土木工程材料 教材：土木工程材料 编者：湖南大学、天津大学、 同济大学、东南大学合编 主讲人：徐会文 吉林大学建设工程学院

绪 论 土木工程材料的应用范围： 桥梁 公路 铁路 机场 车站 地下工程

土木工程材料的应用范围： 市政工程 核电站 水利工程 古典建筑工程 现代建筑工程 国防工程

大丰港码头工程 消浪的砼扭工字块护坡

　　土木工程材料是指土木工程中使用的各种材料及制品，它是一切土木工程的物质基础。 1、土木工程材料的重要性 在我国现代化建设中，土木工程占有极为重要的地位。由于材料的组分、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；同时在土木工程中材料的用量巨大，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的意义。

2、土木工程对材料的基本要求 ②自重小：土木工程材料自身的重量以轻为宜，以减少下部结构和地基的负荷； ①安全性：土木工程材料必须具备足够的强度，能够安全地承受设计荷载； ②自重小：土木工程材料自身的重量以轻为宜，以减少下部结构和地基的负荷； ③耐久性：具有与使用环境相适应的耐久性，以便减少维修费用； ④装饰性：用于装饰的材料，应能美化建筑、房屋并产生一定的艺术效果； ⑤特殊性：用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能。如屋面材料要能隔热、防水；楼板和内墙材料要能隔音等。 此外，土木工程材料在生产过程中还应尽可能保证低能耗、低物耗及环境良好。

3、土木工程材料的分类 土木工程材料可按不同的原则进行分类。 ⑴根据材料来源不同，可分为天然材料及人造材料； ⑵根据其功能的不同，可分为结构材料、装饰材料、防水材料、绝热材料等； ⑶根据组成物质的种类及化学成分的不同，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。

图0-1 土木工程材料的分类 黑色金属 钢、铁、不锈钢等 金属材料 有色金属 铝、铜及其合金等 天然石材 砂、石及石材制品等 无机材料 非金属材料 黑色金属 有色金属 钢、铁、不锈钢等 铝、铜及其合金等 天然石材 砂、石及石材制品等 烧土制品 砖、瓦、玻璃、陶瓷等 胶凝材料 石灰、石膏、水泥、水玻璃等 混凝土及硅酸盐制品 混凝土、砂浆及硅酸盐制品 有机材料 植物材料 木材、竹材等 沥青材料 石油沥青、煤沥青、沥青制品 高分子材料 塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶等 复合材料 金属材料与无机非金属材料的复合 钢纤维增强混凝土等 金属材料与有机材料的复合 轻质金属夹心板等 无机非金属材料与有机材料复合 玻璃纤维增强塑料、聚合物水泥 混凝土、沥青混合料等 图0-1 土木工程材料的分类

4、土木工程材料发展概况 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。随着生产力的发展，人类由挖土、凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用天然材料建造非常简陋的房屋等到能够用粘土烧制砖、瓦，用岩石烧制石灰、石膏之后，土木工程材料由天然材料进入了人工生产阶段，为大规模建造土木工程创造了条件。 18 、19世纪，钢材、水泥、混凝土及其他材料的相继问世，为现代土木工程建筑奠定了基础。进入20世纪后，随着材料科学以及高分子科学的快速发展，土木工程材料不仅在性能和质量上不断得到改善，而且品种不断增加，一些具有特殊功能的材料，如绝热、吸声、隔声、各种装饰材料、耐热防火、防水抗渗材料以及耐磨、耐腐蚀、防爆、防辐射材料和其他环保材料等应运而生。

4、土木工程材料发展概况 土木工程材料是土木工程的物质基础，土木工程材料的发展与土木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。新型土木工程材料的诞生推动了土木工程设计方法和施工工艺的变化，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和多样化的要求。

5.建筑材料的发展趋势 ⑴在原材料方面要最大限度地节约有限的资源，充分利用再生资源及工农业废料； ⑵在生产工艺方面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； ⑶在材料的性能方面要求轻质、高强、耐久、多功能及结构与功能的一体化； ⑷在产品型式方面积极发展预制技术，逐步提高构件化、单元化的水平。 ⑸具有自感知、自调节、自修复能力的土木工程材料的开发研制以及各种机敏或智能材料在土木工程中应用的研究正在蓬勃发展。

6、土木工程材料的标准 ⑴制订标准的意义 ⑵材料标准的类别 在我国，技术标准分为四级：国家标准、部标准、地方标准和企业标准。 ①国家标准是由国家标准局发布的全国性的指导技术文件，其代号为GB； ②部标准也是全国性的指导技术文件，但它由主管生产部（或总局）发布，其代号按部门而定，如建材标准的代号为JC，建工标准的代号为JG； ③地方标准是地方主管部门发布的地方性指导技术文件； ④企业标准仅适用于本企业，其代号为QB。

6、土木工程材料的标准 此外，还常常涉及到一些与土木工程材料关系密切的国际或外国标准，主要有： 国际标准，代号为ISO； 美国材料试验学会标准，代号为ASTM； 日本工业标准，代号为JIS； 德国工业标准，代号为DIN； 英国标准，代号为BS； 法国标准，代号为NF等。

7、学习本课程的目的和要求 在本课程的学习过程中，要注意了解各种材料的本质和内在联系。对于同一类属的不同品种的材料，不但要学习它们的共性，更重要的是要了解它们各自的特性和具备这些特性的原因。为了保证工程的耐久性和控制材料在使用前的变质问题，还必须了解引起变化的外界条件和材料本身的内在原因，从而了解变化的规律。