绪论

1.土木工程材料的定义及学习本门课程的意义

土木工程材料是指用于建筑物或构筑物所有材料的总称，是各项建筑工程（房屋、道路、水利等）中所应用的材料。例如水泥、钢筋、木材、混凝土、砌墙砖、石灰、沥青、瓷砖等。实际上土木工程材料远不止这些，其品种达数千种之多。在土木建筑工程中，应用较多的是水泥、混凝土、钢材、木材、天然材料及沥青等。

建筑物或构筑物都是用土木工程材料按某种方式组合而成的，没有土木工程材料，就没有土木工程，因此土木工程材料是一切土木工程的物质基础。在任何一项建筑工程中，材料的费用占有相当大的比重。同时，建筑材料的品种、质量及规格，直接影响着工程的坚固性、耐久性、适用性和经济性，并在一定程度上影响着结构型式与施工方法。土木工程中许多技术问题的突破，往往依赖于材料问题的解决，而新材料的出现，又将促使结构设计及施工技术的革新。因此，土木工程材料生产及其科学技术的迅速发展，必然促使土木工程材料的理论研究、试验技术、测试方法的更新以及新型材料不断出现，必将逐步实现按指定性能设计新的材料，使土木与工程材料的发展达到新的阶段。

同时，我国基础设施建设的规模越来越大，土木工程材料的需求量越来越多，而且对其质量及品种、规格的要求也越来越高。为了我国各项建设事业的可持续健康发展，必须在保证工程质量的前提下，尽量节约材料，尤其应该大力节约木材、钢材及水泥。这就要求做到因地制宜，就地取材，合理选用材料；大力进行技术革命和技术革新，提高材料效能，以尽量减少材料用量；加强管理，减少材料损耗等。如何从品种门类繁多的材料中，选择物优价廉的材料，对降低工程造价，节约国家资金，保证建设事业的顺利进行，具有重大的意义。

2.土木工程材料的分类

为了方便使用和研究，常按一定的原则对土木工程材料进行分类。根据材料来源，可分为天然材料和人工材料；根据材料在土木工程中的功能，可分为结构材料和非结构材料、保温和隔热材料、吸声和隔声材料、装饰材料、防水材料等；根据材料在土木工程中的使用部位，可分为墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料等。

最常见的分类原则是按照材料的化学成分来分类，分为无机材料、有机材料和复合材料三大类，各大类中又可细分。无机材料有金属材料（铜、铁、铝、钢、各类合金等）、非金属材料（天然石材、水泥、混凝土、玻璃、烧土制品等）、金属-非金属复合材料（钢筋混凝土等）；有机材料有木材、塑料、合成橡胶、石油沥青等；复合材料有无机非金属-有机复合材料（聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等）、金属-有机复合材料（轻质金属夹芯板等）。

按材料的使用功能分类可分为结构材料和功能材料两大类，结构材料是指用作承重构件的材料，如梁、板、柱所用材料；功能材料是指所用材料在建筑上具有某些特殊功能，如防水、装饰、隔热等功能。

3.土木工程材料的特点

新材料推动着建筑设计、结构设计和施工技术的变革。土木工程中许多技术问题的突破，往往依赖于土木工程材料问题的解决，新材料的出现，将促使建筑设计、结构设计和施工技术革命性的变化。例如黏土砖的出现，产生了砖木结构；水泥和钢筋的出现，产生了钢筋混凝土结构；轻质高强材料的出现，推动了现代建筑向高层和大跨度方向发展；轻质材料和保温材料的出现对减轻建筑物的自重、提高建筑物的抗震能力、改善工作与居住环境条件等起到了十分有益的作用，并推动了节能建筑的发展；总之，土木工程归根到底是围绕着土木工程材料来开展的生产活动，土木工程材料是土木工程的基础和核心。

工程材料的质量直接影响着建筑工程的质量。为了使建筑物能经久耐用、安全牢固，在选择与使用的过程中，必须重视材料的质量。为此，必须严格执行材料的检验制度，杜绝使用不合格的材料；对于代用材料的使用，必须经过严格的检验和论证；对于新材料的推广，必须经过必要的技术论证，以免造成浪费和影响人民群众生命财产的安全。

工程材料在工程中的使用有以下特点：具有工程要求的使用功能；具有与使用环境条件相适应的耐久性；具有丰富的资源，满足建筑工程对材料量的需求；物美价廉。建筑环境中，理想的建筑材料应具有轻质、高强、美观、保温、吸声、防水、防震、防火、无毒和高效节能等特点。

随着社会的进步、环境保护和节能降耗的需要，对土木工程材料提出了更高、更多的要求。今后一段时间内，土木工程材料将向轻质高强、节约能源、智能化、多功能化、绿色化方向发展。

4.土木工程材料的发展

土木工程材料是随着社会生产力和科学技术水平的发展而发展的，原始社会时期，人们为了抵御雨雪风寒和防止野兽的侵袭，居于天然山洞或树巢中。进入石器、铁器时代，人们开始利用简单的工具砍伐树木和苇草，搭建简单的房屋。青铜器时代，出现了木结构建筑，建造出了舒适性较好的建筑物。到了人类能够用黏土烧制砖、瓦，用石灰岩烧制石灰之后，土木工程材料才由天然材料进入了人工生产阶段。18世纪、19世纪，相继出现了钢材、水泥、混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土及其他材料，大跨度厂房、高层建筑和桥梁等在土木科学技术的配合下，进入了一个新的发展阶段。近几十年来，随着科学技术的进步和土木工程发展的需要，一大批新型土木工程材料应运而生，出现了塑料、涂料、新型建筑陶瓷与玻璃、新型复合材料等，为土木工程的发展奠定了坚实的基础。

5.土木工程材料的标准化

目前我国绝大多数土木工程材料都有相应的技术标准，这些技术标准涉及到产品规格、分类、技术要求、验收规则、代号与标志、运输与贮存及抽样方法等内容。土木工程材料的技术标准是产品质量的技术依据。对于生产企业，必须按照标准生产，控制其质量，同时它可促进企业改善管理，提高生产技术和生产效率。对于使用部门，则按照标准选用、设计、施工，并按标准验收产品。我国常用的标准有三大类，分别是国家标准，国家标准有强制性标准（代号GB）和推荐性标准（代号GB/T）；行业标准如建筑工程行业标准（代号JGJ）、建筑材料行业标准（代号JC）等；地方标准（代号DBJ）和企业标准（代号QB）。标准的表示方法为：标准名称、部门代号、编号和批准年份。

6.本课程的学习目的、特点和学习方法

本课程是一门技术基础课，着重讲述土木工程中常用的各种主要建筑材料。一方面为学习钢筋混凝土结构、钢结构、工程施工等课程提供必要的基础知识；另一方面，为在工程实际中解决工程材料问题提供一定的基础知识和基本的试验技能。在工程实际中，不论进行勘测、设计、施工还是实验研究等工作，都随时会接触到有关工程材料的问题，例如材料的调查和勘探、材料的选择、合理使用、性能改进以及新型材料的研究与实验等，都需要具有一定的工程材料知识才能担任这些任务。

本课程包括理论课和实验课两个部分。学习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，了解材料与设计参数及施工措施选择的相互关系。

本课程以叙述为主，与工程实际联系紧密。材料的组成、结构、性质和应用之间有内在的联系，在课程的学习过程中，要及时总结，通过分析对比，找出规律，掌握它们的共性。应以材料的技术性质、质量检验及其在土木工程中的应用为重点，注意理论联系实际，及时理解课堂讲授的知识。土木工程材料是一门实践性很强的课程，试验课是本课程的重要教学环节，通过试验操作可验证所学的基本理论，学会检验常用建筑材料的实验方法，掌握一定的试验技能，并能对试验结果进行正确的分析和判断，一方面可以丰富感性知识，另一方面对于培养科学试验的技能以及提高分析问题的能力，具有重要作用，这对培养学习与工作能力及严谨的科学态度十分有利。