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土木工程概论第3讲土木工程材料邵阳学院杨宗耀教授级高级工程师1 土木工程材料的分类及性质2 土木工程材料简述3 土木工程结构材料土木工程概论第3讲土木工程材料【教学要求】了解土木工程材料的分类及应用概况，了解大宗地方材料的性能及应用，了解结构材料的特性，了解材料工业的发展及展望。
【教学重点】各类土木工程材料的分类；地方大宗材料的性能及应用；四类结构材料的特性。
【教学难点】四类结构材料的特性。
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。
它将直接影响建（构）筑物的性能、功能、寿命和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性、方便性、舒适性。
土木工程的发展与材料的数量、质量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。
长期以来人类一直从事着土木工程材料的各类研究工作，并不断开发新的材料。
几乎世界上的各种材料都可用作土木工程材料。
材料在土木工程中的三大作用：●保证工程质量；●影响工程造价；●促进工程技术进步。
1土木工程材料的分类及性质第3讲土木工程材料1.3按材料的用途分类1.4 土木工程材料的性质土木工程概论第3讲土木工程材料2土木工程材料简述2.1砖：砌筑材料砖是一种常用的砌筑材料，历史攸久，有“秦砖汉瓦”之称。
制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积小便于组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。
至今仍广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。
●按生产工艺分：烧结砖和非烧结砖；●按所用原材料分：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：空心砖、多孔砖和实心砖。
土木工程概论传统粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、工效低，国家已明令禁止在建筑物中使用粘土实心砖。
2.1 砖烧结空心砖粘土烧结实心砖烧结多孔砖煤矸石页岩烧结砖粉煤灰蒸压砖蒸压灰砂砖炉渣砖利用粉煤灰、煤矸石、页岩和工业废渣制砖，是三废利用、变废为宝的有效途径。
《土木工程概论》重点考点归纳总结（详细版）第一章绪论1．（1）我国古代建筑的特点：木结构占主导地位（2）土木工程建设的含义：土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。
它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修的等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科学研究服务的各种工程设施。
（3）土木工程的内涵：土木工程在英语里称为Civil Engineering，译为“民用工程”。
它的原意是与“军事工程”（ Military Engineering）相对应的。
在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。
后来，随着工程技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的学科，Civil Engineering就成为土木工程的专用名词。
2．（1）土木工程基本属性1）综合性2）社会性3）实践性4）技术上、经济上和建筑艺术上的统一性2）现代土木工程的特点1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化3．简单应用：无4．综合应用：无第二章土木工程主要类型1．（1）钢筋混凝土楼盖按施工方法的分类分为现浇整体式楼盖和装配式楼盖。
（2）常见网架节点的种类网架的节点构件有焊接球节点和螺栓球节点两种。
焊接球节点有焊接钢板节点和焊接空心球节点。
（3）路面的排水坡度要求为了排水，路面及路肩应做一定的坡度，i1及i2。
它随路面的平整度而异，如混凝土路面i1为1%～1.5%；沥青路面i1为1.5%～2.5%；i2一般较i1大1%～2%。
（4）土木工程的主要类型：建筑工程、桥梁工程、公路与道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口城、海洋工程、给水及排水工程和环境工程等。
2．（1）房屋工程的分类房屋工程按其层数分，有单层、多层、高层、超高层。
房屋工程按其材料分，则有砌体结构的、木结构的、混凝土结构的、钢结构和混合结构的。
土木工程概论土木工程材料考试试题三试卷（练习题库）1、试分析下列哪些工程不适于选用石膏制品。
（）2、常见地面装饰品（地面卷材、地面砖）主要使用（）塑料制作。
3、某材料其含水率与大气平衡时的抗压强度为40、OMPa,干燥时抗压强度为42、OMPa,吸水饱与4、在下面4种塑料中，常用来制作建筑用给排水管及卫生洁具的塑料就是（）o1聚氯乙烯（PVC）I5、与硅酸盐水泥比较，铝酸盐水泥（）的下列性质中哪一项不正确？6、在下列几种无机胶凝材料中，哪几种属于气硬性的无机胶凝材料？（）7、下列有关普通水泥混凝土的叙述，下列那一项不正确？（）8、热塑性聚合物的性能特点就是（）。
9、硅酸盐水泥凝结硬化与下列影响因素无关的就是（）。
10、受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑物所选用的材料，其软化系数不宜小于（）。
11、最能体现无机非金属材料就是否经久耐用的性能指标就是12、石灰的强度比石膏、水玻璃等材料的强度要高。
（）13、对于同种材料而言，其孔隙率越大，强度越低。
（）14、用于多孔吸水基面上的砌筑砂浆，其强度主要决定于水泥强度与水泥用量，而与水灰比的大小无关。
（15、材料的孔隙率越大，吸水率越高。
（）16、熟料中的游离CaO,游离MgO与掺入过多的石膏都会造成水泥的体积安定性不良。
（）17、砌筑砂浆的配合比应采用下列何者？（）18、聚合物在加工使用过程中，需要加入硬化剂才能硬化的就是（）。
19、试分析下列哪些工程不适于选用石膏制品。
（）20、常见地面装饰品（地面卷材、地面砖）主要使用（）塑料制作。
21、在下面4种塑料中，常用来制作建筑用给排水管及卫生洁具的塑料就是（）o1聚氯乙烯（PVC）I22、砌筑有保温要求的非承重墙时，宜选用（）。
23、与硅酸盐水泥比较，铝酸盐水泥（）的下列性质中哪一项不正确？24、下列涂料中只宜用于室内的就是（）。
25、下述聚合物中不属于热塑性的就是（）。
26、配制混凝土时,所用砂、石应尽量使（）。
土木工程材料是指土木工程中使用的各种材料及制品，它是土木工程的奠基石。
在我国现代化建设中，土木工程占有极为重要的地位。
由于组分、结构和构造的不同，土木工程材料品种繁多、性能各不相同、价格相差悬殊，同时在土木工程中用量巨大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对整个土木工程的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大意义。
一般的来说，各类土木工程设施都会对它所采用的材料提出种种要求，譬如“坚固、耐久”是对所有材料的共同要求；不同的土木工程设施还会对材料提出“耐火、防水、耐磨、隔热、绝缘、抗冲击”等多种要求；甚至是抗辐射这样的特殊需要。
归纳起来，土木工程材料的基本要求是：必须要有足够的强度，能够安全的承受荷载；材料自身的重量以轻为宜（即表观密度较小），以减少下部结构和低级的负载;具有与使用环境相适应的耐久性，以减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具备相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声。
材料是一切土木工程的物质基础。
在材料的选择、生产、储存、保管和检验评定等各个环节中，任何环节的失误都有可能造成土木工程的质量缺陷，甚至造成重大质量事故。
所以我们通过物理性质等方面衡量土木工程材料的好坏。
这些基本性质是：1、材料的力学性质：A强度与比强度B材料的弹性与塑性C脆性和韧性D硬度和耐磨性；2、材料与水有关的性质：A材料的亲水性与憎水性B材料的含水状态C材料的吸湿性和吸水性D耐水性E抗渗性F抗冻性；3、材料的热性质：A热容性B导热性C热变形性；4、材料的耐久性，是指用于构筑物的材料在环境的各种因素影响下，能长久的保持其性能的性质。
土木工程材料是随着人类社会生产力和科学技术水平的提高而逐步发展起来的。
人们最早穴居巢处，后来进入能够制造简单的石器时代、铁器时代，才开始挖土、凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用天然建材--石块木材。
公元前12~~4世纪前后先后创制了砖和瓦。
土木工程材料习题集与参考答案第一章土木工程材料的基本性质1.试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？参考答案：材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。
材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。
值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。
材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。
可分为微观结构和细观结构。
材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。
材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。
不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。
材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。
总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。
材料的组成、结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。
2 •试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。
密度与视密度的区别何在？参考答案：密度：是指材料在密实状态下单位体积的质量。
测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。
用此法得到的密度又称“真密度”。
表观密度0 :是指材料在自然状态下单位体积的质量。
测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。
对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。
孔隙率P:材料中的孔隙体积与总体积的百分比。
相互关系：%10010 P密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。
3 .孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？参考答案：对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。
主 题： 《土木工程概论》学习笔记内 容：《土木工程概论》学习笔记三——土木工程的展望及建设法2.3 土木工程的展望人类面临最重要的挑战是发展，现在世界正从工业社会向信息社会过渡，土木工程面临许多新事物（如高新技术的高速发展和大规模结合等）。
展望未来，土木工程需要在哪些方面大力发展，才能适应社会发展的需要？2.3.1建筑材料向高性能、多品种和组合利用方向发展（1）传统材料，既要改善其性能，又要增加其品种。
① 墙体材料：要大力发展多孔砖、空心砖、砼砌块、加气砼砌块和各类地方材料做成的块材（如石材、火山灰制品、工业废料制品，沥青土坯及木竹材加筋制品等），此外，改进砂浆成分和性能（如采用轻质砂浆、高黏性砂浆等）。
② 砼材料：传统做法的普通砼，存在着强度和耐久性不高的弱点，几十年来经历了许多重大变革和改善，未来发展的方向应是绿色高性能砼（green HPC）和超高性能砼（Ultra HPC）前者用工业废渣为主的细掺料，代替大量水泥熟料，以便有效的减少环境污染；后者如注浆纤维砼等，以大量纤维来克服砼材料的脆性。
③ 金属材料：钢材的发展也是采用低合金、热处理方法，以提高其屈服点和综合性能。
预应力砼构件向更高强度、低松弛。
耐腐蚀、具有较高延性的方向发展。
（2）组合材料，要大力加以开发。
用两种或两种以上材料组合，利用各自的优越性，开发出高性能的便于使用的建筑制品，应成为21世纪土木工程的一个主要特征。
今后，利用层压技术，把传统材料组合起来，形成各种具有建筑装饰、受力、热工、隔音、绝缘、防火等方面的新性能的复合材料，用于屋面、墙体乃至结构构件，是建筑业发展的新天地。
（3）化学合成材料，用于抗力结构，是材料发展的崭新领域。
目前已普遍使用化学合成材料于门窗、装饰配件等。
今后的方向：①扩展用于建筑的外围部件（如用之代替钢、铜、木和陶瓷等）。
②改善建筑制品的性能，包括保温、隔热、隔湿、耐高温、耐高压、耐磨、耐火等新的要求。
土木工程材料是指土木工程中使用的各种材料及制品，它是土木工程的奠基石。
在我国现代化建设中，土木工程占有极为重要的地位。
由于组分、结构和构造的不同，土木工程材料品种繁多、性能各不相同、价格相差悬殊，同时在土木工程中用量巨大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对整个土木工程的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大意义。
一般的来说，各类土木工程设施都会对它所采用的材料提出种种要求，譬如“坚固、耐久”是对所有材料的共同要求；不同的土木工程设施还会对材料提出“耐火、防水、耐磨、隔热、绝缘、抗冲击”等多种要求；甚至是抗辐射这样的特殊需要。
归纳起来，土木工程材料的基本要求是：必须要有足够的强度，能够安全的承受荷载；材料自身的重量以轻为宜（即表观密度较小），以减少下部结构和低级的负载;具有与使用环境相适应的耐久性，以减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具备相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声。
材料是一切土木工程的物质基础。
在材料的选择、生产、储存、保管和检验评定等各个环节中，任何环节的失误都有可能造成土木工程的质量缺陷，甚至造成重大质量事故。
所以我们通过物理性质等方面衡量土木工程材料的好坏。
这些基本性质是：1、材料的力学性质：A强度与比强度B材料的弹性与塑性C脆性和韧性D硬度和耐磨性；2、材料与水有关的性质：A材料的亲水性与憎水性B材料的含水状态C材料的吸湿性和吸水性D耐水性E抗渗性F抗冻性；3、材料的热性质：A热容性B导热性C热变形性；4、材料的耐久性，是指用于构筑物的材料在环境的各种因素影响下，能长久的保持其性能的性质。
土木工程材料是随着人类社会生产力和科学技术水平的提高而逐步发展起来的。
人们最早穴居巢处，后来进入能够制造简单的石器时代、铁器时代，才开始挖土、凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用天然建材--石块木材。
公元前12~~4世纪前后先后创制了砖和瓦。
人类才有了用人造材料制成的房屋。
土木工程材料有天然材料进入人工生产阶段，围剿大规模的建造房屋创造了条件。
17世纪有了生铁和熟铁以后有了第一条铸铁铁路，后来发展了钢材。
18、19世纪，有了波特兰水泥，接着就是钢筋混凝土工程的蓬勃发展，此时正好资本主义兴起，促进了工商业及交通运输业的蓬勃发展，原有的土木工程材料已不能与此相互适应，在其他科学技术进步的推动下，土木工程材料进入了一个新的发展阶段，钢材、水泥、混凝土及其他材料相继问世，为现代土木工程建筑奠定了基础。
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工程学的形成与发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些特殊功能的新型土木工程材料，如绝缘材料、耐磨耐腐蚀材料、防爆防辐射材料及其他环保材料。
随着人类文明及科学技术的发展，土木工程材料的不断进步与改善。
现代土木工程中，尽管传统的土、石等材料仍在基础工程中广泛使用，砖瓦、木材等传统材料在工程的某些方面应用也很普遍，但是二十世纪下半叶以来，全球的生存环境问题日益恶化：人口爆炸性的增长，资源日益匮乏，森林锐减，河流湖泊干枯，土地沙化，地球臭氧层遭破坏等等。
1992年6月，联合国在巴，这些应用材料的主导地位已逐渐被新型材料所取代。
目前，水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土已是不可替代的结构材料；新型合金、陶瓷、玻璃、有机材料及其他人工合成材料各种复合材料等在土木工程折中占有愈来愈重要的位置。
西里约热内卢召开了“环境与发展”世界首脑会议，会议通过了“21世纪议程”，确认了“可持续发展”战略方针。
而土木工程材料行业对资源的利用和对环境的影响都占据着重要的位置，在产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户，为了保证源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料，避免新型材料的生产和发展对环境造成危害，因此“绿色建材”应运而生。
绿色建材1、又称生态建材、环保建材，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植物秸秆，所生产的无毒、无污染为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料，其优点是节能利废，但仍需依靠科技进步，继续研究和开发更为成熟的生产技术，使这类产品无论是成本上，还是性能方面真正能达到绿色建材标准；利用化学石膏生产的建材产品，用工业废石膏代替天然石膏、无放射性、有利于环保和人体健康的土木工程材料。
发展绿色建材是一项长期的战略任务，符合可持续发展的战略方针，既满足现代人安居乐业、健康长寿的需要，又不损害后代人的更大需求能力和利益。
目前我国正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材主要以下几种：2、利用废渣类物质为原料生产的建材，这类建材以废渣3、，利用先进的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。
这些产品具有石膏的许多优良性能，开辟石膏建材的新来源，并且消除了化工废石膏对环境的危害，符合可持续发展战略；4、以废弃的有机物生产的建材产品，以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料，如防水材料、保温材料、道路工程材料及其他室外工程材料。
这些材料消除了有机物对环境的污染，还节约了石油等资源，符合在资源可持续发展方面的基本要求；5、各种代木材料，用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康，利用高兴技术使其成本和能耗降低，将是未来绿色建材的主要发展方向；6、以来源广泛的地方材料为原料，利用高科技生产的低成本健康建材，不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料，根据这些地方的性质和特点，利用现代技术，可生产各种性能的健康材料。
如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
这一现象表明了进入21世纪以后，在我国甚至是全世界范围内，土木工程材料的发展应具有以下的一些趋向：1、研制高性能材料，例如研制轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料，以及充分利用和发挥各种材料的特性，采用复合技术，制造出具有特殊功能的复合材料；2、充分利用地方材料，尽量减少天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源，以及保护自然资源和维护生态环境的平衡；3、节约能源。
采用低能耗、无环境污染的生产技术，优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料；4、材料生产中不得玻璃的性能改进，其应用范围也有明显的变化。
例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善；随着现代陶瓷与玻璃的性能改进，其应用范围与使用功能已经大大拓宽。
此外，随着技术的进步，传统的应用方式也发生了较大变化现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质使用有损人体健康的添加剂和颜料，如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等，同时要开发对人体有益的材料，如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等；5、产品可循环在再生和回收利用，无污染废弃物，以防止二次污染。
与以往相比，当代土木工程材料的物理力学性能也已获得明显改善；随着现代陶瓷与基础。
尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步，但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。
首先，从土木工程材料的来源来看，鉴于土木工程材料的用量巨大，尤其在应用方面，经过长期使用的不断累积，单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。
尤其是历史发展到今天，以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。
从另一方面来看，由于人们对于各种建筑物性能的要求不断提高，传统建筑材料的性能也越来越不能满足社会发展的需求。
为此，以天然材料为主要材料的时代即将结束，取而代之的将是各种人工材料，这些人工材料将会向着再生化、利废化、节能化和绿色化等方向发展。
从土木工程对材料技术性能要求的方面来看，技术性能的要求也越来越多，各种物理性能指标的要求也越来越高，从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。
具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。
从土木工程材料应用的发展趋势来看，为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料应用也向着工业化的方向发展。
例如，水泥混凝土等结构性能向着预制化和商品化的方向发展，材料向着半成品或成品的方向延伸，材料的加工、贮存、使用、运输及其他施工技术的机械化、自动化水平不断提高，劳动强度逐渐下降。
这不仅改变着材料在使用过程中的性能表现，也逐渐改变着人们对于土木工程使用的手段和观念。
从某种程度上来说，土木工程材料往往标志一个时代的特点。
土木工程材料的发展的过程是随着社会生产力一起进行的，它和工程技术的进步有着不可分割的联系。
它们相互制约、相互依赖和相互推动。
新型的土木材料的诞生推动了土木设计方案和施工工艺的变化，而新的土木工程设计方法和施工工艺对土木工程材料品种和质量提出更高的和多样化的要求。
随着人类社会的进步和社会的发展，更有效的利用自然资源，全面改善及迅速扩大人类工作与生存空间势在必行，未来的土木工程必将需要在各种苛刻的环境条件下，实现多功能化，甚至智能化，满足越来越高的安全、舒适、美观、耐久的要求，土木工程材料在原材料功能及结构功能智能一体化；在产品形式方面积极发展预制技术，逐步提高构件化、单元化的水平；加紧具有自感知、自调节、自修复功能的土木材料的开发研制；展开各种机敏或智能材料在土木工程正好应用的研究。
总而言之，我们测绘工作者用测绘仪、生产工艺、性能以及产品形式诸多方面将面临可持续发展和人类文明进步的严酷挑战。
今后土木工程材料必将需要在原材料方面最大限度的节约有限资源，充分利用可再生资源技工农业废料；在生产工艺上要大力引进现代技术，改造或淘汰陈旧设备，降低原材料及能源消耗，减少环境污染；在性能方面要力求轻质高强耐久多器丈量世界，我们选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换，在未来，基于材料原有的性质的基础上，“可持续发展”将是所有土木人心中的一把尺子。
参考文献：《土木工程材料》中国建材工业出版社王福川著《土木工程材料》重庆大学出版社彭小芹主编《土木工程材料》武汉理工大学出版社陈志源李启令主编《土木工程概论》武汉理工大学出版社罗福午著《土木工程材料》天津大学出版社阎西康赵方冉伉景富韩龙军主编《土木工程材料》中国建筑工业出版社湖南大学天津大学同济大学东南大学合编。
