【材料课件】建筑材料

【材料课件】建筑材料绪论一、建筑材料与建筑工程的关系：建筑材料是一切建筑工程的物质基础(一)建筑材料的各项物理力学性能是结构设计的基本依据。(二)建筑材料是选择施工方案和进行施工设计的基础。(三)建筑材料费用约占建筑工程总投资的60％～70％，是控制建筑工程成本的关键。(四)建筑材料的质量直接影响建筑工程的质量。二、建筑材料的分类建筑材料品种繁多，我们可按不同原则进行分类：(一)按材料在建筑中的功能分类建筑结构材料它们在建筑中承受各种荷载，起骨架作用，其质量好坏直接危及结构安全，属于这类材料的有钢材、水泥混凝土等。围护与隔绝材料它们在建筑中起围护与隔绝作用，以便形成建筑空间，这些材料应具有绝热、隔声、防水等功能，又称功能材料。建筑装饰材料特种功能材料用于建筑物内外的装饰，其色彩和质感均应满足建筑内外环境设计的要求。其中包括耐高温、抗强腐蚀、防辐射、太阳能转换等具有特种功能要求的材料。(二)按材料、材质分类无机材料有机材料复合材料金属材料非金属材料植物材料沥青材料合成高分子材料钢、铝等碳、水泥、石材、混凝土玻璃等木材、竹材石油沥青、煤沥青及其制品塑料、合成橡胶等金属–––非金属有机–––无机第一章建筑材料的基本性质第一节材料的基本物理性质一、材料的密度、表现密度与堆积密度(一)密度定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。可按下式计算：

–––密度，g/cm3；m–––材料的质量，g；v–––材料在绝对密实状态下的体积，cm3。测量方法：有较多孔隙的材料，采用磨细后用李氏瓶测定其体积的方法。某些致密材料，如卵石等，可用直接

排液法，用这种方法测量的体积，由

于无法排除内部封闭的孔隙，所以称

这样测得的密度为近似密度(

a)。(二)表现密度定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。计算：

0–––表现密度，g/cm3或kg/m3；m–––材料的质量，g，或kg；v0–––材料在自然状态下的体积，cm3或m3。(三)堆积密度定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。计算：

0–––堆积密度，kg/m3；m–––材料的质量，kg；v0–––松散材料的堆积体积，m3。v0

vvevc开口孔封闭孔闭口孔隙自然状态下的块状材料开口孔隙实体实体空隙开口孔隙封闭孔隙装在容器里的粒状、粉状或块状材料v0´vvevcv0二、材料的密实度、孔隙率、空隙率(一)密实度––––材料体积内固体物质充实的程度(二)孔隙率––––材料体积内孔隙体积所占比例开口孔隙率：开口孔隙率：密实度与孔隙率的关系：D＋P=1(三)空隙率––––散粒材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度。三、材料与水有关的性质(一)亲水性与憎水性

90亲水材料

90憎水材料

(a)亲水性材料

(b)憎水性材料(二)含水率w––––含水率；％m1––––材料含水状态下的质量，g；m––––材料干燥状态下的质量，g。(三)吸水率––––材料饱水状态时的含水率(四)吸湿性––––材料在潮湿空气中吸收水份的性质(五)耐水性软化系数––––材料饱水状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比软化系数0.8的材料称为耐水材料(六)抗渗性k––––渗透系数，cm/h；Q––––透水量，cm3；d––––试件厚度，cm；A––––透水面积，cm2；t––––时间，h；H––––静水压力水头，cm。第二节材料的基本力学性质一、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。根据外力作用方式的不同，材料有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。

LL

F/2F/2

F

F

L/3

F

FL/3L/3(a)压力(b)拉力(c)弯曲(d)剪切各种强度的计算公式如下：抗压、抗拉、抗剪的强度f––––强度，Mpa；Fmax––––破坏时最大荷载，N；A

––––受力截面面积，mm2。抗弯强度a，(中点集中荷载)b，(三分点两相等集中荷载)fm––––抗弯强度，Mpa；Fmax––––弯曲破坏时最大荷载，N；L––––两支点的间距，mm；b––––试件横截面积宽度，mm；h––––试件横截面积高度，mm。许多建筑材料常以其强度大小划分为若干等级，俗称“标号”。材料强度受以下三个因素的影响：材料内部结构和构造材料所处的环境条件(温度、湿度、含水量等)强度值的测试条件(试件尺寸、加荷速度等)二、材料的其它力学性能(一)弹性与塑性材料在承受外力时，如撤除外力的作用后，材料的几何形状能恢复原状，材料的这种性能称为弹性。如果只能部分恢复变形，而残留一部分不能消失的变形，该残留部份称为塑性变形。(二)材料的徐变和应力松弛当材料在恒定外力的作用下，其变形随时间而缓慢增加的过程，称为徐变。当材料在持续外力作用下，总的变形值保持不变，由于徐变而使材料内应力随时间而逐渐降低的过程，称为应力松弛。徐变和应力松弛是相互关联的两种现象。(三)材料的脆性和韧性材料受力时，在无明显变形的情况下突然破坏，这种现象称脆性破坏。具有这种破坏特征的材料，称为脆性材料。从应力应变图中看材料的脆性

在冲击、振动荷载的作用下，材料吸收较大的能量，同时也产生一定变形而不致破坏的性质称为韧性。一般以测定其冲击破坏时单位断面上吸收的能量作为指标。第三节建筑材料的耐久性建筑材料在使用过程中经受各种破坏因素(物理的、化学的、环境的、生物的……等等)的作用，而能保持其使用性能的能力称为建筑材料的耐久性。第二章气硬性无机胶凝材料胶凝材料的分类：胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料天然有机胶凝材料

如：沥青、天然树脂等合成有机胶凝材料

如：各种合成树脂气硬性胶凝材料

如：石灰、石膏、水玻璃等水硬性胶凝材料

如：各种水泥第一节石膏一、石膏胶凝材料的制备二水石膏加热时的变化SO4·2H2O至140℃的饱和水蒸气条件下或某些盐溶液中可溶性硬石膏220℃可溶性硬石膏320～360℃CaSO4不溶性硬石膏500～700℃110～170℃二、建筑石膏的硬化和特性建筑石膏即

型半水石膏(一)硬化过程溶解水化过饱和胶化结晶(二)建筑石膏的性质加水搅拌成浆体时需水量达60～80％，大大超过水化所需水量18.6％，因而硬化后孔隙大，强底低；不耐水。硬化时体积膨胀1％，凝结速度快；具有较好的隔热性、耐火性、装饰性；(三)高强石膏即

型半水石膏，其结晶坚实、粗大，因而比表面积小，需水量只有35～45％，强度比建筑石膏高3～8倍。第二节石灰一、石灰的烧成、熟化、硬化烧成CaCO3CaO+CO2

熟化CaO+H2OCa(OH)2+64.9103J硬化Ca(OH)2脱水结晶碳化Ca(HO)2+CO2+nH2O

CaCO3+(n+1)H2O二、性质熟化后颗粒极细，浆体可塑性及和易性好硬化时，收缩率大硬化缓慢，强度较低不耐水三、主要用途配制石灰砂浆或砂浆制作石灰碳化制品配制石灰土制作硅酸盐制品第三节菱苦土一、菱苦土的烧成和硬化烧成MgCO3MgO+CO2

750~850℃菱苦土硬化xMgO+yMgCl2·6H2O

xMgO·yMgCl·zH2O

氧氯化镁MgO+H2OMg(OH)2二、性质与应用强度高，可达40～60MPa；耐湿、热性差。能与植物纤维很好粘结，可用于木屑板等制品及防爆地面；结构密；致

纟第四节水玻璃一、水玻璃的制备和硬化制备：Na2CO3+nSiO2

Na2O·nSiO2+CO2

水玻璃n

为水玻璃的模数n＝1溶于常温水中n＝2～3溶于热水中n3

溶于4个大气压的蒸气中n越大，粘结能力随之增大硬化：Na2O·nSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2·mH2O

凝胶体为加速硬加入硅氟酸钠2[Na2O·nSiO2]+Na2SiF6+mH2O

6Na2F+(2n+1)SiO2·mH2O三、性质和应用做涂料；加固土壤。配制防水剂；配制耐酸胶泥；第三章水泥第一节硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥的生产与矿物组成概述(一)生产工艺流程磨细生料石膏熟料水泥按比例混合、磨细石灰石粘土铁矿粉1450℃煅烧(二)主要矿物成份与特性低名称代号含量范围凝结硬化速度水化放热量强度硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF37％～60％15％～37％10％～18％快慢7％～15％快多少最多中高早期低、后期高低最快二、主要矿物成份的水化反应及水泥的凝结硬化过程(一)水化反应3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O·3Ca(OH)22(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2当Ca(OH)2达到饱和时在有石膏存在时4CaO·Al2O3·13H2O+3(CaSO4·2H2O)+14H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+Ca(OH)2钙矾石、针状晶体4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O

=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

(二)水泥的凝结硬化过程(d)(a)(b)(c)(a)分散在水中未水化的水泥颗料；(b)在水泥颗粒表面形成水化物膜层；(c)膜层长大并互相连接(凝结)；(d)水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化)。1－水泥颗粒；2－水分；3－凝胶；4－晶体；5－水泥颗粒的未水化内核；6－毛细孔12343561.00.200.40.60.80.20.40.60.81.01.00.200.40.60.80.20.40.60.81.0水化程度毛细孔

(毛细孔水)(凝胶孔水)凝胶孔凝胶实体未水化水泥体积率毛细孔

(毛细孔水)(凝胶孔水)凝胶孔凝胶实体未水化水泥体积率水化程度影响水泥水化程度和凝结硬化速度的因素：水泥的细度；其它(例如外加剂)。用水量(水灰比)；时间(龄期)；温、湿度；石膏掺量；三、硅酸盐水泥的技术性质(一)细度比表面积>300m2/kg筛余：800

m筛孔筛余<10％(二)凝结时间初凝>45min终凝6h30min标准稠度和标准稠度用水量标准稠度测定仪试锥和锥模1－铁座；2－金属圆棒；3－松紧螺丝；4－指针；5－标尺(三)体积安定性硬化过程中，水泥石体积变化的均匀性、安定性不良的水泥，会导至结构物内的体积不均匀变化而产生裂缝、强度下降等严重后果。测定方法：试饼蒸煮法；雷氏夹法雷氏夹雷氏夹膨胀值测量仪1－指针；2－环模1－底座；2－模子座；3－测弹性标尺；4－立柱；5－测膨胀值标尺；6－悬臂；7－悬丝；8－弹簧顶扭7123456812石膏过量安定性不良的原因：

f－CaO过量

f－MgO过量(四)强度

1604040硅酸水泥各龄期的强度8.5标号抗压强度(MPa)抗折强度(Mpa)3d28d3d28d6.57.08.08.0425R22.042.54.052523.052.54.07.0525R27.052.55.062528.062.55.0625R32.062.55.5725R37.072.56.0(五)水化热硅酸盐水泥不同龄期的放热量1～3天50％7天75％6个月83～91％四、水泥石的腐蚀与防止(一)溶出性腐蚀在软水中，Ca(OH)2溶出(二)盐类腐蚀硫酸盐RSO4

R+++SO4--Ca(OH)2

Ca+++2(OH-)

Ca+++SO4--

CaSO4+CAH3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O针状晶体体积膨胀1.5～2倍镁盐(海水中)腐蚀MgSO4+Ca(OH)2+H2OCaSO4·2H2O+Mg(OH)2进一步引起硫酸盐腐蚀无胶结性MgCl+Ca(OH)2

CaCl2+Mg(OH)2

溶解于水(三)强酸强碱2HCl+Ca(OH)2

CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2

CaSO4·2H2O6NaOH+C3A3Na2O·Al2O3+Ca(OH)2溶解进一步引起硫酸盐腐蚀溶解(四)防止方法降低水泥石中Ca(OH)2含量，采用掺混合材水泥；混凝土外表用耐腐蚀材料做一保护层，如涂料等。增加水泥石密实度，防止有害物质渗入；第二节掺混合材水泥一、水泥混合材(一)活性混合材在常温常压下，能与石灰作用，生成具有胶凝性的水化产物的混合材。xCa(OH)+SiO+mH2O

xCaO·SiO2·nH2OxCa(OH)+Al2O3+mH2O

xCaO·Al2O3·nH2O常用的有：粒化高炉矿渣粉煤灰火山灰质混合材(二)非活性混合材二、掺混合材水泥的组成与性质粉煤灰硅酸盐水泥主要成分特性硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥用硅酸盐水泥熟料为主，不掺混合材料或掺不超过5％的石灰石或粒化高炉矿渣在硅酸盐水泥熟料中允许掺6％～15％的混合材料在硅酸盐水泥熟料中掺入占水泥重20％～70％的粒化高炉矿渣在硅酸盐水泥熟料中掺入占水泥重20％～50％的火山灰质混合材料在硅酸盐水泥熟料中掺入占水泥重20％～40％的粉煤灰1.硬化快，强度高2.水化热大3.耐冻性好4.耐腐蚀与耐软水侵蚀性差1.早期强度较高2.水化热较大3.耐冻性较好4.耐腐蚀与耐软水侵蚀性较差1.早期强度低，后期强度增长较快2.水化热较大3.耐冻性差4.耐硫酸盐腐蚀及耐软水侵蚀性较好5.抗碳化能力差抗渗性较好，其他同矿渣硅酸盐水泥干缩性较小，抗裂性较好，其他同火山灰质硅酸盐水泥五种水泥的特性及标号掺混合材水泥的特点(与Ⅰ、Ⅱ型硅酸盐水泥相比)强度发展较慢；养护时对温度较敏感。水化热较低；耐腐蚀较强；第三节其它水泥(自学)第四章混凝土(砼)与砂浆砼是当前用量最大的工程材料之一，通常可按砼表观密度把砼分为：重砼普通砼轻砼

0>2600kg/m3

0<1950kg/m3

0=2950~2500kg/m3轻骨料砼

0=800~1950kg/m3多孔砼

0=300~1000kg/m3大孔砼

0=1500~1900kg/m3

0=500~1500kg/m3普通骨料轻骨料第一节普通砼的组成材料普通砼＝水泥＋水＋砂＋石(卵石式碎石)＋外加剂＋掺合料水泥浆硬化前起润滑作用，硬化后起胶结作用起首架作用用以改善砼的性能一、水泥(一)水泥品种的选择混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不宜使用普通硅酸盐水泥1.在普通气候环境中的混凝土矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2.在干燥环境中的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥3.在高温度环境中或永远处在水下的混凝土复合硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥4.厚大体积的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥普通混凝土混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不宜使用快硬硅酸盐水泥硅酸盐水泥1.要求快硬的混凝土普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2.高强(大于C40级的混凝土)硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥(标号425号)3.严寒地区的露天混凝土，寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥(标号325号)普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合夺酸盐水泥4.严寒地区处在水位升降范围内的混凝土有特殊要求的混凝土矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥5.有抗渗性要求的混凝土普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥6.有耐磨性要求的混凝土硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(标号325)矿渣硅酸盐水泥(标号325)火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥(二)水泥标号的选择(根据砼强度等级)二、骨料骨料分细骨料(砂，粒径0.16～5mm之间)粗骨料(石，粒径5mm)(一)细骨料的基本要求1.无有害杂质(淤泥、有机杂质、云母、氯盐、硫酸盐等)2.颗粒形状和表面特征(影响与水泥的胶结和流动性)级配––––骨料大小颗粒的搭配情况级配良好的骨料应使其堆积的空隙率最小(a)(b)(c)骨料颗粒级配3.级配通常用筛析法测定级配：筛孔尺寸(mm)分计筛余(%)累计筛余(%)52.501.250.630.3150.16a1a2a3a4a5a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6A5=a1+a2+a3+a4+a5A4=a1+a2+a3+a4A3=a1+a2+a3A2=a1+a2A1=a1累计筛余与分计筛余的关系细度模数

f＝Ai/100，因粒径>5mm的不属于细骨料，所以：为粗砂为中砂为细砂砂子的级配区筛孔尺寸(mm)级配区1区2区3区累计筛余(按质量计)(%)10.0005.002.501.250.630.3150.16010~035~565~3585~7195~80100~90010~025~050~1070~4192~70100~90010~015~025~040~1685~55100~903区累计筛余％0204060801000.160.3150.631.252.505.0010.00过细砂区过粗砂区筛孔尺寸，mm1区2区4.砂的坚固性(二)粗骨料的基本要求1.无有害杂质2.颗粒开头及表面特征3.级配最大粒径骨料筛析后，骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径dmax最大粒径的选择主要根据构件截面尺寸和施工条件b板梁cadmax<a<c<bdmax<50mm为施工方便级配范围筛孔尺寸(圆孔筛)(mm)级配情况连续粒级公称粒级(mm)累计筛余按质量计(%)0~1595~1002.505.0010.016.020.025.031.540.050.063.080.01005~1080~1000

30~6095~1005~1690~1000~100

40~7095~1005~2090~1000~1000

95~1005~1590~10030~700~50~50

70~9095~1005~31.590~100

15~45

0~5

75~905~4095~100

30~65

0

碎石或卵石的颗粒级配范围筛孔尺寸(圆孔筛)(mm)级配情况单粒级公称粒级(mm)累计筛余按质量计(%)85~1002.505.0010.016.020.025.031.540.050.063.080.010010~2095~1000~150

16~31.595~10085~100

0~10

95~10020~4095~10080~1000

0

31.5~6395~1000~575~100

0~100

40~80

95~100

30~600~100

碎石或卵石的颗粒级配范围

4.骨料的强度用555cm试件进行抗压试验，其强度应大于混凝土设计等级的1.5倍压碎指标

200KN石子d=10~20mm，加压后用孔径为2.5mm的筛子筛析坚固性试验5.含水状态(c)(a)(b)骨料的含水状态(c)饱和面干状态(a)全干状态(b)气干状态(d)湿润状态(d)饱和水表面水三、拌合与养护用水第二节普通砼的主要技术性质一、混凝土拌合物的性质(一)和易性1.定义：和易性是指砼拌合物易于施工操作，并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性包括：流动性、粘聚性、保水性等三方面的含义。2.测定方法混凝土拌合物坍落度的测定坍落度法级别名称坍落度(mm)低塑性混凝土塑性混凝土

流动性混凝土大流动性混凝土T110～4050～90100～150160T2T3T混凝土按坍落度的分级混凝土灌筑时的坍落度70～90项次结构种类坍落度(mm)基础或地面等的垫层

无配筋的大体积结构(挡土墙、基础等)或配筋稀疏的结构板、梁和大型及中型截面的柱子等配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)配筋特密的结构123410～3030～5050～70维勃稠度法维勃稠度仪3.影响和易性的因素和调整方法用水量的影响用水量直接影响水泥浆的稠度，若保持水灰比不变，则影响水泥浆的数量。干硬性和塑性混凝土的用水量(kg/m2)碎石最大粒径(mm)拌合物稠度卵石最大粒径(mm)坍落度(mm)项目指标102040162040维勃稠度(s)15～2010～155～1010～3030～5050～7070～90175160145180170155180165150185175160185170155190180165190170150200185165200180160210195175210190170220205185215195175230215195180砂率的影响含砂率(mm)坍落度，(合理)外加剂的影响水泥品种与骨料的影响时间和温度的影响拌合物的坍落度随时间而减小称为坍落度损失(二)砼的凝结时间砼的凝结时间与水泥的凝结时间并不一至砼的凝结时间的测定用贯入阻力仪进行贯入阻力＝3.5MPa时为初凝贯入阻力＝280MPa时为终凝二、硬化混凝土的性质(一)强度1.立方体抗压强度和强度等级标准的抗压强度试验条件立方体试件：非标准尺寸应进行修正：200200200mm1.05100100100mm0.95尺寸：150150150mm养护：标准养护(203℃相对湿度90％以上)试验龄期：28d立方体抗压强度标准值用标准条件，标准方法测得的强度总体分布中，具有不低于95％保证率的抗压强度值(fcu,k)强度，fcuQ%P%tfcu,kfcu概率密度，

(fcu)砼的强度等级砼以其标准强度划分为12个等级C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C602.棱柱体抗压强度fcp

(轴心抗压强度)

试件150150300mmfcp/

fcu=0.7~0.83.砼劈拉强度fts

压应力

拉应力劈裂试验时垂直于受力面的应力分布fts––––劈裂抗拉强度MPaP––––破坏荷载，N；A––––试件劈裂面面积，mm2。4.影响砼强度的因素水灰比和水泥标号C––––每立方米混凝土中的水泥用量，kg；W––––每立方米混凝土中有水量，kg；fcu––––砼28天抗压强度，MPa；fce––––水泥的实际强度，Mpa。––––灰水比(水泥与水质量比)；fce＝fce，k·rc水泥标号的强度富裕系数一般可取1.13水泥标号的强度标准值A、B经验系数：碎石A＝0.48B=0.52卵石A＝0.50B=0.61养护的温度和湿度2801020304050607080901001101374°13°23°32°41°49°试验龄期，d抗压强度，23℃养护28d混凝土的百分率％400481216202428102030混凝土强度与冻结日期的关系抗压强度，Mpa龄期，d增长1d后冻结增长10d后冻结增长7d后冻结增长5d后冻结增长3d后冻结没有冻结3652040608010012014016037142890长期保持潮湿1d养护28d强度，％龄期，d长期保持潮湿长期保持潮湿14d长期保持潮湿7d长期保持潮湿3d混凝土强度与保持潮湿日期的关系龄期lgnffnf28lg28lgn5.提高砼强度的措施提高水泥标号，fce；掺入外加剂及掺合料降低水灰比；改善养护条件(蒸汽或蒸压养护)提高振实度(二)变形性能1.化学收缩2.干湿变形空气中养护应变10－6收缩0膨胀龄期––––水中养护一般砼的线收溶值为15~2010－5，即0.15~0.2mm/m3.温度变形一般砼的线胀系数约为1.010－5，即0.012mm/m4.在荷载作用下的变形砼的弹塑性变形与弹性模量C0

塑

弹

初始切线应力应变

fcpAB徐变40018016014012010080604020028100200300388应变，10－5徐变恢复加荷龄期卸荷持荷徐变应变瞬时应变龄期，d瞬时恢复一般砼的徐变量可达3~1510－4，即0.3~1.5mm/m四、砼的耐久性(一)耐久性的概念：设计强度强度可使用年限时间强度增长趋势砼强度由增长到衰退的过程砼强度衰退的趋势(二)影响耐久性的几个主要因素抗渗性：抗渗性分为：S4，

S6，S8，S10，S125个等级；抗冻性抗冻性分为：D10，

D25，D50，D100，D150，D200，D250，D3009

个等级；砼的碳化Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OD碳化深度，mm；t龄期，d；碳化速度系数普通砼中，PH13，碳化导致中性化引起纲筋锈蚀。其它腐蚀性介质的作用碱骨料反应活性骨料中的活性SiO2与砼中的碱在骨料界面上发生反应，生成具有膨胀性的凝胶体，导致砼破坏。(三)提高耐久性的措施合理选择水泥和砂石采取措施增加密实度采用适当的外加剂a.水灰比b.水泥用量混凝土的最大水灰比和最小水泥用量最小水泥用量(kg)环境条件结构物类别最大水灰比预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土1.干燥环境2.潮湿环境无冻害•在非侵蚀性土和(或)水中且经受冻害的部件•正常的居住或办公用房屋内•高温度的室内•室外部件•高温度且经受冻害中的室内部件•经受冻害的室外部件•在非侵蚀性土和(或)水中且经受冻害的部件•经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件3.有冻害和除冰剂的潮湿环境有冻害不作规定0.650.602002603000.700.600.602252803000.550.550.552502803000.500.500.50300300300第三节砼的质量控制一、强度的概率分布规律强度，fcuQ%P%tfcu,kfcu概率密度，

(fcu)强度的平均值：第i组的测验值试验组数标准差：变异系数：生产质量水平优良一般混凝土强度等级生产场所评定指标商品混凝土厂和预制混凝土构件厂集中搅拌混凝土的施工现场商品混凝土厂、预制混凝土构件厂及集中搅拌混凝土的施工现场混凝土强度标准差(N/mm2)强度不低于规定强度等级值的百分率P(%)<C20C20C20<C203.03.54.05.03.54.04.55.595>85混凝土生产管理水平二、强度保证率

强度保证率是指砼强度总体中大于设计强度等级值fcu,k的概率。概率度t：保证率P与t的关系：-1.645-1.80-2.00-2.06-2.33-2.58-2.88-3.000.9500.9640.9770.9800.9900.9950.9980.9990.500.700.800.8410.850.900.9190.945-0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.60P(t)tP(t)t三、砼强度的检验评定(一)统计法

砼批的变异性能稳定时

fcu,k+0.70fcu,min

fcu,k0.70当<C20时，并应满足fcu,min

0.85fcu,k

当>C20时，并应满足fcu,min

0.9fcu,kfcu,min为同一验收批砼抗压强度的最小值，Mpa；

0为标准差，应根据前一个检验期内同一品种砼强度数据的标准差：第i批强度值中最大值与最小值之差m为用以确定验收批砭标准差的数据总批数砼批的变异系数不能稳定时式中

1，

2为合格判定系数0.85试件组数10～1415～2425

1

21.701.651.600.90混凝土强度的合格判定系数Sfcu

为同批标准差：若Sfcu计算值小于0.06fcu,k，取Sfcu=0.06fcu,k(二)非统计方法fcu1.15fcu,kfcu，min0.95fcu,k第四节普通砼配合比设计一、设计原则(一)满足技术性能的要求强度、耐久性、和易性(二)满足降低成本的要求二、设计步骤砼配合比设计是经验性的(建立在经验公式和经验数据的基础上)，所以必须经过初步计算、试配、调整等过程。fcu,ot

fcu,k(一)初步计算确定试配强度，fcu,o；fcu,o=fcu,k－t

若保证率95％，则t＝

1.645fcu,o=fcu,k+1.645

值应使用施工单位统计值，若无统计值，则采用：<C20

＝4

<C20～C35

＝5

>35

＝6

确定水灰比值；根据表4－14进行耐久性校核(是否符合最大允许不灰比要求)；根据坍落度要求和骨料种类和粒径按表4－11选取用水量W0；用水量也可按下式估算：系数按表4－19选取坍落度计算每m3砼中水泥用量C0；根据表4－14进行耐久性校核(是否符合最小水泥用量要求)根据表4－13选择合理砂率Sp，也可按下式计算砂率：；砂浆乘余系数，取1.1~1.4式中：为砂石的堆积密度为石子空隙率计算每m3砼中粗、细骨料用量G0、S0

a.体积法砼含气量百分数无引气剂取

＝1b.假定表现密度法C0＋G0＋S0＋W0＝

oh砼的表现密度取2400～2450kg/m3(二)进行实验强度调整经调整后的每m3砼中各组份用量C，G，S，W(三)表现密度校正实测表现密度

oh实

计算表现密度

oh计

校正密度

=

oh实/

oh计

若>2％，则需作如下调整：C´＝

CW´＝

WG´＝

GS´＝

SC´＝CS

＝S´(1+Ws)G＝G´(1+Wg)W＝W´－S´·Ws－G´Wg(四)根据工地材料含水率计算施工配合比配合比常规表达方式例为：1：2：4，0.5水灰比石砂水泥第五节砼外加剂在拌制砼的过程中掺入，用以改善砼性能的物质，其掺量一般不大于水泥质量的5％，这类物质统称为砼外加剂。一、按用途分类：改善砼拌合物流变性能的外加剂(减水剂、引气剂、泵送剂)改善其它性能的外加剂(膨胀剂、防冻剂等)调节砼凝结硬化性能的外加剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂)改善砼耐久性的外加剂(引气剂、防水剂、阻锈剂)二、按化学成分分类：表面活性剂类

(减水剂、引气剂、泵送剂等)通过表面活性剂的润湿、分散、引气等作用，提高流动性、降低水灰比、改变水化条件。游离水水泥颗粒水泥浆的絮凝结构属于这一类的有木质素磺酸盐、多环芳香族磺酸盐(如奈系减水剂等)、水溶性树脂(如三聚氰胺树脂磺酸钠等)。减水剂作用简图游离水(a)(b)减水剂电性斥力水泥颗粒水泥颗粒溶剂化水膜无机盐类(如早强剂、缓凝剂等)通过盐类参与或干扰水泥水化，加速或延缓水泥浆体结构的形成。属于这一类的有：Na2SO4，CaCl2等。第六节砂浆一、砂浆的分类(一)按用途分：砌筑砂浆；特种砂浆(耐酸、防辐射、绝热等)。抹面砂浆(装饰砂浆)；防水砂浆；(二)按组成材料分：石灰砂浆；其它材料砂浆(如聚合物、多孔材料、水玻璃等)。水泥砂浆；混合砂浆；二、砌筑砂浆(一)主要性能：流动性(沉入度，mm)；砂浆稠度测定仪1－齿条测杆；2－指针；3－刻度盘；4－滑杆；5－固定螺丝；6－圆锥体；7－圆锥筒；8－底座；9－支架保水性(分层度)；强度：共分6个等级：M2.5，M5，M7.5，M10，M15，M20。a.在不吸水砌筑材料上使用的砂浆；试配强度：fm.0＝fm.k－t

0b.在吸水砌筑材料上使用的砂浆；fm.0＝A·fceQc/1000+BQc为每m3砂浆的水泥用量A

取1.03B

取3.5c.配制混合砂浆时；A取1.5B取

4.25石灰膏掺量DD＝(300~500)－Qcd.各种砂浆砂的用量S；S＝1·

0干

干燥状态砂的堆积密度，kg/m3第六章墙体材料一、我国的墙体材料的现状我国墙体材料至今仍以烧结普通砖为主，然而烧结普通砖大量耗用土地和能源，是一种不可持续发展的传统产品，必须迅速予以改革。在墙体材料改革方针的指导下，近年来我们新型墙体材料发展迅速，主要有以下四种类型：各种非粘土或少粘土砌墙砖；各种薄板复合墙体。各种砼或石膏砌块；各种轻质隔墙板；二、各类新型墙体材料简介(一)砌墙砖按砖型分普通砖空心砖孔洞率0～15％多孔砖孔洞率>15％(承重)空心砖孔洞率

35％(非承重)按材质与工艺分非粘土或少粘土烧结砖例如：粉煤灰烧结砖、煤矸石烧结砖蒸养或蒸压砖例如：灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖a.主要强度来源是水化硅酸盐类物质；d.不能耐高温(<200℃)。b.收缩率较大，要采取构造措施防止墙体开裂；c.不宜用于长期有流水的部位；蒸养或蒸压砖的性能特点(二)砌块砌块可用砼、加气砼、石膏、硅酸盐制作。常用的砌块主要规格和性能如下：主规格分类承重非承重规格辅助规格辅助规格主规格高外形尺寸(mm)每块质量(kg)90～19090～19090～190长宽190390190190290190190190190190901903901909019019019018~2014~159~106~710~125~104~7混凝土小型空心砌块的规格强度等级抗压强度(Mpa),

五块平均值单块最小值3.53.52.85.05.04.07.57.56.010.010.08.015.015.012.0混凝土小型空心砌块的抗压强度注：非承重砌块在有试验数据的条件下，强度等级可降低到2.8。强度等级温度(50±1℃),相对温度28％～32％条件下测定温度(20±2℃),相对温度41％～45％条件下测定

立方体抗压强度

(Mpa)平均值最小值10253550751.02.53.55.07.50.82.02.84.06.0040505060607070803表观密度级别干燥收缩值mm/m0.80.5520抗冻性重量损失(%)强度损失(%)蒸压加气混凝土砌块的强度、干缩值、抗冻性指标注：立方体抗压强度是采用100mm

100mm

100mm立方体试件，含水率为25％～45％时测定的抗压强度。

特殊要地采用。砼砌块加气砼砌块及硅酸盐砌块收缩率都较高，应采取构造措施防止墙体开裂。(三)轻质隔墙板1.条板条板形式如图：2500～300060060～90材质可用玻璃纤维增强水泥(GRC)、石膏、菱苦土等。主要性能要求：面密度<60kg/m2；耐火极限>1h；干液值<0.8mm/m；空气隔声量>30dB；单点吊挂力：受800N单点吊挂力作用24h，不出现贯能裂纹。燃烧性：非燃烧体；抗弯破坏荷载：>板自重的0.75倍；抗冲击强度：30kg砂袋0.5m落差摆动冲击3次，不出现贯通裂纹；2.墙用薄板主要有两种玻璃纤维增强菱苦土板石膏板纸面石膏板玻纤增强无纸面石膏板由薄板、龙骨、矿棉组成复合墙体。纸面石膏板墙体示意图1－龙骨；2－纸面石膏板；3－充填物(四)复合墙板例如：钢网泡沫塑料墙板(泰柏板)钢网泡沫塑料墙板1－钢丝桁条；2－平连接网；3－泡沫塑料条；4－水泥砂浆设计者应贯彻可持续发展战略和墙体材料改革方针，尽量采用新型墙体材料！应用新材料，应充分了解其材料性能，采用相应的结构和构造措施，并使施工方法与之相适应。第七章建筑钢材建筑钢材碳素钢合金钢高碳钢C>0.6％中碳钢C＝0.25%～0.6％低碳钢C<0.25％中合金钢合金元素＝5％～10％低合金钢合金元素<5％高合金钢合金元素>10％第一节建筑钢材的力学性能一、抗拉性能=

L/L

b

SU

SL

P初始瞬时效应＝P/A

D0ABC低碳钢受拉力的应力－应变图硬钢的屈服点

0.200.2％

(一)强度

b

强度极限

S/

b屈强比

S屈服极限

P

弹性极限

SU

上屈服点

SL

下屈服点(二)伸长率dol0l1试件断后标距的测量l0=5d0或10d0断面收缩率：F0为原横截面面积；F为断裂颈缩处的截面面积。二、冷弯性能冷弯试验示意图三、冲击韧性30°R=2.5

40冲击韧性试验示意图冲击韧性式中F为试样缺口处截面积Ak=GH1

GH2=G(H1

H2)1H1H22G钢材的冲击试验1.摆锤；2.试件冷脆临界温度一般为

20℃～

40℃16012080040-80-40040t

℃含锰低炭钢ak值与温度的关系四、硬度钢材硬度指其表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的硬度测定方法布氏法(HB)、洛氏法(HR)、维氏法(HV)和显微硬度法(HM)。布氏法：DP

d布氏硬度测定示意图硬度值与抗拉强度之间有较稳定的关系，所以，硬度法可作为钢材强度的间接测定方法。五、抗疲劳性在建筑物中有些构件经常承受交变应力的作用，当交变应力远低于抗拉强度和屈服极限时，由于交变应力的长期作用而发生断裂的现象，称为疲劳。

6n6

1

2

3

4

5n1n2n3n4n5

r疲劳曲线示意图n<rn

当

max低于某值

r时，应力交变周期数n达到无数次也不会发生断裂，此应力

r称为材料的疲劳极限。第二节影响钢材强度的主要因素一、钢材晶体组织的影响(一)晶体组织晶粒聚集示意体心立方晶体铁原子排列示意(a)体心立方晶格；(b)晶胞晶格滑移面示意原子密集面(滑移面)间隙原子空位刃型位错(a)(c)(b)(a)点缺陷空位和间隙原子；(b)线缺陷刃型位错；(c)面缺陷晶界面晶格缺陷示意图(二)铁––––碳原子结合的方式铁素体碳溶于

－Fe的固溶体，强度低，塑性好；渗碳体铁碳化合物Fe3C，性质硬脆；珠光体铁素体和渗碳体的机械混合物，

性质介于铁素体和渗碳体；二、钢的化学成份的影响(一)碳的影响

b,MPa20040060080010001200

,

,%00.20.40.60.81.01.21.4102030405060ak,J/cm23002502001501002402001601208040HBHB

ak

b－伸长率；－面积缩减率

b－抗拉强度；ak－冲击韧性；HB－硬度；(二)硫、磷、氧、氮的影响(有害元素)(三)硅、锰、钛、钒、铌的影响(合金元素)三、冷加工和热处理的影响(一)冷加工––––冷拉、冷拔、冷轧钢筋经冷拉时效后

OO´BK1C1CD1D

未冷拉经冷拉时效后K(二)热处理––––退火、淬火、回火室温性能冷加工程度回复再结晶晶粒长大热处理温度

6d

s

5

b

冷加工及退火对性能的影响示意图d.晶粒尺寸

s.屈服强度

b.拉伸强度；

.伸长率

第三节建筑钢材的标准与选用一、建筑钢材的主要钢种(一)碳素结构钢碳素结构钢的牌号由4个要素组成：––––脱氧程度代号，F代表沸腾钢；b代表半镇静钢；Z代表镇静钢；TZ代表特殊镇静钢质量等级代号分A、B、C、D4级钢材屈服点数值钢材屈服点代号，以“屈”字汉语拼音首位字母“Q”表示(195)(185)333216>16~40拉伸试验屈服点

s(N/mm)

钢材厚度(直径)(mm)抗拉强度

b(N/mm)伸长率

5(%)钢材厚度(直径)(mm)冲击试验温度(℃)V型冲击功(纵向)J牌号等级>40~60>60~100>100~150>15016>16~40>40~60>60~100>100~150>150－－－－－－－－－－－315~390375~460BABABCDA－Q195Q215Q235Q255Q275235225215205195185262524232221－200-20335~410215205195185175165313029282726－20410~510255245235225215205242322212019490~610275265255245235225201918171615－－20－27－27－－

(二)低合金钢低合金钢牌号由三个要素组成质量等级符号分：

A，B，C，D，E5级屈服点数值屈服点代号“Q”15>16~35屈服点

s(N/mm)

厚度(直径，边长)(mm)抗拉强度

b(MPa)牌号等级>35~50>60~100>50~100470~630BABAQ29534343427390~5702952752552352334490~650不小于295275255235345325295275345325295275345325295275345325295275CDE390370350330390370350330390370350330390370350330390370350330390~570470~630470~630470~630470~630490~650490~650490~650490~6502321212222221919202020345325295275BACDE34343427不小于冲击功(AkV)(纵向)(J)+20℃0℃-20℃-40℃钢材厚度(直径)(mm)180℃弯曲试验

d＝弯心直径

a＝试样厚度

(直径)15>60~100d=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3ad=2ad=3aQ345Q390低合金高强度结构钢的力学性能二、常用钢材(一)热轧钢筋Ⅳ屈服点

s抗拉强度

b(Mpa)伸长率

5％(Mpa)抗拉强度ⅠⅡⅢ不小于表面形状钢筋级别强度等级代号公称直径(mm)冷弯光圆月牙肋月牙肋等高肋RL540RL400RL335R2358～208～2528～408～2528～5010～2528～3223537025335400540510490570835161410180°d=a180°d=3a180°d=4a90°d=3a90°d=4a90°d=5a90°d=6a热轧钢筋的力学性能和工艺性能(二)预应力热处理钢筋(三)冷拔低碳钢丝(四)预应力钢丝、刻痕钢丝、钢绞线(五)型钢第四节建筑钢材的锈蚀与防止一、建筑物中钢材锈蚀的类型(一)化学锈蚀(二)电化学腐蚀(钢材锈蚀的主要形成)水膜＋－钢材杂质(阴极)Fe(阳极)在阳极：(氧化)FeFe2+2e在阴极：(还原)2H++2e

H2Fe+++2OH

Fe(OH)2Fe(OH)2又与水中溶解的O2发生如下反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)2二、锈蚀的防止(一)保持砼中的PH>11以上，防止砼碳化(二)钢结构中常采用涂复保护层保护(三)电化学保护使钢材成为阴极(如嵌入电化学势较低的金属，镁、锌等，或外加直流电源)第八章建筑功能材料第一节防水材料一、建筑防水概况(一)防水工程的分类刚性防水予应力砼防水砂浆蓄水屋面加防水剂加聚合物柔性防水防水卷材防水涂料嵌缝密封材料(二)屋面防水的级别和要求应有三道或三道以上防设，合成高分子卷材，高聚物改性沥青卷材，可用于应有的三道以上的各层，

厚度>3mm二道设防，优先选用高聚物改性沥清，厚度>3mm一道设防或两种防水材料复合使用

单一使用沥青、高聚物改性沥青卷材，厚度>4mm

复合使用，厚度>2mm

三毡四油沥青卷材二毡三油沥青卷材特别重要的民用建筑和对防水有特殊要求的工业建筑。重要的民用建筑及高层建筑非永久性建筑一般工业与民用建筑适用范围设防要求防水耐用年限

(年)防水级别2515105ⅣⅠⅡⅢ屋面防水要求二、防水卷材卷材是柔性防水中使用最广的材料，用量约占90％。根据基本原料的不同，防水卷材可分为以下三大类：沥青防水卷材高聚物改性防水卷材合成高分子防水卷材防水卷材有以下主要性能要求：耐水性(不透水性、吸水性)；温度稳定性(耐热度)；机械强度，延伸性和抗断裂性

(拉力、拉伸强度及断裂伸长率)；柔韧性(柔度、低温抗折性)；大气稳定性(耐老化性、热老化保持率)。(一)沥青卷材沥青简介石油沥青是炼油工业的最终残留物。石油沥青由油分、树脂、地沥青质三个组分组成，形成胶体状结构。石油沥青的主要性质见下表：a.溶胶型b.溶凝胶型c.凝胶型121~160200180140100甲100乙60甲60乙3010756555针入度(25℃，100克)1/10mm延度(25℃),不小于,cm软化点(环球法),不低于，℃溶解度(三氯乙烯，四氯化碳，或苯)不小于，％蒸发损失(160℃，5h)，不大于，％201~30010~2525~40161~20081~12091~12041~8051~80756555建筑石油沥青(GB494－5)1

1001009060704031.521.510030353542~504245~504570956080989999999999999999.599.59898111111111－－－蒸发后针入度比不小于,％闪点(开口),不低于,℃506060656570706565－－－180200230230230230230230230230230230质量指标道路石油沥青(SY1661－85)普通石油沥青(SY1665－77)道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青技术标准针入度仪1－齿杆；

2－针入度盘；

3－拉手；

4－按钮；

5－附加砝码(100g)；

6－附加砝码(50g)；

7－试针；

8－盛祥器；

9－平底容器沥青延度测定(a)8字模；(b)延度测定示意图软化点测定仪(a)环球仪；(b)、(c)试验前后钢球位置1－温度计2－黄铜环3－中水平板4－下水平板5－钢球6－沥青当某种沥青性能不能满足要求时，几种石油沥青可掺配使用。掺配比例可按下式计算：Q2=100－QQ1––––较软沥青的用量，％；Q2––––较硬沥青的用量，％；T––––掺配后的沥青软化点，℃；T1––––较软沥青的软化点，℃；T2––––较硬沥青的软化点，％；各种沥青卷材的特点及适用性石油沥青纸胎油毡是我国传统的防水材料，目前在屋面工程中仍占主导地位。其低温柔性差，防水层耐用年限较短，但价格较低。三毡四油、二毡三油叠层铺设的屋面工程。热玛__脂、冷玛帝脂粘贴施工。抗拉强度高，胎体不易腐烂，材料柔韧性好，耐我性比纸胎油毡提高一倍以上。多用作纸胎油毡的增强附加层和突出部位的防水层。热玛__脂、冷玛帝脂粘贴施工。有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐久性，柔韧性也优于纸胎沥青油毡。常用做屋面或地下防水工程。热玛__脂、冷玛帝脂粘贴施工。抗拉强度高，耐水性好，但胎体材料易腐烂。常用作屋面增强附加层。热玛__脂、冷玛帝脂粘贴施工。有很高的阻隔蒸汽的渗透能力，防水功能好，且具有一定的抗拉强度。与带孔玻纤毡配合或单独使用，宜用于隔汽层。热玛__脂粘贴玻璃布沥青油毡玻纤毡沥青油毡黄麻胎沥青油毡铝箔胎沥青油毡卷材名称特点适用范围施工工艺(二)聚合物改性沥青卷材

沥青卷材温度稳定性差，延伸率不足，在沥青中加入聚合物后使其具有高温不流淌，低温不脆裂，拉伸强度大，延伸率高等优点。常见聚合物沥青防水卷材的特点如下：SBS改性沥青防水卷材耐高、低温性能有明显提高，卷材的弹性和耐疲劳性明显改善。单层铺设的屋面防水工程或复合使用，适合于寒冷地