建筑材料学全套课件

材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社建筑材料学出版社ISBN

978-7-5624-4862-4材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

各种土建工程皆由材料构成，材料的性质决定了工程的使用性能。0.1建筑材料及其分类

广义上的建筑材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称。其种类极为繁多，不仅外观、形态各异，而且加工、结构、性质、用途等各方面均有显著差别。绪

论材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社为了研究、应用和叙述的方便，常对其从不同的角度进行分类。(1)按材料的主要组成成分分类图0.1建筑材料的分类材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)按材料的使用功能分类(3)按材料的来源分类0.2建筑材料在土建工程中的地位

建筑材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。0.3建筑材料的可持续发展(1)建筑材料与人居环境(2)建筑材料的可持续发展0.4我国建筑材料的现状和发展趋势材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①高耐久性。②高性能。③多功能化。④绿色环保。⑤智能化。

⑥主产品和配套产品同步发展，并解决好利益平衡关系。0.5建筑材料的检验方法及标准化(1)建筑材料的一般检验方法材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①物理性能实验②力学性能实验③材料与水的实验(2)建筑材料的标准化①国家标准②行业标准③地方标准材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④企业标准0.6课程的目的和要求(1)课程的目的与主要内容(2)课程理论课学习任务(3)课程实验课学习任务(4)作业材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

建筑物由多种建筑材料组成。材料性能的优劣在很大程度上决定了建筑物的安全性、耐久性、适用性和美观性。1.1材料的组成、结构与构造

影响材料性质的因素有多种，常归纳为外部因素和材料自身的内部因素两部分。材料的组成与结构是决定材料性质的内因。第1章

建筑材料的基本性质材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1.1.1材料的组成(1)化学组成(2)矿物组成1.1.2材料的结构与构造(1)微观结构1)晶体结构2)玻璃体(非晶体)结构3)胶体结构(2)亚微观结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)材料的构造1.2材料的基本物理性质1.2.1材料的基本状态参数(1)密度与视密度(2)表观密度材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)堆积密度材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)密实度与孔隙率1)密实度2)孔隙率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(5)填充率与空隙率1)填充率2)空隙率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1.2.2材料与物理过程有关的性质(1)材料与水有关的性质图1.1材料润湿示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)亲水性与憎水性2)吸湿性3)吸水性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)材料的含水状态①干燥状态②气干(风干)状态图1.2材料的含水状态材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③饱和面干状态④湿润状态5)耐水性6)抗渗性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社7)抗冻性(2)材料的热工性质1)材料的导热性2)材料的热容材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)热变形性(3)材料的耐火性质(4)材料的声学性质1)吸声性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)隔声性1.3材料的力学性质材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社•1.3.1材料的理论强度•1.3.2材料的强度和比强度(1)抗压、抗拉及抗剪强度图1.3两原子间相互作用力曲线图1.4材料理论强度推导示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图1.5材料所受外力示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)抗折(弯)强度(3)强度等级(4)比强度1.3.3弹性与塑性(1)弹性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)塑性1.3.4脆性、韧性与展性(1)脆性(2)韧性(3)展性1.3.5硬度与耐磨性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)硬度1)莫氏硬度(分级法硬度)2)肖氏硬度3)布氏硬度图1.6材料的受力变形曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)维氏硬度5)洛氏硬度6)里氏硬度(2)耐磨性1.4材料的耐久性

材料在所处工作环境下，长期抵抗内外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社能的能力，称为材料的耐久性。

作用于材料的内外部劣化因素可概括为以下几个方面：①物理作用②化学作用③机械与力学作用④生物作用材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

天然石材是指采自地壳经加工或不加工的岩石。2.1岩石的基本知识

岩石是由各种不同的地质作用所形成的天然矿物的集合体。组成岩石的矿物称为造岩矿物。2.1.1造岩矿物第2章

天然石材材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2.1.2岩石的结构及构造(1)岩浆岩的结构和构造材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)岩浆岩的结构①按岩石中矿物的结晶程度分类A.全晶质结构B.半晶质结构C.非晶质结构②按岩石中矿物的晶粒大小分类A.显晶质结构B.隐晶质结构C.玻璃质结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③按岩石中矿物晶粒的相对大小分类A.等粒结构B.不等粒结构2)岩浆岩的构造①块状结构②流纹状构造③气孔状构造④气孔状构造(2)沉积岩的结构和构造材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)沉积岩的结构①碎屑结构②泥质结构③结晶结构④生物结构2)沉积岩的构造①层理构造②层面构造③化石材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)变质岩的结构和构造1)变质岩的结构①变余结构②变晶结构③碎裂结构2)变质岩的构造①板状构造②千枚状构造③片状构造材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④片麻状构造⑤块状构造2.1.3岩石的形成与分类(1)岩浆岩1)深成岩2)喷出岩3)火山岩(2)沉积岩1)机械沉积岩材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)化学沉积岩3)生物沉积岩(3)变质岩1)正变质岩2)副变质岩2.1.4岩石的技术性质(1)物理性质1)表观密度2)吸水性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)耐水性4)抗冻性5)耐热性6)导热性(2)力学性质1)抗压强度材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)冲击韧性3)硬度4)耐磨性(3)工艺性质1)可加工性2)磨光性3)抗钻性2.2建筑工程常用的岩石2.2.1建筑工程常用的岩浆岩材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)花岗岩(2)玄武岩、辉绿岩(3)火山灰、浮石、火山凝灰岩2.2.2建筑工程常用的沉积岩材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)石灰岩(2)砂岩2.2.3建筑工程常用的变质岩(1)大理岩(2)石英岩材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)片麻岩2.3天然石材的应用及防护2.3.1石材产品及技术要求(1)块状石材1)毛石2)料石(2)板状石材1)天然大理石板材2)天然花岗石板材材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2.3.2天然石材的选用原则(1)适用性(2)经济性(3)色彩(4)安全性2.3.3天然石材的破坏及防护(1)合理选材(2)表面处理材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

土木工程材料中将用来黏结砂、石子等散粒材料或砖、石块、砌块等块状材料成为一个整体的材料，统称为胶凝材料。3.1气硬性胶凝材料3.1.1石膏(1)石膏胶凝材料的生产(2)建筑石膏的凝结硬化第3章

胶凝材料材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)建筑石膏的技术性质与应用1)凝结硬化快图3.1建筑石膏凝结硬化示意图1—半水石膏；2—二水石膏胶体微粒；3—二水石膏晶体；4—长大、交错与共生的晶体材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)硬化后孔隙率较大3)硬化时体积微膨胀

4)隔热、吸声性能良好，可调节室内小气候5)防火性能好材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社6)可加工性能好3.1.2石灰(1)石灰的生产(2)石灰的熟化与硬化材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)石灰的技术性质和技术指标1)保水性好2)凝结硬化缓慢3)硬化后体积收缩、强度较低4)耐水性差材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)石灰的应用1)石灰乳和砂浆2)石灰土和三合土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)生产硅酸盐制品3.1.3水玻璃(1)水玻璃特性(2)水玻璃的硬化(3)水玻璃的性质与应用1)涂刷建筑材料表面，提高抗风化能力2)配制快凝堵漏防水剂3)用于土壤加固3.2水泥材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社无机水硬性胶凝材料统称为水泥。3.2.1通用硅酸盐水泥(1)通用硅酸盐水泥的定义(2)通用硅酸盐水泥的生产(3)通用硅酸盐水泥的组成图3.2硅酸盐系水泥主要生产流程示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)材料组成和化学成分材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)矿物组成及其特性①硅酸盐水泥熟料的矿物组成②硅酸盐水泥熟料矿物成分的特性3)有害杂质成分材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①游离氧化钙(f-CaO)②结晶氧化镁(MgO)③三氧化硫(SO3)材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④含碱矿物及玻璃体等(4)通用硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化图3.3硅酸盐水泥熟料矿物的强度增长曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)通用硅酸盐水泥的水化①硅酸盐水泥的水化②掺合料硅酸盐水泥的水化图3.4硅酸盐水泥凝结硬化过程示意图1—水泥颗粒；2—水分;3—胶体；4—晶体；5—水泥中未水化的水泥颗粒内核；6—毛细孔材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)硅酸盐水泥的凝结硬化过程与机理

3)影响通用硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素①水泥组成成分②石膏掺量③水泥细度材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④养护条件(温度、湿度)⑤龄期⑥水灰比⑦储存条件及时间(5)通用硅酸盐水泥的主要技术性质1)密度和堆积密度2)细度3)凝结时间4)体积安定性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5)强度及强度等级6)水化热(6)通用硅酸盐水泥石的腐蚀与防止材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)水泥石的主要腐蚀类型①软水(溶出性)侵蚀②盐类侵蚀③酸类侵蚀图3.5水泥石中的“水泥杆菌”示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④强碱腐蚀2)水泥石腐蚀的防止措施

针对水泥石腐蚀发生的原因，使用水泥时可采取下列防止措施：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。③隔离防护。3.2.2硅酸盐水泥(1)硅酸盐水泥的定义材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)硅酸盐水泥的特性与应用材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3.2.3掺合料硅酸盐水泥(1)水泥用混合材料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(2)掺合料硅酸盐水泥的特性与应用1)普通硅酸盐水泥材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)矿渣硅酸盐水泥

①具有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀能力②水化热低③早期强度低，后期强度增长率大④湿热敏感性大⑤保水性较差，泌水性大⑥干缩较大⑦抗冻性、耐磨性较差材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社⑧碳化速度较快、深度较大⑨耐热性好3)火山灰质硅酸盐水泥4)粉煤灰硅酸盐水泥5)复合硅酸盐水泥3.2.4通用硅酸盐水泥的应用与储存

不同品种的水泥在性能上各有其特点，应用时应根据工程所处环境条件、建筑物特点及混凝土所处部位合理选用，以满足工材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社程的不同要求。3.3特性水泥

特性水泥的品种很多，本节仅介绍土木工程、房屋维修工程中常用的几种。3.3.1其他品种的硅酸盐水泥(1)白色与彩色硅酸盐水泥1)白色硅酸盐水泥材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①白水泥制造原理及生产工艺②白水泥的技术性质材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③白水泥的产品等级2)彩色硅酸盐水泥(2)快硬硅酸盐水泥(3)膨胀水泥及自应力水泥(4)抗硫硅酸盐水泥3.3.2铝酸盐水泥(1)铝酸盐水泥的矿物组成及其水化硬化(2)铝酸盐水泥的技术要求与特性1)铝酸盐水泥的性能指标材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)铝酸盐水泥的技术特性(3)铝酸盐水泥的应用及施工注意事项3.3.3硫铝酸盐水泥材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.1混凝土概述4.1.1混凝土的分类及用途

混凝土的品种繁多且不断增加，性能和应用也各异。4.1.2水泥混凝土(1)水泥混凝土的发展及应用第4章

水泥混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

1928年法国甫列什涅(E.Freyssinet)发明了预应力钢筋混凝土施工工艺，提出了混凝

土收缩和徐变理论。预应力混凝土的出现，是混凝土技术的一次飞跃。它通过外部条

件对混凝土进行改性，为钢筋混凝土结构

在大跨度桥梁等结构物中的应用开辟了新

的途径。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)水泥混凝土的特点4.1.3普通混凝土普通水泥混凝土是指用天然砂、石子作为骨料制成的水泥混凝土，简称普通混凝土。4.2普通混凝土的基本组成材料•4.2.1普通混凝土的组成材料及其作用•4.2.2水泥•(1)品种选择•(2)强度等级选择材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.2.3骨料材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)含泥量和泥块含量(2)有害物质含量(3)坚固性(4)碱活性(5)颗粒级配和粗细情况图4.1普通混凝土的结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.2骨料的颗粒级配材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)石子的最大粒径和颗粒级配图4.3砂的级配区曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(6)骨料的形状和表面特征材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(7)强度(8)吸水率与含水率(9)视密度、堆积密度及空隙率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.2.4拌和及养护用水

混凝土用水按产源分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置过的工业废水。4.3普通混凝土的性能材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

普通混凝土的性能包括混凝土拌合物的和易性、凝结特性、硬化混凝土的强度、变形及耐久性等。4.3.1混凝土拌合物的和易性图4.4混凝土拌合物坍落度的测定图4.5维勃稠度仪材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)和易性的定义1)流动性2)黏聚性3)保水性(2)和易性的测定方法1)坍落度试验2)维勃稠度试验(3)和易性的主要影响因素1)水泥浆的数量材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)水泥浆的稠度3)单位用水量4)含砂率图4.6含砂率与坍落度的关系(水和水灰比一定)图4.7含砂率与水泥用量的材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5)其他因素①组成材料的性质②温度和时间图4.8温度对拌合物坍落度的影响图4.9坍落度与拌合物存放时间的关系材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)流动性指标(坍落度)的选择4.3.2混凝土拌合物的凝结时间虽然水泥的水化反应是混凝土拌合物产生材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社凝结的根源，但是混凝土拌合物的凝结时间与配制该混凝土所用水泥的凝结时间并不相等。4.3.3硬化混凝土的强度

普通混凝土一般用做结构材料，其最主要的技术性质是强度，包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪及握裹强度等。(1)混凝土的抗压强度1)混凝土的受压破坏过程材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.10混凝土受压时的内部应力传递图4.11混凝土受压荷载-变形曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)混凝土的抗压强度与强度等级图4.12不同受力阶段混凝土裂缝发展示意材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①混凝土立方体抗压强度

②混凝土立方体抗压强度标准值及强度等级图4.13混凝土立方体试件受压时的环箍效应材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.14混凝土强度与水灰比及灰水比的关系(原材料一定)材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③混凝土轴心抗压强度(2)混凝土的抗拉强度(3)混凝土的抗折强度(4)混凝土强度的主要影响因素1)水泥强度等级和水灰比2)骨料3)龄期4)养护条件材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.15混凝土强度增长曲线图4.16养护温度对混凝土强度的影响材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.17

混凝土强度与冻结龄期的关系

图4.18

混凝土强度与保湿养护时间的关系4.3.4硬化混凝土的变形(1)化学减缩(2)温度变形材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)干湿变形(4)荷载作用下的变形1)短期荷载作用下的变形图4.19混凝土的湿胀干缩变形材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①弹塑性变形②变形模量与弹性模量图4.20混凝土在压力作用下的应力-应变曲线图4.21低应力下重复荷载的应力-应变曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.22混凝土的变形与荷载作用时间关系材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.3.5硬化混凝土的耐久性

混凝土的耐久性是指在外部与内部不利因素的长期作用下，保持其原有设计性能和使用功能的性质，是混凝土结构经久耐用的重要指标。(1)抗渗性(2)抗冻性(3)抗侵蚀性(4)碳化材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(5)碱-骨料反应4.4混凝土外加剂和掺合料

工程结构和施工技术的发展对混凝土性能不断提出新的要求。图4.23表面活性剂的分子模型材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.4.1外加剂的分类①改善混凝土流变性能的外加剂

②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂图4.24表面活性剂分子的吸附定向排列材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③两性离子型③改善混凝土耐久性的外加剂④提供混凝土特殊性能的外加剂4.4.2表面活性剂(1)表面活性剂的定义与作用(2)表面活性剂的类型①阴离子型②阳离子型图4.25表面活性剂浓度与水溶液表面张力的关系材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④非离子型(3)表面活性作用与浓度的关系4.4.3混凝土常用外加剂

目前混凝土常用的有机物外加剂多属亲水性表面活性剂，主要是阴离子型的，还有图4.26表面活性剂的浓度变化情况材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社部分非离子型的。(1)减水剂1)减水剂的作用机理图4.27减水剂的减水作用示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)常用的减水剂①木质素系减水剂②糖蜜系减水剂③萘磺酸盐系减水剂④树脂系减水剂⑤复合减水剂(2)引气剂1)引气剂的作用机理2)引气剂对混凝土性能的影响材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①改善混凝土拌合物的和易性②提高抗渗性和抗冻性③强度、弹性模量降低，耐磨性变差图4.28引气剂作用示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)引气剂的使用(3)早强剂1)氯化钙2)硫酸钠材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)三乙醇胺4)复合早强剂(4)速凝剂(5)缓凝剂1)缓凝剂的种类和常用品种材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)缓凝剂的作用机理和应用4.4.4外加剂应用技术(1)外加剂品种的选择(2)外加剂掺量的确定材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)外加剂的掺加技术1)减水剂的掺用①先掺法材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社②同掺法③滞水法④后掺法2)其他外加剂的掺用①早强剂、早强减水剂及防冻剂②引气剂③缓凝剂④膨胀剂⑤速凝剂材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.4.5混凝土掺合料

混凝土掺合料是为改善混凝土拌合物以及硬化混凝土的性能、节约水泥而加入的天然的、人造的或工业废渣矿物细粉材料。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)粉煤灰1)粉煤灰的质量要求2)粉煤灰的掺用粉煤灰在混凝土中的主要作用机理如下：①火山灰活性效应②微骨料效应③形态效应

混凝土中掺用粉煤灰的效果与粉煤灰的掺入方式有关。常用方式如下：材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①等量取代水泥法②粉煤灰代砂法(外加法)③超量取代水泥法(2)粒化高炉矿渣粉(3)硅灰材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.5普通混凝土的质量控制与评定材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

混凝土质量控制的目的在于选用最经济的方案生产出质量合格的混凝土，也即生产材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社的混凝土应能满足设计要求的技术性质，具有较好的均匀性且达到规定的保证率。

4.5.1混凝土质量控制与评定的统计学基本概念图4.29混凝土强度的正态分布曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.30离散程度不同的两条强度概率分布曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)混凝土强度的波动规律——正态分布图4.31混凝土强度保证率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)混凝土强度的统计参数及质量均匀性(3)混凝土强度保证率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)混凝土的配制强度4.5.2混凝土质量的初步控制(1)组成材料的质量控制(2)混凝土配合比的确定与控制4.5.3混凝土质量的生产控制

在原材料和配合比确定以后，混凝土进入制作阶段，包括材料计量、拌和、运输、浇筑、振捣和养护等工序。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)混凝土施工过程中的质量控制(2)混凝土施工质量管理图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图4.32混凝土施工质量管理图(3)混凝土生产管理水平确定4.5.4混凝土强度的合格评定材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

混凝土强度的合格评定是混凝土质量合格控制中的重要内容之一。(1)混凝土强度试件的留置(2)检验判定方法1)统计方法①已知标准差σ0材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社②未知标准差σ0材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)非统计方法(3)混凝土强度的合格性判定(4)混凝土强度质量评定实例4.6混凝土的配合比设计

混凝土的配合比是指混凝土中各组成材料的质量比例关系。4.6.1普通混凝土的配合比设计材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)配合比设计概述1)配合比设计的任务2)配合比设计参数及其确定原则①水灰比②单位用水量③砂率3)配合比设计的算料基准4)配合比的表示方法(2)配合比设计的方法与步骤材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)普通混凝土配合比的设计过程1)掌握配合比设计的基本依据2)混凝土配制强度的确定3)初步配合比的计算材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①初步确定水灰比(W/C)②选取单位用水量mw0材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社A.干硬性和塑性混凝土用水量的确定B.流动性和大流动性混凝土用水量的确定材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③计算单位水泥用量mc0④选取合理的砂率βs⑤计算粗、细骨料的用量mg0、ms0材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)基准配合比的确定材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5)设计配合比的确定6)施工配合比(4)普通混凝土配合比设计实例4.6.2掺外加剂混凝土的配合比设计

如果减水剂、引气剂等外加剂的掺量小于

5%，应以确定的基准配合比中的水泥用量为基数，按照确定的掺量百分比计算外加剂的掺量，不考虑外加剂的质量和体积。(1)掺减水剂材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)以节约水泥为主要目的时的配合比设计

2)以提高混凝土拌合物的流动性为主要目的时的配合比设计材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

3)以提高混凝土强度及耐久性为主要目的时的配合比设计(2)掺膨胀剂材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.6.3掺矿物掺合料混凝土的配合比设计

先按不掺矿物掺合料计算出混凝土的初步配合比，然后分两种情况计算掺矿物掺合料后混凝土的配合比。(1)等量取代法材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)超量取代法4.7其他品种水泥混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

不仅是普通混凝土，还有许多其他品种的水泥混凝土也在建筑工程中得到了广泛

应用。4.7.1高强混凝土

随着工程材料质量的提高和结构施工技术的革新，为了适应现代化工程向大跨、高耸、重载方向发展和承受恶劣环境条件的需要，人们对混凝土的强度不断地提出更高的要求。(1)高强混凝土的配制途径材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)原材料选择①水泥②优质骨料A.粗骨料B.细骨料③外加剂④高活性矿物质掺合料2)配合比设计要点3)施工工艺材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①搅拌工艺②成型工艺A.振动成型工艺B.加压成型工艺③养护工艺(2)高强混凝土的性能1)力学性能2)体积稳定性3)耐久性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)施工工作性(3)高强混凝土在工程中的应用4.7.2高性能混凝土

高性能混凝土性能好而且节能，更符合混凝土和钢筋混凝土结构的施工和使用要求，适用范围很广。(1)高性能混凝土的工作性1)拌合物工作性的特点2)控制高性能混凝土坍落度损失的措施材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①加缓凝型外加剂②后掺法掺加减水剂③分次添加高效减水剂④使用载体流化剂⑤开发能够减小坍落度损失的高效减水剂⑥考虑胶凝材料与高效减水剂的相容性(2)提高混凝土耐久性的技术途径(3)配制高性能混凝土的主要技术途径1)混凝土高性能化最重要的技术手段材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)原材料的质量要求①水泥②超细粉矿物掺合料③粗细骨料④高性能减水剂3)施工工艺要求4)配合比设计要求①高耐久性②高工作性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③高强度④经济性(4)高性能混凝土的特性及应用①自密实性②体积稳定性③强度④水化热⑤收缩和徐变⑥耐久性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社⑦耐火性4.7.3轻混凝土

干表观密度不大于1

950

kg/m3的混凝土称为轻混凝土，包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)轻骨料混凝土1)轻骨料2)轻骨料混凝土的技术性质3)轻骨料混凝土施工注意事项(2)多孔混凝土1)加气混凝土2)泡沫混凝土3)无砂大孔混凝土4.7.4抗渗混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

配制抗渗性能好的混凝土的途径：一是提高混凝土的密实度，减少毛细孔的数量；材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社二是在配制混凝土时掺入适量的引气剂或发泡剂。(1)普通防水混凝土(2)外加剂防水混凝土1)减水剂防水混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)氯化铁防水混凝土3)引气剂防水混凝土4)三乙醇胺防水混凝土(3)膨胀水泥防水混凝土4.7.5聚合物混凝土(1)聚合物浸渍混凝土(2)聚合物胶结混凝土(3)聚合物水泥混凝土4.7.6喷射混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

喷射混凝土是用压缩空气喷射施工的混凝土。4.7.7流态混凝土

流态混凝土是随着预拌混凝土工业、运拌车、混凝土泵、布料杆等现化施工工艺而出现的，是指在预拌的坍落度为80～150mm的塑性混凝土拌合物中加流化剂，经

过搅拌得到的易于流动、不易离析、坍落度大于160

mm(一般为180～220

mm)、浇

筑时不需振捣或稍加振捣即可密实的混材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社凝土。4.7.8纤维混凝土

纤维混凝土是以普通混凝土为基体，外掺各种短切纤维材料而成。4.7.9膨胀混凝土

普通水泥混凝土常因水泥石的收缩而开裂，不仅会降低抗拉强度、破坏结构的整体性、降低混凝土的抗渗性，而且大气和水中的

侵蚀性介质也易于直接进入混凝土内部，

腐蚀混凝土或钢筋。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4.7.10干硬性混凝土

拌合物坍落度小于10mm的混凝土称为干硬性混凝土。干硬性混凝土的和易性根据维勃稠度值的大小来划分。4.7.11碾压混凝土

将干硬性混凝土拌合物薄层摊铺，经振动碾压密实的混凝土，称为碾压混凝土。适用于道路、机场、地坪和大坝工程。(1)固结砂石料碾压混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)干贫性碾压混凝土(3)高粉煤灰掺量碾压混凝土4.7.12防辐射混凝土

防辐射混凝土也称屏蔽混凝土或重混凝土，能屏蔽α、β、γ、X等射线和中子流的辐射。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.1建筑砂浆的定义和分类

建筑砂浆简称砂浆，是由胶凝材料、细骨料、水和外加剂按一定的比例配制而成的建筑材料，又称细骨料混凝土。砂浆中的水泥用量约为混凝土中水泥用量的1/5～1/4。砂浆主要用于砌筑、抹面、防水、修补、装饰、防腐及隔热保温等，其中砌筑砂浆用量最大。第5章

建筑砂浆材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.2砂浆对组成材料的要求

砂浆的组成材料包括胶凝材料、水、细骨料、外加剂等。5.2.1胶凝材料(1)水泥(2)石灰膏(3)粉煤灰(4)矿渣粉(5)黏土膏材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.2.2水

砂浆对水的要求与混凝土相同，应使用不含有害物质的洁净水。5.2.3细骨料

砂浆用于砌筑墙体材料时，宜用中砂；用于砌筑基础、护坡、挡土墙、溢洪道等毛石砌体时，宜用粗砂。5.2.4外加剂5.3砌筑砂浆的技术性质材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.3.1新拌砂浆和易性(1)流动性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)保水性5.3.2强度及强度等级

砂浆在砌体中要传递荷载，应具有一定的强度。5.3.3黏结力材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

为了保证砌体具有一定的强度、耐久性以及与建筑物的整体稳定性，要求砂浆与砌体基材间有一定的黏结力。5.3.4变形性

砂浆的变形性是指砂浆在承受荷载或因环境温湿度变化时体积发生变化的性质。5.3.5凝结时间

砂浆的凝结时间以截面积为30

mm2贯入度试针贯入砂浆中至25

mm深度时的贯入阻力表示。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.3.6耐久性

相对于混凝土，砂浆的密实度和强度低，因而耐久性也较差。砂浆的耐久性主要通过抗冻性试验测试。5.4砂浆的配合比设计材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.4.1理论配合比计算(1)配制强度确定(2)砂浆的单位水泥用量mc(3)水泥混合砂浆中掺合料用量md材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)砂浆的单位砂子用量ms(5)砂浆的单位用水量mw5.4.2配合比试配、调整与确定5.5砂浆的取样规定与强度评定5.5.1取样规定

每一楼层各强度等级的砂浆至少取一组试样，每250

m3砌体各强度等级的砂浆至少取一组试样，每天每台搅拌机搅拌的砂浆至少取一组试样。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社5.5.2强度评定5.6其他砂浆5.6.1普通抹面砂浆(1)原材料①水泥、石灰膏。②砂子③纸筋、麻刀(2)技术要求5.6.2防水抹面砂浆材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

用于制作防水层的砂浆称为防水抹面砂浆，简称防水砂浆。①硅酸钠(水玻璃)为基材的防水剂②以拒水性物质为基料的防水剂③以氯化物金属盐类为基料的防水剂5.6.3装饰抹面砂浆(1)组成材料①胶凝材料②砂子材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③颜料(2)种类①水刷石②斩假石③拉假石④干黏石⑤水磨石⑥假面砖⑦假大理石材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社⑧喷涂⑨滚涂⑩弹涂•5.6.4抗冲耐磨砂浆•5.6.5耐酸砂浆•5.6.6绝热砂浆•5.6.7吸声砂浆材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

金属材料包括黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁元素为主要成分的金属及

其合金，如铁、钢和合金钢。6.1钢材的生产及钢的分类6.1.1钢材的生产

钢材的生产可大致分为钢的冶炼、铸锭和压力加工等三个过程。第6章

建筑钢材材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)钢的冶炼①转炉炼钢法②电弧炉炼钢法(2)脱氧与铸锭图6.1钢材在热轧时的变形和再结晶材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)热压力加工6.1.2钢的分类(1)按化学成分分①碳素钢②合金钢(2)按有害杂质分

按钢中有害杂质磷和硫含量的多少，分为普通钢、优质钢、高级优质钢。(3)按用途分材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①结构钢②工具钢③特殊钢6.2建筑钢材的主要技术性质

钢材作为主要的受力结构材料，需要同时具备良好的力学性能和工艺性能。6.2.1力学性能(1)抗拉性能1)弹性模量和比例极限材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图6.2低碳钢单轴拉伸应力-应变示意图2)弹性极限3)屈服强度4)极限强度5)伸长率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图6.3条件屈服强度示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)冲击韧性(3)耐疲劳性图6.4冲击韧性试验示意1—摆锤；2—试件；3—台座材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)硬度6.2.2工艺性能(1)可焊性图6.5温度对低合金钢冲击韧性的影响材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①电弧焊②接触对焊常见的焊接缺陷有：①焊缝金属缺陷图6.6钢材冷弯试验示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社②基体金属热影响区的缺陷(2)冷弯性能6.3钢的组成与结构6.3.1钢的基本晶体组织图6.7体心立方晶体的格子构造材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图6.8金属晶格类型图6.9多晶体构造图6.10纯铁的晶格及其滑移面示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)金属的结晶概念(2)纯铁的同素异晶转变(3)铁碳合金的晶体组织1)固溶体①铁素体α②奥氏体γ2)化合物Fe3C3)机械混合物①珠光体P图6.11固溶体材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图6.12

Fe-Fe3C的合金相图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社②莱氏体L(4)钢的基本晶体组织与钢材性能的关系1)铁碳合金相图的概念2)钢的基本晶体组织与钢材性能的关系图6.13钢的标准组织图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

6.3.2钢的化学成分及其对钢材性能的影响(1)碳(C)图6.14所示为在缓慢冷却的铁碳合金中各种晶体组织的百分含量。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)磷(P)(3)硫(S)(4)氧(O)图6.15不同含碳量的钢材拉伸图图6.16含碳量对热轧碳素钢性质的影响σb—抗拉强度；αk—冲击韧性；HBS—硬度；δ—伸长率；ψ—断面收缩率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(5)氮(N)(6)氢(H)(7)锰(Mn)(8)硅(Si)(9)钛(Ti)图6.17晶格缺陷示意材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(10)钒(V)6.3.3钢材的结构6.4钢材的冷加工和热处理图6.18钢筋冷拉时效强化示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社•6.4.1冷加工强化与时效处理•6.4.2热处理(1)退火图6.19冷拔加工示意图图6.20热处理工艺示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)正火(3)淬火(4)回火(5)调质6.5建筑用钢、钢材的标准和选用

建筑工程使用的钢材主要由碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢加工而成，可分为钢结构用钢材和钢筋混凝土结构用钢材两大类。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社6.5.1建筑用钢材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)碳素结构钢材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)牌号2)技术要求材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①牌号和化学成分②冶炼方法③交货状态④力学性能⑤表面质量3)性能及应用(2)优质碳素结构钢

①按冶金质量等级分优质钢、高级优质钢

A、特级优质钢E。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

②按使用方法分压力加工用钢UP、热压力加工用钢UHP、顶锻用钢UF、冷拔坯料用

钢UCD、切削加工用钢UC。(3)低合金高强度结构钢1)牌号表示方法2)技术性能与应用(4)钢的选用不同结构对材质的要求程度是：①重要结构构件(如梁、柱、屋架等)高于材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社一般构件(如墙架、平台等)；②受拉、受弯构件高于受压构件；材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③焊接结构高于螺栓连接或铆接结构；

④低温工作环境的结构高于常温工作环境的结构；

⑤直接承受动力荷载的结构高于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构；

⑥重级工作制构件(如重型吊车梁)高于中、轻级工作制构件。6.5.2钢结构用钢材(1)热轧型钢材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①角钢②L型钢图6.21热轧型钢截面示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③工字钢④槽钢图6.22冷弯型钢截面示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社⑤H型钢和剖分T型钢(2)冷弯薄壁型钢(3)钢管(4)板材图6.23两种型号压型钢板示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①钢板②花纹钢板③压型钢板④彩色涂层钢板(5)棒材①热轧六角钢和热轧八角钢②扁钢③圆钢和方钢6.5.3钢筋混凝土结构用钢材材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图6.24月牙肋钢筋表面及截面形状材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)热轧钢筋材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)热轧光圆钢筋2)热轧带肋钢筋(2)热处理钢筋1)余热处理钢筋2)预应力混凝土用热处理钢筋(3)冷加工钢筋1)冷轧带肋钢筋2)冷拉钢筋3)冷拔低碳钢丝材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图6.25刻痕钢丝外形图图6.26预应力螺旋肋钢丝外形图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(4)预应力混凝土用钢丝(5)预应力混凝土用钢绞线(6)混凝土用钢纤维(7)钢筋的选用6.6钢材的防护6.6.1钢材的锈蚀与防止图6.27

1×7结构钢绞线截面示意图`材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)钢材的锈蚀(2)钢材的防锈①合金化②金属覆盖③非金属覆盖④阴极保护

除以上方法外，钢结构最常用的防锈方法是表面油漆。涂料通常分为底漆、中间漆和面漆。底漆要求有较好的附着力和防锈材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社能力；中间漆为防锈漆；面漆是为了防止底漆老化，且有较好的外观色彩。

常用的底漆有：红丹防锈底漆、环氧富锌漆、云母氧化铁底漆和铁红环氧底漆等。常用面漆有：灰铅漆、醇酸磁漆和酚醛磁漆等。(3)混凝土用钢筋的防锈6.6.2钢材的防火(1)防火涂料(2)不燃性板材材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

沥青材料是一种有机胶凝材料，由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的混合物。

沥青按其在自然界中获得的方式，可分为地沥青和焦油沥青两大类。

地沥青是由天然产状或石油精制加工得到的沥青材料。按产源不同分为：第7章

沥青材料材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①天然沥青②石油沥青7.1石油沥青

石油沥青是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油(如汽油、煤油、柴油等)及润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产品。7.1.1石油沥青的组分与结构(1)元素组成(2)化学组分材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(3)胶体结构1)胶体结构的形成2)胶体结构分类①溶胶型结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图7.1溶胶型沥青结构示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社②溶-凝胶型结构③凝胶型结构3)胶体结构类型的判定图7.2凝胶型沥青结构示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①PI＜-2：溶胶结构；②-2＜PI＜+2：溶-凝胶结构；图7.3沥青标准黏度试验示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③PI＞+2：凝胶结构。图7.4沥青针入度试验示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图7.5沥青软化点试验示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社7.1.2石油沥青的技术性质(1)密度(2)黏滞性图7.6沥青延度试验示意图材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)标准黏度2)针入度3)软化点(3)延性和脆性1)延性2)脆性(4)温度稳定性1)针入度指数(5)黏附性图7.7沥青的对数针入度-温度关系曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)黏附机理材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图7.8沥青-水-石料三相系平衡材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)评价方法(6)耐久性1)影响因素①热②氧③光④水2)评价方法①热致老化材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社A.沥青薄膜试验图7.9沥青劲度模量与时间和温度的关系材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社B.蒸馏②耐候性(7)黏弹性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(8)安全性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社7.1.3石油沥青的技术标准(1)黏稠道路石油沥青的技术标准材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)液体石油沥青技术标准(3)建筑石油沥青技术标准7.1.4石油沥青的选用(1)道路石油沥青(2)建筑石油沥青(3)普通石油沥青7.1.5沥青的掺配和改性(1)沥青的掺配(2)沥青的改性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)改性剂的种类①聚合物类改性剂A.橡胶类B.热塑性橡胶类C.树脂类②纤维类改性剂材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③固体颗粒改性剂④硫磷类改性剂⑤黏附性改性剂A.无机类B.有机酸类C.重金属皂类D.合成化学抗剥剂⑥耐老化改性剂2)改性沥青的生产方法材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①机械搅拌法②溶剂法③胶磨粉法④胶体磨法7.2其他沥青7.2.1煤沥青(1)煤沥青的化学组成及结构特点①游离碳②树脂材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③油分(2)煤沥青的技术性质1)温度稳定性低2)黏附性较好材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)耐候性较差4)塑性较差5)防腐性能较好(3)煤沥青的技术标准及应用7.2.2乳化沥青(1)组成材料1)沥青2)水3)乳化剂材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)稳定剂(2)乳化机理(3)特点与应用7.2.3再生沥青(1)沥青材料的老化(2)沥青的再生材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社7.3沥青混合料7.3.1沥青混合料的类型(1)密级配沥青混合料(2)开级配沥青混合料(3)半开级配沥青碎石混合料(4)间断级配沥青混合料(5)沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石)(6)沥青玛蹄脂碎石混合料7.3.2沥青混合料的组成材料材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社

沥青混合料的技术性质决定于组成材料的性质、组成配合的比例和混合料的制备工艺等因素。(1)沥青(2)粗骨料(3)细骨料(4)填料(5)纤维稳定剂7.3.3沥青混合料的组成结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)沥青混合料的组成结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)悬浮密实结构2)骨架空隙结构3)密实骨架结构(2)沥青混合料的强度形成原理图7.10沥青混合料的典型组成结构材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社1)抗剪强度的材料参数2)抗剪强度的影响因素①沥青结合料的黏度②沥青与矿料化学性质③矿料比面④沥青用量

⑤矿质混合料的级配类型、粒度、表面性质材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图7.11沥青与矿粉交互作用的结构图式材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社⑥温度⑦变形速率图7.12沥青用量对沥青混合料c、φ的影响材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社7.3.4沥青混合料的技术性质和技术指标(1)沥青混合料的技术性质1)高温稳定性①马歇尔稳定度②车辙试验材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社2)低温抗裂性3)耐久性材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)抗滑性5)抗渗性6)施工和易性(2)热拌沥青混合料的技术指标7.3.5热拌沥青混合料的配合比设计

沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证等三个阶段，通过配合比设计决定沥青混合料的材料品种、矿料级配及沥青用量。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(1)目标配合比设计1)矿质混合料的组成设计①确定沥青混合料类型②确定矿质混合料的级配范围③矿质混合料配合比例计算。A.组成材料的原始数据测定B.计算组成材料的配合比C.调整配合比2)确定沥青混合料的最佳沥青用量材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社①制备试样②测定物理指标A.毛体积相对密度B.矿料的合成毛体积相对密度γsbC.矿料的合成表观相对密度γsa材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社D.预估的最佳油石比Pa或沥青用量PbE.矿料的有效相对密度F.沥青混合料的最大理论相对密度

G.空隙率VV、矿料间隙率VMA、有效沥青的饱和度VFA材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社③测定力学指标A.马歇尔稳定度材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社B.流值C.马歇尔模数图7.13马歇尔稳定度试验荷载变形曲线材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社④马歇尔试验结果分析3)水稳定性检验材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社图7.14马歇尔试验结果示例注:图中a1＝4.2%，a2＝4.25%，a3＝4.8%，a4＝4.7%，OAC1＝4.49%(由4个平均值确定),OACmin＝4.3%，OACmax＝5.3%，OAC2＝4.8%，OAC＝4.64%。此例中相对于空隙率4%的油石比为4.6%。材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社4)高温稳定性检验5)低温抗裂性检验6)渗水系数检验(2)生产配合比设计(3)生产配合比验证阶段(4)沥青混合料配合比设计计算实例7.3.6沥青混凝土的应用

沥青混凝土主要用于道路路面和水工结构物。不同用途对沥青混凝土的性能有着不材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社同要求。(1)在道路工程中的应用1)沥青混凝土道路的断面结构2)沥青混凝土道路破坏形式(2)在水工工程中的应用

沥青混凝土在水工结构物中主要用于以下部位：1)防水层沥青混凝土2)排水层沥青混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社3)反滤层或找平层沥青混凝土4)保护层沥青混凝土5)水下沥青混凝土6)防护性沥青混凝土材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社木材是人类最早使用的建筑材料之一。8.1木材的分类与构造8.1.1木材的分类

木材按树木生长状况可分为外长树木材和内长树木材。8.1.2木材的构造(1)木材的宏观构造第8章

木材材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社(2)木材的微观构造8.2木材的主要性能图8.1树干的三个切面1—横切面；2—径切面；3—弦切面；4—树皮；5—木质部；6—年轮；7—髓线；8—髓心材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社8.2.1化学性质图8.2木材的平衡含水率材料科学与工程专业本科系列教材——建筑材料学出版社理工分社8