图2-3 酸雨腐蚀
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土木工程概论
2.2.4材料的组成、结构、构造及其对性能的影响
材料的组成是指材料的化学成分、矿物组成和相组成。材料组成是材料性 质的基础，它对材料的性质起着决定性的作用。
材料的结构和构造是决定材料性质极其重要的因素，可分为宏观组成结构、 细观结构和微观结构。
1、材料的微观结构及其对材料性质的影响 材料的微观结构是指物相的种类、形态、大小及其
2.2.1材料的基本物理性质
材料的基本物理性质是表示材料物理状态特征的指标， 1、材料的密度、表观密度和堆积密度 2、材料的孔隙率和空隙率 3、材料的亲水性和憎水性 4、材料的吸湿性和吸水性 5、材料的耐水性 6、材料的抗渗性和抗冻性 7、材料的导热性、热容量和耐燃性
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2.2.2材料的基本力学性质
分布特征。它与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导 电性、导热性等重要性质有着密切的关系。
2、材料的宏观构造及其对性能的影响 材料的宏观构造是指可用肉眼能观察到的外部和内
部的结构。常见的构造形式有：密实构造、多孔构造、 纤维构造、层状构造、散粒构造、纹理构造。
(a) 碳含量小于0.2%
(b) 碳含量为0.2%～0.4% 图2-4 两种钢材的矿物组成
粘土瓦只能应用于较大坡度的屋面。由于材质脆、自重大、片小，施工 效率低，且需要大量木材等缺点，在现代建筑屋面材料中的比例已逐渐下降 。由于建筑工业的发展，对屋面材料也提出了新的发展要求。
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2.2土木工程材料的基本性质参数
土木工程建（构）筑物使用的各种材料要受到各种不同的作用，从而要 求材料具有相应的不同性质。用于各种承力结构中的材料，要受到各种外力 的作用；长期暴露于大气中或与侵蚀介质相接触的建（构）筑物中的材料， 还会受到冲刷、磨损、化学侵蚀、生物作用、干湿循环、冻融循环等破坏作 用。为了保证建（构）筑物能经久耐用，要求设计人员必须掌握材料的基本 性质，并能合理的选用和使用材料。
1、材料的耐久性：材料在长期使用过程中，能 保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之 为耐久性，它是一种复杂的、综合的性质,包括材料 的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等 。
2、材料的环境协调性：材料的环境协调性是指 材料在生产、使用和废弃全寿命周期中要有较低的 环境负荷，包括生产中废物的利用、减少三废的产 生，使用中减少对环境的污染，废弃时有较高可回 收率。
1．强度 2、弹性与塑 3、韧性与脆性 4、硬度
图2-2 材料的受力形式 (ａ)抗压 (ｂ)抗拉 (ｃ)抗折 (ｄ)抗剪
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2.2.3材料的耐久性与环境协调性
土木工程材料的发展方向要求除具有良好的使用性能外，还须具有良好的 环境协调性能，即具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率，强 调环保绿色建材。
1、分类：土木工程材料的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大 类。材料也可按功能分类，工程上通常根据材料组成物质的种类及化学成分将 材料分为三大类，如表2-1所示。
2、发展：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。 古代：金属冶炼、陶瓷工艺、天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料 近代：钢材的大量运用、水泥混凝土的兴起
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2.3天然石材、砖、瓦
天然石材、砖、瓦是最基本的建筑材料。无论是在古代，还是在现代的土 木工程领域中都处于不可替代的地位。
2.3.1天然石材
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。 天然石材是最古老的土木工程材料之一。由于天然石材具有很高的抗压强 度，良好的耐磨性和耐久性，经加工后表面美观富于装饰性，资源分布广蕴藏 量丰富，便于就地取材，生产成本低等优点，是古今土木工程中修建城垣、桥 梁、房屋、道路及水利工程的主要材料。天然石材经加工后具有良好的装饰性 ，是现代土木工程的主要装饰材料之一。
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第2章 土木工程材 料
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2.1 概述
土木工程中所使用的各种材料及其制品统称为土木工程材料，它是一切土 木工程的物质基础，任何土木工程建（构）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而成的，正确选择和合理使 用土木工程材料，对土木工程建（构）筑物的安全、实用、美观、耐久及造价 有着重大的意义。
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现代：原材料—充分利用再生资源和工业废料 生产工艺—降低能耗和环境污染 产品性能—轻质、高强、耐久、绿色及多功能 产品形式—预制技术，构件化，单元化
表2-1 土木工程材料的分类
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(a) 古塔
(b) 万里长城 图2-1 典型古代与现代建筑
(c) 现代高层建筑
土木工程主要应用的天然石材品种有： 毛石、料石、饰面石、色石渣、 混凝土用砂、石子等。
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2.3.2 砖
砖是一种常用的墙体材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有“秦砖 汉瓦”之称。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积小便于 组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。所以至今仍然广泛地用于 墙体、基础、柱等砌筑工程中。但是由于生产传统粘土砖毁田取土量大、能耗 高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、工效低，因此有逐步改革并用新型材 料取代的必要。有的城市已禁止在建筑物中使用粘土砖。
材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括 材料的变形和破坏。材料的变形指在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸 收能量。根据变形的特点，分为弹性变形和塑性变形。材料的破坏指当外力超 过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化。根据破坏形式的 不同，材料可分为脆性材料和韧性材料。
砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩 砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多 孔砖和实心砖（见图2-8）。
图2-8 各种墙体砖材
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2.3.3瓦
瓦，一般指粘土瓦。中国瓦的生产比砖早，因称“秦砖汉瓦”。中国目 前生产的粘土瓦有小青瓦、脊瓦和平瓦等（如图2-9）。