《建筑材料》-《建筑材料》-建筑材料1-3

建筑材料

2019年9月0.1建筑材料的定义0.1.1广义的建筑材料

建筑材料一般是指用于建筑物和构筑物中所有材料的总称。0.1.2狭义的建筑材料

建筑物本身包括基础、梁、板、柱、楼梯、墙体、门、窗、屋顶等部位。绪论0.2建筑材料的分类0.2.1按材料的化学成分分类无机材料、有机材料、复合材料

0.2.2按材料的用途分类

按用途划分，可将材料分为建筑结构材料、建筑围护材料和建筑功能材料三大类。1）建筑结构材料——主要是梁、板、柱、基础、承重墙和其它受力构件等；2）建筑围护材料——用于遮阳、避雨、挡风、分隔房间等的结构；3）建筑功能材料——主要指保温绝热、吸声、防水、防火、采光、装饰等材料。0.2.3按材料的使用部位分类

可将建筑材料分为基础材料、主体结构材料、地面材料、屋面材料、墙体材料和吊材料等0.3建筑材料在工程中的地位

1）建筑材料是发展基本建设的物质基础

2）建筑材料质量是影响工程质量的质量基础

3）建筑材料造价直接影响工程造价

4）建筑材料直接影响工程结构形式和施工技术

0.4建筑材料的发展情况

0.4.1建筑材料的发展情况

1）秦砖汉瓦时代

2）金属和水泥时代

3）人工合成时代0.4.2建筑材料的发展趋势

1）高性能材料

2）复合化、多功能化

3）充分利用地方材料和工业废料

4）绿色、节能、低碳

5）建筑节材0.5建筑材料的标准化按标准发生作用的范围和审批标准级别划分：

1）国家标准（代号“GB”）

2）行业标准（见书表如建材行业标准代号“JC”）

3）地方标准（代号“DB”）

4）企业标准（代号“Q”）

根据标准的约束性，我国的技术标准可分为强制性标准和推荐性标准（1）强制性标准是指标准代号后不带“/T”的标准。（2）推荐性标准是指标准代号后带“/T”的标准。另可借鉴：国际标准协会的ISO；美国ASA；日本JIS；英国BS；德国DIN等标准建筑材料相关技术标准所属行业标准代号所属行业标准代号国家标准化管理委员会GB中国钢铁工业协会YB中国建筑材料工业协会JC交通部JT住房和城乡建设部JG国家环境保护总局HJ

例：GB1499.1-2008

表达的是：国家标准的强制性标准；第1499.1标准（钢筋混凝土用钢筋标准：热轧光圆钢筋）；2008年批准执行。0.6建筑材料的研究内容和学习方法

0.6.1本课程的研究内容建筑材料的原料、生产、组成、结构、性质、应用、检验与验收、运输与贮存等方面的基本知识。简单介绍相关试验技能、技术标准、规范、规程。

0.6.2本课程的学习方法（1）一个中心两条线索中心环节：材料的性质；第一条线索：决定材料性质的因素；第二条线索：影响材料性质的因素。（2）运用对比的方法（3）勇于实践、不断进取

项目1建筑材料的基本性质

1.1建筑材料的物理性质

1.1.1材料与质量有关的性质

1、不同状态下密度（1）密度（比重、实际密度）

绝对密实状态下（磨细、烘干至恒重，李氏瓶测体积）

（2）表观密度（容重、体积密度）自然状态下（材料表面涂腊，排水法测体积）

（3）堆积密度散状粒材在堆积状态下（以容器测体积）

2.密实度、孔隙率密实度孔隙率

3.填充率、空隙率散状粒材堆积状态下填充率空隙率

练习

1、石子密度X、表观密度Y、堆积密度Z

求：密实度、孔隙率、空隙率2、混凝土试块尺寸A*B*C、质量M

求：表观密度3、砖尺寸A*B*C，烘干恒定质量为M，吸水饱和后质量M，，磨细过筛烘干后取磨细试样质量m，用李氏瓶测得其体积为v

求：砖的质量吸水率、密度、表观密度、密实度、孔隙率

1.1.2材料与水有关的性质

1、亲水性与憎水性润湿角≤90o

亲水性材料

润湿角＞90o

憎水性材料

2、材料的吸水性与吸湿性（1）吸水性在水中的吸水能力（吸水饱和时的含水量）质量吸水率体积吸水率

（2）吸湿性在空气中吸水能力（潮湿空气下的吸水质量百分比）含水率

（3）材料的耐水性饱和水作用下不破坏，强度不显著降低。软化系数（一定小于1，越大耐水性越好；大于0.85为耐水材料）（4）材料的抗渗性抗渗系数抗渗系数越小，抗渗性越强；如抗渗等级P4：能够抵抗0.4MPa静水压力而不渗透（5）材料的抗冻性

在饱合水作用下，抵抗多少次冻融循环，质量、强度损失在允许范围内，是体现材料耐久性的重要指标。如：抗冻标号D50（或抗冻等级F50）

表达的是：材料试件在冻融后，其质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时，所能经受的极限冻融循环次数为50次。

1.1.3材料与热有关的性质

1、导热性（材料的热传递）导热系数越小保温绝热效果越好；导热系数小于等于0.12的材料为保温材料2、热容量与比热（吸收热量升温及放出热量降温）比热比热大恒温效果越好；缓和室内温度波动

3、耐燃性与耐火性（1）耐燃性抵抗燃烧的性质

A（不燃）、B1（难燃）、

B2（可燃）、B3（易燃）（常用装饰材料的燃烧性能见书表）（2）耐火性火焰或高温作用不破坏，性能不明显下降耐燃不一定耐火，耐火一般都耐燃1.2建筑材料的力学性质（强度与变形问题）

1.2.1材料强度

1、定义：外力或荷载作用下抵抗破坏能力。单位面积上承受的力，单位1N/mm2=1MP2、强度种类根据外力形式不同，抗拉、抗压、抗剪、抗弯。

3、材料强度的影响因素内部：组成、结构等外部：温度、湿度等1.2.2材料强度等级

1、强度等级水泥、混凝土、砂浆、烧结砖、钢（见书）

2、比强度＝＝（越大越轻质高强）

1.2.3强度的计算公式与单位见视频

1.2.4材料的弹性与韧性

1、材料的弹性外力作用下产生变形，取消后恢复原状

2、材料的塑性外力作用下产生变形，取消后仍保持原状（弹塑性变形同时产生）

1.2.5材料的脆性与韧性

1、材料的脆性外力达到一定后，突然破坏，无明显塑性变形。

2、材料的韧性冲击、振动荷载，能吸收能量，产生变形而不破坏。

1.2.6材料的硬度与耐磨性

1、硬度（表面的抵抗硬物压入或刻划的能力）刻划法、压入法

2、耐磨性（表面抵抗磨损的能力）磨损率1.3建筑材料的耐久性

1、耐久性定义综合性质：抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗碳化性等

2、影响耐久性的因素（1）内部因素根本原因材料的组成、结构与性质（2）外部因素主要因素物理作用、化学作用、生物作用、机械作用

1.4建筑材料的装饰性质（1）材料的颜色、光泽、透明性（2）质感（3）形状和尺寸（4）花纹图案（5）耐沾污性、易洁性与耐擦性

第二章无机气硬性胶凝材料

有机胶凝材料（沥青、树脂）无机胶凝材料气硬性——（空气）水硬性——（空气+水）胶凝材料2.1石灰

2.1.1石灰的原料与生产原料：石灰岩（CaCO3、MgCO3）生产：CaCO3CaO+CO2

注意：欠火石灰、过火石灰高温高温MgCO3MgO+CO22.1.2石灰的熟化消化、消解：“陈伏”CaO+H2OCa(OH)2+64.9KJ2.1.3石灰的硬化

结晶作用：水分蒸发Ca(OH)2碳化作用：Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O2.1.4石灰的技术要求技术指标2.1.5石灰的性质与应用性质：可塑性好、硬化慢、强度低、硬化体积收缩大、耐水性差应用：石灰乳、石灰砂浆、石灰土、三合土、生产硅酸盐制品储存：生石灰避免受潮，不宜过久；石灰膏表面有水层防止碳化。2.2石膏2.2.1原料：天然二水石膏（CaSO4·2H2O）天然无水石膏（CaSO4)

含CaSO4成分工业废料2.2.2生产：

CaSO4·2H2Oβ－CaSO4·

H2O+1H2O21212.2.3建筑石膏的凝结与硬化凝结：初凝终凝硬化：强度不断增长，与凝结过程交叉进行2.2.4建筑石膏的技术要求2.2.5建筑石膏的性质与应用性质：凝结硬化快、凝结时微膨胀孔隙率大、较轻、强度低、隔热吸声防火性好、装饰性、可加工性应用：石膏板、浮雕运输贮存：不得受潮、贮存期三个月2.3水玻璃淡黄色、淡青色、粘稠状液体2.3.1水玻璃的生产与硬化生产:Na2CO3+nSiO2Na2O·nSiO2+CO2生产:Na2CO3+nSiO2Na2O·nSiO2+CO2硬化:Na2O·nSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2·mH2OnSiO2·H2OSiO2+H2O石英砂水玻璃2.3.2技术性质粘结力强、强度高耐酸性、耐热性好耐碱性、耐水性差2.3.3应用作涂料、作速凝防水剂、加固土壤、配制砂浆、配制耐酸砂浆、混凝土2.4菱苦土镁质胶凝材料或氯氧镁水泥MgCO2MgO+CO2加MgCl2xMgO·yMgCl2·zH2O应用贮存有机胶凝材料（沥青、树脂）无机胶凝材料气硬性——（空气）水硬性——（空气+水）胶凝材料项目2水泥水泥按矿物组成：硅酸盐系列、铝酸盐系列、硫铝酸盐系列、铁铝酸盐系列、氟铝酸盐系列按用途：通用水泥（六大品种）专用水泥（油井、大坝、砌筑、道路水泥）特性水泥（特殊性能）2.1通用硅酸盐水泥概述2.1.1通用硅酸盐水泥的生产原料是石灰质原料和黏土原料两大类。水泥的生产过程可概括为“两磨一烧”（见视频）2.1.2通用硅酸盐水泥熟料的矿物组成及特性

硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙通用硅酸盐水泥熟料的矿物组成2.2硅酸盐水泥1）硅酸盐水泥的水化水泥加水后，孰料矿物开始与水发生水化反应，生成水化产物，并放出一定的热量2.2.1硅酸盐水泥的水化与凝结硬化2）硅酸盐水泥的凝结与硬化一般按水化反应速度和水泥整体结构特征分为：初始反应期、潜伏期、凝结期和硬化期4个阶段。3）影响水泥凝结、硬化的主要因素（1）孰料矿物的组成（2）水泥的细度（3）石膏掺量（4）水灰比（5）环境的温度和湿度（6）养护龄期2.2.2硅酸盐水泥的主要技术性质硅酸盐水泥的主要技术性质有细度、凝结时间、体积安定性、强度、（水化热、化学指标）等。

1）细度（选择性指标）指水泥颗粒的粗细程度，它是影响水泥性能的重要指标。

2）凝结时间（强度性指标）初凝时间:从水泥全部加入水后至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间:从水泥全部加入水后至水泥净浆完全失去可塑性所需的时间。

国家标准规定：硅酸盐水泥初凝时间不少于45min；终凝时间不大于390min3）体积安定性（强制性指标）水泥的体积安定性是指水泥浆硬化后体积变化是否均匀的性质。4）强度及强度等级（强制性指标）将水泥、标准砂和水按规定比例（水泥:标准砂:水＝1:3.0:0.5）用规定方法制成规格为40mm×40mm×160mm的标准试件，在标准养护条件下养护，测定其3d、28d的抗压强度、抗折强度。通用硅酸盐水泥各强度等级、各龄期的强度标准值5）水化热水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。水化热在混凝土工程中，既有有利的影响，也有不利的影响。6）化学指标不溶物：不溶于酸、碱烧失量：高温锻烧质量损失碱含量：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示2.2.3水泥石的腐蚀与防止

1）软水侵蚀（仅含少量钙、镁等可溶性盐的水）

2）酸类腐蚀

3）盐类腐蚀

4）强碱腐蚀5）防止水泥石腐蚀的措施（1）根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。（2）提高水泥石的密实度，降低孔隙率。（3）设置保护层。2.2.4硅酸盐水泥的特性

1）快凝快硬、高强

2）水化热高

3）抗冻性好

4）碱度高、抗碳化能力强

5）抗腐蚀性差

6）耐热性差

7）耐磨性好

8）干缩小

9）湿热养护效果差2.3掺混合材料的硅酸盐水泥

2.3.1混合材料

1）活性混合材料（1）粒化高炉矿渣（2）火山灰质混合材料（3）粉煤灰2）非活性混合材料非活性混合材料：主要起填充作用，所以又称为填充性混合材料。目的：主要是为了提高水泥产量，调节水泥强度等级，降低水化热等。主要品种有慢冷矿渣、磨细石英砂、黏土、磨细石灰石粉及高硅质炉灰等。2.3.2掺入混合材料的硅酸盐水泥的技术要求1）物理指标（1）凝结时间（强制性指标）普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min.（2）安定性（强制性指标）（3）强度（强制性指标）

3d、28d的抗压强度、抗折强度，见前表。（4）细度（选择性指标）2）化学指标（1）不溶物（2）烧失量（3）氧化镁、三氧化硫含量（4）氯离子（5）碱含量2.3.3掺入混合材料的硅酸盐水泥的特性

1）普通水泥（1）早期强度较硅酸盐水泥略低（2）水化热较硅酸盐水泥略低（3）抗冻性、抗碳化能力略有降低（4）耐腐蚀性略有提高（5）耐热性稍好（6）耐磨性略有降低2）矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉