土木工程材料

“土木工程材料”是土木工程专业一门重要的专业基础课程，该课程是后续专业课程的基础。了解和掌握土木工程材料的种类、技术性质、基本应用以及合理选择土木工程材料的方法是本课程学习的目的。
本书根据土木工程领域技术发展和人才培养的需求，与时俱进地更新和充实了传统土木工程材料教科书的架构和内容，使之更适合现代社会的知识需求和教学要求。本书依据高等学校土木工程专业指导委员会制定的“土木工程材料”课程教学大纲的要求编写，突出内容的全面性和实用性，主要内容包括土木工程材料的基本性质、砌筑材料、石材、无机气硬性胶凝材料、水泥、功能混凝土、砂浆、建筑钢材、沥青材料、合成高分子材料、木材、其他工程材料和土木工程试验等。
本书具有如下特点。
(1) 以介绍材料的种类、技术性质和基本应用为主线，内容力求全面，适用于土木工程各个专业方向。
(2) 内容力求新颖，涉及的技术规范和标准均为*标准，部分章节内容反映了该领域土木工程材料的发展动态。
(3) 每章后附有复习思考题，有利于对每章内容的总结和学习巩固。
本书由沈阳建筑大学俞家欢、杨千葶主编，各章具体编写分工为：第1章、第6章、第7章由沈阳建筑大学洪丹丹编写；第2章、第8章、第12章由沈阳建筑大学杨普少编写；第3章、第9章、第13章由沈阳建筑大学张浩、高扬编写；第4章、第5章、第10章、第11章由沈阳建筑大学杨东方编写。全书由俞家欢统稿，由杨千葶校稿。
本书编写过程中参考了许多专家学者的相关著作，以及多个院校的教材及其他文献资 料，主要的资料已经列入参考文献，在此谨向各位作者表示衷心感谢!
鉴于土木工程材料涉及范围广，新材料、新技术不断出现，相关标准繁多且更新较快，加之编者水平所限，书中难免有不足、不妥之处，敬请广大读者批评指正。

编 者

《土木工程材料》主要内容包括土木工程材料的基本性质、砌筑材料、石材、无机气硬性胶凝材料、水泥、功能混凝土、砂浆、建筑钢材、沥青材料、合成高分子材料、木材、其他工程材料和土木工程试验等。全书以介绍材料的种类、技术性质和基本应用为主线，内容力求全面新颖，部分章节内容反映了该领域土木工程材料的发展动态。《土木工程材料》既可作为高等学校土木工程及其相关专业本科生的教材，也可供从事土木工程设计、施工、科研及管理等工作的人员参考。

俞家欢，沈阳建筑大学教授，中国混凝土与水泥制品协会纤维混凝土工程材料分会首批特聘专家，中国土木工程学会纤维混凝土专业委员会委员，中国建筑业协会建筑技术分会理事，中国公路学会养护与管理分会理事。2002年上海交通大学本科硕士博士毕业。2002年在日本神户大学做博士后研究，进行界面动态断裂力学的分析。2004年进入大连理工大学土木水利学院做博士后研究，师从赵国藩院士进行纤维混凝土的研究工作。

绪论 1
0.1 土木工程材料的定义与分类 1
0.2 土木工程材料与建筑工程的关系 2
0.3 土木工程材料的发展现状 3
第1章 土木工程材料的基本性质 5
1.1 材料的组成、结构与构造对材料
性质的影响 5
1.1.1 材料的组成 5
1.1.2 材料的结构与构造 5
1.2 材料的基本物理性质 6
1.2.1 材料的密度、表观密度和
堆积密度 6
1.2.2 材料的孔隙率与密实度 7
1.2.3 材料的空隙率与填充率 8
1.3 材料的力学性质 9
1.3.1 强度和比强度 9
1.3.2 弹性变形与塑性变形 10
1.3.3 脆性材料与韧性材料 10
1.3.4 硬度和耐磨性 11
1.4 材料与水有关的性质 11
1.4.1 材料的亲水性与憎水性 11
1.4.2 材料的含水状态 11
1.4.3 材料的吸水性与吸湿性 12
1.4.4 材料的耐水性 13
1.4.5 材料的抗渗性 13
1.4.6 材料的抗冻性 14
1.5 材料的热性质 14
1.5.1 导热性 14
1.5.2 热阻 14
1.5.3 比热容 15
1.5.4 耐燃性 15
1.6 材料的耐久性 15
本章小结 16
课后习题 16
第2章 砌筑材料 18
2.1 砌墙砖 18
2.1.1 烧结砖 18
2.1.2 蒸养(压)砖 23
2.1.3 混凝土路面砖 23
2.2 砌块 24
2.2.1 普通混凝土小型空心砌块 24
2.2.2 石膏砌块 26
2.2.3 加气混凝土砌块 26
2.3 砌筑用石材 26
2.3.1 石材的分类 26
2.3.2 石材的技术性质 27
2.3.3 石材的应用 29
本章小结 30
课后习题 30
第3章 石材 31
3.1 天然石材 31
3.1.1 天然岩石的分类 32
3.1.2 主要技术性质 33
3.1.3 岩石的物理性质 33
3.1.4 岩石的力学性能 34
3.1.5 岩石的耐久性 35
3.1.6 岩石的工艺性能 35
3.2 常用天然石材 36
3.2.1 常用天然石材 36
3.2.2 常用石材制品 37
3.3 人造石材 38
本章小结 39
课后习题 40
第4章 无机气硬性胶凝材料 41
4.1 石灰 41
4.1.1 石灰的生产 41
　　
4.1.2 石灰的熟化与硬化 42
4.1.3 石灰的品种与技术标准 43
4.1.4 石灰的特性 45
4.1.5 石灰的应用 46
4.1.6 石灰的储存 47
4.2 石膏 47
4.2.1 石膏的生产与分类 47
4.2.2 建筑石膏的凝结硬化 49
4.2.3 石膏的技术标准 50
4.2.4 建筑石膏的特性 50
4.2.5 建筑石膏的应用 51
4.2.6 建筑石膏的储存 52
4.3 水玻璃 52
4.3.1 水玻璃的生产 52
4.3.2 水玻璃的硬化 53
4.3.3 建筑用水玻璃的技术标准 53
4.3.4 水玻璃的性质 54
4.3.5 水玻璃的应用与储存 54
4.4 菱苦土 55
4.4.1 菱苦土的生产 55
4.4.2 菱苦土的硬化 55
4.4.3 菱苦土的性质 55
4.4.4 菱苦土的应用 55
本章小结 56
课后习题 56
第5章 水泥 57
5.1 硅酸盐水泥 57
5.1.1 硅酸盐水泥的生产与组成
成分 57
5.1.2 硅酸盐水泥的水化和凝结
硬化 58
5.1.3 影响水泥凝结硬化的
主要因素 61
5.1.4 硅酸盐水泥的技术性质 62
5.2 通用硅酸盐水泥 65
5.2.1 水泥混合材料 65
5.2.2 硅酸盐水泥的特性 67
5.2.3 掺混合材料硅酸盐水泥的
特性 68
5.2.4 通用硅酸盐水泥的强度和
技术要求 70
5.2.5 水泥石的腐蚀与防止 71
5.2.6 通用硅酸盐水泥的选用与
储存 74
5.3 特种水泥与专用水泥 75
5.3.1 铝酸盐水泥 75
5.3.2 硫铝酸盐水泥 77
5.3.3 抗硫酸盐水泥 79
5.3.4 磷酸镁水泥 80
5.3.5 道路硅酸盐水泥 82
5.3.6 白色和彩色硅酸盐水泥 82
5.3.7 砌筑水泥 83
5.3.8 中热水泥、低热水泥和
低热矿渣水泥 84
5.3.9 其他特种水泥 84
本章小结 85
课后习题 85
第6章 功能混凝土 87
6.1 防水混凝土 87
6.1.1 集料级配防水混凝土 88
6.1.2 普通防水混凝土 88
6.1.3 外加剂防水混凝土 91
6.1.4 膨胀水泥防水混凝土 94
6.1.5 矿渣碎石防水混凝土 94
6.2 耐酸混凝土 95
6.2.1 原材料及其技术要求 95
6.2.2 固化剂 97
6.2.3 耐酸骨料 98
6.2.4 外加剂 98
6.2.5 配合比设计 98
6.2.6 施工工艺 99
6.3 耐碱混凝土 99
6.3.1 碱性介质对混凝土的腐蚀
机理 99
6.3.2 材料及技术要求 100
6.3.3 耐碱混凝土的配合比设计 101
6.3.4 施工工艺 102
6.4 耐油混凝土 102
6.4.1 原材料及技术要求 103
6.4.2 配合比设计 104
6.4.3 施工工艺 104
6.5 耐热混凝土 105
6.5.1 水泥耐热混凝土 105
6.5.2 水玻璃耐热混凝土 106
6.5.3 原材料及技术要求 106
6.5.4 耐热混凝土的配合比 108
6.5.5 施工工艺 108
6.6 防爆混凝土 109
6.6.1 原材料及技术要求 109
6.6.2 配合比设计 109
6.6.3 施工工艺 109
6.7 导电混凝土 110
6.7.1 碳质骨料导电混凝土 110
6.7.2 树脂导电混凝土 112
6.8 防辐射混凝土 112
6.8.1 特点 112
6.8.2 原材料 113
6.8.3 配合比设计 115
6.8.4 施工工艺 118
6.8.5 防辐射混凝土裂缝控制
措施 118
本章小结 119
课后习题 119
第7章 砂浆 121
7.1 砂浆的性质 121
7.2 砌筑砂浆 124
7.2.1 砌筑砂浆的材料组成 124
7.2.2 砌筑砂浆的配合比设计 125
7.2.3 砌筑砂浆配合比的试配、
调整与确定 128
7.3 抹面砂浆 129
7.3.1 普通抹面砂浆 129
7.3.2 装饰砂浆 130
7.3.3 其他特种砂浆 131
本章小结 133
课后习题 133
第8章 建筑钢材 134
8.1 金属的微观结构及钢材的
化学组成 134
8.1.1 金属的微观结构概述 134
8.1.2 钢材的化学组成 137
8.2 建筑钢材的主要力学性能 140
8.2.1 抗拉性能 140
8.2.2 冷弯性能 142
8.2.3 冲击韧性 143
8.2.4 硬度 144
8.2.5 耐疲劳性能 145
8.3 钢材的冷加工强化及时效强化、
热处理和焊接 146
8.3.1 钢材的冷加工强化及时效
强化 146
8.3.2 钢材的热处理 147
8.3.3 钢材的焊接 148
8.4 钢材的防火和防腐蚀 149
8.4.1 钢材的防火 149
8.4.2 钢材的锈蚀与防止 150
8.5 建筑钢材的品种与选用 151
8.5.1 建筑钢材的主要钢种 151
8.5.2 常用建筑钢材 156
本章小结 159
课后习题 160
第9章 木材 161
9.1 木材的物理特征 161
9.1.1 木材来源 161
9.1.2 木材的宏观特征 161
9.1.3 木材的微观构造 162
9.2 木材的物理及力学性能 163
9.2.1 密度、表观密度、含水量 163
9.2.2 木材的强度 164
9.3 木材的防护 165
9.3.1 木材的防腐 165
9.3.2 木材的防火 165
9.3.3 木材的干燥 165
9.4 木材的应用 166
9.4.1 胶合板 166
9.4.2 纤维板 167
9.4.3 刨花板、木丝板、木屑板 167
9.4.4 木塑材料 168
本章小结 168
课后习题 169
第10章 沥青材料 170
10.1 石油沥青 170
10.1.1 石油沥青的组分 170
10.1.2 石油沥青的结构 172
10.1.3 石油沥青的技术性质 173
10.1.4 石油沥青的技术标准及
选用 175
10.2 煤沥青 178
10.2.1 煤沥青的化学成分 179
10.2.2 煤沥青的技术特性 179
10.2.3 石油沥青和煤沥青的比较
鉴别 180
10.3 乳化沥青 180
10.3.1 乳化沥青的组成材料 180
10.3.2 乳化沥青的特点 181
10.4 改性沥青 181
10.4.1 橡胶改性沥青 181
10.4.2 树脂改性沥青 182
10.4.3 橡胶和树脂改性沥青 183
10.4.4 矿物填充料改性沥青 183
10.5 沥青混合料 183
10.5.1 沥青混合料的分类和
组成 183
10.5.2 沥青混合料的组成结构 185
10.5.3 沥青混合料的技术性质 186
10.5.4 沥青混合料配合比设计 189
本章小结 193
课后习题 194
第11章 合成高分子材料 195
11.1 合成高分子材料的基本知识 195
11.2 建筑塑料 197
11.2.1 塑料的组成 197
11.2.2 塑料的分类 198
11.2.3 塑料的特性 198
11.2.4 常用的建筑塑料品种 200
11.2.5 常用的建筑塑料制品 201
11.3 建筑胶黏剂 202
11.3.1 胶黏剂的组成 202
11.3.2 常用的胶黏剂 203
11.3.3 胶黏剂的选用原则 204
11.4 建筑涂料 204
11.4.1 建筑涂料的组成 204
11.4.2 常用的建筑涂料与分类 205
11.5 聚氨酯 206
11.5.1 聚氨酯的原料组成 206
11.5.2 聚氨酯的应用 207
11.6 土工合成材料 207
11.6.1 土工织物 208
11.6.2 土工膜 208
11.6.3 土工格栅 208
11.6.4 土工特种材料 209
11.6.5 土工复合材料 209
本章小结 209
课后习题 210
第12章 其他工程材料 211
12.1 防水材料 211
12.1.1 防水卷材 211
12.1.2 防水涂料 218
12.2 防火材料 221
12.2.1 防火板材 221
12.2.2 建筑防火涂料 223
12.3 隔热材料 226
12.3.1 绝热材料的绝热机理 227
12.3.2 绝热材料的性能 228
12.3.3 常用绝热材料及其性能 229
12.4 吸声隔声材料 232
12.4.1 概述 232
12.4.2 吸声材料 232
12.4.3 隔声材料 234
12.5 建筑装饰陶瓷 235
12.5.1 陶瓷制品分类 235
12.5.2 陶瓷的原料 237
12.5.3 陶瓷的生产工艺流程 238
12.6 建筑装饰玻璃 238
12.6.1 平板玻璃 239
12.6.2 压花玻璃 241
12.6.3 安全玻璃 242
12.6.4 特种玻璃 243
12.6.5 建筑玻璃原料及生产过程 245
12.7 建筑塑料 246
12.7.1 建筑塑料的分类 246
12.7.2 建筑塑料原料及其生产
过程 250
12.8 建筑涂料 251
12.8.1 涂料的分类 251
12.8.2 涂料的组成 254
12.8.3 建筑涂料的功能 254
本章小结 255
课后习题 255
第13章 土木工程试验 256
试验1 材料基本物理性质试验 256
13.1.1 密度试验 256
13.1.2 表观密度试验 257
13.1.3 堆积密度试验 259
13.1.4 吸水率试验 260
试验2 水泥技术性质检测试验 261
13.2.1 一般规定 261
13.2.2 细度检测
(GB/T 1345—2005 ) 262
13.2.3 标准稠度用水量测定(标准法)
(GB/T 1346—2011) 264
　　
13.2.4 凝结时间测定
(GB/T 1346—2011) 265
13.2.5 安定性测定(标准法)
(GB/T 1346—2011) 267
试验3 建筑用砂、卵石(碎石)试验 269
13.3.1 砂的颗粒级配和粗细程度
试验(JGJ 52—2006) 269
13.3.2 砂的表观密度试验
(标准法) 270
13.3.3 砂的堆积密度试验 271
13.3.4 砂的含水率试验 272
13.3.5 石子的颗粒级配试验 273
13.3.6 碎石或卵石的表观密度
试验 274
试验4 普通混凝土试验 276
13.4.1 普通混凝土拌和物性能
试验 276
13.4.2 普通混凝土力学性能试验 280
试验5 建筑砂浆试验 284
13.5.1 试验依据 284
13.5.2 取样及试样制备 284
13.5.3 砂浆稠度试验 285
13.5.4 密度试验 286
13.5.5 砂浆分层度试验 287
13.5.6 保水性试验 287
13.5.7 砂浆立方体抗压强度试验 289
试验6 钢筋试验 290
13.6.1 拉伸试验 290
13.6.2 冷弯试验 293
试验7 石油沥青及防水卷材试验 294
13.7.1 针入度试验 294
13.7.2 延度试验 296
13.7.3 软化点试验 297
13.7.4 弹性体改性沥青防水卷材
(SBS卷材)试验 299
参考文献 305

《土木工程材料》旨在让学生了解和掌握土木工程材料的种类、技术性质、基本应用以及合理选择土木工程材料的方法。全书 以介绍材料的种类、技术性质和基本应用为主线，内容力求全面，适用于土木工程各个专业方向；书中涉及的技术规范和标准均为*标准，部分章节内容反映了该领域土木工程材料的发展动态；每章后附有复习思考题，有利于对每章内容的总结和学习巩固。