化学组成：合成高分子主要由碳、氢元素组成，同 时也含有少量杂原子，如：氧、氮、硫、磷、硅、 钛等。
➢ 单体组成：烃、羧酸、酯、醚等有机化合物及其衍 生物。
按高分子主链组成，聚合物的分类
❖ 碳链聚合物 主链上只含碳元素，如聚乙烯、 聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、丁苯橡胶、 氯丁橡胶等。
❖ 杂链聚合物 主链上除碳元素外，还含有O、N、 P、S等元素，如聚酯树脂、环氧树脂等。

《土木工程材料》重要知识点一、材料基本性质（1）基本概念1.密度：状态下单位体积（包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重；3.表观密度：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；4.堆积密度：散粒状材料单位体积（含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积）物质颗粒的质量；5.孔隙率：材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6.空隙率：散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积（开口孔隙与间隙之和）占堆积体积的百分率；7.强度：指材料抵抗外力破坏的能力（材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力）8.比强度：指材料强度与表观密度之比，材料比强度越大，越轻质高强；9.弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质；10.塑性：指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，这种不能恢复的变形称为塑性变形；11.韧性：指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质；12.脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质；13.硬度：指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力；14.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力；15.亲水性：当湿润角≤90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力，这种性质称为材料的亲水性；16.憎水性：当湿润角＞90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力，这种性质称为材料的憎水性；亲水性材料憎水性材料17.润湿边角：当水与材料接触时，在材料、水和空气三相交点处，沿水表面的切线与水和固体接触面所成的夹角称为湿润边角；18.吸水性：指材料在水中吸收水分的性质；19.吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率表示；20.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；21.抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质；22.抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质；23.导热性：当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力称为导热性；24.热容量：材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。

高弹态是橡胶的使用状态，常温处于高弹态的聚 合物均可用作橡胶。
粘流态是聚合物成型时的状态。 完全结晶的聚合物的温度-变形曲线有所不同， 在熔点Tm以前不出现高弹态，而是保持结晶态；当温 度升高到熔点以上时，若分子量足够大，则出现高弹 态，若分子量很小，则直接进入粘流态。
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图7-7 结晶聚合物温度-形变曲线
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㈡塑料管 塑料管是指采用塑料为原料，经挤出、注塑、焊 接等工艺成型的管材和管件。与传统的镀锌钢管和铸 铁管相比，塑料管具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重 量轻、施工方便和供水效率高等优点。常用的塑料管 包括硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS（丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）管、聚丁烯管、玻璃钢 管以及铝塑等复合塑料管。
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二、建筑中常用的塑料制品 塑料既可用做防水、隔热保温、隔声和装饰等功 能材料；也可制成玻璃纤维或碳纤维增强塑料，用做 结构材料。 ㈠塑料门窗 塑料门窗是由硬质聚氯乙烯型材经切割、焊接、 拼装、修整而成的门窗制品，与传统的钢、木门窗相 比，塑料门窗具有美观耐用、安全、节能等一系列优 点。
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㈡聚合物的物理状态及性能特点 聚合物的各种物理状态可以根据形变能力与温度 关系曲线—温度-变形曲线进行划分。按温度区域可划 分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理形态。
图7-6 非晶聚合物温度-形变曲线
（Ma、Mb—分子量可编，辑pptMa ＜ Mb ）
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玻璃态是塑料的使用状态，常温处于玻璃态的聚 合物都可用作塑料。
1-分子量低；2-分子量较搞
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在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘 流态三种状态之一，不同聚合物可能处于不同的物理 状态，表现出不同的力学性能。

金属材料
有 机 材 料 复 合 材 料
植物质材料 沥青材料 高分子材料 无机非金属材 料和有机材料 的复合
建筑结构材 料
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土， 钢筋 钢木结构：建筑钢材，木材
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块 墙板：混凝土墙板、石膏板、 复合墙板 防水材料：沥青及其制品 绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨 胀珍珠岩石 吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料 采光材料：窗用玻璃 装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝 材
建 筑 材 料
墙体材料
建筑功能材 料
第一篇
绪论
二、土木工程材料分类
2、按功能及用途分类 建筑结构材料：承重、传力 建筑功能材料：非承重、非传力 防水材料、装饰材料、保温材料、遮 挡及分隔等墙体材料

第一篇
绪论
三、建筑结构材料的主要种类
1、水泥混凝土及其组成材料 水泥、砂、石、掺合料、外加剂、水。 2、承重墙体材料及其组成材料、地基用材料 水硬性及气硬性胶凝材料、建筑砂浆、砖 （主要为烧结砖及部分蒸养砖和免烧砖）。 3、钢材 板材、管材、型钢、钢筋及钢绞线、高 强螺拴及锚具。

五、土木工程材料的基本性质
（二）、力学性质



3、脆性和韧性 脆性：材料受力达到一定程度后，无明显塑性变形， 便突然破坏的性质。 如：混凝土、玻璃、陶瓷等。 特点：抗压强度高，抗冲击、抗拉、抗振、抗折（弯） 强度低。 韧性：材料在振动或冲击作用下，能吸收较大能量， 并产生较大变形而不突然破坏的性质。 如：低碳钢、合金钢、木材、某些高分子材料等。 特点：抗拉、抗折（弯）强度高。 Wk 冲击韧性指标： k A


1、强度 强度与应力的关系 强度是材料在应力作用下抵抗外力破 坏的能力，它表征材料的力学本性， 是材料本身的性质（抗拉、抗压、抗 剪、抗弯）。 应力是施加于材料上的单位面积的作 用力，是表征外力对材料的作用，与 材料本性无关（压应力、拉应力、剪 应力、弯应力）。

土木工程中的新型防水材料研究与应用在土木工程领域，防水工程是至关重要的一环。

良好的防水性能不仅能够保护建筑物的结构安全，延长其使用寿命，还能为人们提供舒适、干燥的居住和使用环境。

随着科技的不断进步，新型防水材料不断涌现，并在土木工程中得到了广泛的研究与应用。

一、新型防水材料的种类1、高分子防水材料高分子防水材料是以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基料，加入适量的助剂和填充料等，经特定工艺加工而成。

常见的高分子防水材料有三元乙丙橡胶防水卷材、聚氯乙烯（PVC）防水卷材、氯化聚乙烯（CPE）防水卷材等。

这些材料具有拉伸强度高、断裂伸长率大、耐老化性能好等优点，适用于各种防水工程。

2、防水涂料防水涂料是一种液态或半液态的防水材料，涂刷在基层表面后，经过固化形成一层具有防水性能的薄膜。

常见的防水涂料有聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料、JS 防水涂料等。

防水涂料施工方便，能够适应各种复杂的基层形状，且与基层粘结力强，防水效果好。

3、自粘防水卷材自粘防水卷材是一种具有自粘性的防水卷材，无需使用胶粘剂，只需将卷材底面的隔离膜揭去，即可直接粘贴在基层上。

自粘防水卷材具有施工速度快、粘结牢固、防水性能可靠等优点，在土木工程中得到了越来越广泛的应用。

4、防水密封材料防水密封材料主要用于建筑物的接缝、门窗周边等部位的防水密封。

常见的防水密封材料有硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶等。

这些材料具有良好的粘结性、弹性和耐候性，能够有效地防止水的渗透。

二、新型防水材料的性能特点1、优异的防水性能新型防水材料在防水性能方面有了显著的提高，能够有效地阻止水分的渗透，保护建筑物的结构不受损害。

例如，高分子防水材料的耐水性、耐腐蚀性和耐老化性能都非常出色，能够在长期的使用过程中保持良好的防水效果。

2、良好的物理性能新型防水材料具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度等物理性能，能够适应基层的变形和开裂，保证防水系统的完整性。

同时，这些材料还具有良好的耐热性、耐寒性和耐候性，能够在不同的环境条件下正常使用。

土木工程材料分类土木工程材料是指在土木工程中用于建筑、道路、桥梁等工程结构的各种材料。

根据材料的性质和用途不同，土木工程材料可以分为多种分类。

在土木工程中，材料的选择对工程质量和使用寿命有着至关重要的影响，因此对土木工程材料的分类及其特点的了解十分必要。

一、金属材料。

金属材料是土木工程中常用的一类材料，主要包括钢材、铝材、铜材等。

钢材是土木工程中使用最广泛的金属材料，其具有高强度、耐腐蚀、可塑性好等优点，常用于建筑结构、桥梁、钢筋混凝土等工程中。

铝材轻质、耐腐蚀，常用于航空、铁路等领域。

铜材导电性能好，常用于电力工程中。

二、非金属材料。

非金属材料是土木工程中另一类常用的材料，主要包括混凝土、玻璃纤维、塑料等。

混凝土是土木工程中使用最广泛的非金属材料，其具有耐压、耐磨、耐腐蚀等优点，常用于建筑结构、路面、桥梁等工程中。

玻璃纤维具有优良的抗拉强度和耐腐蚀性能，常用于加固材料、隔热材料等。

塑料具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特点，常用于管道、隔热材料等。

三、复合材料。

复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有综合性能优异的特点。

在土木工程中，常用的复合材料主要包括玻璃钢、碳纤维等。

玻璃钢具有优良的耐腐蚀性能和抗拉强度，常用于化工设备、储罐、污水处理设备等。

碳纤维具有高强度、轻质等特点，常用于航空、航天、汽车等领域。

四、新型材料。

随着科技的发展，新型材料在土木工程中得到了广泛应用，如聚合物纤维混凝土、高强度混凝土、高分子材料等。

聚合物纤维混凝土具有优良的抗裂性能和耐久性，常用于路面、桥梁等工程中。

高强度混凝土具有高强度、耐磨、耐冻融等特点，常用于重载道路、机场跑道等。

高分子材料具有优良的耐腐蚀性能和绝缘性能，常用于化工设备、管道等。

综上所述，土木工程材料根据其性质和用途的不同可以分为金属材料、非金属材料、复合材料和新型材料。

不同类型的材料各具特点，在工程中有着不可替代的作用。

因此，在土木工程中选择合适的材料至关重要，需要根据工程的具体要求和环境条件进行合理的选择和应用。

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。

土木工程材料知识点总结版土木工程材料是指在土木工程建设中使用的各类材料，包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。

这些材料在土木工程中承担着不同的功能和作用，对工程的性能、耐久性和可靠性有着重要影响。

以下是关于土木工程材料的一些知识点总结：1.金属材料金属材料是土木工程中最常见的材料之一，主要包括钢材、铝材、铜材等。

其中，钢材是应用最广泛的金属材料之一，其优点是强度高、韧性好、可塑性强。

钢材主要用于制作钢筋混凝土结构、钢结构和桥梁等。

铝材和铜材则主要用于制作轻型结构和输电线路等。

2.无机非金属材料无机非金属材料主要包括水泥、石料、石膏、砂子等。

其中，水泥是土木工程中使用最广泛的材料之一，主要用于制作混凝土。

混凝土是一种由水泥、砂子、石料和水按一定比例搅拌而成的材料，具有良好的耐久性和抗压性能。

石料主要用于制作路面和筑堤等。

3.有机高分子材料有机高分子材料主要包括塑料、橡胶等。

这些材料具有较好的耐候性和耐腐蚀性，可以用于制作管道、绝缘材料和密封材料等。

其中，塑料是土木工程中使用最广泛的有机高分子材料之一，常见的有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)等。

4.混凝土混凝土是由水泥、砂子、石料和水按一定比例搅拌而成的一种建筑材料。

其主要特点是强度高、韧性好、耐久性好、易于施工等。

混凝土广泛应用于建筑物、地下结构、路面等土木工程中。

5.钢筋钢筋是一种具有很高强度和韧性的金属材料，主要用于加强混凝土结构的抗拉能力。

钢筋广泛应用于钢筋混凝土结构中，如柱、梁、板等。

6.地基材料地基材料是指用于填充、加固和改良地基的材料，主要包括黏土、砂土、砾石等。

地基材料的选择和处理对土木工程的稳定性和耐久性起着重要作用。

7.沥青沥青是一种由石油加工而成的胶状材料，具有良好的粘结性、抗水性和防腐性能。

沥青主要用于制作路面和屋顶等。

8.防水材料防水材料主要用于防止土木工程中的渗水问题，包括防水涂料、防水卷材、玻璃纤维网格布等。

新型土木工程材料新型土木工程材料是指相对于传统土木工程材料具有创新特点或优势的一类材料。

新型土木工程材料主要包括高性能混凝土、高性能钢材、高分子复合材料、纳米材料等。

这些材料在土木工程领域有着广泛的应用和重要的意义。

首先，高性能混凝土是一种具有优异性能的建筑材料，其强度、耐久性和抗渗透性等方面具有明显的优势。

相比于传统混凝土，高性能混凝土具有更高的抗压强度和抗拉强度，能够承受更大的荷载和抵抗更强的外力作用。

同时，高性能混凝土还具有更好的耐久性，具有更高的耐久性和较长的使用寿命。

其次，高性能钢材也是一种新型土木工程材料，它与传统钢材相比，在强度、延展性和抗腐蚀性等方面具有显著的优势。

高性能钢材具有更高的强度和更好的延展性，能够承受更大的拉力和变形，更适合用于大型桥梁和高层建筑等需要承受巨大力矩的工程。

此外，高性能钢材还具有更好的抗腐蚀性能，能够有效抵抗各种环境条件下的腐蚀侵蚀，延长使用寿命。

再次，高分子复合材料是一种由高分子基质和增强材料组成的复合材料。

与传统材料相比，高分子复合材料具有更高的强度和刚度，同时具有更轻的重量和更好的耐腐蚀性能。

这使得高分子复合材料成为一种理想的土木工程材料，在航空、海洋和汽车等领域得到广泛应用。

最后，纳米材料是一种由纳米颗粒组成的材料，具有尺寸和表面效应的特点。

纳米材料具有独特的物理、化学和力学性质，广泛应用于土木工程中。

例如，纳米颗粒可以用于改善混凝土和沥青的性能，提高抗压强度和抗老化性能。

此外，纳米纤维还可以用于加强材料的强度和硬度，提高耐久性和抵抗磨损。

综上所述，新型土木工程材料具有高强度、耐久性和刚度等优点，可以提高土木工程的性能和质量。

随着技术的发展和研究的深化，新型土木工程材料将会更加广泛地应用于各个领域，为土木工程的发展做出更大的贡献。

《土木工程材料》课程考试大纲课程编号：________________________计划学时：____________ 36 _________教学层次：木科适用专业：管理科学装备教研室2017年2月一、考试目标通过考试，检验学员对于教学大纲所要求的相关内容的掌握情况。

二、课程性质及考试类别(-)课程性质必修(-)考试类别考查三、考试方式及考试所用时间()考试方式包括笔试、平时两部分。

(-)考试所用时间120分钟记分方法百分制，其中笔试占80%.平时占20%。

五、命题要求(-)考试内容要求第一章绪论第一节土木工程材料与土木工程的关系第二节土木工程材料的分类考察范围：土木工程材料的含义、材料的分类标准和类别考核要求：了解土木工程材料的含义及与土木工程的关系掌握土木工程材料的分类标准和类别第二章土木工程材料的基本性质第一节物理性质第二节力学性质第三节耐久性第四节组成与结构考察范围：土木工程材料的物理性质、力学性质、耐久性、组成与结构考核要求：掌握土木工程材料的基本物理性质熟悉常见的力学性质和耐久性第三章气硬性胶凝材料第一节石灰第二节石膏第三节水玻璃考查范围：性胶凝材料的含义和分类，石膏的原料与生产、凝结与硬化、技术要求、性质及应用；水玻璃的组成、硬化、性质和应用考核要求：掌握胶凝材料的含义和分类、石膏的原料与生产、凝结与硬化、技术要求、性质及应用掌握石灰的原料与生产、熟化与硬化、技术要求、性质及应用；菱苦土的组成、唤化及性质特点了解水玻璃的组成、水玻璃的硬化、水玻璃的性质与应用第四章水泥第一节硅酸盐水泥第二节掺混合材料的硅酸盐水泥第三节其他品种水泥考查范围：硅酸盐水泥的组成与特性、水化产物和水泥石的组成、水泥石的性能和凝结硬化的关系；水泥制品的养护条件；硅酸盐水泥的强度发展规律；细度、凝结时间、体积安定性、标号等技术要求和实用意义；儿种常见硅酸盐水泥的共性与特性及其应用。

考核要求：理解和学握硅酸盐水泥的组成与特性、水化产物和水泥石的组成，水泥石的性能和凝结硬化的关系掌握养护温度、湿度对水泥水化及凝结硬化的影响掌握硅酸盐水泥的强度发展规律，硅酸盐水泥的细度、凝结时间、体积安定性、标号等的技术要求和实用意义；了解掺混合材料的硅酸盐水泥的水化特点、普通硅酸盐水泥的性质与应用了解几种常见硅酸盐水泥的共性与特性及其应用第五章混凝土及砂浆第一节混凝土的分类与性能特点第二节普通混凝土的组成材料及质量要求第三节混凝土的主要技术性质第四节混凝土的质量检验与评定第五节普通混凝土配合比设计第六节其他混凝土简介第七节砂浆考查范围：混凝土的定义、分类、主要技术性质、拌合物技术指标及其彫响因素、强度及其彫响因素、强度试验项目、耐久性指标及其彫响因素和措施；普通混凝土配合比设计；外加剂分类和作用；混凝土质量控制原理和措施；特殊性能混凝土的类别考核要求：棠握混凝土的定义、分类、特点、混凝土主要技术性质、拌合物的和易性概念、坍落度的测定方法、流动性选择、彫响和易性的主要因素、混凝土的强度定义、影响因素、捉高强度和促进强度发展的措施、强度试验项目、混凝土的耐久性的定义、衡量的技术性能指标、影响因素等，提高耐久性的措施学握混凝土配合比设计的方法、步骤及实例明确混凝土对其组成材料的基本要求，水泥品种、标号选择的原则、骨料颗粒组成、粒度、级配、颗粒特征、杂质含量等质量耍求了解混凝土对拌合用水的要求了解混凝土外加剂的定义、分类、作用机理与使用效果了解混凝土质量控制的原理、措施、掌握原材料对其性能产生波动的原因了解建筑工程和民用建筑中具有特殊性能的混凝土第六章钢材第一节钢材的冶炼与分类第二节钢材的主要技术性质第三节钢材中化学成分对其性能的影响第四节土木工程用钢的技术标准与选用第五节钢材的防锈与防火考查范围：钢材的类别、性能和技术要求；常见的钢材分类、主要性能；钢组织与化学成分对钢材性能的彫响；冷加工与热处理；技术要求与选用考核要求：熟悉建筑常用钢材的类别、性能和技术要求了解钢材的分类；掌握钢材的主要性能；了解钢组织与化学成分对钢材性能的影响；了解钢材的冷加工与热处理；了解钢材的技术要求与选用。

12.3 建筑涂料
建筑涂料是指涂覆于建筑构件表面，与之能很 好粘结并形成完整保护膜，起保护、装饰、特殊 功能作用或几种作用兼而有之的材料。 12.3.1 涂料的组成与分类
1.涂料的组成 涂料主要由基料（为主要成膜物质，又称胶粘 剂）、颜料（为次要成膜物质，包括体质颜料、 着色颜料、白色颜料等）、分散介质（溶剂）及 助剂等组成。
高分子与低分子化合物相比较，分子量非常高。 由于这一突出特点，聚合物显示出了特有的性能， 表现为“三高一低一消失”。既是：高分子量、 高弹性、高粘度、结晶度低、无气态。因此这些 特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等） 高强度、高韧性、高弹性、绝缘、耐腐蚀等特点。
12.1.2 高聚物的分类 1.按聚合物链节在空间排列的几何形状分类， 分为线型和体型两种。
胶粘剂一般由下列粘料、稀释剂（溶剂）、固 化多，按应用方法可分为热固
型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象 分为结构型、非结构型或特种胶；接形态可分为水 溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。 12.4.2 常用的建筑胶粘剂
1.按照用途不同，我国建筑胶粘剂大致可以分为 如下几类： （1）建筑装修用胶粘剂 （2）建筑密封胶粘剂 （3）建筑结构及化学灌浆用胶粘剂 （4）建筑防腐用胶粘剂
12.1.3 高聚物的老化 在使用过程中，聚合物会由于阳光、热、空气（ 氧和臭氧）等因素的作用而发生结构或组成的变 化，从而引起各种性能的劣化，此现象称为高聚 物的老化。老化的具体表现如：变色、失去光泽 、变硬、变脆、龟裂、变软、发粘、变形、斑点 、强度降低、溶解度、透光率、透气性、耐热、 耐寒性的下降或丧失、绝缘性的破坏等多种形式 。上述变化并不同时出现。但是，老化却是不可 逆转的。
1.热塑性塑料 （1）聚氯乙烯塑料（PVC） （2）聚乙烯塑料（PE） （3）聚丙烯塑料（PP） （4）聚苯乙烯塑料（PS） （5）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） （6）ABS塑料 （7）乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE膜） （8）聚四氟乙烯（PTFE）

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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
热固性塑料
酚醛塑料(PF) 环氧塑料(EP)
聚酯塑料 有机硅塑料(SI)
耐磨性好，绝缘性、耐热性、耐蚀性
也强都度很较好高。，用韧于性制较作好电，工尺器寸材稳(定如性插高头、， 开缺耐电强长具性点度关绝期；久有是和等缘使良性优性表)性用好好良，脆面能；的，的装，耐添电耐。耐饰不磨加绝用热高材耐性增缘于、温料碱较塑性制耐(、5。高0剂和备寒隔0；-可憎增，声6可0以水强具隔0在oC大性塑有热1)和幅；料优材00度耐防o良、料C等提腐的泡火下。 沫高蚀其能塑韧力料性很、浇；强注有；塑较粘料好结、的强粘度耐结高水剂。性和。缺涂主点料：要等机用。 缺于械点玻强是璃度稍钢较有和低毒树。性脂可。混制凝成土耐热。缺、耐点：水、耐耐碱
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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
建筑高分子材料
合成高分子材料是以人工合成的高分子化合物(聚合物)为基 础材料，添加各种辅助材料制成的有机高分子材料。常用的高 分子材料：塑料；橡胶；胶粘剂。
应用于结构材料：
❖ 轻结构建筑物，玻璃钢、聚合物混凝土等； ❖ 混凝土的增强筋等。 应用于非结构材料： ❖ 装饰板材；涂料；防水、保温、隔声材料；各种管材和异性材。
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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
指产量大、用途广、成型性好、价格低的塑料，如聚乙烯、 通用塑料
聚丙烯、酚醛等。
按
使
指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低
用 工程塑料 温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如
特
性
聚酰胺等。
分
指具有特种功能，可用于特殊应用领域的塑料。如氟塑料
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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料

土木工程材料新进展及其应用1.于冰2.盖晓连3.何东坡哈尔滨石油学院黑龙江哈尔滨，150027摘要:随着现代科技的发展以及民众对居住环境要求的不断增加，我国不断开发出各类新型土木工程材料，相关新型土木工程材料的研发技术也越来越成熟。

与传统的土木工程材料相比，新型土木工程材料具有显著的优势，如使用寿命更长，这些新型材料作为高科技开发出来的产品，基本能满足普通民众对建筑工程的高质量要求。

关键词:土木工程材料;高分子材料;再生混凝土;超高性能混凝土1高分子材料在土木工程中的应用高分子材料指的是一种由分子质量相对较高的物质融合而形成的化合材料，因此高分子材料结构是多种多样的，不同的高分子链结构会导致高分子材料的功能性不同。

近些年随着科学技术的进步和发展，高分子材料在建筑方面有了更广泛的应用前景。

高分子材料在建筑领域主要作为智能高分子材料、高分子阻燃材料、高分子建筑涂料、高分子外加剂、智能高分子材料等而得到广泛应用。

1.1智能高分子材料科技的进步推高了人们对建筑物智能化的需求程度，将智能化高分子材料运用到建筑中是未来建筑发展的必经之路。

智能高分子材料有自修复高分子材料和环境敏感型高分子材料等。

将其整体埋入水泥砂浆基体中，一旦砂浆开裂便会导致空心玻璃纤维同时发生断裂，使得修复剂在断裂处流入到基体，与水泥基发生反应，愈合基体微裂缝且修复损伤界面。

利用高分子材料作为修复剂形成一个主动修复的智能体系，有利于混凝土结构力学性能和耐久性能的提升。

但是高分子材料在混凝土中应用时其封装方法目前仍处于理论探索阶段。

研究较多的是微胶囊法，但存在胶囊储存量有限、微胶囊消耗后会产生内部孔隙等问题。

同济大学马一平研究了一类环境影响型高分子材料———可逆变色水泥基材料。

可逆变色水泥基材料在低温时的蓝色和高温时的白色之间可逆变化，可以实现建筑对低温暖色调、高温冷色调的要求。

1.2高分子阻燃材料建筑材料的阻燃主要是减缓热量的传递速度，通用的方法是抑制热量的释放和阻绝易燃气体和燃烧物的直接接触。