1、 任何土木工程建（结）筑物（包括道路、桥梁、港口、任何土木工程建（结）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，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。土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。每当出现新的优良的土木工程材料时，建筑结构就会每当出现新的优良的土木工程材料时，建筑结构就会有飞跃式的发展。土木工程结构的发展历程，就是以材料有飞跃式的发展。土木工程结构的发展历程，就是以材料为主要标志的。为主要标志的。建筑结构的三次飞跃分别是建筑结构的三次飞跃分别是砖瓦砖瓦的出现、的出现、混凝土混凝土的
2、兴的兴起、起、钢材钢材的大量应用。的大量应用。土木工程材料种类繁多，可按其土木工程材料种类繁多，可按其化学成分性质化学成分性质、用途用途和和性能性能等进行分类，如下表所示。等进行分类，如下表所示。砖砖、瓦瓦、砂砂、石石和和木材木材是最基本的建筑材料，由于其是最基本的建筑材料，由于其工程用量大，原料价格低，取材方便，无论是在古代，还工程用量大，原料价格低，取材方便，无论是在古代，还是在近现代的建筑领域中，均处于不可替代的地位。是在近现代的建筑领域中，均处于不可替代的地位。砂、石等古老而基本的材砂、石等古老而基本的材料建成的埃及金字塔料建成的埃及金字塔建于建于1056年年的山西的山西省应县省应县木
3、塔木塔按按生产工艺生产工艺：烧结砖和非烧结砖：烧结砖和非烧结砖。按所用按所用原材料原材料：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等炉渣砖和灰砂砖等。按按有无孔洞有无孔洞：空心砖、多孔砖和实心砖：空心砖、多孔砖和实心砖。空心砖空心砖多孔砖多孔砖实心砖实心砖按按成分成分：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等。按按铺设位置铺设位置：烧结屋面瓦和烧结配件瓦：烧结屋面瓦和烧结配件瓦。按按表面状态表面状态：有釉瓦和无釉瓦：有釉瓦和无釉瓦。粘土瓦粘土
4、瓦按按形状形状：平瓦和波形瓦：平瓦和波形瓦。砂砂是组成是组成混凝土混凝土和和砂浆砂浆的主要组成材料之一，是土的主要组成材料之一，是土木工程的木工程的大宗材料大宗材料。根据根据粗细程度不同又有粗细程度不同又有粗砂粗砂、中砂中砂、细砂细砂之分。之分。砂的颗粒级配是指不同砂的颗粒级配是指不同大小颗粒的砂的搭配比例。大小颗粒的砂的搭配比例。由自然条件作用（主要是岩石风化）而由自然条件作用（主要是岩石风化）而形成，粒径在形成，粒径在5mm以下的岩石颗粒。以下的岩石颗粒。由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般不用。粉状物多，一般不用。人工砂：人工砂：天然砂：天然
5、砂：块状石材：毛石、料石块状石材：毛石、料石按加工后的外形按加工后的外形板状石材板状石材散状石材：色石渣、石子散状石材：色石渣、石子（碎石、卵石）（碎石、卵石）凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。统称为天然石材。毛石毛石也称片石，是不成形的石料，是采石场也称片石，是不成形的石料，是采石场由爆破直由爆破直接获得的形状不规则的石块接获得的形状不规则的石块，处于开采以后的自然状态。，处于开采以后的自然状态。毛石毛石 料石料石是用毛料是用毛料加工成的具有一定规格加工成的具有一定规格，用来砌筑，用来砌筑建筑物用的石料。建筑物用的石料。料石料
6、石 板状石材板状石材是用是用致密的岩石经凿平、锯断、磨光等致密的岩石经凿平、锯断、磨光等各种加工方法制作而成的石料，如花岗石、大理石和各种加工方法制作而成的石料，如花岗石、大理石和青石板材等。青石板材等。花岗岩石材花岗岩石材大理石板材大理石板材青石板材青石板材 碎石、卵石碎石、卵石可用作可用作骨料、装饰铺砌材料骨料、装饰铺砌材料，其中卵，其中卵石还可作为园林、庭院等地面的铺砌材料。石还可作为园林、庭院等地面的铺砌材料。碎石碎石卵石卵石 色石渣色石渣由由天然大理石或花岗岩等残碎料加工天然大理石或花岗岩等残碎料加工而成，而成，有各种色彩，可作人造大理石、水磨石、水刷石及其有各种色彩，可作人造大理石
7、、水磨石、水刷石及其它它饰面粉刷骨料之用饰面粉刷骨料之用。色石渣色石渣天然集料：碎石、卵石、浮石、天然砂等天然集料：碎石、卵石、浮石、天然砂等 通常是指通常是指松散的材料松散的材料，在混合料中起，在混合料中起骨架骨架和和填充填充作用的粒料。作用的粒料。人造集料：煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等人造集料：煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等粗集料：粒径大于粗集料：粒径大于5 mm（以圆孔筛计）、粒径大（以圆孔筛计）、粒径大于于2.36mm（以方孔筛计）（以方孔筛计）细集料：粒径小于细集料：粒径小于5 mm（以圆孔筛计）、粒径小（以圆孔筛计）、粒径小于于2.36mm（以方孔筛计）（以方孔筛计）类型：类型：
8、圆材、方材、圆材、方材、条材、板材等。条材、板材等。属于各向异性材属于各向异性材料，要注意顺纹和料，要注意顺纹和横纹方向的强度差横纹方向的强度差异很大。异很大。优点：优点：结构自重小、制作容易、架设简便、工期快、结构自重小、制作容易、架设简便、工期快、造价便宜。造价便宜。缺点：缺点：易燃、易腐朽、结构变形较大等。易燃、易腐朽、结构变形较大等。普通碳素结构钢普通碳素结构钢按材质分按材质分低合金结构钢低合金结构钢钢结构用钢：各种型钢、钢板、钢管等钢结构用钢：各种型钢、钢板、钢管等按用于不同按用于不同的工程结构的工程结构分分钢筋混凝土工程用钢：各种钢筋和钢丝等钢筋混凝土工程用钢：各种钢筋和钢丝等土木
9、工程中应用量最大的金属材料。土木工程中应用量最大的金属材料。碳素结构钢：一般结构钢及工程用热轧板、管、碳素结构钢：一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材。带、型、棒材。低合金结构钢：在普通碳素钢的基础上，少量低合金结构钢：在普通碳素钢的基础上，少量添加若干合金元素添加若干合金元素而成，在诸如大跨度桥梁、大型而成，在诸如大跨度桥梁、大型柱网构架、电视塔、大型厅馆中成为主体结构材料。柱网构架、电视塔、大型厅馆中成为主体结构材料。碳素结构钢可轧制各种型钢、碳素结构钢可轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋钢板、钢管与钢筋 槽槽 钢钢钢钢 管管工字钢工字钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢按材质分按材质分低合金
10、结构钢低合金结构钢按生产工艺按生产工艺性能和用途性能和用途分分 热轧钢筋热轧钢筋 冷加工钢筋冷加工钢筋 热处理钢筋热处理钢筋 碳素钢丝碳素钢丝 刻痕钢丝刻痕钢丝 钢绞线钢绞线 钢筋在土木工程中的应用钢筋在土木工程中的应用优点：优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装。材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装。缺点：缺点：耐火性差、易于锈蚀、维护费用较高。耐火性差、易于锈蚀、维护费用较高。粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整，并形成坚硬石材的材料。袋装水泥袋装水泥通用水泥通用水泥按用途及性按用途及性能分能分专用水泥专用水泥按主要水硬按主要水
11、硬性物质名称性物质名称分分特性水泥特性水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥磷酸盐水泥磷酸盐水泥以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要成分的水泥活性材料为主要成分的水泥 简写砼，是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材，是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土运输混凝土运输 由由水泥水泥、粗骨料粗骨料（碎石或卵石）、（碎石或卵石）、细骨料细骨料（砂）（砂）和和水水拌合，经硬化而成的一种拌合，经硬化而成的一种人造石材人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑
12、制水泥的收砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。结在一起，形成坚强的整体。普通混凝土结构组成普通混凝土结构组成 轻骨料混凝土轻骨料混凝土纤维增强混凝土（简称纤维增强混凝土（简称FRC）聚合物混凝土聚合物混凝土碾压混凝土碾压混凝土自密实混凝土自密实混凝土优点：优点：可模性、耐久性、耐火性、整体性都好
13、，易于可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易于就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能与钢就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能与钢筋粘结做成各种强度高的钢筋砼结构。筋粘结做成各种强度高的钢筋砼结构。缺点：缺点：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。生裂缝。由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成。水泥砂浆水泥砂浆按胶凝材料按胶凝材料不同不同石灰砂浆石灰砂浆按用途不同按用途不同混合砂浆混合砂浆砌筑砂浆砌筑砂浆抹面砂浆抹面砂浆防水砂浆防水砂浆其它特种砂浆其它特种砂浆土木工程中最常用的防水材料土木工程中最常用的防水材料沥青材料及其制品。
14、沥青材料及其制品。地沥青（天然地沥青和石油地沥青）地沥青（天然地沥青和石油地沥青）焦油沥青（煤沥青、木沥青、页岩沥青等）焦油沥青（煤沥青、木沥青、页岩沥青等）建筑业及其它有关行业所需要的重要功能材料。新型建筑防水材料：新型建筑防水材料：防水卷材防水卷材防水涂料防水涂料密封材料密封材料刚性防水刚性防水材料材料沥青防水卷材沥青防水卷材弹性体改性沥青防水卷材（弹性体改性沥青防水卷材（SBSSBS）塑性体改性沥青防水卷材（塑性体改性沥青防水卷材（APPAPP）合成高分子防水卷材合成高分子防水卷材沥青类防水涂料沥青类防水涂料高聚物改性沥青防水涂料高聚物改性沥青防水涂料合成高分子防水涂料合成高分子防水涂料
15、不定型密封材料不定型密封材料定型密封材料定型密封材料防水混凝土防水混凝土防水砂浆防水砂浆外加剂外加剂注浆堵漏材料注浆堵漏材料 将不易传热的材料，即将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性对热流有显著阻抗性的材料或的材料或材料复合体称为绝热保温材料，是保温和隔热材料的总称。材料复合体称为绝热保温材料，是保温和隔热材料的总称。有机绝热材料有机绝热材料石棉及制品石棉及制品矿渣棉及制品矿渣棉及制品岩棉及制品岩棉及制品膨胀珍珠岩及制品膨胀珍珠岩及制品软木板软木板泡沫塑料泡沫塑料多孔混凝土多孔混凝土蜂窝板蜂窝板无机绝热材料无机绝热材料 材料的吸声着眼于材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小声源一侧反射声能的
16、大小，目标是反，目标是反射声能要小。射声能要小。隔声材料隔声材料无机材料无机材料有机材料有机材料多孔材料多孔材料纤维材料纤维材料隔绝空气声隔绝空气声隔绝固体声隔绝固体声吸声材料吸声材料 材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。标是透射声能要小。在传统板材基础上产生的新一代材料，是复合材料的一在传统板材基础上产生的新一代材料，是复合材料的一种，也是目前结构材料发展的重点之一。种，也是目前结构材料发展的重点之一。泰柏板是以两片钢丝网将聚氨酯、聚苯乙烯、脲醛树泰柏板是以两片钢丝网将聚氨酯、聚苯乙烯、脲醛树脂等泡沫塑料、轻质岩棉
17、或玻璃棉等芯材夹在中间，两片脂等泡沫塑料、轻质岩棉或玻璃棉等芯材夹在中间，两片钢丝网间以斜穿过芯材的钢丝网间以斜穿过芯材的“之之”字形钢丝相互连接，形成字形钢丝相互连接，形成稳定的三维桁架结构，然后再用水泥砂浆在两侧抹面，或稳定的三维桁架结构，然后再用水泥砂浆在两侧抹面，或进行其他饰面装饰。进行其他饰面装饰。泰柏板结构示意图泰柏板结构示意图 以硬质泡沫塑料或结以硬质泡沫塑料或结构岩棉为芯材，在两侧粘构岩棉为芯材，在两侧粘上彩色压型镀锌钢板，其上彩色压型镀锌钢板，其中外露的彩色钢板表面涂中外露的彩色钢板表面涂以高级彩色塑料涂层，使以高级彩色塑料涂层，使其具有良好的耐候性和抗其具有良好的耐候性和抗
18、腐蚀能力。腐蚀能力。优点：优点：比重小，抗拉强度和弹性模量高，比强度可达比重小，抗拉强度和弹性模量高，比强度可达到到2000MPa/(g/cm3)以上，是一种轻质高强、性能优以上，是一种轻质高强、性能优异的新兴建材。异的新兴建材。缺点：缺点：碳纤维的抗剪强度很低，延伸率小，应力应变碳纤维的抗剪强度很低，延伸率小，应力应变关系曲线近乎直线，没有塑性平台，属于脆性材料。关系曲线近乎直线，没有塑性平台，属于脆性材料。应用：应用：碳纤维成品在土木工程中应用主要有纤维布、碳纤维成品在土木工程中应用主要有纤维布、纤维板、棒材、型材、短纤维等，广泛用于钢筋混凝纤维板、棒材、型材、短纤维等，广泛用于钢筋混凝土
19、结构的梁、板、柱和构架的节点加固，古建筑物或土结构的梁、板、柱和构架的节点加固，古建筑物或砌体结构的维修加固、恢复和提高结构的承载能力和砌体结构的维修加固、恢复和提高结构的承载能力和抗裂性能。抗裂性能。桥梁碳纤维加固桥梁碳纤维加固 以玻璃纤维或其制品作为增强材料，以合成树脂以玻璃纤维或其制品作为增强材料，以合成树脂作为基体材料的一种增强塑料，称为玻璃纤维增强塑作为基体材料的一种增强塑料，称为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）。料（玻璃钢）。优点：优点：轻质、高强、绝缘、防腐、保温、隔音、易加轻质、高强、绝缘、防腐、保温、隔音、易加工。工。应用：应用：可以替代部分金属和塑料，广泛应用于各种小可以替代部分
20、金属和塑料，广泛应用于各种小型汽艇、救生艇、游艇，以及汽车制造业等。型汽艇、救生艇、游艇，以及汽车制造业等。土木工程应用的合成材料的总称。土木工程应用的合成材料的总称。土工织物土工织物土工膜土工膜土工特种土工特种材料材料土工复合土工复合材料材料有纺（织造）土工织物有纺（织造）土工织物无纺（非织造）土工织物无纺（非织造）土工织物沥青土工膜沥青土工膜聚合物土工膜聚合物土工膜土工格栅土工格栅土工膜袋土工膜袋土工网土工网 土工网垫和土工格室土工网垫和土工格室聚苯乙烯泡沫塑料（聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）将其两种或两种以上土工织物、土工膜或将其两种或两种以上土工织物、土工膜或某些特种土工合成材料组合而成。
21、某些特种土工合成材料组合而成。以聚酯纤维基布或以聚酯纤维基布或PVDFPVDF、PVFPVF、PTFEPTFE等不同的表面等不同的表面涂层，配以优质的涂层，配以优质的PVCPVC组成的具有稳定的形状，并可组成的具有稳定的形状，并可承受一定载荷的建筑纺织品。承受一定载荷的建筑纺织品。优点：优点：轻盈、自洁、可自然采光、耐老化。轻盈、自洁、可自然采光、耐老化。应用：应用：可广泛应用于建筑、土工、交通、环保、广告可广泛应用于建筑、土工、交通、环保、广告等行业。等行业。缺点：缺点：制造成本、维护费用高。制造成本、维护费用高。“水立方水立方”膜结构膜结构示意图及安装膜结构膜结构示意图及安装 钢结构钢结构
22、 采用各种型钢和钢板为主制作的钢结构，一般多用于建采用各种型钢和钢板为主制作的钢结构，一般多用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。造大跨度和超高、超重型的建筑物。“鸟巢鸟巢”钢结构卸载现场钢结构卸载现场(2).(2).钛及钛合金材料钛及钛合金材料未来的金属材料未来的金属材料优点：优点：重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等。重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等。应用：应用：航空、航天、土木、化工、石油、轻工、冶金、电航空、航天、土木、化工、石油、轻工、冶金、电力。力。中国国家大剧院的钛金属屋顶中国国家大剧院的钛金属屋顶 (3).(3).泡沫铝材料泡沫铝材料 一种在铝基体中均匀分布着大量连通或不连通孔
23、洞的新一种在铝基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。型轻质多功能材料。泡沫铝材泡沫铝材 应用：应用：利用其低密度、高刚度、隔音、隔热、防火、吸能和利用其低密度、高刚度、隔音、隔热、防火、吸能和受热时不释放毒气等性能，广泛受热时不释放毒气等性能，广泛应应用于轨道交通行业。用于轨道交通行业。利用其隔音性能、吸音性能和吸能性能，广泛应用于利用其隔音性能、吸音性能和吸能性能，广泛应用于交通和城市建设中的降噪环保领域。交通和城市建设中的降噪环保领域。利用其低密度、高刚度、低导热性能，广泛应用于节利用其低密度、高刚度、低导热性能，广泛应用于节能性建筑。能性建筑。利用其其具有优良的冲击能量吸收性能，已被作为吸利用其其具有优良的冲击能量吸收性能，已被作为吸能降爆材料应用于土木工程结构抗爆领域。能降爆材料应用于土木工程结构抗爆领域。
