水工建筑材料随着社会生产力的发展而逐步发展。中国古代有“筑土御水”之说。战国时代水利事业获得发展，如在这一时期修建的都江堰工程使用了大量的竹子、木材、砂石料和黏土。南朝梁天监十三年（514）在修建浮山堰中应用了铁件贯串石块筑堤。明代《天工开物》中详细记载了用糯米石灰三合土修建储水池的方法。19世纪以来，建筑钢材、水泥、混凝土和钢筋混凝土相继问世，成为主要的建筑材料。20世纪又有多种具有特殊性能的水泥、混凝土外加剂和掺合料、防水材料、合成高分子材料和预应力混凝土等逐步得到发展和应用。

水工建筑物由于经常受到水的压力、水流冲刷与磨损、冻融或干湿循环等作用，出现混凝土冻胀破裂、收缩开裂、腐蚀、空化、化学侵蚀、海生物侵蚀、钢材锈蚀、木材腐蚀、沥青与合成高分子材料老化等问题，较其他工程建筑物更为严重，需要高度重视。水利工程使用的建筑材料种类繁多。

用于修建土石坝的天然土、砂、石料。天然材料的性质、数量和分布，以及能否合理选用，直接影响土石坝的质量和造价。材料选用一般要满足：具有与其使用目的相应的工程性质、材料性质比较稳定和便于施工等要求。土石坝材料按材料性质可分为土料（含细粒黏性土及砾石土）、砂砾料和石料（含天然卵石、漂石及开采的碎石、岩块）；按渗透性可分为不透水料、半透水料及透水料；按材料用途及填筑部位可分为防渗料、坝壳料、反滤料、过渡料及护坡料等。①防渗料。坝体内减小坝身渗流量的材料。一般要求有足够的防渗性能，无过量的可溶盐和有机质，有较好的塑性和渗透稳定性，浸水与失水时体积变化较小和便于施工。具有以上性质的黏性土、砾石土、风化砾石土、开挖出来的风化岩、人工掺和的砾石土都可作为防渗料。②坝壳料。主要用于保持坝身稳定的材料。一般要求有较高的强度，在下游坝壳水下部位及上游坝壳水位变动区还要有较高的透水性。砂、砾石、卵石、漂石、料场开采和由建筑物地基开挖的石料都可作为坝壳料。20世纪60年代以来，风化岩、软岩石等材料在高坝中得到大量应用。③反滤料。在防渗料和坝壳料之间为防止渗透破坏，防止细粒土流失而设置的材料。防渗体和坝壳的粒径及刚度相差很大，为避免坝体内刚度突变，常在中间设置过渡料。一般过渡料也兼有反滤料的作用。反滤料和过渡料应具备一定的颗粒级配、一定的透水性，质地致密坚硬，有较高的抗水性和抗风化能力。一般选用天然砂砾料或爆破后的岩块，再经人工破碎、筛分。④护坡料。保护土石坝坝坡的材料，可用抛石、干砌石、浆砌石、混凝土、沥青混凝土以及草皮等材料。上游护坡石料要求质地坚硬、不易风化、石块尺寸能抵抗风浪淘刷。下游护坡主要防止雨水冲刷，可用砌石、碎石、草皮等材料。

混凝土材料的主要组分为水泥、砂、石、水，以及掺合料及外加剂。混凝土强度一般指抗压强度，通过标准试块测定。中国水工混凝土强度等级分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。①水泥。用水泥制成的砂浆或混凝土坚固耐用，在水工建筑物中广泛应用。为适应水利工程的需要，中国还生产中热及低热水泥、抗硫酸盐水泥和灌浆水泥等。中热及低热水泥主要用于要求水化热较低的大坝或大体积混凝土工程。抗硫酸盐水泥用于受硫酸盐侵蚀、冻融和干湿作用的河港工程及地下工程。灌浆水泥具有凝结时间较长，流动性较好和析水性较小的特点，适用于固结灌浆、帷幕灌浆和接缝灌浆，还可用于密封伸缩缝和混凝土修补裂缝等。②骨料。砂与石子的总称。一般粒径为0.15～5毫米的骨料为砂，又称细骨料；粒径大于5毫米的骨料为石子，又称粗骨料。产自天然河床或岸上的称天然骨料；开采岩石经机械破碎、粉磨、筛分而成的称人工骨料。一般天然骨料成本较低，宜优先使用。骨料一般占混凝土体积的3/4以上，起骨架作用，并可减少混凝土因水泥硬化、干缩湿胀而引起的体积变化。砂一般不分级。石子分为4级，即小石、中石、大石和特大石，各级的粒径范围分别为5～20毫米、20～40毫米、40～80毫米、80～120毫米（或150毫米）。根据建筑物断面和钢筋间距大小，一般结构选用二级配或三级配，四级配多用于大体积素混凝土。骨料的粒径越大，越节约水泥用量，但限于施工设备及工艺条件，一般最大粒径约为120毫米。③外加剂。在拌制混凝土时掺入少量（一般不超过水泥用量的5%），以改善混凝土性能的物质。有降低混凝土拌和用水、节约水泥的减水剂，改变混凝土凝结时间的缓凝剂或速凝剂，提高混凝土抗冻耐久性的引气剂，易于泵送或生产高强混凝土的高效减水剂等。水工建筑物中常用的外加剂有亚硫酸纸浆废液、木质磺酸钙、糖蜜或糖蜜酒精废液、引气剂、松香热聚物等。有时使用有两种以上外加剂的复合制剂，对大体积混凝土，复合制剂既可降低水泥用量，减少水化热，又可降低和推迟温度峰值，对温度控制、防止裂缝都有积极作用。有的外加剂对水泥有选择性。④掺合料。在拌制混凝土时掺入的矿物质粉体材料（一般超过水泥用量的5%），可以减少水泥用量、降低水化热，改善混凝土和易性与密实性，提高抗侵蚀能力，防止碱骨料反应等。掺合料分为活性掺合料和非活性掺合料两大类，常用的掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、磷渣粉、硅粉、沸石粉、凝灰岩粉、石灰石粉等。其中又以粉煤灰应用最为普遍，它对改善水工混凝土性能的作用比较显著，对减少水泥用量、降低水化热温升和工程成本也有明显效果。⑤骨料碱活性反应。指骨料中活性成分与水泥中的碱（K₂O及Na₂O）产生化学反应，引起混凝土体积膨胀、产生自应力而导致开裂破坏。碱活性反应包括碱-硅酸反应、碱-硅酸盐反应和碱-碳酸盐反应三类。当骨料中含有活性氧化硅（如蛋白石、某些燧石、凝灰岩、安山岩等）的岩石颗粒（砂或石子）时，与水泥中的碱发生的化学反应称为碱—硅酸反应；当水泥中的碱与某些层状硅酸盐骨料发生反应时称为碱—硅酸盐反应；当水泥中的碱与某些碳酸盐骨料（如某些白云石和白云质石灰岩等）发生反应时称为碱—碳酸盐反应。发生碱骨料反应的必要条件是：骨料中含有活性成分，并超过一定数量；混凝土中含碱量较高（如水泥含碱当量超过0.6%或混凝土中含碱量超过3.0千克/米³）；有水分，如果混凝土内没有水分或水分不足，反应就会停止或减小。防止碱骨料反应的措施有：条件允许时，选择非活性骨料；选用低碱水泥，并控制混凝土中总的含碱量；在混凝土中掺入适量的活性掺合料，抑制碱-骨料反应或减小膨胀率；在混凝土中掺入引气剂，可减小膨胀破坏；条件允许时进行混凝土表面防护，以防止外界水分渗入混凝土内部。在工程实际中，如果有碱活性骨料成分时，应做专门试验论证。

砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等按一定比例配制的拌和物，为了改善砂浆的和易性，可掺入适量的外加剂和掺合料。它常以薄层使用，起黏结、传递应力、衬垫以及表面装饰和防护作用，主要用于砌筑砖、石、预制块体和表面抹灰等。按胶凝材料的不同，可分为水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆、沥青砂浆、树脂砂浆和聚合物水泥砂浆。砂浆按抗压强度划分等级，水工建筑物中常用的砂浆等级有M5、M7.5、M10、M15。

水工建筑常用的有机材料主要有：①木材。水利工程常用作模板、脚手架、渡槽、闸门、施工便桥以及房屋装修和生活办公用具等。②沥青。水利工程如土石坝防渗工程的沥青混凝土斜墙或心墙防渗体、抽水蓄能电站上下库面板防渗，以及渠道、蓄水池、堤防护面、大坝和坝基的防渗体以及伸缩缝、止水井的灌注等多使用黏滞性较低、塑性较好的道路石油沥青。③合成高分子材料。以合成高分子化合物（又称聚合物）为基础组成的材料，如塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等。水利工程中塑料可代替部分止水铜片；塑料薄膜可用于渠道、蓄水池的防渗衬砌；塑料与玻璃纤维或其织物的层叠材料称玻璃纤维增强塑料，又称玻璃钢，用于钢丝网水泥薄壁构件和溢流面的护面层；多孔塑料板可用于排水系统；泡沫塑料板可用于混凝土的表面保温；合成橡胶用于闸门的止水；合成橡胶与锦纶或其他帆布组合的层叠材料可用作橡胶坝的坝袋，其乳液作为外加剂可提高水泥混凝土的塑性；纤维织物可用以代替传统的砂砾石反滤层或梢料沉排，或做成巨型砂袋堆筑堤坝等。不同的高分子涂料、灌浆材料和黏合剂等可用于混凝土的缺陷的修复与结构加固。④聚脲。由异氰酸酯组分与氨基化合物组分反应生成的一种弹性体物质，分为双组分聚脲和单组分聚脲两种类型。聚脲材料主要有以下特点：耐腐蚀性、抗渗性能及抗冲磨性能好；低温柔性好，在零下30～40℃仍具有良好的延伸性；耐老化性好，在外界环境条件下性能衰减较小。双组分聚脲材料需要将两种组分按照相当的比例混合起来然后用机械施工，对施工设备以及施工技术人员的经验有较高的要求；单组分聚脲材料施工相对简单，采用人工涂刷可以完成。聚脲可用于混凝土过流面的抗冲磨防护，也可用于建筑物迎水面的防渗、裂缝和伸缩缝的表层防渗。⑤复合材料。水工建筑物常用的复合材料有：以沥青为基材的防水材料；以水泥、石英粉、砂、石等作填料，如掺入丙乳或环氧树脂组成的复合砂浆或混凝土等。

水工建筑物永久缝内为防止漏水设置的止水材料。主要包含：①止水铜片。是水工建筑物变形缝的传统止水材料，常作为接缝的第一道止水，开始在混凝土施工过程中将其骑缝浇筑在基础和接缝两侧的混凝土块体中，以阻止上游压力水沿接缝部位发生渗漏，止水铜片断面形状通常有F形和W形。②橡胶及塑料止水带。由于止水铜片加工成型和焊接工艺复杂、变形及绕渗能力相对较弱，随后出现和采用橡胶及塑料止水带。在混凝土施工过程中将一定断面形状和尺寸的橡胶、塑料止水带骑变形缝，一端埋入基础断面两边的翼板分别埋入变形缝两侧的混凝土块体中，以阻止上游压力水沿接缝部位发生渗漏。橡胶及塑料止水带断面形状通常有平板型、中心圆孔型、中心非圆孔型、波型及Ω型等。遇水膨胀止水条是另一类止水材料，在遇水后材料产生体积膨胀变形，充满接缝的表面间隙，产生一定的接触压力，防止渗漏，可用于结构施工缝、沉降缝和伸缩缝等止水。③止水填料。将具有一定物理化学性能的止水填料填充于嵌入混凝土变形接缝中具有一定断面形状和尺寸的止水结构的腔体内，借助止水填料的止水工作机理在接缝变形的情况下阻止压力水经过缝腔和绕过止水结构渗漏的一种阻水措施，能较好地适应三维大变形的工作条件要求，尤其能满足接缝两侧混凝土块体发生相对不均匀沉降变形下的止水要求。止水填料主要有高分子类柔性填料或无机粉煤灰、粉细沙类材料等。

水利工程使用普通碳素钢与普通低合金钢（又称低合金高强度钢）较多。建筑用钢大多将钢材制成线材或型钢使用，如圆钢、方钢、扁钢、角钢、槽钢、工字钢、钢轨、钢板、钢带、钢管、钢丝等。钢筋用于钢筋混凝土结构，分光面钢筋和螺纹钢筋，高强钢丝可用于预应力锚索或钢绞线等。

各种类型的土工复合材料产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用，主要分为土工织物、土工薄膜及特种土工合成材料。土工复合材料可将不同材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工织物组合物。其中，土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用，广泛用于输水渠道和水库防渗等。土工复合排水材料，是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的土工合成材料芯材组成的排水材料，用于软基排水固结处理、建筑地下排水、隧洞排水和堤坝排水设施等。