《土木工程材料》根據高等工科院校土木工程專業(yè)本科教學大綱編寫，力求涵蓋土木
工程不同專業(yè)的材料共性問題與專業(yè)性需求。除緒論外，《土木工程材料》主要分為3 個
單元，合計18 章，第一篇：材料的組成結構與基本性質，包括材料的組成
與結構、材料的基本物理性質、材料的力學性能、材料的熱工性質、材料的
耐久性、材料的安全性；第二篇：土木工程通用材料，包括氣硬性膠凝材料、
水泥、混凝土與砂漿、金屬材料、有機高分子材料、瀝青與防水材料、防火
材料；第三篇：土木工程專用材料，包括建筑工程專用材料、道路工程專用
材料、隧道與地下工程專用材料、水利水電工程專用材料、其他材料。主要
介紹材料的組成、類別、性能、應用及主要試驗方法。編寫過程中注意根據
專業(yè)方向采用新標準和新規(guī)范，力求教材內容與工程實踐聯(lián)系緊密，簡化理
論分析，突出工程應用。
《土木工程材料》可作為土木工程專業(yè)及相近專業(yè)學生教材，也可作為工程技術人員拓寬材料知識的參考用書。
目 錄
緒論? 1
0.1 土木工程與材料 ?? 1
0.1.1 關于土木工程 ?? 1
0.1.2 關于土木工程材料 ? 1
0.1.3 土木工程對材料的基本要求 1
0.2 土木工程材料的分類 1
0.3 土木工程材料的歷史與發(fā)展 2
0.3.1 土木工程材料的發(fā)展歷程 2
0.3.2 現代土木工程材料的發(fā)展方向 3
0.4 土木工程材料的技術標準 ? 3
0.5 本課程基本概況 ?? 4
第一篇 材料的組成結構與基本性質
第1 章 材料的組成與結構 ? 5
1.1 材料組成 ? 5 目 錄
緒論? 1
0.1 土木工程與材料 ?? 1
0.1.1 關于土木工程 ?? 1
0.1.2 關于土木工程材料 ? 1
0.1.3 土木工程對材料的基本要求 1
0.2 土木工程材料的分類 1
0.3 土木工程材料的歷史與發(fā)展 2
0.3.1 土木工程材料的發(fā)展歷程 2
0.3.2 現代土木工程材料的發(fā)展方向 3
0.4 土木工程材料的技術標準 ? 3
0.5 本課程基本概況 ?? 4
第一篇 材料的組成結構與基本性質
第1 章 材料的組成與結構 ? 5
1.1 材料組成 ? 5
1.2 材料結構 ? 6
第2 章 材料的基本物理性質 8
2.1 材料的密度、表觀密度與堆積密度 ? 8
2.2 材料的密實度與孔隙率 10
2.3 材料的填充率與空隙率 11
2.4 材料的親水性與憎水性 12
2.5 材料的吸水性與吸濕性 12
第3 章 材料的力學性能 14
3.1 材料的強度 ? 14
3.1.1 強度 ? 14
3.1.2 強度等級 15
3.1.3 比強度 ? 15
3.2 材料的耐水性 ? 16
3.3 材料的變形 ? 16
3.3.1 材料的彈性和塑性 ?? 16
3.3.2 材料的脆性與韌性 ?? 17
3.4 材料的硬度 ? 17
3.5 材料的耐磨性 ? 18
第4 章 材料的熱工性質 19
4.1 材料的熱容 ? 19
4.2 材料的導熱性 ? 19
4.3 材料的導溫性 ? 21
4.4 材料的蓄熱性能 21
4.5 材料的熱膨脹 ? 21
第5 章 材料的耐久性 23
5.1 材料耐久性的概念 ?? 23
5.2 耐久性的類型與表征 ? 23
5.2.1 抗?jié)B性 ? 23
5.2.2 抗凍性 ? 24
5.2.3 耐老化性能 24
5.2.4 抗化學破壞性能 ?? 24
5.3 耐久性的改善 ? 25
第6 章 材料的安全性 26
6.1 材料的防火性 ? 26
6.2 材料的放射性 ? 27
6.3 材料的揮發(fā)性 ? 27
6.4 材料的其他安全性問題 28
第二篇 土木工程通用材料
第7 章 氣硬性膠凝材料 30
7.1 石灰 ? 30
7.1.1 石灰的生產 30
7.1.2 石灰的消解與凝結硬化 ?? 31
7.1.3 石灰的技術性質 ?? 31
7.1.4 石灰的分類 32
7.1.5 石灰的應用 33
7.2 石膏 ? 34
7.2.1 石膏分類與石膏生產 ?? 34
7.2.2 建筑石膏的凝結硬化與技術性質 35
7.2.3 建筑石膏的應用 ?? 36
7.3 水玻璃 38
7.3.1 水玻璃的生產 39
7.3.2 水玻璃的凝結硬化 ?? 39
7.3.3 水玻璃的性質與應用 ?? 39
7.3.4 水玻璃的運輸及儲存 ?? 40
7.4 鎂質膠凝材料 ? 41
7.4.1 鎂質膠凝材料的生產 ?? 41
7.4.2 菱苦土的凝結硬化 ?? 41
7.4.3 菱苦土的應用 41
第8 章 水泥 ? 43
8.1 概述 ? 43
8.2 通用硅酸鹽水泥 43
8.2.1 硅酸鹽水泥 44
8.2.2 其他通用硅酸鹽水泥 ?? 52
8.3 特性水泥與專用水泥 ? 57
8.3.1 鋁酸鹽水泥 57
8.3.2 硫鋁酸鹽水泥 58
8.3.3 抗硫酸鹽硅酸鹽水泥 ?? 59
8.3.4 白色硅酸鹽水泥 ?? 60
第9 章 混凝土與砂漿 62
9.1 混凝土 62
9.1.1 概述 ? 62
9.1.2 普通混凝土的組成材料 ?? 63
9.1.3 普通混凝土的技術性質 ?? 76
9.1.4 混凝土的質量控制和合格評定 ? 90
9.1.5 普通混凝土的配合比設計 ? 93
9.1.6 特殊性能混凝土 ?? 99
9.2 建筑砂漿 103
9.2.1 砂漿的組成材料 103
9.2.2 砂漿的主要技術性質 105
9.2.3 砂漿種類 ? 107
第10 章 金屬材料 ?? 115
10.1 鋼材 ? 115
10.1.1 鋼材的基本知識 115
10.1.2 鋼材的主要技術性能 ?? 117
10.1.3 鋼材的冷加工和熱處理 ? 121
10.1.4 土木工程常用鋼材?? 122
10.1.5 鋼材的腐蝕與防護?? 129
10.1.6 鋼材的防火 ?? 131
10.2 鑄鐵 131
10.2.1 基本知識 131
10.2.2 灰鑄鐵的性能特點?? 132
10.2.3 灰鑄鐵的牌號和應用 ? 133
10.3 鋁合金 ?? 133
10.3.1 基本知識 133
10.3.2 鋁合金制品 ?? 133
第11 章 有機高分子材料 ?? 136
11.1 橡膠 136
11.1.1 橡膠的分類 ?? 136
11.1.2 常用橡膠的品種、特性和用途 137
11.1.3 橡膠工業(yè)制品的種類 ? 139
11.2 塑料 139
11.2.1 建筑塑料的組成 ?? 139
11.2.2 建筑塑料的主要技術性能 ? 140
11.2.3 建筑塑料制品的工程應用 ? 140
11.3 膠黏劑 ?? 143
11.3.1 膠黏劑的組成和分類 ? 143
11.3.2 膠黏劑的技術要求?? 144
11.3.3 土木工程常用膠黏劑 ? 145
11.4 涂料 146
11.4.1 涂料的組成和分類?? 146
11.4.2 建筑涂料的功能和技術要求 147
11.4.3 常用建筑涂料 ?? 148
第12 章 瀝青與防水材料 ? 152
12.1 瀝青 152
12.1.1 石油瀝青 152
12.1.2 煤瀝青 155
12.1.3 瀝青的摻配 ?? 156
12.1.4 改性石油瀝青 ?? 157
12.1.5 乳化瀝青 159
12.1.6 使用注意事項 ?? 160
12.2 防水涂料 ? 160
12.2.1 防水涂料的組成和分類 ? 160
12.2.2 改性瀝青基防水涂料 ? 161
12.2.3 合成高分子防水涂料 ? 162
12.2.4 無機剛性防水涂料?? 164
12.3 防水卷材 ? 165
12.3.1 瀝青基防水卷材 ?? 166
12.3.2 橡膠基防水卷材 ?? 168
12.3.3 樹脂基防水卷材 ?? 169
12.3.4 橡塑共混基防水材料 ? 170
12.4 密封材料 ? 170
12.4.1 不定型密封材料 ?? 170
12.4.2 定型密封材料 ?? 171
第13 章 防火材料 ? 173
13.1 防火涂料 ? 173
13.2 防火封堵材料 175
13.3 防火板 ?? 176
13.4 防火材料發(fā)展趨勢 ? 176
第三篇 土木工程專用材料
第14 章 建筑工程專用材料 ? 178
14.1 木材與竹材? 178
14.1.1 木材 178
14.1.2 竹材 184
14.2 石材 186
14.2.1 常用石材的巖石種類 ? 186
14.2.2 天然石材的技術性質 ? 186
14.2.3 天然石材的應用 ?? 189
14.2.4 人造石材 190
14.3 建筑玻璃與建筑陶瓷 191
14.3.1 建筑玻璃 191
14.3.2 建筑陶瓷 196
14.4 墻體材料與屋面材料 197
14.4.1 砌墻磚 197
14.4.2 砌塊 202
14.4.3 墻用板材 203
14.4.4 屋面材料 205
14.5 保溫材料與吸聲隔聲材料 ? 207
14.5.1 常用保溫隔熱材料?? 207
14.5.2 常見吸聲材料 ?? 213
14.5.3 隔聲材料 216
第15 章 道路工程專用材料 ? 218
15.1 工程用土 ? 218
15.1.1 土的工程分類 ?? 218
15.1.2 土的技術性質與要求 ? 222
15.2 無機結合料穩(wěn)定材料 ? 228
15.2.1 概述 ? 228
15.2.2 組成材料要求 ? 229
15.2.3 無機結合料穩(wěn)定材料強度 ? 231
15.2.4 無機結合料穩(wěn)定材料組成設計 232
15.3 土工合成材料 234
15.3.1 概述 234
15.3.2 土工合成材料的種類 ? 235
15.3.3 土工合成材料的功能 ? 236
15.3.4 土工合成材料的技術性質 ? 237
15.4 瀝青混合料? 240
15.4.1 瀝青混合料分類 ?? 240
15.4.2 組成材料要求 ?? 240
15.4.3 瀝青混合料結構與性能 ? 243
15.4.4 瀝青混合料的技術性質 ? 246
15.4.5 瀝青混合料配合比設計 ? 249
15.5 路面水泥混凝土 ?? 255
15.5.1 概述 255
15.5.2 路面混凝土的材料組成 ? 256
15.5.3 路面混凝土的主要技術性質 260
15.5.4 路面混凝土配合比設計 ? 261
第16 章 隧道與地下工程專用材料 ? 268
16.1 注漿材料 ? 268
16.1.1 注漿材料的基本要求 ? 268
16.1.2 注漿材料的分類 ?? 269
16.1.3 注漿材料基本性質?? 276
16.2 錨噴支護材料 280
16.2.1 錨桿材料 280
16.2.2 噴射混凝土 ?? 284
16.2.3 噴射纖維混凝土 ?? 285
16.3 混凝土管片? 285
16.3.1 混凝土管片結構型式 ? 286
16.3.2 管片混凝土技術 ?? 288
第17 章 水利水電工程專用材料 ?? 289
17.1 低熱水泥 ? 289
17.1.1 普通低熱水泥 ?? 289
17.1.2 低熱微膨脹水泥 ?? 290
17.2 水工混凝土? 291
17.2.1 水工混凝土分類 ?? 291
17.2.2 水工混凝土的性能特點 ? 291
17.2.3 水工混凝土主要技術要求 ? 292
17.2.4 水工混凝土材料與配合比的特殊性 ?? 293
17.2.5 特殊水工混凝土品種 ? 294
17.3 水工瀝青混凝土 ?? 296
17.3.1 水工瀝青混凝土的特性 ? 296
17.3.2 水工瀝青混凝土防滲結構的技術特點 ?? 296
17.3.3 水工瀝青混凝土分類 ? 297
17.3.4 水工瀝青混凝土對原材料的要求 298
17.3.5 瀝青混凝土防滲結構的應用 299
第18 章 其他材料 ? 301
18.1 新型膠凝材料 301
18.1.1 堿礦渣水泥 ?? 301
18.1.2 地聚合物 302
18.1.3 磷酸鹽水泥 ?? 302
18.2 工程搶修搶建材料 ? 303
18.2.1 搶修搶建材料的分類 ? 303
18.2.2 搶修搶建材料的性能要求 ? 303
18.2.3 工程搶修搶建特種膠凝材料 304
18.2.4 工程搶修搶建預制件材料 ? 306
18.3 生態(tài)環(huán)境材料 307
18.3.1 生態(tài)環(huán)境材料的含義 ? 307
18.3.2 材料的環(huán)境影響評價 ? 307
18.3.3 土木工程材料的生態(tài)化 ? 309
土木工程材料實驗 312
實驗1 材料的基本物理性質實驗? 312
實驗2 水泥性能實驗 ?? 314
實驗3 混凝土用砂、石骨料實驗? 323
實驗4 混凝土外加材料實驗 ?? 328
實驗5 混凝土性能實驗 ? 332
實驗6 鋼筋性能實驗 ?? 340
實驗7 瀝青性能實驗 ?? 342
實驗8 瀝青混合料性能實驗 ?? 347
實驗9 防水卷材性能實驗 355
實驗10 無機結合料性能實驗 357
實驗11 工程用土性能實驗 ? 363
參考文獻 ? 373
緒 論
0.1 土木工程與材料
0.1.1 關于土木工程
土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統(tǒng)稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養(yǎng)維修等技術活動，也指工程建設的對象。隨著科學技術的進步和工程實踐的發(fā)展，土木工程學科已發(fā)展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系，也已發(fā)展出許多專業(yè)或分支，如建筑工程、公路工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道及地下工程、水利水電工程等學科。
土木工程的目的是形成人類生產或生活所需要的、功能良好且舒適美觀的空間和通道。它既有物質方面的需要，也有精神象征方面的需求。隨著社會、經濟與技術的發(fā)展，工程結構越來越大型化、復雜化，超高層建筑、特大型橋梁、巨型大壩、復雜的地鐵系統(tǒng)不斷涌現，以滿足人們的生活與工作需求，同時也演變?yōu)樯鐣䦟嵙Φ南笳鳌?br />0.1.2 關于土木工程材料
土木工程材料是土木工程中所使用的各種材料及制品的總稱，是土木工程建設的物質基礎。不同的土木工程材料，在不同的使用環(huán)境條件下的物理力學性能、生產和使用成本及破壞劣化機制各不相同，能否正確選擇和合理使用土木工程材料，對工程結構的安全性、適用性、經濟性和耐久性有著直接的影響。隨著科學技術的快速發(fā)展，結構設計和施工工藝日益進步，各種新材料不斷涌現，要求土木工程的相關從業(yè)人員，必須具備土木工程材料的基本知識，熟悉各類常用土木工程材料的組成結構、技術性能、檢測方法和選用規(guī)律。
0.1.3 土木工程對材料的基本要求
不同土木工程類型、不同工程部位對材料的結構與性能要求不一�？傮w而言，土木工程對材料的基本要求主要為以下三點：
(1)必須具備足夠的強度，能夠安全地承受設計荷載及自重。
(2)具有與使用環(huán)境相適應的耐久性，以減少維修費用。
(3)特定功能。用于特殊部位的材料，應具有相應的特殊功能，如屋面材料能隔熱、防水，樓板和內墻材料能隔聲等；用于裝飾的材料，應能美化建筑，產生一定的藝術效果。
0.2 土木工程材料的分類
可用于土木工程的材料來源廣泛、組成多樣、性質各異、用途不同。為了應用方便，可將土木工程材料按不同方法進行分類。一般按化學成分不同可分為無機材料、有機材料和復合材料三大類，各大類又可進行更細的分類，如圖0-1 所示。
圖0-1 土木工程材料按照化學成分分類
此外，還可以按照使用功能將材料劃分為承重材料(建筑工程中的梁、板、柱所用材料，橋梁工程中的橋墩、橋跨等)、非承重材料(建筑工程中的墻體材料、屋面材料，橋梁工程中的護欄等)和功能材料(防排水、保溫、裝飾材料等)。
按照材料的使用部位可分為建筑工程中的結構材料、墻體材料、屋面材料、裝飾材料、地面材料等，道路工程中的路基材料、路面材料、墊層材料等，以及隧道與地下工程中的錨固材料、支護材料等。
0.3 土木工程材料的歷史與發(fā)展
0.3.1 土木工程材料的發(fā)展歷程
土木工程材料是隨著人類社會生產力和科技水平的提高而逐步發(fā)展起來的。
土木工程中人類最先需要的是房屋建筑，人類最初直接從自然界中獲取天然材料作為建筑材料，如黏土、石材、木材等。隨著社會生產力的發(fā)展和人類活動范圍的擴大，人類能夠利用黏土燒制磚瓦，用巖石燒制石灰、石膏，建筑材料由此進入人工合成階段，為較大規(guī)模建造房屋創(chuàng)造了基本條件。至今世界上仍然保留著許多經典的古建筑，如中國的故宮、布達拉宮，埃及的金字塔，羅馬圓劇場等，均顯示了古代建筑技術及材料應用方面的輝煌成就。
18～19 世紀，土木工程材料進入了一個全新的發(fā)展階段，人類的工程建設技術也從主要針對建筑工程向著道路橋梁、水港碼頭、隧道與地下等多方向發(fā)展。鋼材、水泥、混凝土等相繼問世，使人類的工程活動突破了幾千年來所受土、木、磚、石的限制，為現代土木工程奠定了基礎。特別需要強調的是水泥混凝土與鋼材的復合使用，極大地促進了土木工程的整體發(fā)展水平。1850 年法國Lambot 用加鋼筋網的方法制作了第一條鋼筋混凝土船，1887 年Koenen 首先發(fā)表了鋼筋混凝土的計算方法。此后，用鋼筋增強增韌混凝土，以彌補混凝土抗拉強度和抗折強度低的缺陷，這種集中配筋的鋼筋與混凝土的復合，大大促進了混凝土在工程中的應用，一直到現在，鋼筋混凝土仍然是工程結構的主要形式。1928 年法國學者Freyssinet提出了混凝土收縮與徐變理論，并采用高強鋼絲和錨具制出了預應力鋼筋混凝土，為預應力鋼筋混凝土的工程應用奠定了基礎。預應力鋼筋混凝土是混凝土技術的一次飛躍，使得混凝土結構的抗震、防裂性能極大提高，混凝土建筑物可以達到很高的高度。另一種廣泛應用的混凝土與鋼材復合的結構形式，是鋼管混凝土。早在1879 年，英國就出現了用鋼管混凝土修建的鐵路橋橋墩，鋼管混凝土已經被廣泛應用于橋梁、建筑等工程中。為了改善混凝土的脆性，1907 年，蘇聯(lián)的涅克拉索夫(Иекрaсов)首先應用鋼纖維增強混凝土，由于纖維對混凝土的分散配筋，大大提高了混凝土的抗裂性，增加了混凝土的延性。目前，鋼纖維、有機合成纖維、耐堿玻纖等已廣泛應用于土木工程中。
進入20 世紀后，由于社會生產力發(fā)展的突飛猛進，以及材料科學和工程學的形成和發(fā)展，土木工程材料不僅性能和質量不斷提高，品種不斷增加，而且以有機材料為主的合成材料異軍突起，一些具有特殊功能的土木工程材料，如絕熱材料、吸聲隔聲材料、裝飾材料及最新的納米材料等應運而生。同時，為節(jié)約材料、資源，提高性能，將一些不同組成與結構的材料復合形成的各種新型復合材料，可最大限度地發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢，如玻璃纖維增強塑料和金屬陶瓷等。
0.3.2 現代土木工程材料的發(fā)展方向
依靠材料科學和化學等現代科學技術，人們已開發(fā)出許多高性能和多功能的新型土木工程材料。而社會進步、環(huán)境保護和節(jié)能降耗對土木工程材料提出了更高、更多的要求。土木工程材料的發(fā)展方向如下：
(1)高性能化。研制輕質、高強、高韌性、高保溫性、優(yōu)異裝飾性能和高耐久性的材料，對提高工程結構的安全性、適用性、經濟性和耐久性有著非常重要的意義。
(2)多功能化。利用復合技術生產多功能材料、特殊性能材料及智能材料，這對提高土木工程的使用功能和施工效率十分重要。
(3)綠色化。在生產及應用土木工程材料過程中，應該充分利用地方可再生資源和工業(yè)廢料，減少對環(huán)境的污染和對自然生態(tài)環(huán)境的破壞。土木工程材料的綠色化主要體現在以下幾個方面：
① 節(jié)約資源。充分利用地方材料，盡量少用天然資源，大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源，以保護自然資源和維護生態(tài)環(huán)境的平衡。
② 節(jié)約能源。采用低能耗、無環(huán)境污染的生產技術，優(yōu)先開發(fā)、生產低能耗的材料及能降低建筑物使用能耗的節(jié)能型材料。
③ 健康。材料生產中盡量不使用有損人體健康的物質，如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等。同時要開發(fā)對人體健康有益的材料功能，如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。
④ 再生利用。土木工程材料達到使用壽命后可再生循環(huán)和回收利用，無污染性廢棄物。
0.4 土木工程材料的技術標準
技術標準是所有工程技術人員在從事相關工作中，所有技術活動的技術依據。絕大多數土木工程材料均由專門的機構制定并頒布了相應的“技術標準”或“技術規(guī)范”，詳盡明確地規(guī)定了其質量、規(guī)格和驗收方法，以其作為有關設計、生產、施工與管理等部門共同遵循的依據。
在我國，土木工程材料的技術標準分為國家標準、行業(yè)標準、地方標準和企業(yè)標準四級。(1)國家標準。國家標準是由中國國家質量技術監(jiān)督局頒布的全國必須執(zhí)行的指導性文件，分為強制性標準(代號GB)和推薦性標準(代號GB/T)。
(2)行業(yè)標準。由各行業(yè)主管部門為規(guī)范本行業(yè)的產品質量而制定的技術標準，也是全國性指導文件。如建材行業(yè)標準(代號JC)、建工行業(yè)標準(代號JG)、交通行業(yè)標準(代號JT)、鐵路行業(yè)(代號TB)、水利水電行業(yè)(代號SL、DL)等。
(3)地方標準(DB)。地方主管部門發(fā)布的地方性技術指導文件，適合在該地區(qū)使用。
(4)企業(yè)標準(QB)。僅適用于制定標準的企業(yè)。凡沒有制定國家標準、行業(yè)標準的產品，均應制定相應的企業(yè)標準。企業(yè)標準的技術要求應高于類似(或相關)產品的國家標準。標準的標識一般是由標準名稱、部門代號、標準編號和頒布年份組成。如《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)，其中“GB”為國家標準代號，“175”為標準編號，“2007”為標準頒布年份。如《粉煤灰混凝土小型空心砌塊》(JC/T 862—2008)是建材行業(yè)2008 年頒布的推薦性標準。世界各國對材料的標準化都很重視，均制定了各自的標準，如美國材料與試驗協(xié)會標準“ASTM”、英國標準“BS”、德國工業(yè)標準“DIN”、日本工業(yè)標準“JIS”，以及世界范圍內統(tǒng)一使用的國際標準“ISO”。
0.5 本課程基本概況
土木工程材料課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，課程教學目的在于使學生掌握主要土木工程材料的性質、用途、制備和使用方法及檢測和質量控制方法，了解工程材料性質與材料結構的關系，以及性能改善的途徑。通過本課程的學習，學生應能針對不同工程合理選用材料，并能與后續(xù)課程密切配合，了解材料與設計參數及施工措施選擇的相互關系。學生學習土木工程材料課程，主要是為畢業(yè)后從事工程設計、施工、管理工作中了解并掌握各種工程材料的性能與用途。
本教材共分為3 篇，合計18 章，第一篇是材料的結構與基本性質，包括材料的組成與結構、材料的基本物理性質、材料的力學性能與變形、材料的熱工性質、材料的耐久性和材料的安全性；第二篇是土木工程通用材料，包括氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土與砂漿、金屬材料、有機高分子材料、瀝青與防水材料、防火材料；第三篇是土木工程專用材料，包括建筑工程專用材料、道路工程專用材料、隧道與地下工程專用材料、水利水電工程專用材料和其他材料等。
本課程的特點是知識點多，學習中要善于歸納總結，理順課程的知識脈絡，抓住貫穿本課程的教學主線：材料的組成、結構、性能與應用之間的關系，見圖0-2。材料的組成與結構決定材料的性能，材料的性能決定材料的應用范圍，材料的應用范圍又決定了材料應該具備的組成與結構。本課程要求從材料的技術性質來學習材料的合理應用，而且要以材料的性能和合理應用為重點。要善于類比學習，舉一反三。對于同一類屬不同品種的材料，除了要學習它們的共性，更要了解各自的特性。如在第8 章，各種水泥的礦物組成的不同，導致其凝結硬化的速度、水化熱和耐腐蝕性等性質各不相同，可以根據具體工程及其環(huán)境條件合理選用。
材料實驗是學習本課程的重要環(huán)節(jié)，材料實驗的任務是鞏固所學的理論知識，通過掌握常用土木工程材料的實驗、檢測技術，學習對實驗數據進行科學的分析和整理，深入理解不同土木工程材料的性能。本教材安排了11 個實驗以供實驗教學中教師和學生選擇。
第一篇 材料的組成結構與基本性質
材料的組成與結構決定材料的性能，材料的性能決定了其應用范圍。因此，了解材料的組成結構與基本性質的含義，對正確使用土木工程材料至關重要。
第1 章 材料的組成與結構
材料的組成與結構決定材料的性能。研究材料的組成、結構、性能三者之間的內在邏輯關系，是材料科學與工程的首要任務。要掌握材料的性能，必須以掌握材料的組成、結構與材料性能之間的關系作為切入點。
1.1 材 料 組 成
材料組成是材料性質的基礎，它對材料的化學性質、物理力學性質起著重要的影響作用。通常土木工程材料按傳統(tǒng)的分類方法分為金屬材料、無機非金屬材料、有機材料等；從工程應用角度，為滿足土木工程材料的選擇、應用、分析、檢測等的需求，通常將材料的性能作為研究重點。為更直接地建立起材料組成與材料性能之間的關系，將材料的組成分為化學組成、礦物組成和相組成。針對不同類別的材料，采用相應的方法進行材料組成的研究。
1．化學組成
化學組成是指構成材料的化學元素及化合物的種類和數量，簡而言之，就是指材料的化學成分。金屬材料，特別是建筑鋼材，通常以化學組成作為研究材料組成的方法。鋼材所含鐵元素、碳元素、有益合金元素(硅、錳、釩、鈦、鈮等)、有害元素(硫、磷、氧、氮等)及其各自的含量，能夠與鋼材物理力學性能、工藝性能等建立起良好的相關關系。
2．礦物組成
無機非
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