建筑材料详尽总结.doc

建筑材料：绪 论一、建筑材料的定义与分类1、定义广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。不仅包括构成建筑物的材料，而且包括在建筑工程施工中的一些辅助性材料。 建筑工程是指一般的工业与民用建筑的房屋建筑工程，以及与房屋建筑工程构造形式类似的构筑物。狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。2、分类按化学成分分： 无机非金属材料 非金属材料 有机非金属材料 黑色金属 建筑材料 金属材料 有色金属 复合材料按使用功能分： 建筑结构材料 钢筋、混凝土等建筑材料 墙体材料 砖、砌块、板材等 建筑结构材料 防水、装饰、绝热材料等二、建筑材料在建筑工程中的地位和作用1.建筑材料是建筑业的物质基础。2.在建筑工程总投资中，建筑材料投资占60%以上。3.建筑艺术的发挥，建筑功能的实现，必须有品种多样质量良好的建筑材料。4.建筑材料的质量直接关系到建筑工程的质量。三、建材及建材工业的发展1.建筑材料的发展历程天然山洞或树巢（18000年前）木骨泥墙、陶器（西安半坡遗址，6000年前）土瓦，三合土（石灰、黄砂、粘土混合）抹面的土坯墙，石灰、砖瓦（3000年前的西周）大块空心砖和墙壁装修砖（2500-2000年前的战国）铁器（战国）现代水泥混凝土、钢筋、预应力钢筋混凝土。（1）历史上我国建筑材料的应用我国的建筑材料主要是天然石材、木材、砖、石灰等一些材料。古代劳动人民在建筑材料的生产和使用方面，取得了许多重大成就。 建成于公元前7世纪的万里长城； 福建泉州的洛阳桥； 山西五台山木结构的佛光寺大殿； 河北赵州桥。 建国以来建材及建材工业的发展（2）建国以来建材及建材工业的发展水泥、钢材、建筑陶瓷、普通玻璃 （建筑材料是发展建筑业的物质基础：材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%；“十五”期间我国全社会固定资产投资总规模为2224万亿元。固定资产投资的6070将用于建筑设施建设或工程安装，从而转化为建筑业的产值，而建筑业产值中的3040又要转化为对建材业的需求，尤其是对水泥产品的需求。2002年，我国共生产水泥约70000万吨，比2001年大幅增长了12. 7%，占世界产量的三分之一左右，超过亚洲产量的50%强。我国水泥行业，为我国 经济持续、快速发展做出了重要贡献。）四、建筑材料技术标准1、建筑材料的标准及其作用按技术标准： 建材工业企业必须严格按技术标准进行设计、生产，以确保产品质量，生产出合格的产品。 建筑材料的使用者必须按技术标准选择、使用质量合格的材料，使设计、施工标准化，以确保工程质量，加快施工进度，降低工程造价。 供需双方，必须按技术标准规定进行材料的验收，以确保双方的合法权益。2、 建筑材料的技术标准分类国家标准、行业标准、地方标准、企业标准等，分别由相应的标准化管理部门批准并颁布。3、各级标准均有相应的代号，其表示方法由标准名称、标准代号、发布顺序号和发布年号组成。例如： 各级标准的相应代号 五、本课程的作用、内容和学习方法1、本课程的作用建筑材料科学与工程，本身是一门科学技术，是学好其它专业课的基础。2、本课程的内容 本课程主要讲述建筑工程中常用建筑材料的原材料及生产工艺、品种与规格、主要技术性质、质量标准、检验方法、应用和保管等基本知识。 掌握建筑材料的性能和应用，是学习本课程的重点。必须懂得如何选择和使用建筑材料。第一章 材料的基本性质一、材料与质量有关的性质（1）材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。（2） 绝对密实体积干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。(实体体积)（3） 表观体积V0包含材料内部孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。（实体体积+闭口体积）（4）材料的堆积体积粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。 包含颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙在内的体积。 松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。堆积体积（开口+闭口+实体+间隙）（一）材料的密度1.实际密度：指材料在绝对密实状态下单位体积的质量 实际密度的测量： 1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等： 量测几何体积称重代入公式 2）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材等： 磨成细粉 李氏比重瓶法测试 2.表观密度：材料单位表观体积的质量。材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。表观体积的测量：工程中砂石材料，直接用排水法测定例：砂表观密度s的测定（kg/m3）式中： m0砂试样的烘干质量，g； m1砂试样、水及容量瓶总质量，g; m2水及容量瓶总质量，g。3. 堆积密度例1-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？解:密度： 表观密度： 堆积密度：V为材料的绝对密实体积; V0为材料的表观体积 (固、液、气）;，为材料的堆积体积对于含孔材料，三者的测试方法要点如下：测定密度时，需先将材料磨细，之后采用排出液体或水的方法来测定体积。测定表观密度时，直接将材料放入水中，即直接采用排开水的方法来测体积；测定堆积密度时，将材料直接装入已知体积的容量筒中，直接测试其自然堆积状态下体积。含水与否对密度、表观密度无影响，因密度、表观密度均是对干燥状态而言的。含水对堆积密度的影响则较复杂一般来说是使堆积密度增大。（二） 材料的密实度 密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。对于绝对密实材料， 因 0 = ，故密实度D =1 或100%。对于大多数土木工程材料， 因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。 （三）孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。（四）空隙率空隙率是指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。 孔隙率与空隙率的区别例1-2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解: 石子的孔隙率P为：石子的空隙率为：例1-3 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为25011553mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62 cm3 。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率、饱水系数。解: 该砖的吸水率为该砖的密度为表观密度为孔隙率为二、材料的力学性质1.材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度进行实测。将预先制作的试件放置在材料试验机上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。 根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。 抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算： 抗弯强度的计算：2.弹性和塑性（1）弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。（2）塑性 材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。3.脆性和韧性脆性：材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。韧性：材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量而不破坏的性能，称为韧性或冲击韧性。韧性以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。计算公式如下：a k -材料的冲击韧性， J/mm2 k-试件破坏时所消耗的功，J； A-材料受力截面积。（mm2）4.硬度和耐磨性（1）硬度材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。（2)耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示， 式中： G 材料的磨耗率， （g/cm2）； m1材料磨损前的质量，（g）； m2 材料磨损后的质量，（g）； A材料试件的受磨面积 （cm2）。例1-4 影响材料强度测试结果的试验条件有那些？解答: 影响材料强度测试结果的因素很多。如小尺寸试件测试的强度值高于大尺寸试件；加载速度快时测得的强度值高于加载速度慢的；立方体试件的测得值高于棱柱体试件；受压试件与加压钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润滑物时），测得的强度值高于有润滑作用；表面平整试件的测得值高于表面不平整的等。 三、材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性定义：与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角愈小，表明材料愈易被水润湿。亲水性材料：润湿角90 水分子间内聚力材料分子间吸引力憎水性材料：润湿角90 水分子间内聚力材料分子间吸引力2.材料的吸水性定义： 材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。（1） 质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以m 表示。式中： mb材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。（2） 体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。式中:mb材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 V0 材料表观体积，（cm3 或 m3）； w 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常温下取w =1.0 g/cm3。（3）影响材料吸水性的因素 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。3. 材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率h表示式中： ms材料吸湿状态下的质量（g或kg） mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 平衡含水率：当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。吸水率与含水率的区别 4. 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示：式中： KR 材料的软化系数； fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； fg 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。 软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。 一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。 软化系数的波动范围在0至1之间。 KR0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。 用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.7 5 。例1-5 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解:该石材的软化系数为: 由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。5.抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。 材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。 抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。 材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。影响抗冻性的因素(1).材料的密实度（孔隙率） 密实度越高则其抗冻性越好。(2).材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差。(3).材料的强度 强度越高则其抗冻性越好。(4).材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好。(5).材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差。6.材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。用渗透系数或抗渗等级表示。（1）渗透系数 材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强（2） 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水压而不渗透。（3）影响材料抗渗性的因素 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料； 材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。四、材料的耐久性 材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。 材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等。化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变脆或开裂。五、材料的热工性质1.导热性 当材料两面存在温度差时，热量提高建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数表示：物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、在单位时间（1s）内通过单位面积（1 m2 ）的热量。2. 热容量和比热材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。用热容量系数或比热表示。3.热阻和传热系数 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力 /热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围护结构）的传热系数。传热系数是指材料两面温度差为1时，在单位时间内通过单位面积的热量。4.材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数表示。 L =（t2 t1） L 材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。六、材料的组成与结构1.材料的组成对性质的影响 1.化学组成化学元素及化合物的种类与数量。 2.矿物组成天然的，人工烧制的。 2. 材料的结构对性质的影响 1.宏观结构 2.亚微观结构 包括纳米微观结构 3.微观结构v 晶体 按一定的规则在空间呈有规律的排列。v 非晶体 不定形。 原因：熔融物质急冷,来不及成晶而成。 如玻璃体,(粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰)都属玻璃体,化学潜能大,一定条件下发生化学反应3. 材料的构造对性能的影响具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。 与结构的区别： 构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。如材料的(孔隙、层理、纹理、疵病等) l 作业l (1)当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、抗冻性及导热性是下降、上升还是不变?l (2)材料的密度、近似密度、表观密度、堆积密度有何差别?l (3)材料的孔隙率和空隙率的含义如何?如何测定?了解它们有何意义?l (4)亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的?举例说明怎样改变材料的亲水性与憎水性?l (5)普通粘土砖进行抗压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183kN，干燥状态的破坏荷载为207kN(受压面积为115mml20mm)，问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位?l (6)塑性材料和脆性材料在外力作用下，其变形性能有何区别?l (7)材料的耐久性应包括哪些内容?第二章 天然石材天然石材是最古老的建筑材料之一。世界上许多著名的古建筑多由天然石材建造而成。具有强度高、装饰性好、耐久性高、来源广等特点。 随着现代石材开采和加工技术的进步，使得石材在现代建筑中，特别是在建筑装饰中得到了广泛的应用。 （古罗马斗兽场、开罗法老胡夫金字塔、圣彼得大教堂、石砌的山道）一、岩石的形成与分类n 岩石是由矿物组成的，土木工程材料中最常见的造岩矿物有石英(quartz)、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏(gypsum)等。按用途，天然石材可分下列几类： 1. 结构用石材用作建筑物的墙、柱、拱、过梁，以及基础、勒脚等； 2. 构造用石材用作栏杆、护坡、渠道、屋面等； 3. 装饰用石材用作建筑物立面及室内的饰面材料，包括墙面、柱面、地面、雕刻、花饰等；4. 耐磨用石材主要用作室外地坪、台阶踏步、路边石、路面以及工业建筑的车间地面、某些工业设备的耐磨衬板等； 5. 混凝土、砂浆及其它人造石材的骨料砂、卵石、碎石、各种石渣等； 6. 建筑材料用原料用于生产砖瓦、陶瓷、玻璃、铸石、石灰、石膏、水泥、无机绝热材料等的原材料。二、建筑石材的主要技术性质 1、物理性质： 表观密度分轻质、重质石材 吸水性分低（1.5）中、高（3.0）吸水率 耐水性软化系数表示 抗冻性分5200号 导热性2、力学性质： 抗压强度分MU100MU10九级 冲击韧性 硬度 耐磨性3、工艺性质： 加工性劈解、破碎、凿磨等 磨光性能否磨成光滑的表面 抗钻性连接孔（干挂法）三、建筑中常用的岩石1.大理石n 主要成分：CaO、MgO、SiO2等n 特点：结构致密、容易加工、装饰性好、耐磨性和抗风化能力稍差。n 注意放射性。n 常用品种：云灰大理石、白色大理石、彩色大理石。n 应用：多用于室内墙面、服务台、柱面等，不好用于人多的地面。2.花岗岩n 主要化学成分：SiO2,Al2O3,CaO,MgO等。n 其颜色一般为灰白、微黄、淡红等； n 特点：具有致密的结晶结构和块状结构，其孔隙率和吸水率很小，表观密度大，达2700kg/m3； 抗压强度高达120250MPa； 抗冻性好，可达100200次冻融循环； 耐风化，使用年限为75200年；耐磨好； n 注意放射性n 分类：镜面板材、细面板材和粗面板材。n 多用于室内外地面、墙面等的装饰。3.青石板n 主要成分CaCO3n 毛面（自然劈裂面）和光面青石板；n 多用于室内外地面装饰四、材料的加工类型及选用1、材料的加工类型（1）砌筑用石材： 毛石乱毛石、平毛石 料石毛料石、粗料石、半细料石、细料石 （一）毛石：山体爆破直接得到的石块。乱毛石：形状布规则，主要用于砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙等；平毛石：乱毛石经粗略加工而成，主要用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、涵洞等。（二）料石（条石）：具有较规则六面体形的石块。毛料石：外观大致方正粗料石：细料石：经过细加工，外观规则（2）板材： 天然大理石板材 天然花岗岩板材 （3）颗粒状石料： 碎石、卵石、石渣2、石材的选用 适用性室内外、使用部位、施工方式、使用环境、周围材料的拼接、使用保护、使用年限等 经济性投资、当地材料、运输距离五、常用装饰用石材的品种、性能及应用品 种性 能应 用天然大理石板材耐化学腐蚀和抗风化性能较差主要应用于室内装饰天然花岗石板材强度高、耐磨、抗风化、耐腐蚀性能好用于室内、室外装饰细面板材镜面板材粗面板材青石装饰板材属于砂岩具有古建筑的独特风格例2-1选用天然石材的原则是什么？为什么一般大理石板材不宜用于室外？答：选用天然石材时应满足以下几方面的要求：1适用性。是指在选用建筑石材时，应针对建筑物不同部位，选用满足技术要求的石材。如对于结构用石材，主要要求指标是石材的强度、耐水性、抗冻性等；饰面用石材，主要技术要求是尺寸公差、表面平整度、光泽度和外观缺陷等； 经济性。由于天然石材自重大，开采运输不方便，故应贯彻就地取材原则，以缩短运距，降低成本。同时，天然岩石雕琢加工困难，加工费工耗时，成本高。一些名贵石材，价格高昂，因此选材时必须予以慎重考虑。色彩。石材装饰必须要与建筑环境相协调，其中色彩相融性尤其明显和重要。因此选用天然石材时，必须认真考虑所选石材的颜色与纹理，力争取得最佳装饰效果。天然大理石化学成分为碳酸盐。当大理石长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，可能使大理石表面的某些物质被侵蚀，从而失去原貌和光泽，影响装饰效果，因此一般大理石板材不宜用于室外装饰。作业n (1)岩石按成因可分为哪几类?举例说明。n (2)比较花岗岩、大理岩的性质和用途，并分析它们具有不同性质的原因n (3)工程上常应用的岩石哪些种类耐火性最差?哪些岩石耐酸性最差?n (4)选择天然石材应考虑哪些原则?为什么?第三章 烧土制品及玻璃烧土制品是以粘土为主要原料，经成型、干燥、高温焙（bi）烧而制得的产品。建筑工程中常用的墙体材料、屋面材料、装饰材料和卫生洁具等都离不开烧土制品，如烧结粘土砖和瓦、内墙面砖、外墙面砖、地砖、琉璃制品、卫生陶瓷制品和耐火制品等。 一、粘土砖瓦 分类： 普通砖没有孔洞或孔洞率15 空心砖孔洞率15 依生产工艺分： 烧结砖粘土砖、页岩砖、粉煤灰砖 蒸养（压）砖灰砂砖、粉煤灰砖等 1、 烧结普通砖：在墙体材料中，目前砖占主要地位，而在砖材料中，烧结粘土砖又是主要的，古老的秦砖汉瓦至今还有一定的生命力，这主要是粘土原料来源广泛，生产工艺简单，其制品有一定的强度，耐久性、防火、隔热的特点，并价格低廉，应用灵活，具有一定的装饰性。粘土质材料在一定温度下，其中的铝硅酸盐矿物部分熔融，冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体，保持砖坯的形体，并具有一定的物理、力学性能。这一工艺称为“烧结”或“焙烧”。烧结普通砖俗称小砖、标准砖、实心砖等。定义：以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通实心砖。产品有：普通粘土砖（N），页岩砖（Y），煤矸石砖（M），粉煤灰砖（F）。 a. 标准尺寸：24011553mm b. 表观密度：16001800kg/m3 c. 吸水率：818 d. 强度等级按抗压强度分：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10、MU7.5 烧结普通砖是通过取10块砖试样进行抗击强度试验，根据抗击强度值平均值和强度标准值来划分。 烧结普通砖强度等级划分规定 （MPa）强度等级抗压强度平均值变异系数0.21变异系数0.21强度标准值fk单块最小抗压强度值fminMU 3030.022.025.0MU 2525.018.022.0MU 2020.014.016.0MU 1515.010.012.0MU 1010.06.57.5e. 质量等级依据外观质量、泛霜和石灰爆裂三项指标分为: 优等品（A）用于清水墙、合格品（C）用于混水墙、内墙A. 外观质量：两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹长度、完整面和颜色等。 B泛霜：原料中含有硫、镁、等可溶性盐，在砖适用中，盐类会随砖内水分蒸发而在砖表面产生盐析，一般为白色粉末。常见在砖表面形成絮团状斑点，严重的会起粉、掉角或脱皮。 C石灰爆裂：原料中有石灰石，烧成过程中生石灰留在砖内，生碳在砖内吸收外界的水分，消化并产生体积膨胀，称为石灰爆裂。f. 抗风化性能 表征耐久性：根据其地区风化程度而定，常以抗冻性、吸水率及饱和系数等指标判别。 优点 传统墙体材料； 具有较高的强度和耐久性； 孔隙率较大，具有较良好的保温隔热性能和隔声吸声性能。 缺点 块体小，施工效率低； 自重大； 产生能耗高； 粘土砖所用原料粘土，需毁田取土，挤占耕地； 抗震性能差。 应用 外墙围护结构； 内墙隔断； 烟囱、拱、柱、沟道等等。 发展 孔洞率较大的多孔砖和空心砖； 利用工业废料； 砌块和墙用板材。例3-1 试解释制成红砖与青砖的原理。 答： 焙烧是制砖最重要的环节。当砖坯在氧化气氛中烧成出窑，砖中的铁质形成了红色的Fe2O3，则制得红砖。若砖坯在氧化气氛中烧成后，再经浇水闷窑，使窑内形成还原气氛，促使砖内的红色高阶氧化铁（Fe2O3）还原成青灰色的低价氧化铁(FeO)，即制得青砖。粘土砖焙烧温度为950左右烧出的砖色泽多为红色。这是由于砖中的着色矿物，如在氧化气氛中保温、冷却时，铁形成了呈红色的Fe2O3之故。而为获得青色，则焙烧开始阶段在氧化气氛中，达到焙烧温度后，封闭火门，隔绝空气流入，并配合从窑顶洇水入窑，产生大量水蒸汽，转变成缺氧环境，使砖在还原气氛里保温、冷却。这时，砖中形成的是呈青灰色的氧化铁(FeO)，制得青砖。例3-2何谓烧结普通砖的泛霜和石灰爆裂？它们对建筑物有何影响？答：泛霜是指粘土原料中的可溶性盐类（如硫酸钠等），随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象，一般为白色粉末，常在砖表面形成絮团状斑点。泛霜的砖用于建筑中的潮湿部位时，由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落，内部孔隙率增大，抗冻性显著下降。当原料土中夹杂有石灰质时，则烧砖时将被烧成过烧的石灰留在砖中。石灰有时也由掺入的内燃料（煤渣）带入。这些石灰在砖体内吸水消化时产生体积膨胀，导致砖发生胀裂破坏，这种现象称为石灰爆裂。石灰爆裂对砖砌体影响较大，轻者影响外观，重者将使砖砌体强度降低直至破坏。砖中石灰质颗粒越大，含量越多，则对砖砌体强度影响越大。51012000规定，优等品砖不允许有泛霜现象，一等品砖不允许出现中等泛霜，合格品砖不允许出现严重泛霜。标准规定，优等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于2mm的爆裂区域；一等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于10 mm的爆裂区域，在 10 mm之间爆裂区域，每组砖样不得多于15处。例3-3 某烧结普通砖试验，10块砖样的抗压强度值分别为：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），试确定该砖的强度等级。解：计算10块试样的抗压强度平均值为：计算标准差：将单块试样抗压强度值代入，S=4.05 MPa计算强度变异系数：单块最小抗压强度值fmin=9.57.5该砖的强度等级为MU 102. 烧结多孔砖和空心砖:品 种多孔砖空心砖尺寸M型 190190190mmP型 24011590mmM型 29019090mmP型 240180115mm孔洞率20左右大于35孔洞方向竖向横向孔洞个数多少单个孔洞的大小小大应用承重墙非承重墙强度等级MU10、MU15、MU20、MU25、MU30共5个MU2.0、MU3.0、MU5.0共3个多孔砖、空心砖的优点 与实心砖相比，空心砖可减轻结构自重，砖体尺寸大，可节约砌筑砂浆用量、缩短工时，并可减少粘土、电力及燃料消耗量，改善建筑物的隔热与隔声性能。 比普通烧结砖节省粘土用量2030%、燃料消耗1020%，减轻墙体自重1035%、减少砌筑砂浆用量2025%、提高砌筑工效2040%、降低墙体总造价约20%。 3、 其他粘土质砖 烧结粉煤灰砖：用工业废料粉煤灰做原料，掺入适量粘土制成。表观密度13001500kg/m3,吸水率20%，颜色呈红色。 烧结煤矸石砖：用工业废料煤矸石为主要原料制成。表观密度14001650kg/m3,吸水率15 .5%，颜色呈深红色。 烧结页岩砖：用页岩为主要原料磨细烧结而成。表观密度1600kg/m3以上,吸水率15 .5%，颜色呈浅红色。4 、 粘土瓦粘土瓦：以粘土为原料，经成型、干燥、焙烧而成。品种：平瓦 、 脊瓦 、小青瓦。颜色：红色、青色 质量控制：国家标准粘土瓦GB1170-89形状尺寸：平瓦 400x360mm360x220mm ; 小青瓦 175x175mm二、 建筑陶瓷建筑陶瓷制品是指建筑物室内外装修用的一种较高级的烧土制品。陶瓷制品是陶器和瓷器两大类产品的总称。一般陶制品断面粗糙、无光，敲击声细哑，吸水率较大，强度较低，其表面分为无釉和施釉两种。一般瓷器的结构致密，气孔率较小，有一定半透明性，并且表面通常是施釉的。瓷器常用作日用餐茶具及美术用品 。介于陶器和瓷器之间的一类产品通称为炻器，也可称半瓷。炻器与陶器的区别在于陶器的坯体是多孔的，而炻器坯体的结构致密，气孔率很低，吸水率也很低，通常小于2釉：附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。施釉目的：改善坯体表面性能并提高力学强度。作用：表面平滑、光亮、不吸湿、不透气，能增加产品的艺术性，并掩去坯体的不良颜色和某些缺陷。 一、建筑陶瓷的生产生产：粘土处理-准确配料-成型制坯-入窑焙烧瓷质坯：充分烧结，焙烧过程中易变形，收缩大，难以制成大尺寸制品。炻质坯：烧结程度次于瓷质坯，收缩率较小，可制成多种规格的制品。陶质坯：烧结程度低，烧成收缩小，制品尺寸准确，表面平整。上釉 着色二、建筑陶瓷的性能及应用1、墙面砖外墙面砖-指用于建筑物外墙的陶质或炻质建筑装饰砖；包括彩釉砖、无釉外墙砖、劈离砖、陶瓷艺术砖等。 外观 表面有光泽-表面光且平无光泽-表面粗糙， 颜色 红、黄、褐等。 优点 坚固耐用、色彩鲜艳、易清洗、防火、防水、耐磨、耐腐蚀、维修费用低。 缺点 造价偏高、施工工效低、自重大。内墙面砖由耐火粘土或瓷土焙烧而成，正面有上釉和不上釉的，有时也称为瓷砖。常用的有：釉面砖-用于室内墙体装饰的薄板状精陶制品。品种有：白色釉面砖、有光彩色釉面砖（代号 YG）、石光彩色釉面砖（代号SHG）、花釉面砖（代号 HY）、结晶釉面砖（代号JJ）、斑纹釉面砖（代号BW）、理石釉面砖（代号LSH）、白地图案釉面砖（代号 BT）、色地图案釉面砖（代号 YGT， SHGT）。性能：吸水率、耐急冷急的热性、弯曲强度、抗龟裂性、釉面抗化学腐蚀性。| 多用于浴室、厨房和厕所的台度，以及实验室桌面等处。无釉面砖表面无光泽，重量轻，色泽自然。经久耐用。例3-4 为什么釉面砖只能用于室内，而不应用于室外？解：釉面砖是多孔的精陶坯体，在长期与空气中的水分接触过程中，会吸收大量水分而产生吸湿膨胀的现象。由于釉的吸湿膨胀非常小，当坯体湿膨胀增长到使釉面处于拉应力状态，特别是当应力超过釉的抗拉强度时，釉面产生开裂。如果用于室外，经长期冻融，会出现剥落掉皮现象。所以釉面砖只能用于室内，而不应用于室外。例3-5 什么是陶瓷釉？它的主要功能是什么？解：釉是附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。其主要作用是保护坯体，使制品表面光洁、不透水、不污染。可以提高制品的机械强度、化学稳定性和热稳定性。能够掩饰坯体缺陷，明显提高制品的装饰艺术性。釉不仅具有各种鲜艳的色调，而且可以通过控制其成分、粘度和表面张力等参数，制成装饰效果各异的流纹釉、珠光釉、乳浊釉等艺术釉料，使建筑陶瓷大放异彩。施釉的目的在于改善坯体的表面性能并提高力学强度，使坯体表面变得平滑、光亮，由于封闭了坯体孔隙而减小了吸水率，使耐久性提高。2、地砖地砖是指用作铺筑地面的板状陶瓷装饰材料 。锦砖 有陶瓷锦砖和玻璃锦砖两种。强度、硬度高，耐水、耐酸、耐碱、耐火性能好，是理想的地面材料缸砖-又称防潮砖。易于清洗且耐磨，耐压、不变形不脱色，色彩丰富，形状多样 。玻化砖-表面无釉，坚硬、耐磨，不打滑。有仿花岗岩和仿大理石地砖。| 适于铺筑室外平台、阳台、平屋顶等的地坪，以及公共建筑的地面。3、卫生陶瓷以瓷土为原料，经制坯、素烧和釉烧而成。表面光亮，便于清洁，不透水，耐腐蚀，色彩丰富。三、玻璃玻璃是一种能透光、反光和吸收光线的硅酸盐制品。生产： 主要原料：石英砂、纯碱、石灰石。 辅助原料：助熔剂、脱色剂、乳浊剂等。 工艺：热熔融成型冷却| 玻璃的制造工艺：引上法、浮法引上法是将高温液体玻璃冷至较稠时，由耐火材料制成的槽子中挤出，然后将玻璃液体垂直向上拉起，经石棉辊成形，并截成规则的薄板。这种传统方法制成的平板玻璃容易出现波筋和波纹。浮法工艺制造的平板玻璃表面平整，光学性能优越，不经过辊子成型，而是将高温液体玻璃经锡槽浮抛，玻璃液回流到锡液表面上，在重力及表面张力的作用下，摊成玻璃带，向锡槽尾部拉引，经抛光、拉薄、硬化和冷却后退火而成。性质：典型的脆性材料，表观密度大，热稳定性差，化学稳定性好，耐酸性好，抗碱性差。一、 普通平板玻璃平整度高、透光率好、不透气、水、易切割。厚度有2、3、4、5、6mm五类。外观有一等品、二等品、三等品。国家标准规定，引拉法玻璃按厚度2、3、4、5 mm分为四类；浮法玻璃按厚度3、4、5、6、8、10、12 mm分为七类。并要求单片玻璃的厚度差不大于0.3 mm。标准规定，普通平板玻璃的尺寸不小于600400；浮法玻璃尺寸不小于1000 1200 mm 且不大于2500 mm3000 mm.。目前，我国生产的浮法玻璃原板宽度可达2.44.6 ，可以满足特殊使用要求。由引拉法生产的平板玻璃分为特等品、一等品和二等品三个等级，浮法玻璃分为优等品、一级品与合格品三个等级。 普通平板玻璃产量以重量箱计量，即以50kg为一重量箱，即相当于2 mm厚的平板玻璃10 m2的重量，其它规格厚度的玻璃应换算成重量箱。二、装饰玻璃1、 磨砂玻璃：只透光不透视 磨砂玻璃又称毛玻璃，它是将平板玻璃的表面经机械喷砂或手工研磨或氢氟酸溶蚀等方法处理成均匀毛面而成。其特点是透光不透视，光线不刺目且呈漫反射，常用于不需透视的门窗，如卫生间、浴厕、走廊等，也可用作黑板的板面。2、花纹玻璃 压花玻璃：透光而不透明，避免眩目，厚度 3mm-8mm压花玻璃是将熔融的玻璃液在快冷中通过带图案花纹的辊轴滚压而成的制品，又称花纹玻璃，一般规格为8007003 mm。压花玻璃具有透光不透视的特点，这是由于其表面凹凸不平，当光线通过时即产生漫射，因此从玻璃的一面看另一面的物体时，物象显得模糊不清。另外，压花玻璃因其表面有各种图案花纹，所以又具有一定的艺术装饰效果。 喷花玻璃：图案可贴、印，绘、刻。3、彩色玻璃：在玻璃中加入金属氧化物着色而成。有绿色、兰色、灰色、茶色等。耐腐蚀、抗冲刷、易清洗，造价不高。厚度（ 2mm-19mm）彩色玻璃是在原料中加入各种金属氧化物作为着色剂而制得带有红、绿、黄、蓝、紫等颜色的透明玻璃。将各色玻璃按设计的图案划分后，用铅条或黄铜条拼装成瑰丽的橱窗，装饰效果很好，宾馆、剧院、厅堂等经常采用。有时在玻璃原料中加入乳浊剂（莹石等）可制得乳浊有色玻璃，白色的则称为乳白玻璃，这类玻璃透光而不透视具有独特的装饰效果。4、玻璃空心砖：由两块凹形玻璃胶结而成强度高、隔热、隔声、耐酸、防火玻璃空心砖一般是由两块压铸成的凹形玻璃，经熔接或胶结成整块的空心砖。砖面可为光平，也可在内、外面压铸各种花纹。砖的腔内可为空气，也可填充玻璃棉等。砖形有方形、长方形、圆形等。玻璃砖具有一系列优良性能，绝热、隔声，透光率达。光线柔和优美。砌筑方法基本上与普通砖相同。5、玻璃马赛克：由玻璃生料、玻璃粉料及其他辅料经烧结或压延而成。 强度高、耐热、耐寒、耐酸、耐碱、防火。 规格20x20x4mm；25x25x4mm；30x30x4mm三、安全玻璃：能在破坏时减少对人伤害的玻璃。1、钢化玻璃：玻璃破坏时，碎片成纯角的细小碎块，减少对人体的伤害。同等厚度的钢化玻璃抗冲击强度是普通玻璃3-5倍，抗弯强度是普通玻璃的2-5倍。适用于承受高风压或水压的建筑物，或可能发生人体撞击场合的各种门窗，室内装饰等。主要用于高层建筑门窗、车间天窗及高温车间等处。2 、夹丝玻璃：在中间夹有菱形或正方形钢丝网，具有防火、耐冲击、安全性强等特点。3、夹层玻璃：在两片或多片玻璃中间夹以薄膜，经热压粘合。可防止碎片飞散，耐穿透、抗冲击、耐酸、耐寒。用于层面的采光以及需要安全的地方四、节能玻璃：能降低建筑物内采暖和空调能耗的玻璃。1、中空玻璃：由两片或多片玻璃组合，玻璃中间充有干燥空气或惰性气体。 隔热保温，隔音、防结霜、防结露。用途：工业与民用建筑2、吸热玻璃：透光并能吸收红外线辐射能、防眩、有多种颜色，装饰性好。3、热反射玻璃：其反射能力是通过在玻璃表面涂或镀金属或金属氧化物来实现的。阻热、透光、大幅度降低 紫外线投过率例3-6 试述玻璃制造工艺？解： 建筑玻璃一般为平板玻璃，制造工艺一种是引上法，另一种是浮法。引上法是将高温液体玻璃冷至较稠时，由耐火材料制成的槽子中挤出，然后将玻璃液体垂直向上拉起，经石棉辊成形，并截成规则的薄板。 浮法工艺不经过辊子成型，而是将高温液体玻璃经锡槽浮抛，玻璃液回流到锡液表面上，在重力及表面张力的作用下，摊成玻璃带，向锡槽尾部拉引，经抛光、拉薄、硬化和冷却后退火