建筑材料的应用及体积计算

1、建 筑 材 料,程小珊,绪论,1、材料的定义 广义的建筑材料是指建造建筑物和构造物的所有材料，是 使用的各种原材料、半成品、成品的总称。 狭义的建筑材料是指直接构成建筑物和构筑物实体的材料。 （砼、水泥、石灰、钢筋等）,2、材料的分类 1）按组成成分可分为： 无机材料： 金属材料 （钢、铁） 非金属材料（天然石材、烧土制品、胶凝材料）,有机材料： 植物材料 （木材、竹） 合成高分子材料 （塑料、涂料、胶粘剂） 沥青材料 （石油沥青、煤油沥青）,复合材料： 无机非金属材料与有机材料复合 （沥青砼、聚合物砼、玻璃 钢） 金属材料与非金属材料复合（钢筋砼、预应力钢筋砼） 其他材料复合,2）按功能分为

2、承重和非承重材料、保温和隔热材料、吸声和 隔声材料、防水材料、装饰材料等 3）按用途可分为结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材 料、饰面材料,3、建筑材料在建筑工程中的地位 1）建筑材料是建筑工程的重要物质基础。 2)建筑材料决定工程造价（建筑材料费一般要占建筑部造价 的50%左右，甚至更高） 3）建筑材料的质量直接影响着工程质量 4）建筑材料的发展对建筑业的发展有着密切联系,4、建筑材料的发展史 由穴居巢处凿石成洞，伐木为棚筑土垒石秦砖汉 瓦（1872年纽约出现了第一所钢筋砼房屋）（1890年我国生产水 泥的第一家工厂唐山水泥厂）改革开放以来，建材工业迅猛发 展，尤其是水泥的生产更为突出，产

3、量连续居世界第一位。 建筑材料发展趋向是研制和开发高性能建筑材料和绿色建 筑材料等新型建筑材料。 高性能建筑材料是指比现有的材料的性能更为优异的建筑 料，例如：轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料。,绿色建筑材料又称生态建筑材料或健康建筑材料，它是指生 建筑材料的原料尽可能少用天然资源，大量使用工业废渣、废液， 采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术，产品配制和生产过 程中不使用有害和有毒物质。产品可以循环再利用，绿色建筑材料 是世界各国新世纪建材工业发展的战略重点。,5、建筑材料的标准化 产品标准化是现代工业发展的产物，是组织现代化大生产 的重要手段，也是科学管理的重要组成部分。

4、 目前我国绝大多数的建筑材料都制订有产品的技术标准， 这些标准是一般包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验 收规则、标志、运输和贮存等方面的内容。 建筑材料技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准、 企业标准。各级标准分别由相应的标准化管理部门批准并颂布，我 国国家技术监督局是国家标准化管理的最高机关。 国家标准和部门行业标准都是全国通用标准，是国家指令 技术文件，各级生产、设计、施工等部门，均必须严格遵照执行。,GB国家标准 JGJ建筑工程行业标准/建设部行业标准 JC国家建材局行业标准 GBJ建筑工程国家标准 YB冶金标准 JT交通标准 SL水利标准 ZB国家级专业标准等,标准的表示

5、方法，系由标准名称、部门代号、编号和批准 年份等组成。 地方标准或企业标准所制定的技术要求应高于国家标准。 如：国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB1751999。 标准的部门代号为GB，编号为175，批准年份为1999年。 国家推荐标准水泥胶砂强度检验方法（ISO法）GB/T 176711999。其中GB为标准的部门代号，T为推荐性标准的代 号，编号为17671，批准年份为1999年。 在世界范围内统一执行的标准称为国际标准，其代号为ISO。,6、课程任务及基本要求 任务：使初学者具有建筑材料的基础知识和在实践中合理 选择与使用材料的能力，并获得主要建筑材料试验的基本技能训练。 要求：掌握

6、材料的组成、技术性质、特性，了解材料的组 成、结构、外界因素等对材料性质的影响，了解各主要性质间的相 互关系，初步学会主要建筑材料的试验方法。能够根据工程性质和 环境特点合理选用材料，熟悉常用建筑材料的技术规范，了解材料 使用方法的要点，同时对材料的储运方法也有所了解。,材料的组成、结构及构造,1、材料的组成 包括化学组成和矿物组成，它是决定材料的各种性质的 重要因素，对材料的性质起着决定性的作用。 化学组成是指构成材料的化学成分，不同化学成分组成 的材料其性质不同。有的化学成分简单，有的复杂。如石膏、石灰 和石灰石的主要化学成分分别为 CaSO3,CaO和CaCO3,均比较单一， 这些化学成

7、分就决定了石膏、石灰易溶于水而耐水性差，而石灰石 较稳定。,矿物是具有一定化学成分和结构特征的单体和化合物。化 学成分不同，矿物成分不同，材料的性质也不同。例如硅酸盐水泥 熟料中，硅酸三钙凝结硬化快、强度高，硅酸二钙凝结硬化慢，早 期强度低。,2、材料的结构 是指组成物质的质点是以什么形式联结在一起的，物质内 部的这种微观结构，与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导电性 、导热性有着密切的关系。 建筑材料的使用状态均为固态，固体材料的微观结构基本 上可分为晶体、玻璃体、胶体三类，不同结构的材料，各具不同特 性。对于材料的组成和微观结构的分析与研究，通常彩X光射线衍 射分析，差热分析、扫描电镜分析

8、等方法进行检测。,3、材料的构造 构造是指材料宏观存在状态。材料的宏观构造可通知肉眼 或一般显微镜就能观察到的外部和内部的结构。材料的宏观存在状 态一般有以下几种： 密实构造材料内部基本上无孔隙，结构致密。这类材 料的特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好，耐磨 性较好，绝热性差。如钢材、天然石材、玻璃。,多孔构造此类材料的强度较低，抗渗性和抗冻性较差， 吸水性较大，但绝热性较好。如加气砼、石膏制品、烧结普通砖等 纤维结构此类材料具有明显的方向性，一般平等纤维 方向的强度较高，导热性较好。如木材、玻璃纤维、石棉等。 层状结构此类材料具有叠合结构，它是用胶结料将不 同的片材或具有各向异

9、性的片材胶合而成整体，其每一层的材料性 质不同，但是经过叠合后。可以提高材料的强度、硬度和绝热或装 饰等性质。如胶合板、纸面石膏板，塑料贴面板等。,粒状结构此类材料呈松散颗粒，有密实颗粒和轻质多孔 颗粒之分。如砂子、石子等，因其致密、强度高，适合做承重的砼 骨料。如膨胀珍珠岩等，因具有多孔结构，适合做绝热材料。 材料由于组成、结构、构造不同，故各种材料各具特性。 为了充分利用材料的特性，近年来各国均在研制推广多功能的复合 材料。,二、材料的物理性质,1、密度与表观密度、堆积密度 材料体积示意图,密度指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。 密度：,V 材料在绝对密实状态下的体积，是指不包括孔隙

10、体积在内的 固体所占有的实体积。 材料在自然状态下的体积，或称表观体积，是指包括内部孔 隙的体积。=+V 密度，g/cm m材料在干燥状态下(105+5 烘干至恒重）的质量，g v材料在绝对密实状态下的体积，cm,将岩石粉碎磨细，干燥后用李氏瓶测定体积，材料磨得越细 越好，测得的体积越接近真实体积。 材料的表观密度：指材料在自然状态下，单位体积的质量。 表观密度,0表观密度，g/cm或Kg/m m材料的质量，g或Kg v0材料自然状态下的体积，cm或m 对于规则形状的材料，可用量具测得其体积；对于不规则 形状的材料，可采用静水称量法和封蜡法测定,材料的堆积密度 堆积密度是指粉状、粒状和纤维材料

11、在堆积状态下（包括了 颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙），单位体积所具有的质量：,的大小，不仅取决于材料的，而且还与材料的疏密度有 关，还受材料含水程度的影响。 将干燥的散粒材料试样装入规定尺寸的容器来测定的。不同 的装料方式，颗粒排列的松紧程度不同，材料的堆积密度又可分为 自然堆积密度、紧密堆积密度。 填充率是指散粒材料在堆积体积中，被颗粒填充的程度。空 隙率是颗粒之间的空隙所占堆积体积的比例。即 ; 和 从两个侧面反映材料颗粒互相填充的疏密程度。,2、密实度与孔隙率 密实度是指材料体积内被固体物质所填充的程度；孔隙率是 指材料体积内，孔隙体积所占的比例。即 和 从两个不同侧面来反映材料的密实

12、程度，两者关系为。 。P和D通常用百分数表示。,密实度和孔隙率均反映了材料的致密程度，孔隙率的大小及 孔隙特征对材料的性质影响很大，一般而言，同一种材料，孔隙 率越小，强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性越好。但是导 热性越大。,下面是几种常见材料的孔隙率,3、材料与水有关的性质 材料在空气中与水接触时，根据材料表面被水润湿的情 况，分亲水性材料和憎水性材料两类。 当材料分子与水分子间的相互作用力大于水分子间的作用 力时，材料表面就会被水所润湿。此时在材料、水和空气的三相交 点处，沿水滴表面所引切线与材料表面所成夹角90，这种材 料属于亲水性材料。,如果材料分子与水分子间的相互作用力小于水本身

13、分子间的 作用力，则表示材料不能被水润湿。此时，润湿角90180 ，这种材料称为憎水性材料。大多数建筑材料，如石材、砖瓦、 陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高 分子材料属于憎水性材料。 含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分比。,材料的含水率(%) 材料在吸湿状态下的质量(g) 材料在干燥状态下的质量（g） 材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空 气湿度较大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。材料的 吸水性和吸湿性均会对材料的性能产生不利影响。材料吸水后会导 致其自重增大、绝热性降低、强度和耐久性将产生不同程度的下降。,二、材料的力学性质,1、材料的强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。当 材料受外力作用时，其内部就产生应力，外力增加，应力相应增 加，直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，材料 即发生破坏。材料破坏时，应力达极限值，这个极限应力值就是材 料的强度，也称为极限强度。 根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压、抗拉、 抗弯及抗剪等强度。,材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为： f材料的抗压、抗拉、抗剪强度，N/ mm2 MPa P材料承受的最大荷载， A材料的受力面积，mm2,材料的抗弯强度与试件的几何外形及荷载施加的情况有关， 对于矩形截面的条形试件，当其