建筑材料课件

1、 主讲：主讲：赵洪苇赵洪苇 建建 筑筑 材材 料料 建筑材料建筑材料课程为建筑工程类专课程为建筑工程类专 业的技术基础课。本课程的目的是业的技术基础课。本课程的目的是 为学习建筑设计、建筑施工、结构为学习建筑设计、建筑施工、结构 设计专业课程提供建筑材料的基本设计专业课程提供建筑材料的基本 知识，并为今后从事专业技术工作知识，并为今后从事专业技术工作 能够合理选择和使用建筑材料打能够合理选择和使用建筑材料打 一一.课程的性质、目的和任务课程的性质、目的和任务 本课程的任务是使学生获得有关本课程的任务是使学生获得有关 建筑材料的性质与应用的基本知建筑材料的性质与应用的基本知 识和必要的基本理论，

2、并获得主识和必要的基本理论，并获得主 要建筑材料试验的基本技能训练要建筑材料试验的基本技能训练。 从本课程的目的及任务出以，课程内容从本课程的目的及任务出以，课程内容 着重于材料的性质和应用，对这两方面着重于材料的性质和应用，对这两方面 内容提出如下要求：内容提出如下要求： 1 1、在材料性质方面：掌握材料的组成、在材料性质方面：掌握材料的组成、 性质及技术要求；了解材料组成及结构性质及技术要求；了解材料组成及结构 对材料性质的影响；了解外界因素对材对材料性质的影响；了解外界因素对材 料性质的影响；了解各主要性质间的相料性质的影响；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互关系

3、；初步学会主要建筑材料的试验 方法。方法。 2、在材料应用方面：根据工程、在材料应用方面：根据工程 要求能够合理地选用材料；熟悉要求能够合理地选用材料；熟悉 有关国家标准或行业标准；了解有关国家标准或行业标准；了解 材料使用方法的要点；学会混凝材料使用方法的要点；学会混凝 土配合比设计土配合比设计 二二. .复习与自学复习与自学 复习与自学是掌握教学内容和扩大复习与自学是掌握教学内容和扩大 信息量的重要手段。复习时以主教信息量的重要手段。复习时以主教 材为核心，参照听课笔记，按材为核心，参照听课笔记，按“学学 习指导习指导”要求进行。首先以节为单要求进行。首先以节为单 元读一遍；其次按元读一遍

4、；其次按“基本内容与要基本内容与要 求求”重点阅读，不要强记，务求理重点阅读，不要强记，务求理 解；再次按解；再次按“复习思考题与习题复习思考题与习题” 进行小结，自我检测。进行小结，自我检测。 三三. 辅辅 导导 课课 这是本课程教学的重要组成部分，这是本课程教学的重要组成部分， 按按“基本内容与要求基本内容与要求”及及“复习复习 思考题与习题思考题与习题”进行辅导，并答进行辅导，并答 疑疑。 四四. 考考 试试 限于条件，考试只在期末进行一限于条件，考试只在期末进行一 次。本课程考试的主要题型有：次。本课程考试的主要题型有： 名词解释，填空题，选择填空题名词解释，填空题，选择填空题 (单项

5、选择单项选择)，计算题，问答题等，计算题，问答题等 最后成绩由平时成绩和考试成绩最后成绩由平时成绩和考试成绩 两部分组成两部分组成,分别占分别占20%与与80%. 内容：内容： 建筑材料的定义和分类建筑材料的定义和分类 建筑材料建筑材料工程结构关系工程结构关系 建筑材料组成建筑材料组成结构结构性能关系性能关系 建筑材料建筑材料人类人类环境关系环境关系 建筑材料课程的特点与学习内容建筑材料课程的特点与学习内容 建筑材料:是人类建造活动所用一切材料的总称. 人类社会的基本活动如衣、食、住、行、无一、食、住、行、无一 不直接或间接地和建筑材料密切相关不直接或间接地和建筑材料密切相关 如常见的粘土砖、

6、石材、石灰、木材、水泥、如常见的粘土砖、石材、石灰、木材、水泥、 混凝土、钢材、陶瓷砖、沥青卷材、玻璃、各混凝土、钢材、陶瓷砖、沥青卷材、玻璃、各 种油漆、涂料、种油漆、涂料、PVCPVC管等等。管等等。 二二. .建筑材料的分类建筑材料的分类 一、按化学成分一、按化学成分 无机材料金属材料、非金属材料无机材料金属材料、非金属材料 有机材料植物材料、沥青材料、合成高分子有机材料植物材料、沥青材料、合成高分子 材料材料 复合材料：有机无机、金属非金属、金复合材料：有机无机、金属非金属、金 属有机属有机 二、按使用功能分二、按使用功能分 建筑结构材料、墙体材料、建筑功能材料建筑结构材料、墙体材料、

7、建筑功能材料 无无 机机 材材 料料 金金 属属 材材 料：料： 黑黑 色色 金金 属属 钢钢 铁、铁、 不不 锈锈 钢钢 有有 色色 金金 属属 铝、铝、 铜、铜、 铝铝 合合 金金 非非 金金 属属 材材 料：料： 天天 然然 石石 材材 花花 岗岗 岩、岩、 大大 理理 石石 等等 烧烧 土土 制制 品品 粘粘 土土 砖、砖、 瓦、瓦、 陶陶 瓷瓷 胶胶 凝凝 材材 料料 石石 灰、灰、 石石 膏、膏、 水水 泥泥 玻玻 璃璃 平平 板板 玻玻 璃、璃、 玻玻 璃璃 砖砖 无无 机机 纤纤 维维 材材 料料 玻玻 璃、璃、 碳碳 纤纤 维维 有有 机机 材材 料料 植物材料：木材、竹材、

8、植物纤维等植物材料：木材、竹材、植物纤维等 沥青材料：煤、石油沥青、各类卷材沥青材料：煤、石油沥青、各类卷材 合成高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂合成高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂 复复 合合 材材 料料 有有 机机 无无 机：机： 树树 脂脂 混混 凝凝 土、土、 纤纤 维维 增增 强强 塑塑 料料 等等 金金 属属 非非 金金 属：属： 钢钢 筋筋 混混 凝凝 土、土、 钢钢 纤纤 维维 混混 凝凝 土土 金金 属属 无无 机机 材材 料：料： 涂涂 覆覆 钢钢 板、板、 涂涂 覆覆 铝铝 合合 金金 板、板、 塑塑 铝铝 管、管、 塑塑 钢钢 门门 窗窗 等等 按按 使使 用用 功功 能能

9、 分分 类类 建筑结构材料建筑结构材料构成建筑物受力构件（梁、板、构成建筑物受力构件（梁、板、 柱、基础、框架）和结构所用的材料。常用石材、柱、基础、框架）和结构所用的材料。常用石材、 混凝土、钢材、钢筋混凝土等。混凝土、钢材、钢筋混凝土等。 墙体材料墙体材料构成建筑物内外和分隔室内空间所构成建筑物内外和分隔室内空间所 用的材料。砖、砌块、复合板材等。用的材料。砖、砌块、复合板材等。 建筑功能材料建筑功能材料具有某种特殊功能的非承重材具有某种特殊功能的非承重材 料。如防水材料、料。如防水材料、吸声材料、装饰材料等等。吸声材料、装饰材料等等。 三、建筑材料与建筑结构的关系三、建筑材料与建筑结构的

10、关系 建筑材料的更新是新型结构出现与发展的基础建筑材料的更新是新型结构出现与发展的基础 新的轻质高强材料的不断涌现，为结构向大跨新的轻质高强材料的不断涌现，为结构向大跨 度、轻型化和新型结构形式发展提供了前提条件。度、轻型化和新型结构形式发展提供了前提条件。 四、建筑材料的结构四、建筑材料的结构性能性能组成组成 要合理地选用材料，就必须对不同材料进行要合理地选用材料，就必须对不同材料进行 比较，了解各种材料的特性，包括强度与破坏比较，了解各种材料的特性，包括强度与破坏 特性、变形性能、耐久性能等多方面特性、变形性能、耐久性能等多方面 五、建筑材料五、建筑材料人类人类环境关系环境关系 建筑材料是

11、人类与自然环境之间的重要媒介，建筑材料是人类与自然环境之间的重要媒介， 直接影响人类的生活与社会环境。直接影响人类的生活与社会环境。 人类大量建造的基础设施对生存环境发挥着巨人类大量建造的基础设施对生存环境发挥着巨 大的积极作用，同时也带来不容忽视的消极作大的积极作用，同时也带来不容忽视的消极作 用，即大量地消耗地球的资源和能源，在相当用，即大量地消耗地球的资源和能源，在相当 程度上污染了自然环境和破坏生态平衡。程度上污染了自然环境和破坏生态平衡。 从人类社会可持续发展的前景出发，建筑材料从人类社会可持续发展的前景出发，建筑材料 也要注意可持续发展的方向。也要注意可持续发展的方向。 “ “绿色

12、建筑材料绿色建筑材料”、“生态建筑材料生态建筑材料”、材料、材料 的再循环使用。的再循环使用。 内容： 材料的组成与结构 材料的基本物理性质 材料的基本力学性质 材料的化学性质 材料的耐久性 内容： 材料的组成 材料的结构 材料的孔隙及其对材料性质的影响 一.材料的组成是决定材料的性质的内在因素之 (一)化学组成 (二)矿物组成 二.材料的结构 (一).宏观结构 指用肉眼或放大镜能观察到的结构, 它分为散粒结构,聚集结构,多孔结构,致密结 构,纤维结构,层状结构 宏观结构宏观结构 1.1.散粒结构散粒结构 由单独的颗粒组成由单独的颗粒组成 2.2.聚集结构聚集结构 材料中的颗粒通过胶结材料材料

13、中的颗粒通过胶结材料 彼此牢固地结合在一起彼此牢固地结合在一起 3.3.多孔结构多孔结构 材料中含有大量的材料中含有大量的, ,大的大的 , ,或微或微 小的均匀分布的孔隙小的均匀分布的孔隙 4.4.致密结构致密结构 材料在外观上和结构上都是致密材料在外观上和结构上都是致密 的的 5.5.纤维结构纤维结构 是木材是木材, ,玻璃纤维制品所特有的玻璃纤维制品所特有的 结构结构 6.6.层状结构层状结构 是板材常见的结构是板材常见的结构 显维结构和微观结构 (二).显维结构 指借助关学显微镜和电子显微镜观察到的结构, 它可分为结晶和无定型两种.结晶和无定型是同一物质 的不同状态,晶体呈稳定状态,而

14、无定型则具有化学活 性 (三).微观结构 指原子排列结构,根据质子间键的特性分为原 子晶体,离子晶体,分子晶体 三三.材料的孔隙材料的孔隙 ( (一一).).孔隙形成的原因孔隙形成的原因 (1).(1).水分子的占据作用水分子的占据作用 建筑材料加水拌和建筑材料加水拌和, ,用水量通常超过理论上用水量通常超过理论上 的用水量的用水量, , 多余的水分占据的空间即为孔隙多余的水分占据的空间即为孔隙 (2).(2).外加的发泡作用外加的发泡作用 如生产加气混泥土等的各种发泡剂如生产加气混泥土等的各种发泡剂, ,可在可在 材料中形成材料中形成 大量的孔隙大量的孔隙 (3).(3).火山作用火山作用

15、火山爆发时火山爆发时, ,喷到空中的岩浆喷到空中的岩浆,冷却后在冷却后在 岩石中形成大量的孔隙岩石中形成大量的孔隙 (4).(4).烧作用烧作用 孔隙的类型及对材料性质的影响孔隙的类型及对材料性质的影响 ( (二二) )孔隙的类型孔隙的类型 (1)(1)连通孔隙连通孔隙 (2)(2)封闭孔隙封闭孔隙 (3)(3)半封闭孔隙半封闭孔隙 ( (三三).).孔隙对材料性质的影响孔隙对材料性质的影响( (孔隙增多孔隙增多) ) (1). (1).材料的体积密度减小材料的体积密度减小 (2).(2).材料受力的有效面积减小材料受力的有效面积减小, ,强度降低强度降低 (3).(3).体积密度减小体积密度

16、减小, ,导热系数和热容随之减小导热系数和热容随之减小 (4).(4).透气性透气性, ,透水性透水性, ,吸水性变大吸水性变大 (5).(5).对抗冻性对抗冻性, ,要试孔隙大小和形态而定要试孔隙大小和形态而定, ,有有 些能提高抗冻性些能提高抗冻性 1.2 1.2 材料的物理性质材料的物理性质 内容内容: : 材料的各种参数材料的各种参数 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 材料与热有关的性质材料与热有关的性质 一一.状态参数状态参数 （ 一）一） 材材 料料 的的 密密 度度 1、 体体 积积 密密 度度 材材 料料 在在 自自 然然 状状 态态 下下 单单 位位 体体 积积 的的 质

17、质 量。量。 单单 位位 g / c m 3 或或 k g / m 3。 。 公公 式：式： o = m / V o 式式 中中 o 表表 观观 密密 度度 （ g / c m 3 ） m 材材 料料 的的 质质 量量 （ g） V o 材材 料料 在在 自自 然然 状状 态态 下下 的的 体体 积积 （ c m 3） ） 体体 积积 密密 度度 的的 测测 量量 自然状态下的体积是指构成材料的固体物自然状态下的体积是指构成材料的固体物 质的体积与全部孔隙体积之和。材料内部孔隙质的体积与全部孔隙体积之和。材料内部孔隙 含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含有水分时，其质量和体积均发生变化。

18、注明 含水情况含水情况 体积密度的测量体积密度的测量： 1 1）. .对形状规则的材料：砖、混凝土、石材对形状规则的材料：砖、混凝土、石材 烘干量测几何体积称重代入公式烘干量测几何体积称重代入公式 2 2）. .对形状不规则的材料：对形状不规则的材料： 烘干蜡封浮力天平烘干蜡封浮力天平 密密 度度 2 2、 密密 度度 材材 料料 在在 绝绝 对对 密密 实实 状状 态态 下下 单单 位位 体体 积积 的的 质质 量。量。 单单 位位 g g / / c c m m 3 3 或或 k k g g / / m m 3 3。 。 公公 式：式： = = m m / / v v 式式 中中 实实 际

19、际 密密 度度 （ g g / / c c m m 3 3 ） m m 材材 料料 的的 质质 量量 （ g g） V V 材材 料料 在在 绝绝 对对 密密 实实 状状 态态 下下 的的 体体 积积 （ c c m m 3 3） ） 密密 度度 的的 测测 量量 绝绝 对对 密密 实实 状状 态态 下下 的的 体体 积积 是是 指指 构构 成成 材材 料料 的的 固固 体体 物物 质质 本本 身身 的的 体体 积，积， 或或 称称 实实 体体 积积 孔孔 隙隙 在在 内内 的的 体体 积。积。 实实 际际 密密 度度 的的 测测 量量： 1 1） 对对 近近 于于 绝绝 对对 密密 实实 的

20、的 材材 料：料： 金金 属、属、 玻玻 璃璃 等等 直直 接接 以以 排排 水水 法法 作作 为为 密密 实实 态态 体体 积积 近近 似似 值值 2 2） 对对 有有 孔孔 隙隙 的的 材材 料：料： 砖、砖、 混混 凝凝 土、土、 石石 材材 磨磨 成成 细细 粉粉 排排 水水 法法 求求 的的 体体 积积 即即 为为 密密 实实 态态 体体 积积 表表 观密度观密度 3、表观密度、表观密度对密实材料直接以排对密实材料直接以排 水法求的体积水法求的体积v作为密实态体积的作为密实态体积的 近似值。近似值。单位单位g/cm3或或kg/m3。 公式：公式： =m/ V 式中式中 表观密度（表观

21、密度（ g/cm3 ） m材料的质量（材料的质量（g） V用排水法求的的体积用排水法求的的体积（cm3） （二）（二）. .材料的孔隙材料的孔隙 1.1.、孔隙率、孔隙率指材料中孔隙体积与材料在自然指材料中孔隙体积与材料在自然 状态下的体积之比的百分率。或称总空隙率状态下的体积之比的百分率。或称总空隙率 公式公式 ：P=VP=V孔 孔/ V / Vo o * *100%100% 式中：式中： PP空隙空隙 V V孔 孔 材料中全部孔隙的体积材料中全部孔隙的体积 V Vo o材在自然状态下的体积材在自然状态下的体积 又由于又由于P=(VP=(Vo o V)/ V V)/ Vo o * *100%

22、100% =(1-V/V =(1-V/Vo o ) )* *100%100% =(1- =(1-o o/)/)* *100%100% 2.开口孔隙率与闭口孔隙率开口孔隙率与闭口孔隙率 开口孔隙率是指材料中能被水所饱和的孔隙体积开口孔隙率是指材料中能被水所饱和的孔隙体积 与材料在自然状态下的体积百分率：与材料在自然状态下的体积百分率： P PK K=(m=(m2 2-m-m1 1)/V)/V0 0 w w 100% 式中： m2m2干燥状态下材料的质量干燥状态下材料的质量 , g, g m1 m1水饱和状态下材料的质量水饱和状态下材料的质量,g,g w w水的密度，常温下可取水的密度，常温下可取

23、1g/ cm31g/ cm3 闭口孔隙率闭口孔隙率p pb b为总空隙率与开口孔隙率之差为总空隙率与开口孔隙率之差 即即P PB B=P- P=P- PK K ( (三）散粒材料的堆积密度及空隙率三）散粒材料的堆积密度及空隙率 3 3、堆积密度、堆积密度散粒状材料散粒状材料在规定装填条件下在规定装填条件下 （包括散粒材料中颗粒在自然状态下的体积和（包括散粒材料中颗粒在自然状态下的体积和 颗粒之间空隙的体积）的质量称为堆积密度。颗粒之间空隙的体积）的质量称为堆积密度。 单位单位g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3。 公式：公式： / /o o = m/V = m/V0 0 式中式中

24、/ /o o堆积密度（堆积密度（ g/cmg/cm3 3 ） m m 材料的质量（材料的质量（g g） V V/ /o o 材料的堆积体积（ 材料的堆积体积（cmcm3 3） 空空 隙隙 率率 4 4、 空空 隙隙 率率 散散 粒粒 材材 料料 在在 自自 然然 堆堆 积积 状状 态态 下，下， 其其 中中 的的 空空 隙隙 体体 积积 与与 散散 粒粒 在在 自自 然然 堆堆 积积 状状 态态 下下 的的 体体 积积 之之 比比 的的 百百 分分 率率 称称 为为 空空 隙隙 率率 公公 式：式： PP = = ( ( 1 1 - - / / o o / / o o) ) * * 1 1 0

25、 0 0 0 % % PP 散散 粒粒 材材 料料 的的 空空 隙隙 率率 / / o o 散散 粒粒 材材 料料 的的 堆堆 积积 密密 度度 o o - - - - 材材 料料 的的 体体 积积 密密 度度 二、二、 材材 料料 与与 水水 有有 关关 的的 性性 质质 1、 亲 水 性 与 憎 水 性 材 料 在 空 气 中 与 水 接 触 时， 根 据 其 是 否 能 被 水 润 湿， 将 材 料 分 为 亲 水 性 和 憎 水 性 两 大 类。 常 用 润 湿 角 表 示。 亲 水 性 材 料 9 0 憎 水 性 材 料 9 0 2. 2. 吸吸 水水 性性 材料吸收水分的能力称为吸

26、水性材料吸收水分的能力称为吸水性 （1）质量吸水性：）质量吸水性： W=(m2-m1)/m1*100% 式中：式中： W质量吸水率，质量吸水率，% m2 材料在绝对干燥状态下的质量材料在绝对干燥状态下的质量 m1 材料在浸水饱和状态下的质量材料在浸水饱和状态下的质量 （2 2）. .体体 积积 吸吸 率率 公式：公式：W W0 0=(m=(m2 2-m-m1 1)/V0)/V0* * w w * *100%100% 式中：式中： W W0 0 - -体积吸水率体积吸水率 m m2 2材料在自然状态下的体积材料在自然状态下的体积 m m1 1水的密度，常温下取水的密度，常温下取1=g/ cm31

27、=g/ cm3 体积吸水率与质量吸水率的关系为：体积吸水率与质量吸水率的关系为： W W0 0=W=W* * o o 一般来说孔隙率愈大一般来说孔隙率愈大, ,吸水率也愈大吸水率也愈大, ,吸吸 水率增大对吃的性质有不良影响水率增大对吃的性质有不良影响, ,如体积密度如体积密度 增加增加, ,体积膨胀体积膨胀, ,导热性增大导热性增大, ,强度及抗动性下强度及抗动性下 降等降等. . . . (3) .水水 饱饱 和和 度度 公公 式：式： K K B B = = W W 0 0 / / P P K K B B 水水 饱饱 和和 度度 W W 0 0 材材 料料 的的 体体 积积 吸吸 水水

28、率，率， % % P P 材材 料料 的的 孔孔 隙隙 率，率， % % K K B B 可可 在在 0 0 1 1 之之 间间 波波 动，动， 当当 K K B B = = 0 0 时时 即即 W W 0 0 = = 0 0 说说 明明 该该 材材 料料 所所 有有 的的 孔孔 隙隙 均均 未未 充充 水，水， 孔孔 隙隙 为为 闭闭 口口 孔孔 隙；隙； 当当 K K B B = = 1 1 时时 即即 W W 0 0 = = P P ， 说说 明明 材材 料料 所所 有有 的的 孔孔 隙隙 全全 部部 充充 满满 水，水， 孔孔 隙隙 为为 开开 口口 孔孔 隙隙 耐 水 性 3、耐水性

29、材料在水作用,保持其原有 性质的能力称为耐水性,用软化系数表示。 公式 :KP=fW/f 式中:KP 材料的软化系数 f 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa） fW材料在浸水饱和状态下的抗压强度 （MPa） 材材 料料 软软 化化 系系 数数 的的 要要 求求 1) . 软 化 系 数 越 小， 说 明 材 料 吸 水 饱 和 后 的 强 度 降 低 越 多， 其 耐 水 性 越 差。 2) . 对 经 常 处 于 水 中 或 受 潮 严 重 的 重 要 结 构 物 （ 如 地 下 构 筑 物、 基 础、 水 工 结 构） 的 材 料， 其 K 软 0. 8 5； 3) . 受 潮 较 轻 的

30、 或 次 要 结 构 物 的 材 料， 其 K 软 0. 8 5； 4) . K 软 0. 8 0 的 材 料， 一 般 称 为 耐 水 的 材 料。 抗 渗 性 4.、抗渗性材料抵抗有压介质（水、油、气） 渗透的性质称抗渗性。用渗透系数K表示。 依达西定律: Q=KHFt/d 式中K材料的渗透系 (cm/h) Q渗透量（ cm3cm3 ） t透水时间（h） F渗水面积（ cm2 ） H水头差（cm） d试件的厚度（cm） 抗渗性用抗渗标号S表示 抗抗 动动 性性 5、 抗 冻 性 浸 水 饱 和 的 材 料 在 冻, 融 循 环 作 用 下 保 持 其 原 有 性 质 的 能 力 称 为 抗

31、 冻 性。 用 抗 冻 标 号 D 表 示。 三三. . 与与 热热 有有 关关 的的 性性 质质 1、 导 热 性 材 料 传 导 热 量 的 能 力 称 为 导 热 性。 其 大 小 用 热 导 率 （ ） 表 示。 公 式: = Q * a / A ( t 1 - t 2) Z 式 中 导 热 系 数 （ W / m. K） Q 传 导 的 热 量 （ J） A 平 壁 面 积 （ m 2） a 材 料 的 厚 度 （ m） Z 传 热 时 间 （ s） ( T 2 - T 1) 材 料 两 侧 温 差 （ K） 影响导热系数的因数影响导热系数的因数 无机材料的导热系数大于有机材料 晶体

32、的导热系数大于无定形体的热导系数 材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小 同类材料的孔隙率是随体积密度的件小而增大, 则导热系数随体积密度的件小而减小 导热系数与孔隙形态特征的关系,认为有微细 而封闭孔隙组成的材料,导热系数小,反之大 材料的含水率增加,导热系数也增加 大多数材料的导热系数随温度升高而增加 热热 容容 2 2、 热热 容容 材材 料料 加加 热热 时时 吸吸 收收 热热 量，量， 冷冷 却却 时时 放放 出出 热热 量量 的的 性性 质，质， 称称 为为 热热 容。容。 大大 小小 用用 比比 热热 容容 （ 比比 热）热） 表表 示示 公公 式式 Q Q = = c c

33、m m ( ( T T 2 2 T T 1 1) ) 式式 中中 Q Q 材材 料料 吸吸 收收 或或 放放 出出 的的 热热 量量 （ J J） c c 材材 料料 的的 比比 热热 ( ( J J / / g.g. K) K) m m 材材 料料 的的 质质 量量 （ g g） ( ( T T 2 2 T T 1 1) ) 材材 料料 受受 热热 或或 冷冷 却却 前前 后后 的的 温温 差差 （ K)K) 1.1. 3 3 材材 料料 的的 力力 学学 性性 质质 内容： 材料在外力作用下的变形性质 试验条件对强度结果的影响 强度标号与等级 一一. .材料在外力作用下的变形性质材料在外力

34、作用下的变形性质 弹性材料在外力的作用下产生变形，当外力弹性材料在外力的作用下产生变形，当外力 取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来 形状的性质。形状的性质。 弹性模量弹性模量 E=/ E=/ 塑性材料在外力的作用下产生变形而不出现塑性材料在外力的作用下产生变形而不出现 裂缝裂缝, ,并且外力停止后并且外力停止后, ,不能自动恢复原来形状不能自动恢复原来形状 的性的性. .遗留的变形称为塑性变形遗留的变形称为塑性变形. . 实际的材料并不存在理想的弹性变形和塑性变实际的材料并不存在理想的弹性变形和塑性变 形。形。 二.试验条件对强度结果的影响 1.1

35、. 强强 度度 与与 试试 验验 条条 件件 有有 密密 切切 关关 系系: : 如如 试试 的的 形形 状、状、 尺尺 寸、寸、 表表 面面 状状 态、态、 含含 水水 率、率、 温温 度、度、 及及 试试 验验 时时 3.3. 加加 荷荷 速速 度度 等。等。 2.2. 棱棱 柱柱 体体 比比 正正 方方 体体 的的 强强 度度 低。低。 3.3. 尺尺 寸寸 大大 的的 试试 件件 强强 度度 低低 与与 尺尺 寸寸 小小 的的 试试 件。件。 4.4. 含含 水水 的的 试试 件，件， 其其 强强 度度 较较 干干 燥燥 的的 低。低。 5.5. 一一 般般 老老 说说 温温 度度 高

36、，高， 强强 度度 将将 降降 低低 6.6. 加加 荷荷 速速 度度 快快 时，时， 则则 破破 环环 时时 的的 强强 度度 值值 较较 高高 1.41.4材料的材料的耐久性 1. 耐 久 性 是 指 材 料 保 持 工 作 性 能 直 到 极 限 状 态 的 性 质。 2. 实 验 室 快 速 试 验 包 括： 干 湿 循 环， 动 融 循 环， 加 湿 与 紫 外 线 干 燥 循 环， 炭 化， 盐 溶 液 浸 渍 与 干 燥 循 环， 化 学 介 质 浸 渍 等 建建 筑筑 石石 材材 2.1 2.1 岩石的基本性质岩石的基本性质 石材是天然岩石不经机械加工或镜机械加工而石材是天然岩

37、石不经机械加工或镜机械加工而 的到的材料的统称。的到的材料的统称。 一一. .造岩矿物造岩矿物 天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称 为造岩矿物。为造岩矿物。 石英石英 是结晶的二氧化硅是结晶的二氧化硅 长石长石 是钾，钠钙等的铝硅酸盐的晶体是钾，钠钙等的铝硅酸盐的晶体 角闪石，辉石，方解石角闪石，辉石，方解石 白云石白云石 岩石的结构与性质岩石的结构与性质 二二. .岩石的结构与性质岩石的结构与性质 1.1.岩石大多数属于结晶晶体，少数属于玻岩石大多数属于结晶晶体，少数属于玻 璃质结构两者相比结晶质的较玻璃质的璃质结构两者相比结晶质的较玻璃质的 强

38、度高，化学稳定性及耐久性好。强度高，化学稳定性及耐久性好。 2.2.岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗 冻性，耐水性及耐久性等会显著下降。冻性，耐水性及耐久性等会显著下降。 2.2 2.2 常用建筑石材常用建筑石材 一一. .常用建筑石材常用建筑石材 （一）花岗岩（一）花岗岩 它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石， 其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。 它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性 好。好。 花岗岩主要用于基础，挡土墙，

39、勒脚，踏步地花岗岩主要用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地 面，外墙饰面雕塑。面，外墙饰面雕塑。 石灰岩和大理岩石灰岩和大理岩 （二）石灰岩（二）石灰岩 它属于沉积岩，主要由方解石组成它属于沉积岩，主要由方解石组成 石灰岩可用与基础，墙体，挡土墙等砌体。石灰岩可用与基础，墙体，挡土墙等砌体。 （三）大理岩（三）大理岩 它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成， 主要矿物组成为方解石和白云石。大理岩主要主要矿物组成为方解石和白云石。大理岩主要 用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的 地面，踏步地面，踏步。 第三章第三章

40、 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 内容提要：内容提要： 本章介绍建筑工程中常用的石膏、本章介绍建筑工程中常用的石膏、 石灰、菱苦土和水玻璃四种无机胶凝材石灰、菱苦土和水玻璃四种无机胶凝材 料的原料、生产、硬化原理、技术性质料的原料、生产、硬化原理、技术性质 及其在工程中的应用。其中石膏、石灰、及其在工程中的应用。其中石膏、石灰、 水玻璃的技术性质、影响因素、工程应水玻璃的技术性质、影响因素、工程应 用是学习的重点。用是学习的重点。 胶凝材料胶凝材料cementing materialcementing material 3.1 3.1 石石 膏膏 建筑工程中将能够把散粒状材料或块状黏结成建筑工程

41、中将能够把散粒状材料或块状黏结成 一个整体的材料称为胶凝材料。它分为无机胶一个整体的材料称为胶凝材料。它分为无机胶 凝材料和有机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化凝材料和有机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化 条件分为气硬胶凝材料和水硬胶凝材料。条件分为气硬胶凝材料和水硬胶凝材料。 一一. .建筑石膏的凝结与硬化建筑石膏的凝结与硬化 （一）建筑石膏的水化（一）建筑石膏的水化 CaSOCaSO4 41/2H1/2H2 2O+3/2HO+3/2H2 2O= CaSOO= CaSO4 42H2H2 2O O ( (二）建筑石膏的凝结与硬化二）建筑石膏的凝结与硬化 从加水开始拌和一直到浆体刚开始失去从加水开始拌和

42、一直到浆体刚开始失去 可塑性的过程称为浆体的初凝，对应的可塑性的过程称为浆体的初凝，对应的 时间为初凝时间；从加水开始拌和一直时间为初凝时间；从加水开始拌和一直 到浆体完全失去可塑性，并开始产生强到浆体完全失去可塑性，并开始产生强 度的过程称为浆体的硬化，对应的时间度的过程称为浆体的硬化，对应的时间 称为终凝时间。称为终凝时间。 三三. .建筑石膏的质量和应用建筑石膏的质量和应用 1.1. 建建 筑筑 石石 膏膏 的的 质质 量量 要要 求：求： 主主 要要 有有 强强 度，度， 细细 度度 和和 终终 凝凝 时时 间。间。 并并 按按 强强 度，度， 细细 度度 和和 终终 凝凝 时时 间间

43、 划划 分分 为为 优优 等等 品，品， 一一 等等 品，品， 和和 合合 格格 品。品。 各各 等等 级级 建建 筑筑 石石 膏膏 的的 初初 凝凝 时时 间间 不不 得得 小小 于于 6 6 m m i i n,n, 终终 凝凝 时时 间间 不不 得得 大大 于于 3 3 0 0 m m i i n.n. 2.2. 建建 筑筑 石石 膏膏 的的 应应 用用 建建 筑筑 石石 膏膏 的的 用用 途途 很很 广，广， 主主 要要 用用 于于 室室 内内 摸摸 灰，灰， 粉粉 刷，刷， 和和 生生 产产 各各 种种 石石 膏膏 板板 建建 筑筑 石石 膏膏 的的 特特 性性 建筑石膏的特性：建筑

44、石膏的特性： 1 1）凝结硬化快）凝结硬化快 2 2）凝结硬化时体积膨胀）凝结硬化时体积膨胀 3 3）孔隙率大与体积密度小）孔隙率大与体积密度小 4 4）保温性和吸收性好）保温性和吸收性好 5 5）强度较低）强度较低 6 6）具有一定的调温和调湿性能）具有一定的调温和调湿性能 7 7）防火性好，但耐火性较差）防火性好，但耐火性较差 8 8）耐水性，抗掺性，抗冻性差）耐水性，抗掺性，抗冻性差 3.3. 2 2 石石 灰灰 内容内容: : 石灰的原料与生产石灰的原料与生产 石灰的熟化与硬化石灰的熟化与硬化 石灰的特性与应用石灰的特性与应用 石灰质量要求石灰质量要求 一一. . 石石 灰灰 的的 原

45、原 料料 与与 生生 产产 1.1. 生生 产产 石石 灰灰 的的 原原 料料 主主 要要 是是 碳碳 酸酸 钙钙 为为 主主 的的 天天 然然 岩岩 石。石。 C C a a C C O O 3 3 C C a a O O + + C C O O 2 2 （ 9 9 0 0 0 0 - - 1 1 1 1 0 0 0 0 度）度） 即即 的的 生生 石石 灰，灰， 其其 内内 部部 孔孔 隙隙 大，大， 晶晶 粒粒 小，小， 体体 积积 密密 度度 小，小， 与与 水水 作作 用用 快。快。 2.2. 欠欠 火火 石石 灰：灰： 温温 度度 控控 制制 不不 够够 产产 生生 的，的， 它它

46、 只只 是是 降降 低低 了了 石石 灰灰 的的 利利 用用 率，率， 不不 会会 带带 来来 危危 害。害。 3.3. 过过 火火 石石 灰：灰： 是是 由由 于于 温温 度度 过过 高高 得得 到到 的的 石石 灰，灰， 它它 的的 结结 构构 致致 密，密， 孔孔 隙隙 率率 小，小， 体体 积积 密密 度度 大大 二二. .石灰的熟化与硬化石灰的熟化与硬化 （ 一）一） 石石 灰灰 的的 熟熟 化化 生生 石石 灰灰 （ 氧氧 化化 钙）钙） 与与 水水 发发 生生 作作 用用 生生 成成 熟熟 石石 灰灰 （ 氢氢 氧氧 化化 钙）钙） 的的 过过 程，程， 称称 为为 石石 灰灰

47、的的 熟熟 化化 或或 消消 解。解。 C C a a O O + + H H 2 2 O O C C a a ( ( O O H)H) 2 2 熟熟 石石 灰灰 又又 称称 消消 石石 灰，灰， 有有 两两 种种 熟熟 化化 形形 式式 即：即： 石石 灰灰 膏膏 与与 消消 石石 灰灰 ( (二二).).石灰的硬化石灰的硬化 石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化和炭化硬化石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化和炭化硬化. . 机理机理: : 干燥硬化砌体吸水、空气干燥硬化砌体吸水、空气 碳化硬化碳化生成碳化硬化碳化生成CaCOCaCO3 3 由于空气中的二氧化碳少由于空气中的二氧化碳少, ,且生成的碳酸

48、钙负且生成的碳酸钙负 在表面阻止反应的进行因此石灰浆体硬化慢在表面阻止反应的进行因此石灰浆体硬化慢, , 强度低强度低, ,也不耐水也不耐水. 三三. . 石石 灰灰 的的 特特 性、性、 质质 量量 要要 求求 与与 应应 用用 ( ( 一一) ) . . 石石 灰灰 的的 特特 性性: : 1.1. 保保 水水 性性 与与 可可 塑塑 性性 好好 2.2. 凝凝 结结 硬硬 化化 慢慢, , 强强 度度 低低 3.3. 耐耐 水水 性性 差差 4.4. 干干 燥燥 收收 缩缩 大大 ( ( 二二) ) . . 石石 灰灰 的的 的的 质质 量量 要要 求求 建建 筑筑 生生 石石 灰灰 的

49、的 技技 术术 要要 求求 为为 有有 效效 氧氧 化化 钙钙 和和 有有 效效 氧氧 花花 镁镁 的的 含含 量量, , 二二 氧氧 化化 碳碳 含含 量量 及及 细细 度度 并并 按按 此此 划划 分分 优优 等等 品品, , 一一 等等 品品, , 合合 格格 品品. . 见见 表表 3 3 - - 3 3 建筑消石灰的技术要求为建筑消石灰的技术要求为有效氧化钙和有效氧有效氧化钙和有效氧 化镁含量化镁含量, ,游离水含量游离水含量, ,体积安定性及细度体积安定性及细度, ,并并 由此划分优等品由此划分优等品, ,一等品一等品, ,合格品见表合格品见表3-43-4 ( (三三).).石灰的

50、应用石灰的应用 拌制灰土或三合土、拌制灰土或三合土、 配制水泥石灰砂浆、配制水泥石灰砂浆、 石灰砂浆、石灰砂浆、 石灰膏罩白、石灰膏罩白、 制作碳化石灰板、制作碳化石灰板、 制造加气混凝土砌块、制造加气混凝土砌块、 粉煤灰砌块等粉煤灰砌块等 配制无熟料水泥：矿渣石灰磨细配制无熟料水泥：矿渣石灰磨细 3.3. 水水 玻玻 璃璃 一一. . 水水 玻玻 璃璃 的的 组组 成成 俗俗 称称 泡泡 花花 碱碱 石石 英英 砂砂 苛苛 性性 钠钠 品品 种种: : 硅硅 酸酸 钠钠 水水 玻玻 （ N N a a 2 2 O.O. n n S S i i O O 2 2） ） 硅硅 酸酸 钾钾 水水 玻

51、玻 璃璃 （ K K 2 2 O.O. n n S S i i O O 2 2 ） 硅硅 酸酸 锂锂 水水 玻玻 璃璃 （ L L i i 2 2 O.O. n n S S i i O O 2 2 ） 通通 式：式： R R 2 2 O.O. n n S S i i O O 2 2 n n - - 水水 玻玻 璃璃 模模 数数 二氧化硅与氧化钠的摩尔数的比值称为二氧化硅与氧化钠的摩尔数的比值称为 水玻璃的摩尔数水玻璃的摩尔数 水玻璃的浓度越高水玻璃的浓度越高, ,则水玻璃的密度和黏则水玻璃的密度和黏 度越大度越大, ,硬化速度越快硬化速度越快, ,硬化后的黏结力硬化后的黏结力 与强度与强度,

52、,耐热性与耐酸性越高耐热性与耐酸性越高. . 水玻璃的模数越高水玻璃的模数越高, ,则水玻璃的密度和黏则水玻璃的密度和黏 度越大度越大, ,硬化速度越快硬化速度越快, ,硬化后的黏结力硬化后的黏结力 与强度与强度, ,耐热性与耐酸性越高耐热性与耐酸性越高 二二. 水水 玻玻 璃璃 的的 硬硬 化化 碳碳 化化 硬硬 化化 水水 玻玻 璃璃 吸吸 水水 空空 气气 中中 的的 二二 氧氧 化化 碳碳, , 析析 出出 二二 氧氧 化化 硅硅 凝凝 胶胶, , 并并 逐逐 渐渐 干干 燥燥 脱脱 水水 成成 为为 氧氧 化化 硅硅 而而 硬硬 化化 N N a a 2 2 O.O. n n S S

53、 i i O O 2 2 + + C C O O 2 2 + + m m H H 2 2 O O - - - - n n S S i i O O 2.2. m m H H 2 2 O O + + N N a a 2 2 C C O O 3 3 晶晶 体体 （ S S i i O O 2 2） ） 胶胶 体体 ( ( n n S S i i O O 2 2. . m m H H 2 2 O)O) 晶晶 体体 ( ( n n S S i i O O 2 2) ) 三三. 水水 玻玻 璃璃 的的 碱碱 性性 质质 与与 应应 用用 (1)(1)水玻璃的性质水玻璃的性质 a.a.黏结力强黏结力强, ,

54、强度较高强度较高 b.b.耐酸性好耐酸性好 c.c.耐热性好耐热性好 d.d.耐碱性和耐水性差耐碱性和耐水性差 (2).(2).水玻璃的应用水玻璃的应用 水玻璃可用作耐热和耐酸材料外水玻璃可用作耐热和耐酸材料外, ,还有以下用途还有以下用途: : a. a.涂刷材料表面涂刷材料表面 b.b.提高抗风化能力提高抗风化能力 c.c.加固土壤加固土壤 d.d.配置速凝防水剂配置速凝防水剂 e.e.修补砖墙裂缝修补砖墙裂缝 4.4. 1 1 硅硅 酸酸 盐盐 水水 泥泥 定义定义 由硅酸盐水泥熟料、由硅酸盐水泥熟料、0 05 5石石 灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制

55、 成的水硬性胶凝材料称为成的水硬性胶凝材料称为Portland Portland Cement. Cement. 一一. .硅酸盐水泥熟料的矿物组成与特性硅酸盐水泥熟料的矿物组成与特性 1.1.定义定义: :煅烧时由生料脱水和分解出的煅烧时由生料脱水和分解出的CaO,CaO, AL AL2 2O O3 3,SiO,SiO2 2,Fe,Fe2 2O O3, 3,在约 在约14501450度的高温下相度的高温下相 互间产生化学反应互间产生化学反应, ,生成一些以硅酸盐为生成一些以硅酸盐为 主的新的化合物主的新的化合物, ,称为水泥熟料称为水泥熟料. . 硅硅 酸酸 盐盐 四四 种种 矿矿 物物 2

56、.2. 四四 种种 熟熟 料料 矿矿 物物: : 硅硅 酸酸 三三 钙钙 ( ( C C 3 3 S)S) , , 硅硅 酸酸 二二 钙钙 ( ( C C 2 2 S)S) , , 铝铝 酸酸 三三 钙钙 ( ( C C 3 3 A)A) , , 铁铁 铝铝 酸酸 四四 钙钙 ( ( C C 4 4 A A F)F) 3.3. 四四 种种 矿矿 物物 的的 比比 例例 对对 水水 泥泥 性性 质质 的的 影影 响响: : 如如 提提 高高 C C 3 3 S S 的的 含含 量量, , 可可 得得 到到 高高 强强 硅硅 酸酸 盐盐 水水 泥泥; ; 提提 高高 C C 3 3 S S 和和

57、C C 3 3 A A 的的 含含 量量, , 即即 可可 制制 得得 快快 硬硬 硅硅 酸酸 盐盐 水水 泥泥; ; 降降 低低 C C 3 3 S S 和和 C C 3 3 A A 的的 含含 量量, , 提提 高高 的的 含含 量量 可可 的的 低低 热热 或或 中中 热热 硅硅 酸酸 盐盐 水水 泥泥. . 二二. .硅酸盐水泥的水化、凝结硬化硅酸盐水泥的水化、凝结硬化 水化水化物质由无水状态变为有水状态，由物质由无水状态变为有水状态，由 低含水变为高含水，统称为水化。低含水变为高含水，统称为水化。 凝结凝结水泥加水拌和初期形成具有可塑性水泥加水拌和初期形成具有可塑性 的浆体，然后逐渐

58、变稠并失去可塑性的的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的 过程称为凝结。过程称为凝结。 硬化硬化此后，浆体的强度逐渐提高并变成此后，浆体的强度逐渐提高并变成 坚硬的石状固体（水泥石），这一过程坚硬的石状固体（水泥石），这一过程 称为硬化称为硬化。 ( (一一).).水化反应水化反应 2(3CaO.SiO2)+6H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ ( 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶) 3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O3CaO.Al2O3.6H2O (水化铝酸三钙晶体水化铝酸三钙晶体) 4CaO.Al

59、O3.Fe2O3+7H2O 3CaO.Al2O3.6H2O+ CaO.Fe2O3.H2O(水化铁酸钙凝胶水化铁酸钙凝胶) ( ( 二二) ) 水水 泥泥 石石 1.1. 水水 泥泥 石石 的的 组组 成：成： 未未 水水 化化 水水 泥泥 颗颗 粒粒 水水 化化 产产 物物 晶晶 体、体、 胶胶 体体 毛毛 细细 孔、孔、 毛毛 细细 水水 2.2. 影影 响响 水水 泥泥 石石 结结 构构 的的 因因 数数: : a.a. 石石 膏膏 的的 掺掺 量量 c.c. 养养 护护 时时 间间, , b.b. 温温 度度 和和 湿湿 度度 d.d. 水水 灰灰 比比 三三. .硅酸盐水泥的技术要求硅

60、酸盐水泥的技术要求 ( ( 一一) ) 密密 度、度、 细细 度度 a.a. 密密 度：度： 3.3. 0 0 5 5 3.3. 2 2 0 0 g g / / c c m m 3 3， ， 一一 般般 取取 3.3. 1 1 堆堆 积积 密密 度：度： 1.1. 3 3 g g / / c c m m 3 3 b.b. 细细 度度 指指 水水 泥泥 颗颗 粒粒 的的 粗粗 细细 程程 度，度， 用用 筛筛 余余 或或 比比 表表 面面 积积 表表 示示 （ 3 3 0 0 0 0 3 3 5 5 0 0 m m 2 2 / / k k g g） ， 影影 响响 水水 泥泥 的的 水水 化化