土木工程基础材料名词定义汇编

土木工程基础材料名词定义汇编引言土木工程基础材料是支撑建筑、道路、桥梁等工程结构设计与施工的核心物质基础，其性能与应用直接影响工程质量、耐久性及经济性。本汇编聚焦土木工程领域常见基础材料，通过梳理胶凝材料、骨料、墙体材料、防水材料、功能材料等类别，对关键术语进行专业定义与特性解析，为工程技术人员、科研工作者及相关从业者提供实用的术语参考，助力技术交流与工程实践的标准化推进。一、胶凝材料胶凝材料是指能通过自身物理化学作用（如水化、凝结），将散粒材料（骨料）或纤维材料胶结成整体，并形成具有一定强度的工程结构体的材料。根据硬化条件，可分为水硬性胶凝材料（可在潮湿/水下硬化）与气硬性胶凝材料（仅能在空气中硬化）。1.水泥水泥是最典型的水硬性胶凝材料，以石灰石、黏土、铁矿粉等为原料，经“破碎-配料-粉磨-煅烧（生成熟料）-再粉磨（掺入石膏、混合材）”工艺制成。其核心特性为遇水发生水化反应，伴随水化产物（如C-S-H凝胶、钙矾石等）生成，使浆体逐步凝结硬化，且硬化体可在潮湿、水下环境长期保持强度与稳定性。按成分与性能，可细分为硅酸盐水泥（P·I、P·II）、普通硅酸盐水泥（P·O）、矿渣硅酸盐水泥（P·S）等；广泛应用于混凝土、砂浆制备，是建筑结构、道路、水利等工程的核心胶凝组分。2.石灰石灰属于气硬性胶凝材料，以天然石灰岩（主要成分为CaCO₃）为原料，经高温煅烧（900~1100℃）分解为生石灰（CaO）；生石灰与水反应（熟化）生成熟石灰（Ca(OH)₂，即消石灰），过程伴随放热与体积膨胀。石灰的硬化依赖于空气中CO₂的碳化反应（Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃+H₂O），因此硬化速度慢、强度低（通常<5MPa），但具有良好的可塑性、保水性，常用于三合土（石灰+砂+骨料）、抹灰砂浆、古建筑修复等场景。3.石膏石膏是硫酸钙的水合物（CaSO₄·nH₂O），属于气硬性胶凝材料。建筑中常用的建筑石膏（CaSO₄·½H₂O，即半水石膏）由天然二水石膏（CaSO₄·2H₂O）经低温煅烧（150~170℃）脱水制得；遇水后快速水化（重新结合结晶水），浆体数分钟至半小时内凝结，硬化后形成多孔结构，具有质轻、防火（高温下释放结晶水降温）、隔声、调湿等特性。高强石膏（α型半水石膏）则通过高压蒸汽煅烧制备，强度更高，可用于石膏板、艺术模型、精密铸造模具等领域。二、骨料骨料是混凝土、砂浆等复合材料的“骨架”，按粒径分为细骨料（粒径<4.75mm，如砂）与粗骨料（粒径≥4.75mm，如碎石、卵石），其级配、强度、密度等特性直接影响复合材料的工作性与力学性能。1.天然砂天然砂是岩石经自然风化、水流搬运、磨蚀作用形成的颗粒状材料，按来源分为河砂（水流分选性好，级配合理，含泥量低，是混凝土细骨料的首选）、海砂（含氯离子，需脱盐处理后使用，否则易腐蚀钢筋）、山砂（颗粒多棱角，含泥量高，需水洗筛分）。天然砂的关键指标包括细度模数（表征粗细程度，3.7~1.6对应粗砂、中砂、细砂）、级配（通过筛分曲线判断颗粒分布均匀性）、含泥量（黏土等细粉含量，影响混凝土强度），主要作为混凝土、砂浆的细骨料，或用于砌筑、垫层。2.碎石碎石是由天然岩石（如花岗岩、石灰岩、玄武岩）或卵石经机械破碎、筛分制成的粗骨料，其特点是颗粒棱角分明（与卵石的圆形颗粒形成对比），表面粗糙，与水泥浆体的粘结力更强，因此配制的混凝土强度更高，但工作性略差。碎石的强度以压碎指标（受压破碎率）或岩石立方体强度（母岩抗压强度）表征，需根据工程需求选择（如高层建筑混凝土常采用石灰岩碎石，道路基层可选用强度较低的碎石）。3.轻骨料轻骨料是密度小于1000kg/m³的骨料，分为天然轻骨料（如浮石、火山渣）与人工轻骨料（如陶粒、膨胀珍珠岩、泡沫玻璃）。其核心优势为轻质（密度小，降低结构自重）、保温隔热（导热系数低，提升建筑节能性），但强度通常低于普通骨料。陶粒（黏土/页岩经高温烧结膨胀）是最常用的人工轻骨料，可配制轻骨料混凝土，用于高层建筑隔墙、屋面保温层、大跨度结构填充等场景。三、墙体材料墙体材料是构成建筑围护结构（承重墙、隔墙）的主体材料，需满足强度、保温、隔声、防火等功能要求，分为烧结类、蒸压类、石膏类等。1.烧结砖烧结砖以黏土、页岩、煤矸石等为原料，经“配料-成型-干燥-高温烧结（800~1100℃）”制成，包括烧结普通砖（实心红砖，尺寸240×115×53mm，强度等级MU10~MU30，用于承重墙）、烧结多孔砖（孔洞率≥25%，自重轻、保温好，用于多层建筑承重墙体）、烧结空心砖（孔洞率≥40%，强度低，仅用于非承重隔墙）。烧结砖具有耐久性好、防火性优的特点，但黏土砖因破坏耕地已逐步被限制使用，页岩砖、煤矸石砖成为替代主力。2.蒸压加气混凝土砌块蒸压加气混凝土砌块（简称“加气块”）以钙质材料（水泥、石灰）、硅质材料（粉煤灰、砂）为原料，掺入发气剂（铝粉），经“搅拌-浇筑-发气-切割-蒸压养护（180℃、0.8~1.2MPa蒸汽压）”制成。其内部含大量封闭气孔，密度仅为普通混凝土的1/3~1/5，具有轻质（密度等级B03~B08）、保温隔热（导热系数0.1~0.2W/(m·K)）、耐火（耐火极限≥3h）等特性，但强度较低（A1.0~A5.0），主要用于非承重内隔墙、框架结构填充墙，需采用专用砂浆砌筑。3.石膏砌块石膏砌块以建筑石膏为主要原料，加水搅拌后浇筑成型（或压制），经干燥制成的空心或实心砌块。其核心特性为防火（高温下释放结晶水，延缓燃烧）、隔声（多孔结构）、调湿（吸附/释放水分调节室内湿度），且自重轻（密度600~900kg/m³）、施工便捷（可钉可锯），适用于办公、住宅的内隔墙，尤其在对防火、环保要求高的建筑中应用广泛。四、防水材料防水材料用于阻止水渗透，保障建筑结构、地下室、厨卫等部位的防水功能，分为防水卷材、防水涂料、密封材料三类。1.沥青防水卷材沥青防水卷材以沥青为基料，胎体（如聚酯毡、玻纤毡）为增强层，表面覆以隔离材料制成。传统的石油沥青纸胎油毡因性能差已被淘汰，现代主流为改性沥青防水卷材：如SBS改性沥青卷材（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物改性，低温韧性好，适用于寒冷地区）、APP改性沥青卷材（无规聚丙烯改性，耐高温，适用于高温屋面）。卷材通过热熔法（火焰加热粘结）或冷粘法施工，形成连续防水层，广泛用于屋面、地下室、桥梁等工程。2.防水涂料防水涂料是液态或膏状材料，涂刷后经溶剂挥发、化学反应或水分蒸发形成连续弹性防水膜，可适应基层变形（如裂缝、沉降）。常见类型包括：聚氨酯防水涂料（双组分，强度高、弹性好，适用于非暴露屋面、厨卫）、JS防水涂料（聚合物水泥防水涂料，水性环保，适用于室内外防水）、丙烯酸防水涂料（单组分，干燥快，适用于屋面外露防水）。防水涂料施工便捷，能覆盖复杂基层（如管道周边、阴阳角），是厨卫、阳台防水的首选。3.防水密封材料防水密封材料用于填充接缝、变形缝、管道周边等部位，阻止水渗透并适应结构位移。密封胶分为硅酮密封胶（耐候性优，用于幕墙、门窗密封）、聚氨酯密封胶（强度高，用于伸缩缝、沉降缝）、聚硫密封胶（耐水性好，用于水利工程）；止水条（如遇水膨胀橡胶止水条）则嵌入施工缝，遇水膨胀堵塞缝隙，常用于地下室、水池施工缝防水。五、功能材料功能材料是为满足土木工程特定功能（保温、防火、防腐、加筋等）而研发的材料，其性能直接决定工程的功能性与耐久性。1.保温隔热材料保温隔热材料通过降低热传导、热对流、热辐射传递热量，分为有机保温材料（如聚苯乙烯泡沫板EPS、挤塑板XPS，导热系数0.03~0.04W/(m·K)，质轻但防火性差）、无机保温材料（如岩棉板、玻璃棉板，导热系数0.04~0.05W/(m·K)，防火A级但吸湿性强）、复合保温材料（如保温砂浆、保温装饰一体化板，兼顾保温与装饰）。外墙保温系统（如EPS薄抹灰系统）、屋面保温层（如XPS板）是其主要应用场景。2.防火材料防火材料通过延缓燃烧、降低火焰传播速度，保障结构耐火时间。防火涂料分为饰面型（薄型，装饰兼防火，用于木材、墙面）与结构型（厚型或超薄型，用于钢结构、混凝土结构，通过隔热层延缓钢材升温）；防火板（如玻镁板、硅酸钙板）以无机胶凝材料为基料，掺入纤维增强，耐火极限可达3~4h，用于防火墙、吊顶；阻火包/阻火圈则用于电缆井、管道穿越楼板处的防火封堵。3.防腐材料防腐材料用于抵御化学介质（酸、碱、盐）、微生物对结构的侵蚀，延长工程寿命。防腐涂料（如环氧富锌底漆、聚氨酯面漆）通过形成致密涂层隔离腐蚀介质，适用于化工车间、海洋工程；防腐砂浆（如耐酸砂浆，以石英砂、耐酸水泥为原料）用于耐腐蚀地面、水池内衬；玻璃钢（玻璃纤维增强塑料）则通过现场糊制或预制，形成耐蚀壳体，用于化工管道、储罐。六、其他基础材料除上述类别外，木材、钢材、土工合成材料等也是土木工程不可或缺的基础材料。1.木材木材是天然有机材料，按用途分为结构用木材（如松木、杉木，用于模板、桁架、木屋结构，需防腐、防火处理）与装饰用木材（如橡木、胡桃木，用于室内装修）。其优点为质轻、强度高（顺纹抗压强度可达40~80MPa）、韧性好，但易受虫蛀、腐朽，需通过浸渍防腐剂（如CCA、ACQ）、表面涂漆等方式防护。2.钢材钢材是铁碳合金（含碳量<2%），按化学成分分为碳素钢（如Q235、Q355，用于普通结构）与合金钢（如耐候钢、不锈钢，用于特殊环境）；按形态分为型钢（工字钢、槽钢、H型钢，用于梁、柱）、钢板（用于楼板、幕墙）、钢筋（热轧钢筋HRB400、HRB500，用于混凝土结构配筋）。钢材强度高（屈服强度235~690MPa）、延性好，是大跨度、高层建筑的核心结构材料，但需防腐（如镀锌、涂装）、防火（涂覆防火涂料）。3.土工合成材料土工合成材料是人工合成的高分子材料（如聚丙烯、聚酯），制成土工布（过滤、排水、隔离）、土工格栅（加筋，提升土体抗剪强度）、土工膜（防渗，如垃圾填埋场、水库防渗）、土工复合材料（如土工布+土工膜）等。其作用为改善土体性能（如路基加筋、边坡防护）、隔离不同材料（如路基与软基隔离）、防渗排水（如隧道排水板）