广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。
1.按主要组成成分分类
图0.1 土木工程材料的分类
2.按使用功能分类
根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、建筑功能材料三大类。
3.按材料来源分类
根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。
一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。如装饰砂浆、沥青防水材料等。
二、土木工程材料在土建工程中的地位
土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。
首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。
第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。
第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。
第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。
最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。
三、土木工程材料的发展趋势
遵循可持续发展战略，土木工程材料的发展趋势表现为：
（1）高性能化
（2）高耐久性
（3）多功能化
（4）绿色环保
（5）智能化
另外，主产品和配套产品应同步发展，并解决好利益平衡关系。同时，为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料的应用应向着工业化方向发展。
四、土木工程材料的检验方法及标准化
1.土木工程材料的质量检验方法
通常可采用实验室内原材料性能检验、实验室内模拟结构鉴定及现场鉴定等方法。本课程主要着重介绍实验室内材料性能的检验，包括下列内容：
⑴物理性能检验
⑵力学性能检验
⑶材料与水有关的性能检验
2.土木工程材料的标准化
土木工程材料涉及的标准主要包括两类。一是产品标准。其内容主要包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、应用技术规程等；二是工程建设标准。其内容有土木工程材料选用有关的标准，有各种结构设计规范、施工及验收规范等。
目前，我国常用的标准按适用领域和有效范围，分为四级。
⑴国家标准分强制性标准（代号为GB）和推荐性标准（代号GB/T）。
⑵行业标准某些行业标准代号见表0.1。
表 0.1 几个行业的标准代号
第1章土木工程材料的基本性质
1.1 材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响
1.1.1 材料的组成
材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。它不仅影响材料的化学稳定性，而且也是决定材料物理及力学性质的重要因素。
（1）化学组成
（2）矿物组成
（3）相组成
1.1.2 材料的结构
材料的结构对材料的性质有重要影响。材料的结构一般分为宏观、细观和微观三个层次。
（1）宏观结构
土木工程材料的宏观结构是指肉眼可以看到或借助放大镜可观察到的(毫米级)粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。
①散粒结构
②聚集结构
③多孔结构
④致密结构
⑤纤维结构
⑥层状结构
（2）细观结构
细观结构（原称亚微观结构）是指用光学显微镜可以观察到的微米级的组织结构。其尺寸范围在10-3～10-6m。包括：
①晶相种类、形状、颗料大小及其分布情况；
②玻璃相的含量及分布；
③气孔数量、形状及分布。
（3）微观结构
微观结构是指借助电子显微镜或X射线，可以观察到的材料的原子、分子级的结构，微观结构的尺寸范围在10-6～10-10m。
材料微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体三种形式。
①晶体
晶体是内部质点(原子、离子、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。
②玻璃体
将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及按规则排列就凝固，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称为无定形体或非晶体。
③胶体
物质以极其微小的颗粒(粒径为10-7～10-9m)分散在连续相介质中形成的结构,称为胶体。
1.1.3 材料的构造
材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。构造概念与结构概念相比，更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。
1.1.4 材料中的孔隙与材料性质的关系
（1）孔隙的分类
按孔隙的大小，可将孔隙分为微小孔隙、细小孔隙（毛细孔）、粗大孔隙等。对于无机非金属材料，孔径小于20nm的微小孔隙，水或有害气体难以侵入，可视为无害孔。
按孔隙形状可将孔隙分为球形孔隙、片状孔隙（即裂纹）、管状孔隙、墨水瓶状孔隙、带尖角的孔隙等。片状孔隙、管状孔隙、带尖角的孔隙对材料性质的影响较大。
按常压下水能否进入到孔隙中，将常压水可以进入的孔隙称为开口孔隙，而将常压水不能进入的孔隙称为闭口孔隙。另外，开口孔中有些孔不仅与外界相通，而且彼此贯通，称为连
通孔。
（2）孔隙对材料性质的影响
一般情况下，材料孔隙率越大，则材料的表观密度、堆积密度、强度均越小，耐磨性、抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐水性及其他耐久性越差，而保温性、吸声性、吸水性与吸湿性等越强。
（3）材料内部孔隙的来源与产生 1.2.1 材料与质量有关的性质
（1）材料的密度、表观密度与堆积密度
①密度—True Density
材料在绝对密实状态下、单位体积干材料的质量称为材料的密度。按照（1.1）式进行计算。
m
V
ρ=
（1.1） 式中：ρ—材料的密度， g ·c m -3；
m —材料在绝对干燥状态下的质量，g ； V —材料在绝对密实状态下的体积，c m -3。
②表观密度---Apparent Density
材料在自然状态下，单位体积材料的质量称为材料的表观密度（原称容重，道路工程中称为体积密度）。按照（1.2）式进行计算。
00
m
V ρ=
（1.2） 式中：0ρ—材料的表观密度，g ·c m -3或kg ·m -3；
m —材料在自然状态下的重量，g 或㎏；
0V —材料在自然状态下的体积，c m 3或m 3。
③堆积密度---Bulk Density
散粒材料(粉状或粒状材料)在堆积状态下，单位体积材料的质量称为材料的堆积密度。按照（1.3）式进行计算。
'
00
m
V ρ=
（1.3） 式中：'
0ρ—散粒材料的堆积密度，kg ·m -3；
m —散粒材料在堆积状态下的质量，㎏；
0V '—散粒材料在堆积状态下的体积，m 3。
常用土木工程材料的密度、表观密度和堆积密度如表1.1所示. （2）材料的孔隙率与密实度
①孔隙率
材料内部孔隙体积占材料自然状态下体积的百分率称为材料的孔隙率。按照（1.4）式进行计算。
0000100%100%1100%V V V P V V ρρ-??=
?=?=-? ??
?孔 （1.4） 材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度，孔隙率小，则密实程度高。
②密实度
材料的固体物质体积占自然状态下体积的百分率称为材料的密实度。密实度反映了材料体积内被固体物质所填充的程度。按照（1.5）式进行计算：
00100%100%V
D V ρρ
=
?=? （1.5） 密实度与孔隙率之间的关系为：1P D += （3）材料的空隙率与填充率
①空隙率
散粒材料颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率称为材料的空隙率。按照（1.6）式进行计算：
00
0000100%100%1100%V V V P V V ρρ''
''??-'=?=?=-? ???
空 （1.6）
空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的程度
②填充率
材料在自然状态下的体积占堆积体积的百分率称为材料的填充率。填充率反映了材料被颗粒填充的程度。按照（1.7）式进行计算：
00
00
100%100%V D V ρρ'
''=?=? （1.7）
密实度与空隙率之间的关系为：1P D ''
+= 1.2.2 材料与水有关的性质
（1）材料的亲水性与憎水性
材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性；而材料与水接触时不能被水润湿的性质称
为憎水性。
材料被水湿润的程度可以用润湿角θ来表示，如图1.3所示。润湿角越小，说明材料越容易被水湿润。实验证明，润湿角θ≤90o的材料为亲水性材料，反之，θ>90o的材料不能被水湿润，为憎水性材料。当θ=0o时，表明材料完全被水润湿。 （2）材料的吸湿性和吸水性
①吸湿性
材料在潮湿空气中吸附水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性大小，用含水率来表示。含
水率是指材料内部所含水的质量占干材料质量的百分率。可按照（1.8）式进行计算。
100%h m m
W m
-=
?h （1.8） 式中：h W —材料的含水率，％；
h m —材料在吸湿状态下的重量，g ；
m —材料在干燥状态下的重量，g 。
在一定的温度和湿度条件下，材料中所含水分与周围空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。
②吸水性
材料在水中(通过毛细孔隙)吸收水分的性质称为吸水性。土木工程材料吸水性的大小一般用质量吸水率表示。质量吸水率是指材料吸水饱和时，其内部吸收水分的质量占干材料质量的百分率。可按照（1.9）式进行计算。
100%b m m m
W m
-=
? （1.9）式中：m W —材料的质量吸水率，％；
b m —材料在吸水饱和状态下的质量，g ； m —材料在干燥状态下的质量，g 。 （3）材料的耐水性
材料长期在饱和水作用下，不破坏同时强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性好坏用软化系数表示，材料在饱和水状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度的比值，就是软化系数。按照（1.10）式计算。
b
R f K f
=
（1.10） 式中：R K —材料的软化系数；
b f —材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa ； f —材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。
材料的软化系数在0～1之间。经常位于水中或受潮严重的重要结构物的材料，软化系数不宜小于0.85；受潮较轻或次要结构物的材料，软化系数不宜小于0.70。软化系数大于0.85的材料，通常认为是耐水的材料，称为耐水性材料。
（4）材料的抗冻性
材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性质，称为抗冻性。
影响材料抗冻性的因素： ①材料的孔隙率和孔隙特征。
②材料的吸水饱和程度。
③材料抵抗冻胀应力的能力，即材料的强度。 就外界条件来说，材料受冻破坏的程度与冻融温度、结冰速度及冻融频繁程度等因素有关，温度越低、降温越快、冻融越频繁，则受冻破坏越严重。
（5）材料的抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，另外，材料抵抗其他液体渗透的性质，也属于抗渗性。
1.2.3 材料的热工性质
（1）材料的导热性
材料传导热量的性质称为导热性。材料导热能力的大小，用导热系数来表示。 影响材料导热系数的因素主要有以下几个方面： 1）材料的物质组成与结构。 2）材料的孔隙率及孔隙特征。 3）含水率(湿度)。 4）导热时的温度 （2）材料的热容量
热容量是指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。可用（1.11）式表示。
()12Q cm t t =- （1.11）
式中：Q —材料吸收或放出的热量，KJ ； c —材料的比热，J·（g·K ）-1； m —材料的质量，g ；
12t t -—材料受热或冷却前后的温度差，K 。
几种典型材料的热工性能指标如表1.2所示。
（3）耐燃性
建筑物失火时，材料能经受高温与火的作用不破坏，强度不严重降低的性能称为耐燃性。根据耐燃性可将材料分为三大类：
1） 不燃烧类 如普通石材、混凝土、砖、石棉等。 2） 难燃烧类 如沥青混凝土、经防火处理的木材等。 3） 燃烧类 如木材、沥青等。 （4）耐火性
材料在长期高温作用下，保持不熔性并能工作的性能称为耐火性。按耐火性高低可将材料分为3类：
1） 耐火材料 如耐火砖中的硅砖、镁砖、铝砖、铬砖等。 2） 难熔材料 如难熔黏土砖、耐火混凝土等。 3） 易熔材料 如普通黏土砖等。 （5）材料的热变形性
材料在温度变化时的尺寸变化称为热变形性。热变形性的大小用线膨胀系数表示。
1.3 材料的力学性质
材料的力学性质是指材料在外力作用下的表现，通常以材料在外力作用下的变形性或强度来表示。
1.3.1 材料的强度与比强度
材料在外力(即荷载)作用下抵抗破坏的能力，称为强度。 （1）材料的强度类型
1）材料的抗压、抗拉及抗剪强度
材料的抗压、抗拉及抗剪强度按（1.12）式计算。
F
f A
=
（1.12） 式中：f —材料的强度，MPa ；
F —试件破坏时的最大荷载，N ； A —试件受力截面面积，mm 2。
抗压强度是评定脆性材料强度的基本指标，而抗拉强度是评定塑性材料强度的主要指标。 2）材料的抗弯强度
材料的抗弯强度与试件的几何形状及荷载施加的情况有关，对于矩形截面和条形试件，当采用二分点试验（图1.4） (在两支点的中间作用一个集中荷载)时，其抗弯极限强度按（1.13）式计算。
max
2
3F 2tm f bh
=
（1.13）
当采用三分点试验（图1.4）(在跨度的三分点上加两个集中荷载)时，其抗弯极限强度按（1.14）式计算。
max
2
F tm f bh
=
（1.14） 式中：tm f —材料的抗弯极限强度，MPa ； max F —试件破坏时的最大荷载，N ；
L —试件两支点间的距离，mm ；
b 、h —试件截面的宽度和高度，mm 。
（2）影响材料强度的因素 ①材料的组成、结构和构造
图1.5 材料强度与孔隙率的关系
②试验条件
试验方面的因素有：试件大小、试件形状、加荷速度以及试件的平整度等。
③材料的含水情况
④温度
（3）材料的强度等级
常用土木工程材料的强度如表1.3所示。
（4）材料的比强度
比强度等于材料的强度与表观密度之比，即单位质量的材料强度。比强度是用来评价材料是否轻质高强的一个指标。几种主要材料的比强度如表1.4所示。
1.3.2 材料的弹性与塑性
材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，变形随即消失并能完全恢复原来形状的性质，称为材料的弹性。应力与应变的比值称为材料的弹性模量。按照（1.15）式计算。
E
σ
ε
=（1.15）
式中：σ—材料的应力，MPa；
ε—材料的应变；
E—材料的弹性模量，MPa。
材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，不能恢复变形，仍然保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质，称为材料的塑性。
1.3.3 材料的脆性与韧性
材料受外力作用，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，但破坏时没有明显塑性变形的性质，称为材料的脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料。
材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，产生较大变形而不致破坏的性质，称为材料的韧性或冲击韧性。
1.3.4 材料的硬度与耐磨性
（1）硬度
硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力
（2）耐磨性
耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性以磨损前后材料单位面积的质量损
失，即磨损率表示。
材料的磨损率越低，表明该材料的耐磨性越好。
1.4 材料的耐久性
材料在长期使用过程中，能抵抗各种作用而不破坏，并且能保持原有性能的能力，称为材料的耐久性。
影响耐久性的因素很多，包括物理作用、化学作用及生物作用等。
（1）物理作用
物理作用指材料受干湿、冷热、冻融变化等，使材料体积发生收缩与膨胀，或产生内应力而开裂破坏。
（2）化学作用
化学作用指材料在大气和环境水中的酸碱盐等溶液的侵蚀下，使材料逐渐发生质变而破坏。
（3）生物作用
生物作用指材料在昆虫或菌类等的侵害下，导致材料发生虫蛀、腐朽而破坏。
第2章 气硬性胶凝材料
胶凝材料指能在物理、化学作用下，从具有流动性的浆体转变成坚固的石状体，并能将砂、石子等散粒材料或砖、板等块片状材料粘结为一个整体的材料。
胶凝材料按化学成分分为两大类：有机胶凝材料和无机（矿物）胶凝材料。 无机胶凝材料则按照硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且可以更好地在水中硬化，保持并发展其强度。
2.1 石灰
2.1.1 石灰的生产
生产石灰的原料主要是石灰石，石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO 3），其次是碳酸镁（MgCO 3）和少量粘土杂质。
将石灰石置于窑内高温下煅烧，碳酸钙和碳酸镁受热分解，分解出二氧化碳（CO 2）气体后，得到以氧化钙（CaO ）为主要成分的呈白色或灰白色的块状成品即为生石灰，又称块灰。
32900CaCO CaO CO +↑???→℃
32700MgCO MgO CO +↑???→℃
欠火石灰的产浆量低，质量较差，降低了石灰的利用率。
过火石灰颗粒往往会在正火石灰硬化后才吸湿消解而发生体积膨胀，这使已硬化的灰浆表
面会产生膨胀而引起崩裂或隆起，直接影响工程质量。 2.1.2 石灰的熟化（消解）与陈伏
“熟化”（又称石灰的“消解”）通常是将生石灰加水，反应生成消石灰（氢氧化钙）的过程，反应式如下。
22
CaO H O Ca OH 64.9kJ/mol ++??→（） 为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在储灰坑中静置2周以上再使用，此过
程称为“陈伏” 2.1.3 石灰的硬化
石灰浆体的硬化包括两个同时进行的过程：干燥结晶和碳化作用。 （1）干燥结晶 （2）碳化作用
碳化作用是指氢氧化钙与空气中的二氧化碳在有水的条件下生成碳酸钙晶体的过程，反应式如下：
2
2232Ca OH CO H O CaCO 1H O n n ++++??→（）（） 2.1.4 石灰的技术指标
石灰的各项指标要求如表2.1——2.3所示 2.1.5 石灰的性质
（1）良好的保水性、可塑性 （2）凝结硬化慢、强度低 （3）耐水性差 （4）体积收缩大 2.1.6 石灰的应用
（1）石灰乳涂料和石灰砂浆 （2）灰土和三合土 （3）硅酸盐制品 （4）碳化石灰板
（5）无熟料水泥 2.1.7 石灰的运输和储存
生石灰块及生石灰粉在运输时要采取防水措施，不能与易燃、易爆及液体物品同时装运。运到现场的石灰产品，不宜长期储存。熟化好的石灰膏，也不宜长期暴露在空气中，表面应加以覆盖，以防碳化结硬。
2.2 石膏
石膏是以硫酸钙为主要成分的传统气硬性胶凝材料。 2.2.1 石膏的原料、生产及品种
生产石膏的原料是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏。 石膏的生产工序主要是原料破碎、加热与磨细过筛。 石膏常见品种主要有： （1）建筑石膏
将天然二水石膏置于炉窑煅烧（107～170℃），得到β型结晶的半水石膏，再经磨细得到的白色粉状物，称为建筑石膏。
42422??107~17011CaSO 2H O CaSO H O 1 H O 22
+?????→℃℃
纯净的建筑石膏为白色，多用于建筑抹灰、粉刷、砌筑砂浆及各种石膏制品。
（2）模型石膏
模型石膏组成为β型半水石膏，但生产所用原料杂质少，磨细后颜色白。主要用于陶瓷的制坯工艺，少量用于装饰浮雕。
（3）高强石膏
将天然二水石膏置于相当于0.13MPa （125℃）压力的蒸压釜内蒸炼，生成比β型半水石膏晶粒粗大的α型半水石膏，磨细即为高强石膏。高强石膏晶粒粗大，比表面积小，调制浆体需水量少，生产成本较高，主要用于要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。
（4）硬石膏
硬石膏是天然石膏在较高温度下煅烧后经磨细而得到的产品。硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也较好。
4228002CaSO CaO 2SO +O 2≥+????→℃
硬石膏可调制抹灰、砌筑及制造人造大理石的砂浆，也可用于铺设地面。 2.2.2 建筑石膏的凝结硬化
建筑石膏与适当的水拌和，开始形成可塑性浆体，但很快就失去塑性并产生强度，发展为
坚硬的石状体，这种现象称为凝结硬化。
建筑石膏加水后，首先半水石膏溶解于水，与水进行水化反应，生成二水石膏。
42242??1
2CaSO H O 3 H O 2CaSO 2H O 2
+??→（）（）
如图2.2所示。 2.2.4 建筑石膏及其制品性质
建筑石膏与其他胶凝材料相比具有以下性质： （1）凝结硬化快
（2）凝结硬化时体积微膨胀 （3）孔隙率大、密度小 （4）保温性和吸声性好 （5）强度较低 （6）具有一定的调湿性 （7）防火性好
（8）耐水性、抗渗性、抗冻性差 2.2.5 建筑石膏的应用
建筑石膏常用于室内抹灰，粉刷，油漆打底层，也可制作各种建筑装饰制件和石膏板等。 石膏板具有轻质、保温、隔热、吸音、不燃，以及热容量大，吸湿性大，可调节室内温度和湿度，施工方便等性能，是一种有发展前途的新型板材。石膏板常见的品种有：
（1）纸面石膏板 （2）纤维石膏板 （3）装饰石膏板 （4）空心石膏板
此外，还有石膏蜂窝板、石膏矿棉复合板、防潮石膏板等，分别用作绝热板、吸声板、内墙隔墙板及天花板等。
2.3 水玻璃
水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐。它是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成的气硬性胶凝材料，成无色或浅黄或灰白色，透明或半透明的粘稠液体。其化学式为
2R O ·2SiO n ，式中2R O 为碱金属氧化物，n 为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称
为水玻璃模数。 2.3.1 水玻璃的生产
生产水玻璃的方法有湿法和干法两种，常采用的是干法生产，干法又称碳酸盐法，即将石英和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于1300～1400℃下熔融反应而生成固体水玻璃，然后在水中加热溶解而成液体水玻璃。
23221300 ~1400Na CO +SiO Na O n ??????→℃
·22SiO +CO n ↑
2.3.2 水玻璃的凝结硬化
水玻璃在空气中能与二氧化碳反应，生成无定形硅酸胶体，并逐渐干燥而硬化。
2Na O ·222232SiO CO H O Na CO SiO n m n +++??
→·2H O m 2.3.3 水玻璃的性质
（1）粘结力强、强度较高 （2）耐酸性好 （3）耐热性好 （4）耐碱性和耐水性差 2.3.4 水玻璃的应用
（1）涂刷材料表面，提高其抗风化能力 （2）加固土壤 （3）配制速凝防水剂
（4）配制水玻璃胶泥、水玻璃砂浆、水玻璃混凝土 （5）配制保温绝热制品
第3章 水泥
3.1 硅酸盐水泥
国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：凡是以适当成分的生料，烧至部分
熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，并掺入0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣，适量
石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。
3.1.1 硅酸盐水泥的生产
（1）生料的配制
硅酸盐水泥的原料主要由三部分组成：石灰质原料；粘土质原料；校正原料
将石灰质、粘土质和校正原料按适当的比例配合，并将这些原料磨制到规定的细度，并使其均匀混合，这个过程叫做生料配制。生料的配制有干法和湿法两种。
（2）水泥熟料的煅烧
将配制好的生料在窑内进行煅烧。水泥窑型主要有立窑和回转窑。一般立窑适合小型水泥厂，回转窑适合于大型水泥厂。煅烧的主要过程包括：
1）干燥
2）预热
3）分解
4）烧成
5）冷却
（3）水泥熟料的粉磨
将生产出来的水泥熟料配以适量的石膏，或根据水泥品种的要求掺入一定量的混合材料，进入磨机磨至适当的细度，即制成硅酸盐水泥。
图3.1 硅酸盐水泥生产工艺流程示意图
3.1.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成及特性
（1）水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥的熟料主要由4种矿物组成，其名称、成分、化学式缩写、含量如下：矿物名称化学成分缩写符号含量
硅酸三钙3CaO·SiO2 C3S 36％～60％
硅酸二钙2CaO·SiO2C2S 15％～36％
铝酸三钙3CaO·Al2O3 C3A 7％～15％
铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF 10％～18％（2）水泥熟料矿物的特性
硅酸盐水泥中含有的4种熟料矿物与水作用时所表现的特性是不同的，表3.1列出了4种熟料矿物与水作用的特性。
（3）硅酸盐水泥的水化
水泥加水拌和后，水泥颗粒立即与水发生化学反应，即发生水化反应，生成一系列的化合物并放出一定的热量。常温下水泥熟料单矿物的水化反应式如下：
2(3CaO ·22SiO )6H O 3CaO +??
→·22SiO ·223H O 3Ca(OH)+ 2(2CaO ·22SiO )4H O 3CaO +??
→·22SiO ·223H O Ca(OH)+ 3CaO ·232Al O 6H O 3CaO +??
→·23Al O ·26H O 4CaO ·23Al O ·232Fe O H O 3CaO +??
→7·23Al O ·2H O CaO +6·23Fe O ·2H O 3CaO ·23Al O ·2H O 643CaSO +（
·222H O 19H O 3CaO +→）·23Al O ·43CaSO ·231H O 3CaO ·23Al O ·2H O 64CaSO +·222H O 4H O 3CaO +??
→·23Al O ·4CaSO ·212H O （4）硅酸盐水泥的凝结和硬化
硅酸盐水泥加水拌合后，成为可塑性的浆体，随着时间的推移，其塑性逐渐降低，最后失
去塑性，这个过程称为水泥的凝结。随着水化的不断进行，水泥凝胶不断生成，形成密实的空间网状结构，水泥浆转变为石状体，产生了强度，即达到了硬化。
（a ） （b ） （c ） （d ）
图3.2 硅酸盐水泥凝结硬化示意图
（a ）水泥颗粒分散在水中 （b ）在水泥颗粒表面形成水化产物膜层
（c ）膜层长大并相互连接（凝结） （d ）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）
1—水泥颗粒；2—水；3—水泥凝胶体；4—晶体；5—未水化的水泥颗粒内核；6—孔隙
（5）影响水泥凝结硬化的主要因素 ①熟料矿物组成的影响 ②水泥细度的影响
③龄期（养护时间）的影响
图3.3 水泥水化龄期对强度的影响
④养护温度和湿度
⑤水灰比（W/C ） 3.1.3 硅酸盐水泥的腐蚀与防止
引起水泥石腐蚀的原因及作用多而复杂，几种典型水泥石腐蚀的类型如下： （1）软水腐蚀（溶出性腐蚀） （2）离子交换腐蚀（溶解性腐蚀） ①碳酸的腐蚀
22232Ca(OH)CO H O CaCO 2H O ??→＋＋＋ 32232CaCO CO H O Ca HCO ??→＋＋（）
②一般酸的腐蚀
2222HCl+Ca(OH)CaCl ()2H O ??→易溶＋
③镁盐的腐蚀
222MgCl +Ca(OH)CaCl ??→(易溶)2Mg(OH)＋(絮凝状、无胶结力)
（3）膨胀性腐蚀 ①硫酸盐的腐蚀
4222MgSO +Ca(OH)+2H O Mg(OH)??→(絮凝状、无胶结力)4CaSO ＋·22H O
43CaSO （·22H O 3CaO ）＋·23Al O ·226H O+19H 3CaO O ??
→·23Al O ·43CaSO ·231H O （水化硫铝酸钙）（结晶膨胀）
②硫酸的腐蚀
2424H SO Ca(OH)CaSO ??→＋·222H O+H O
生成的硫酸盐会与水化铝酸三钙继续反应，生成的水化硫铝酸钙，导致水泥石的破坏。 （4）强碱的腐蚀
3CaO ·23Al O 26NaOH 3Na O +??
→·23Al O 2+3Ca(OH) （易溶于水）
22232NaOH+CO +9H O Na CO ??→·210H O
水泥石腐蚀的主要原因是：侵蚀性介质以液相的形式与水泥石接触并具有一定的浓度；水
泥石中存在着易被腐蚀的成分；水泥石结构不致密，存在较多毛细孔隙，侵蚀性介质可通过毛细孔进入水泥石内部。
（5）水泥石腐蚀的防止
根据水泥石腐蚀的原因，可以采用以下措施防止水泥石腐蚀：
①根据环境侵蚀特点，合理选用水泥品种，减少水泥中易被腐蚀物质（即Ca(OH)2、
3Ca O·Al2O3·6H2O）的含量。
②降低水泥石的孔隙率，提高水泥石的密实度。
③在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。
3.1.4 硅酸盐水泥的技术指标
（1）密度和堆积密度
一般硅酸盐水泥的密度为3.0～3.2g·c m-3。
在进行混凝土或砂浆配合比设计时，通常密度取为3.10g·c m-3，堆积密度取为1300 kg·m-3。
（2）细度
国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2·kg-1，否则为不合格品。
（3）标准稠度需水量
测定凝结时间和体积安定性时必须采用规定稀稠程度的水泥净浆，这个规定的稠度，称为标准稠度。当达到规定稀稠程度时，拌制水泥浆的加水量，就是标准稠度用水量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在23%～30%之间。
（4）凝结时间
水泥的凝结时间有初凝与终凝之分。自加水时起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间，称为初凝时间。自加水起至水泥浆完全失去可塑性，随后开始产生强度的时间，称为终凝时间。
（GB175—2007）规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得小于45min，国家标准《通用硅酸盐水泥》
终凝时间不得大于390min。初凝时间不合格的水泥为废品水泥，终凝时间不合格的水泥为不合格品。
（5）体积安定性
水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性为水泥的体积安定性。
引起水泥安定性不良的原因有：
①水泥熟料中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁
国家标准规定：由游离氧化钙引起的水泥安定性不良，可用沸煮法检验。沸煮法又分试饼法和雷氏法，当两者发生争议时以雷氏法为准。
游离氧化镁引起的水泥体积安定性不良，用压蒸法才能检验出来。由于游离氧化镁造成的安定性不良不便于快速检验，因此，国家标准规定，水泥中的游离氧化镁的含量不得超过5.0%，当压蒸试验合格时可放宽到6.0%。
②石膏掺量过多
国家标准规定，在生产水泥时，控制水泥中SO3的含量不得超过3.5%。
体积安定性不合格的水泥为废品，不得用于任何工程。
（6）强度等级
硅酸盐水泥强度主要取决于熟料的矿物组成和细度
（7）水化热
水泥在与水进行水化反应时放出的热量称为水化热（J·g-1）。
（8）碱含量
国家标准规定：水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量不得大于0.60%或由买卖双方协商确定。
3.1.5 硅酸盐水泥的特性、应用及储存
（1）硅酸盐水泥的特性、应用
①凝结硬化快，早期强度和后期强度高
②水化热大、抗冻性好
③干缩小、耐磨性较好
④抗碳化性较好
⑤耐腐蚀性差
⑥耐高温性差
（2）水泥的储存和运输
水泥在储存和运输中不得受潮和混入杂物。
水泥存放期不宜过长。
水泥在运输和储存中，不同品种、不同强度等级的水泥不能混装。水泥堆放高度不得超过10包，遵循先来的水泥先用的原则。
3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥
由硅酸盐水泥熟料，一定量的混合材料及石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为掺混合材料的硅酸盐水泥
3.2.1 混合材料
在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加入水泥中的人工或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。
（1）活性混合材料
在常温下，与水不反应或反应很慢，当加入碱性激发剂（Ca(OH)2）或硫酸盐激发剂（CaSO4·2H2O)时，不仅能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化，并生成水硬性胶凝材料的产物，称为活性混合材料。常用的活性混合材料有如下几种：
①粒化高炉矿渣
②火山灰混合材料
火山灰质混合材料泛指火山灰一类物质，按其活性成分与矿物结构可分为三类：
a.含水硅酸质的混合材料硅藻土、硅藻石、蛋白石及硅质渣等
b.铝硅玻璃质的混合材料火山灰、凝灰岩、浮石及某些工业废渣
c.烧粘土质的混合材料主要有烧粘土、煤渣、煤矸石灰渣等
③粉煤灰混合材料
（2）非活性混合材料
加入水泥中，不与或几乎不与水泥水化产物发生作用，仅仅是降低强度等级，提高产量，降低成本，调节水泥性能，减小水化热的这一类矿物材料，称为非活性混合材料，常见的非活性混合材料如磨细的石灰石粉、石英砂、窑灰、慢冷矿渣等。
3.2.2 普通硅酸盐水泥
由硅酸盐水泥熟料、适量的混材料及石膏共同磨细，制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，代号P·O。
（1）普通硅酸盐水泥的技术指标
普通硅酸盐水泥的技术指标要求与硅酸盐水泥有几点不同：
①凝结时间
普通硅酸盐水泥的初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。
②强度等级
③烧失量
普通硅酸盐水泥的烧失量不大于5.0%。
普通硅酸盐水泥的其他技术要求同硅酸盐水泥完全相同。
（2）普通硅酸盐水泥的性质
普通硅酸盐水泥由于掺加的混合材料较少，因此它的性质同硅酸盐水泥的性质基本上相同。
3.2.3 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥
（1）定义及组成
根据国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：由硅酸盐水泥熟料、掺量大于20%且不大于70%的粒化高炉矿渣及适量的石膏磨细所得的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥，代号P·S。
凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细所得的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥，代号P·P。水泥中火山灰质混合材料掺量为大于20%且不大于40%。
凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细所得的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥，代号P·F。水泥中粉煤灰掺量为大于20%且不大于40%。
（2）技术指标
①细度、凝结时间、体积安定性
②MgO、SO3含量
③强度等级
（3）特性及应用
①三种水泥的共性
a.凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度发展较快
b.对温度及湿热敏感性强
c.耐腐蚀性好
d.水化热小
土木工程材料的发展 摘要：这篇文章概要的描述了20世纪末运用在土木工程中建筑材料的一些问题同时展望了建筑材料的未来前景。对19世纪至20世纪基本建筑材料如钢和混凝土的一些改进做了分析。它描述了新材料如碳纤维增强复合材料，高强混凝土，高性能混凝土如何为材料的进一步发展创造了可能性。同时也介绍了现代胶合木结构的新机遇。指出了玻璃和塑料作为建筑材料运用在土木工程中的一些局限性。 重要词汇：钢，混凝土，高强混凝土，高性能混凝土，碳纤维增强复合材料，高层建筑，水中建筑 1.引言 土木工程——一门关于各式各样建筑的艺术——早在文明发展的初期就存在于人类的领域中了。这些建筑除了住宅还有公共建筑，工业建筑，桥梁，高架桥，隧道，公路和火车道，高速公路和飞机场，水库和仓库，水堰，大坝，水中建筑，电视塔，以及大量的构成我们生活环境的其他建筑。 土木工程领域中的人类活动可以追溯到很早以前，当人类观察他周围的自然环境并开始模仿改进它们以创造出更安全更好的生存环境。此外，比较早之前，他注意到了他的建筑“艺术品”除了具备安全性，耐久性和实用性外还应该具备和谐性美观性。Socrates曾经发表过相同的观点，他说，人类的一切创造均需要具备实用性，耐久性和美观性。 土木工程千百年的发展进程代表着与可利用材料，距离，高度，活载以及自然力量——水，火，风和地震的不断抗争。这些元素有些具有重要的意义，其他的一些具有次要的意义。首先提到的这些，对建筑材料发展的影响扮演着重要的角色。 首先，古代的人类群体使用的是天然材料如石头和木材。在时间的进程里，他们学会了如何用黏土来做成砖，一种人工石头，即首先先在阳光下晒干然后在烘干。在主要的文明中心（中东，近东和地中海地区）炎热的气候和短浅的经济思想导致了，在一个短的时间内，木材被淘汰出作为建筑材料的范畴。这在植被
绪论 、土木工程材料及其分类 广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。 1. 按主要组成成分分类 黑色金属一一钢、铁、不锈钢等 有色金属一一铅、铜等及其合金 天然石材一一砂、石及石材制品等 烧土制品及熔融制品一一砖、瓦、玻璃等 胶凝材料一一石灰、石膏、水泥、水玻璃等 混凝土及硅酸盐制品一一混凝土、砂 浆及硅酸盐制品 植物材料一一木材、竹材等 沥青材料 石油沥青、煤沥青、沥青制品等 高分子材料一一塑料、涂料、胶黏剂、合成橡胶、合成树脂等 r 无机非金属材料与有机材料复合一一玻璃纤维增强塑料、 沥青混合料等 金属材料与无机非金属材料复合一一钢筋混凝土、钢纤维混凝土、夹丝玻 璃 等 -金属材料与有机材料复合一一如轻质金属夹芯板 图0.1 土木工程材料的分类 2. 按使用功能分类 根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、 建筑功能材料三大类。 3. 按材料来源分类 根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、 陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。 一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。如装饰砂浆、沥青防水材料等。 、土木工程材料在土建工程中的地位 土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。 首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。 第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。 第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。 第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。 最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。 「金属材料｛ <非金属材料 土木工程材料〈有机材料 复合材料 聚合物水泥混凝土、
一.名词解释： 1.密度、表观密度、体积密度、堆积密度； 2.亲水性、憎水性； 3.吸水率、含水率； 4.耐水性、软化系数； 5.抗渗性； 6.抗冻性； 7.强度等级、比强度； 8.弹性、塑性； 9.脆性、韧性；10.热容量、导热性；11.耐燃性、耐火性；12.耐久性 二.填空题 1．材料的吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性、导热性分别用吸水率、软化系数、抗渗等级或抗渗系数、抗冻等级和导热系数表示。 2．当材料的孔隙率一定时，孔隙尺寸越小，材料的强度越高，保温性能越差，耐久性越好。 3．选用墙体材料时，应选择导热系数较小、热容量较大的材料，才能使室内尽可能冬暖夏凉。 4．材料受水作用，将会对其质量、强度、保温性能、抗冻性能及体积等性能产生不良影响。 5．材料的孔隙率较大时（假定均为开口孔），则材料的表观密度较小、强度较低、吸水率较高、抗渗性较差、抗冻性较差、导热性较差、吸声性较好。 6．材料的软化系数愈大表明材料的耐水性愈好。软化系数大于0.85 的材料被认为是耐水的。 7．评价材料是否轻质高强的指标为比强度，它等于抗压强度于体积密度的比值，其值越大，表明材料质轻高强。 8．无机非金属材料一般均属于脆性材料，最宜承受静压力。 9．材料的弹性模量反映了材料抵抗变形的能力。 10．材料的吸水率主要取决于孔隙率及空隙特征，孔隙率较大，且具有细微而又连通孔隙的材料其吸水率往往较大。 11．材料的耐燃性按耐火要求规定分为不燃材料、难燃材料和易燃材料类。材料在高温作用下会发生热变质和热变形两种性质的 变化而影响其正常使用。 12．材料在使用环境中，除受荷载作用外，还会受到物理作用、化学作用和生物作用等周围自然因素的作用而影响其耐久性。 13．材料强度试验值要受试验时试件的形状、尺寸、表面状态、含水率、加荷速度 和温度等的影响。 14．对材料结构的研究，通常可分为宏观、细观和微观三个结构层次 三.选择题（单选或多选） 1.含水率4%的砂100克，其中干砂重 C 克。 A. 96 B. 95.5 C. 96.15 D 97 2.建筑上为使温度稳定，并节约能源，应选用 C 的材料。 A.导热系数和热容量均小 B.导热系数和热容量均大 C.导热系数小而热容量大 D.导热系数大而热容量小 3.对于组成相同具有下列不同特性的材料一般应有怎样的孔隙结构（均同种材料）：⑴强度较高的应是BDF ；⑵吸水率小的应是BD ；⑶抗冻性好的应是BDF ；⑷
土木工程材料实验》实验教学大纲 1. 课程名称：土木工程材料实验英文名称：Experiment of Civil Engineering Materials 2. 课程编码：01011205 3. 课程类别：专业基础 4. 课程要求：必修 5. 课程属性：课中实验 6. 课程总学时：50 学时总学分：3 学分 7. 实验学时：12 学时学分：1 学分 8. 应开学期：第4 学期 9. 适用专业：土木工程 10. 先修课程：土木工程材料 11. 编写人：张华夏编写日期：2004 年12 月16 日 一、实验课程简介土木工程材料实验是土木工程材料教学的一个重要组成部分。土木工程材料实验教学的任务，不仅是巩固所学的理论知识和丰富学习内容，更重要的是让学生熟悉试验设备、操作技术及有关的国家标准和技术规范，并获得对主要土木工程材料试验和设计方法的技术技能训练。 二、实验教学目标与基本要求要求对几种常用主要土木工程材料的标准试验方法有所了解，并掌握鉴定材料技术性能的试验原理、步骤和常用试验仪器设备、仪表的操作方法，了解试验结果的精度要求和数据处理的基本方法。要求学生认真作实验，如实观测记录，独立作出实验报告。 三、本实验课程的基本理论与实验技术知识本实验课程基于基本理论有：油泵加压测力、杠杆作用、偏心轮引起振动、振动引起物料流态化、浮力阻力与重力的平衡、负压吸力；基于的实验技术知识有：按国家标准和技术规范，正确运用相应的工具、设备制备出规定数量的试样，在规定龄期对试样进行破型实验、数据处理，根据实验数据结果对样品的质量下结论。 四、实验方法、特点与基本要求实验教学以学生操作为主，教师指导为辅。 1. 基本操作技能正确掌握天平、台秤、磅秤、量筒、拌铲、搅拌机、振动台、试件模具、液压压力机、抗折试验机、水泥负压筛细度仪、水泥标准稠度测定仪等的使用，学会各种材料试样的制备与测定。验证所测材料的质量等级，加深和巩固对所学知识的认识与了解。 2. 综合性实验 运用混凝土回弹仪、电钻、酚酞试剂对一批混凝土试件或构件进行非破坏性推定抗压强度实验。 学生根据实验指导书和教师的指导，按照行业技术规范的实验方法和步骤进行实验，验证所学的科学 知识、客观规律，加深和巩固对所学知识的认识与了解，学会对一批混凝土构件进行非破坏性抗压强度推定。 综合性实验就是把学生学过的多方面知识、多学科内容、多因素影响，统筹考虑、综合应用开展实验，从而培养学
土木工程材料向绿色生态建材的发展 摘要：本文简介了土木工程材料的研究现状，指出了土木工程材料在生产、质量方面存在的一些问题，提出了土木工程材料的发展趋势，并阐述了绿色建材的的意义和优势。 关键词：土木工程材料绿色建材环境节约 古往今来，土木工程与人类社会的发展息息相关。由于社会的进步和人们生活水平的上升，人们对各种建筑的利用和需求也有所提高。土木工程材料的发展也出现绿色、环保的趋势。土木工程材料为土木工程提供物质基础，对土木工程的质量和寿命有决定性的作用。土木工程材料是指在工程中所应用的各种制品。它包括有机材料、无机材料和复合材料。近几年来，随着人们对土木工程材料性能标准的提升，人们越来越关心其对健康和环境的影响。 人类只有一个地球。降低能耗，保护有限地球资源已成为维系人类社会持续发展的共识；低碳、节能减排、资源节约、再生能源利用已成为世界性重大课题。我们应在能源消耗、资源消耗最高的建筑领域，开创性的研制出系列低碳型新材料，有力推动能效建筑、生态建筑、智慧建筑的发展，并以成品化的型建材促进住宅产业化进程。 1 土木工程材料发展现状 作为传统的土木工程材料，木材、石灰、水泥、沥青、混凝土、砌筑材料、钢筋混凝土等构筑了工业和民用建筑的基础。随着材料科学与工程学的形成发展，土木工程材料性能和质量不断改善，品种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功能的新型土木工程材料，如绝热材料、吸声隔声材料、各种装饰材料、耐热防火材料、防水抗渗材料以及耐磨、耐腐蚀、防爆和防辐射材料等应运而生。 随着城市化、工业化进程的加快和生产力水平的大幅度提高，全球性资源匮乏和能源短缺现象日益严重，大量的建筑废弃物等待处理，废旧物品的再生利用成为亟待解决的问题。“环保、生态、绿色、健康”，已成为21世纪人类生活的主题。 因此，现阶段土木工程材料的使用，不仅要满足轻质、高强、耐用、多功能的优良技术性能和美观的美学功能，更要具备健康、安全、环保的基本特征。也
[试题分类]:专科《土木工程材料》_08050360 [题型]:单选 [分数]:2 1.评价粗集料强度的指标是()。 A.抗拉强度 B.抗压强度 C.压碎值 D.软化系数 答案:C 2.砂的细度模数在()范围时定义为中。 A.3.7~1.6 B.3.7~3.1 C.3.0~2.3 D.3.0~1.6 答案:C 3.相同材料中，()密度值最小。 A.绝对 B.表观 C.毛体积 D.堆积 答案:D 4.粗集料在混凝土凝结硬化过程中主要可以起()的作用。 A.降低造价 B.减少收缩变形 C.降低混凝土温度 D.提高抗蚀性 答案:B 5.在混凝土中，粗骨料主要起()作用。 A.增强 B.填充 C.防止膨胀 D.减小收缩
答案:D 6.高强度硬钢的设计强度取值是()。 A.屈服强度σs B.条件屈服强度σ0.2 C.疲劳强度σ-1 D.极限抗拉强度σb 答案:B 7.水泥确定后，混凝土的强度主要取决于()。 A.水泥的强度 B.水灰比 C.砂率 D.单位用水量 答案:B 8.在生产水泥时，掺入()的主要目的调节其凝结时间。 A.粉煤灰 B.硫酸钠 C.硫酸钙 D.火山灰 答案:C 9.能提高硅酸盐水泥后期强度的主要熟料矿物是()。 A.CaO B.3CaO·SiO2 C.3CaO·Al2O3 D.2CaO·SiO2 答案:D 10.石油沥青的()指标反映其抗老化性。 A.针入度 B.延度 C.软化点 D.蒸发后针入度比 答案:D 11.建筑石油沥青的延度性质表示的是()指标。
B.粘滞性 C.大气稳定性 D.温度敏感性 答案:A 12.中.低热硅酸盐水泥最适宜于()混凝土工程。 A.大体积 B.炎热环境下的 C.低温环境下的 D.快硬早强 答案:A 13.过烧石灰的危害在于给硬化后的结构带来()。 A.温度过低 B.粘结力不足 C.膨胀开裂 D.收缩开裂 答案:C 14.混凝土用水的质量要求是不影响混凝土的凝结和()，无损于混凝土的强度和()。 A.水化，变形 B.水化，安定性 C.硬化，和易性 D.硬化，耐久性 答案:D 15.石灰消解后陈伏是为了()的危害。 A.提高活性 B.防止膨胀 C.降低收缩 D.增加有效含量 答案:B 16.表征硅酸盐水泥的细度指标是()。 A.0.08mm方孔筛筛余量 B.0.1mm方孔筛筛余量 C.0.045mm方孔筛筛余量
《土木工程材料》课程教学大纲 一、课程的性质和学习目的 1、本课程的性质和任务 《土木工程材料》是土木工程专业的一门重要专业技术基础课, 是直接为土木工程实际问题服务的一门重要的学科。 《土木工程材料》是研究土木工程用材料结构、性能、标准及相互关系的一门科学，并且研究如何选用和组配复合材料。通过本课程的学习，使学生掌握各种材料内部组成、结构、技术性能、技术标准及其相互关系。培养学生合理选用和组配新型复合材料的能力。 2、课程的基本要求： （1）掌握砂石材料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料的组成结构、技术性质及其关系；掌握矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料配合比设计； （2）熟悉石灰、沥青及钢材的组成结构、技术性质及技术要求； （3）了解各种外加剂的性能；了解部分新建筑材料的技术性能及发展趋向； （4）了解石灰、水泥凝结硬化原理；沥青混凝土强度理论；集料的级配理论；沥青乳化机理。 （5）了解土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用、了解建筑功能材料的主要类型及特点。 3、本课程与其他课程的关系 在学习本课程之前, 应学完《数学》、《物理》、《化学》、《材料力学》、《工程地质》等课程，以便同学在学习本课程的过程中充分运用过去学过的知识。它是后续专业课的基础。二、本课程学习和考核的内容 绪论（2学时） 教学内容：土木工程材料发展概况，土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 教学目标：了解土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；明确本课程在本专业中的地位，了解本课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 重点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，土木工程材料的发展概况。 难点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用 （一）土木工程材料的基本性质（2学时） 教学内容：材料学的基本理论，材料的物理性质、力学性质、材料的耐久性。 教学目标：了解材料学的基本理论，掌握材料的物理性质、力学性质，掌握材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用，掌握材料耐久性的基本概念。 重点：材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用。 难点：材料的物理性质。 （二）天然石料（2学时） 教学内容：岩石的组成与分类、岩石的力学性能与测试方法、常用石料品种
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。 7.土木工程材料的基本性质包括哪些？各性质之间有何内在联系及相互影响？ (1).基本性质：①材料的物理性质：密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度、密实度、孔隙率、填充率、空隙率、间隙率；②材料的力学性质：强度、比强度、弹性变形和塑性变形、徐变、脆性、韧性、硬度、耐磨性；③材料与水有关的性质：亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性耐水性、抗渗性、抗冻性；④材料的热物理性质：导热性、热容量、温度变形；⑤材料的耐久性；⑥材料的安全性。 (2).内在联系及相互影响：（空）
土木工程材料复习整理 1.土木工程材料的定义 用于建筑物和构筑物的所有材料的总称。 2.土木工程材料的分类 （一）按化学组成分类：无机材料、有机材料、复合材料 （二）按材料在建筑物中的功能分类：承重材料、非承重材料、保温和隔热材料、吸声和隔声材料、防水材料、装饰材料等（三）按使用部位分类：结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料等 3.各级标准各自的部门代号列举 GB——国家标准 GBJ——建筑行业国家标准 JC——建材标准 JG——建工标准 JGJ——建工建材标准 DB——地方标准 QB——企业标准 ISO——国际标准 4.材料的组成是指材料的化学成分、矿物成分和相组成。 5.材料的结构 宏观结构：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。 细观结构：指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸在10-3-10-6m级。 微观结构：微观结构是指原子和分子层次上的结构。其尺寸在10-6
-10-10m 级。微观结构可以分为晶体、非晶体和胶体三种。 6.材料的密度、表观密度、堆积密度、密实度与孔隙率、填充率与空隙率的概念及计算 密度：材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。（质量密度） 密实体积：不含有孔隙和空隙的体积(V)。 g/cm3 表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。（体积密度） 表观体积：含有孔隙但不含空隙的体积(V0)。（用排水法测得的扣除了材料内部开口孔隙的体积称为近视表观体积，也称视体积。 ㎏/m3或g/cm3 堆积密度：材料在堆积状态下，单位体积的质量。（容装密度） 堆积体积：含有孔隙和空隙的体积（V0’）。 ㎏/m3 密实度：密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。 v m = ρv o m = 0ρ' 00 v m ='ρ00100%100%V D V ρρ =??＝%100101??-=W V V m m W ρ
土木工程材料 课程编码：204016 课程英文译名：Civil Engineering Materials 课程类别：专业基础课 开课对象：土木工程专业开课学期：3 学时/学分：48学时/3学分理论课学时：36学时实验学时：12学时； 先修课程：普通物理，普通化学，材料力学 教材：土木工程材料，陈志源主编，武汉理工大学出版社，2003.6，第二版 参考书：[1] 高性能混凝土，吴中伟，廉慧珍编著，中国铁道出版社，1999.9，第一版 [2] Civil Engineering Materials, Jackson N, Macmillan Education, 1988, Second edition. [3]《土木工程材料》，钱晓倩，詹树林主编，浙江大学出版社，2003.8, 第一版 [4]《土木工程材料》，黄政宇主编，高等教育出版社（2002.12） [5]《土木工程材料概要·习题·题解》，吴芳等主编，重庆大学出版社，2006.9 [6]《土木工程材料典型题解析及自测试题》，张德思主编，西北工大出版社，2002.3 一、课程的性质、目的和任务 本课程是土木工程专业学生必修的专业基础课，它与公共基础课及专业紧密衔接，起着承上启下的作用。 本课程的教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质、用途、制备和使用方法以及检测和质量控制方法，并了解土木工程材料性质与材料结构的关系，以及性能改善的途径。通过本课程的学习，应能针对不同工程合理选用材料，并能与后续课程密切配合，了解材料与设计、施工之间的相互关系。 二、课程的基本内容、学时分配、重点、难点 1、课程基本内容 1绪言 1.1 概述 1.2 材料的基本状态参数 1.3 材料的力学性质 1.4 材料与水有关的性质 1.5 材料的热性质 1.6 材料的耐久性 2气硬性胶凝材料 2.1 石灰 2.2 石膏 2.3 水玻璃
土木工程材料复习资料 一、名词解释 密度：材料密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 密实度：指材料体积内被固体物质充实的程度。 孔隙率：指材料的体积内，空隙体积所占的比例。 含水率：材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比；吸水率为饱和状态下含水率。 吸水率：质量吸水率（吸水量占材料干燥下的质量比）、体积吸水率（吸水体积占自然体积之比） 耐水性：材料长期在饱和水的作用下不破坏、强度也显著降低的性质。 软化系数：反映材料饱水后强度的程度。软化系数小的材料耐水性差，大于0.85为耐水性材料； 镇静钢：炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂。脱氧完全，其组织致密、成分均匀、性能稳定。 强屈比：抗拉强度与屈服强度之比；屈强比愈小，结构安全性越高。 伸长率：表征钢材的塑性变形的能力。 冲击韧性：指钢材抵抗冲击荷载的能力。 冷加工与时效：时效是随时间的延长而表现出强度提高、塑性和冲击韧性下降的现象；冷加工变形可促进时效迅速发展。时效处理使屈服点进一步提高。 电化学腐蚀：指钢材与电解质溶液接触而产生电流，形成微电池而引起锈蚀。 钢号：屈服点—Q；屈服点数值；质量等级，A、B、C、D四级；脱氧程度代号；如：Q235—BZ。 气硬性胶凝材料：石灰、石膏和水玻璃只能在空气中硬化、保持或发展强度的无机胶凝材料；水硬性胶凝材料（如：水泥）则不仅能在空气，还能在水中硬化保持或发展强度。 陈伏：为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆在储灰坑中放置两周以上。 体积安定性：水泥浆体硬化后体积变化的均匀性；主要指水泥硬化后浆体能保持一定形状。 水泥活性混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰混合材料、粉煤灰混合材料、硅灰 碱—骨料反应：混凝土中所含的碱与骨料中的活性成分反应生成复杂的硅酸凝胶，其吸水膨胀，破坏混凝土。 最大粒径：石子各粒级公称上限为该粒级的最大粒径。 和易性：指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性质。包括流动性、黏聚性、保水性三方面。 砂率与合理砂率：沙的质量占沙、石总重量的比例；合理砂率指用水量、水泥用量一定时，拌合料保证具有良好的粘聚性和保水性的条件下，使拌合料具有最大流动性的砂率。或是，坍落度一定时，使拌合料具有最小水泥用量的砂率。 耐久性：混凝土抵抗环境介质作用并长期保持良好的使用性能的能力。 混凝土立方体抗压强度：按国标制成变长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度90%以上），养护
《土木工程材料》 教学大纲 一、本课程的地位、任务和作用 本课程是土木工专业的一门专业必修课，属专业技术基础课，其知识是学生在后续专业课的学习及今后工作的基础，因而在土木工程专业的教学计划中具有重要的地位和作用。 本课程的教学目的是使本专业的学生掌握在土木工程中应用的主要建筑材料的技术性能、品种规格、适用范围、检验方法及贮运知识，并了解有关建筑材料的质量控制方法和基本生产工艺，从而使学生能在今后正确、科学、合理地选材用材，并为后续课（如建筑施工、钢筋混凝土结构等）提供基础知识。 二、教学基本内容与基本要求 第章：土木工程材料的基本性质 了解建筑材料在工程建设中的作用和地位、发展概况，建材与建筑结构、建筑施工、建筑工程质量的关系；了解建筑材料的分类和标准化。 掌握建筑材料的基本物理性能、力学性能及耐久性能，深入理解材料组成结构对基本性质的影响，掌握有关性能的测试方法。 第章：建筑钢材 了解钢的组织结构、分类、冶炼过程对质量的影响。深入理解钢材的机械性能及影响因素、各类钢材的牌号含义及选择，了解钢材热处理、冷加工强化、时效处理的基本方法和意义及基本原理，了解钢材腐蚀的原因及防治。 第章：无机胶凝材料 掌握胶凝材料的分类及几种主要气硬性胶凝材料的技术性质、水化、硬化的基本原理、 应用范围及应用中注意的事项。 以硅酸盐系列通用水泥为主，了解其生产过程、矿物组成，水化、硬化，掌握水泥的国家标准、技术性质、验收规则及有关性质的检测方法，同时对高铝水泥、白水泥、膨胀水泥等其它水泥的技术性质和应用作一般了解。 第、章：水泥混凝土及砂浆 了解混凝土的分类及基本特性，掌握普通混凝土的组成材料的质量要求及在混凝土中的作用。熟练掌握普通混凝土拌合物的和易性及影响因素、硬化混凝土的主要性能、强度等级的判定，改善和控制混凝土质量的方法和措施。深入了解混凝土外加剂的作用机理和应用方法，掌握混凝土的配合比设计和配制。 理解建筑砂浆的组成、主要技术性质，掌握砌筑砂浆配合比设计方法。
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
土木工程材料 第一章 1.土木工程材料：指土木工程中使用的各种材料及制品 2.土木工程材料的分类： 按来源：天然材料及人造材料； 按部位：屋面、墙体和地面材料等； 按功能：结构材料和功能材料； 按组成物质：无机材料、有机材料和复合材料 无机材料： 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、混凝土及砂浆 有机材料： 植物材料、沥青材料、合成高分子材料 复合材料： 无机非金属材料与有机材料复合、 金属材料与无机非金属材料复合 金属材料与有机材料复合 3.材料的组成 化学组成：化学组成是指构成材料的化学成分(元素或化合物)。 物相组成：物相是具有相同物理、化学性质，一定化学成分和结构特征的物质。 4.材料的结构和构造：泛指材料各组成部分之间的结合方式及其在空间排列分布的规律。 材料的结构按尺度范围可分为: 宏观结构：是指用肉眼或放大镜可分辨出的结构状况，其尺度范围在10-3m 级以上。 介观结构(显微结构、纳米结构）：是指用光学显微镜和一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构，是介于宏观和微观之间的结构。尺度范围在10-3m~10-9m 。按尺度范围，还可分为显微结构和纳米结构。显微结构是指用光学显微镜所能观察到的结构，其尺度范围在10-3m~10-7m 。纳米结构是指一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构。其尺度范围在10-7m~10-9m 。 微观结构指原子或分子层次的结构。分为晶体和玻璃体。 晶体是质点（原子、分子、离子）按一定规律在空间重复排列的固体，具有一定的几何形状和物理性质。晶体质点间结合键的特性决定晶体材料的特性。 玻璃体是熔融物在急冷时，质点来不及按一定规律排列而形成的内部质点无序排列的固体或固态液体。 材料的构造：是指具有特定性质的材料结构单元的相互搭配情况。 5.密度：指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。m p v = 近似密度：指材料在包含闭口孔隙条件下，单位体积的质量。'm p v = 表观密度（容重）：指材料在自然状态下，单位体积的质量。00 m p v =
专科《土木工程材料》 一、（共75题,共150分） 1. 材料的表观密度是指材料在( )下单位体积的质量。（2分） A.绝对密实状态 B.自然状态 C.自然堆积状态 D.含水饱和状态 .标准答案：B 2. 导热系数越大的材料表明其隔热保温性能( )，热容量越小的材料表明其平衡建筑物内部温度的能力( )。（2分） A.越好，越强 B.越差，越强 C.越好，越差 D.越差，越差 .标准答案：D 3. 砂的细度模数在( )范围时定义为细砂。（2分） A.3.7~1.6 B.3.7~3.1 C.3.0~2.3 D.2.2~1.6 .标准答案：D 4. 建筑石油沥青的温度稳定性是用( )表示的。（2分） A.针入度 B.延伸度 C.软化点 D.粘滞度 .标准答案：C 5. 混凝土在合理砂率范围时和易性( )且水泥用量( )。（2分） A.最好；较少 B.较好；较多 C.最好；不变 D.较差；增加 .标准答案：A 6. 某种材料的闭孔隙率较大，则其抗冻性( )。（2分） A.差 B.较好 C.不一定好，也不一定差 D.没有关系 .标准答案：B 7. 影响水泥混凝土强度最为重要的因素是( )。（2分） A.水泥实际强度与水灰比 B.养护条件、龄期、施工质量 C.骨料的性质、试验条件 D.水泥实际强度、施工质量 .标准答案：A 8. 脱氧程度不完全的钢称为( )。（2分） A.合金钢 B.沸腾钢 C.镇静钢 D.特殊钢 .标准答案：B 9. 随着( )含量的提高，石油沥青的变形能力增强。（2分） A.油分 B.沥青质 C.树脂 D.石蜡 .标准答案：C 10. 国家标准规定，火山灰质硅酸盐水泥的终凝时间为( )。（2分） A.不早于390分钟 B.不迟于390分钟 C.不早于600分钟 D.不迟于600分钟 .标准答案：D 11. 测定砂浆抗压强度时，标准试件的尺寸是( )mm。（2分） A.200×200×200 B.100×100×300 C.150×150×150 D.70.7×70.7×70.7 .标准答案：D 12. 石灰加水消解时，体积( )，释放出大量的( )。（2分） A.收缩；水蒸汽 B.膨胀；热 C.微膨胀；CO2 D.不变；热 .标准答案：B 13. 水玻璃的模数n越大，其溶于水的温度越( )，粘结力( )。（2分） A.高，大 B.低，大 C.高，小 D.低，小 .标准答案：A 14. 混凝土配合比设计的三个主要参数是( )。（注:其中W—用水量；W/C—水灰比；S p—砂率；C—水泥量；S—用砂量）（2分） A.W，C，S B.W，W/C ， C.W/C，C，S D.W，C ， .标准答案：B 15. 石油沥青中蜡含量较高时其( )。（2分） A.粘度越大 B.高温稳定性越好 C.低温抗裂性越好 D.变形能力越差 .标准答案：D 16. 能够反映钢材强度利用率和结构安全可靠程度的指标是( )。（2分） A.断面收缩率 B.极限抗拉强度 C.屈强比 D.冲击韧性 .标准答案：C 17. 以下具备更好的隔热保温性能的墙体材料是( )。（2分） A.烧结实心粘土砖 B.烧结多孔砖 C.蒸压粉煤灰砌块 D.蒸压加气混凝土砌块 .标准答案：D
材料的物理性质 各种物理性质的概念，计算方法、计算公式 材料的密度：指材料单位体积的质量。 真实密度：指材料在规定条件的状态下单位体积所具有的质量，ρ=m/v 表观密度：在自然状态在单位体积所具有的质量水的闭口孔隙，但不包括能吸水的开口孔隙在内的体积，ρ0=m/v0 堆积密度：指粉状.粒状或纤维材料在堆积状态下，单位体积所具有的质量。 亲水性与憎水性 亲水性：材料被水润湿的程度用润湿角θ表示，角越小，则材料能被水润湿的程度越高，θ≤90°憎水性：θ＞90°，该材料不能被水润湿，则为憎水性材料。 无机气硬性胶凝材料 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续提高其强度，如石灰，石膏水玻璃等。 各种类型气硬性胶凝材料的定义，硬化机理、特性，以及使用中需要注意的问题，不合格产品的界定方法以及不合格产品可能产生的危害。 过火石灰与欠火石灰分别是怎样得到的，有什么特点（不足或危害）？ 煅烧温度较低，碳酸钙不能完全分解，为欠火石灰。降低了石灰的质量，影响了石灰石的产灰量。 过火石灰：煅烧温度较高时，石灰石块的中心部位达到分解温度时，得到的石灰石晶粒粗大，遇水后熟化反应缓慢，称其为过火石灰。表面有一层深褐色熔融物，水化代谢慢。过火石灰熟化十分缓慢，可能在石灰应用之后熟化，其体积膨胀，造成起鼓开裂，影响工程质量。石灰的主要技术性质和应用范围 一、良好的保水性 二、凝结硬化慢、强度低 三、吸湿性强 四、体积收缩大五、耐水性差六、化学稳定性差 应用范围；石灰乳和砂浆，用于砌筑或抹灰工程。灰土三合土，广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖 建筑石膏的主要成分和凝结硬化机理 主要成分为硫酸钙，属于气硬性胶凝材料。 凝结硬化机理：与水拌合后，建筑石膏溶解，形成具有可塑性的石膏浆体，随后逐渐变稠，失去可塑性，但无强度，为凝结。进而浆体变成一定强度的固体，称为硬化，硬化：水化，凝结，硬化。 建筑石膏硬化过程的显著特征和主要技术性质:浆体逐渐变成具有一定刚度的固体。（一）凝结硬化快（二）强度较高（三）（三）体积微膨胀（四）防火性好（五）保温性能好，耐水性，抗渗性，抗冻性差。 水泥 水硬性胶凝材料的定义：能与水发生化学反应凝结和硬化，且在水下也能够凝结和硬化并保持和发展其强度的胶凝材料。 硅酸盐水泥的组成：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙
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 ρ：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????? ??-=ρρP 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。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。
广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。 1.按主要组成成分分类 图0.1 土木工程材料的分类 2.按使用功能分类 根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、建筑功能材料三大类。 3.按材料来源分类 根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。 一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。如装饰砂浆、沥青防水材料等。 二、土木工程材料在土建工程中的地位 土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。 首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。 第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。 第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。 第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。 最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。 三、土木工程材料的发展趋势 遵循可持续发展战略，土木工程材料的发展趋势表现为： （1）高性能化 （2）高耐久性
（3）多功能化 （4）绿色环保 （5）智能化 另外，主产品和配套产品应同步发展，并解决好利益平衡关系。同时，为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料的应用应向着工业化方向发展。 四、土木工程材料的检验方法及标准化 1.土木工程材料的质量检验方法 通常可采用实验室内原材料性能检验、实验室内模拟结构鉴定及现场鉴定等方法。本课程主要着重介绍实验室内材料性能的检验，包括下列内容： ⑴物理性能检验 ⑵力学性能检验 ⑶材料与水有关的性能检验 2.土木工程材料的标准化 土木工程材料涉及的标准主要包括两类。一是产品标准。其内容主要包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、应用技术规程等；二是工程建设标准。其内容有土木工程材料选用有关的标准，有各种结构设计规范、施工及验收规范等。 目前，我国常用的标准按适用领域和有效范围，分为四级。 ⑴国家标准分强制性标准（代号为GB）和推荐性标准（代号GB/T）。 ⑵行业标准某些行业标准代号见表0.1。 表 0.1 几个行业的标准代号 第1章土木工程材料的基本性质 1.1 材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响 1.1.1 材料的组成 材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。它不仅影响材料的化学稳定性，而且也是决定材料物理及力学性质的重要因素。 （1）化学组成 （2）矿物组成 （3）相组成 1.1.2 材料的结构
. 土木工程材料实验室建设规划 一、目的意义 土木工程材料课程在土木工程人才的科学素质培养中占有重要的地位，而土木工程的理论是建立在实验基础上的，在人才科学素质培养中起着不可替代的重要作用。通过开设土木工程材料实验课程，可以验证和巩固所学的理论知识，熟悉常用的土木工程材料的主要技术性质；提高分析和解决实际问题的能力。因此，土木工程实验课的教学体系及教学质量、实验室的建设及管理直接关系到学校的人才培养质量，因此华锐学院有必要尽快建设一个高质量、高水平的土木工程材料实验室。 二、指导思想 1．全面规划，分步实施。土木工程材料实验室的建设是一个全面的、长期的工作，既要考虑现阶段的教学任务，又要考虑长期的发展；既要考虑硬件的建设，又要考虑软件的建设；既要考虑实验技术人员的培训，又要考虑实验教师队伍的建设。 2. 精选项目，优化配置。通过科学分析并依照国家标准规范，力求使实验室布局合理、实验科目设置科学、实验功能齐全，充分利用一切资源建设出具有先进水平的实验室。
三、建设目标 土木工程材料实验室宜达到以下目标: 1.制定各项规章制度，完善土木工程材料实验室的管理；制定土木工程. . 实验课程教学条例，规范土木工程材料实验课程的教学环节。 2.提高土木工程材料实验室的管理水平和实验教师的教学水平及科研能力，培养及建立一支动手能力强、教学和科研双过硬、专尖结合的师资队伍。 3.完善实验学科基本建设，包括：实验课程的教学大纲、教材、指导书和实验教材；实验室仪器设备档案及其使用说明书；实验室管理人员基本情况和实验室管理制度。 四、建设规划 1. 拟建设实验室 依照国家教委要求，结合土木工程材料实验室所开设的课程，拟建设6个实验室，1个办公室。6个实验室分别为： 材料实验室（一）：建筑材料基本性质试验 材料实验室（二）：水泥的基本性质试验 材料实验室（三）：混凝土用集料试验 材料实验室（四）：普通混凝土试验