一认知建筑材料的基础知识

任务一建筑材料的分类、作用及检验与标准任务二建筑材料物理、力学、化学和耐久性能建筑材料任务一：建筑材料的分类、作用及检验与标准模块1建筑材料的分类与作用一、建筑材料的定义与分类（一）建筑材料的定义1．广义：指建造建筑物和构筑物的所有材料，包括使用的各种原材料、半成品、成品等的总称。（建筑工程中把建筑材料分为原材料和中间产品两大类）2．狭义：指直接构成建筑物和构筑物实体的材料。建筑材料（二）建筑材料的分类1．按化学成分建筑材料建筑材料无机材料有机材料复合材料金属材料非金属材料植物性材料沥青材料高分子材料建筑材料无机材料有机材料复合材料金属材料黑色金属：钢、铁、不锈钢有色金属：铝、铜等及其合金非金属材料天然石材：毛石、料石、石板、砂、石烧土制品：烧结砖（瓦）、陶瓷熔融制品：玻璃、岩棉、铸石胶凝材料：石灰、石膏、各种水泥混凝土类：混凝土、砂浆、硅酸盐制品植物材料：木材、竹材等沥青材料：石膏沥青、煤沥青及其制品合成高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶等金属与非金属复合：钢纤维混凝土有机与无机复合：玻璃纤维增强度塑料、沥青混凝土、聚合物混凝土、水泥刨花板2．按材料来源分建筑材料建筑材料天然建筑材料人工材料土料、砂石料、石棉、木材建筑石材石灰、水泥、沥青、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物3．按其功能分类建筑材料建筑材料结构材料防水材料胶凝材料如钢筋、混凝土等如防水砂浆如石灰、水泥、混凝土装饰材料防护材料隔热保温材料二、建筑材料的作用建筑材料的品种、规格、性能及质量，对建筑结构的形式、使用年限、施工方法和工程造价都有着直接的影响。建筑工程中许多技术问题的突破，往往依赖于建筑材料的问题的解决，而新的建筑材料的出现，又往往促进了结构设计及施工技术的革新和发展。建筑材料能否正确选择和使用材料，不仅影响着工程造价，还直接影响着工程质量。大材小用，优材劣用，显然会增加工程造价，但如果错误的选用材料，轻则降低工程质量，重则造成事故，甚至房倒楼塌，这在工程中并不是罕见的。例如:(1)1965年电影“上海姑娘”中，由于不恰当采用了东北某工程比较成功的沥青配方，用在南方某地建筑工地中的沥青防水工程，以致在太阳暴晒下发生沥青流淌事故，造成全面返工。89(2)湖北大型水电工程—丹江口水库，由于不重视、不讲究科学施工（大跃进年代）出现重大事故。经检查发现有2426条裂缝，其中贯穿性裂缝17条。结果炸掉几千方砼，添加了2m厚的砼防水渗板才解决问题。(3)土木系西六楼门厅的4根柱子，设计砼C25，应用425水泥，错用了325水泥，导致了28天强度不合格（仅为18MPa）。所以，如果掌握了材料的性能，不但保证质量，而且也可以加快工期。任务内容2掌握建筑材料的检验方法与标准一、建筑材料检验的重要性在工程的整个施工过程中，始终贯穿着材料的检验工作，它是一项经常化的、责任性很强的工作，也是控制工程施工质量的重要手段之一。二、建筑材料检验的基本技术（一）检验技术1.取样试样必须具有代表性，取样原则为随机取样。2.仪器的选择试验仪器设备的精度要与试验规程的要求一致，并且有实际意义。3.试验试验应严格按照试验规程进行。4.试验计算与评定试验结果应满足精确度与有效数字的要求。建筑材料（二）检验条件1.温度2.湿度3.试件的尺寸与受荷面的平整度4．加荷速度（三）检验报告（四）检验的数据处理与分析1．检验的数据数值修约进舍规则四舍五入注意：拟舍弃数字的最左一位数字为5，而后面无数字或全部为0时，若所保留的未位数字为奇数（1，3，5，7，9）则进一，为偶数（2，4，6，8，0）则舍弃。建筑材料2．检验的数据分析1）算术平准值2）标准差标准差是反应数据离散程度的参数，通常是在均值相同的情况下，对比不同系列数据的离散程度。3）变异系数通常是在均值不相同的情况下，对比不同系列数据的离散程度。1231niniXXXXXXnn建筑材料三、建筑材料检验的技术标准（一）技术标准的分类技术标准通常分为基础标准、产品标准和方法标准。（二）技术标准的等级根据发布单位与适用范围，建筑材料技术标准分为国家标准、行业标准（含协会标准）、地方标准和企业标准四级。建筑材料建筑材料任务二：建筑材料物理、力学、化学和耐久性能模块1材料的物理性质一、材料的基本物理性质（一）材料的体积构成及含水状态1.材料的体积构成封闭孔隙（体积为Vb）开口孔隙（体积为Vk）固体物质（体积为V）材料在自然状态下总体积：V0＝V+Vp孔隙体积：Vp＝Vb+VkVp——孔隙体积建筑材料建筑材料2.材料的含水状态材料在大气中或水中会吸附一定的水分，根据材料吸附水分的情况，将材料的含水状况分为干燥状态、气干状态、饱和面干状态及湿润状态4种。建筑材料（二）与密度有关的性质1．密度干燥材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。注意：（1）干燥状态的材料：烘干（烘箱）或干燥（干燥器）求取；（2）单位：ｇ／cm３，一般不用kg/m３（3）实体积的测定mV建筑材料2．表观密度在自然状态下，材料单位表观体积的质量，称为表观密度。注意：（1）表观体积=实体积+闭口孔隙体积（2）单位：ｇ／cm３或kg／m３均可。（3）表观密度与材料的含水状态有关，一般含水量增加，表观密度增加。除有特别说明外，一般指干燥状态时的表观密度。oomv建筑材料表观体积的测定方法：形状规则的材料，用尺子测量。形状不规则的材料，加工成规则的形状，用尺子测量。不必加工的材料，如吸水率（如砂、石）很小，直接用排液法（排水法或排油法）测量。否则将材料表面封蜡，再用排水法测量。建筑材料3．堆积密度：指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。注意：（1）堆积体积=所有颗粒实体积+所有颗粒孔隙体积+颗粒之间的空隙体积；（2）堆积密度包括松装堆积密度和紧装堆积密度。（3）单位：kg／m3，一般不用ｇ／cm3（4）堆积体积测定：以散粒材料所占容器的容积作为堆积体积；（5）堆积密度与含水状态有关，一般指材料干燥时的堆积密度。00mV建筑材料（三）材料的密实度与孔隙率1.密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。以D表示，按下式计算：2.孔隙率孔隙率指材料体积内，孔隙体积占材料总体积的百分比。以P表示，按下式计算：材料的密实度和孔隙率之和等于1，即D+P=1。建筑材料00100%100%VDV00000100%1100%1100%VVVVPVVV孔（四）材料的填充率与空隙率1.填充率填充率是指散粒体材料在某堆积体积内，被其颗粒填充的程度。2.空隙率空隙率是指散粒体材料在某堆积体积内，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分数表示。材料的填充率和空隙率之和等于1。'00'00100%100%VDV'''0000'''0000100%1100%1100%VVVVPVVV空建筑材料基本性质例1-1某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解石子的孔隙率P为：石子的空隙率P，为：[评注]材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中ρ—密度；ρ0—材料的表观密度；ρ，—材料的堆积密度。例1-2有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为250Ｘ115Ｘ53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3。试计算该砖的吸水率、密度、表观密度、孔隙率。解该砖的吸水率为该砖的密度为表观密度为孔隙率为[评注]质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比。26亲水性与憎水性吸水性与吸湿性耐水性抗渗性二、材料与水有关性质27定义在空气中与水接触能够被水润湿的性质（见下图）。（1)亲水性亲水材料具有亲水性的材料成为亲水材料。例如混凝土、水泥、砂浆均属于亲水性材料。1.亲水性与憎水性材料被水润湿示意图28定义在空气中与水接触不能够被水润湿的性质（见下图）。憎水材料具有憎水性的材料成为憎水材料。如，沥青、石蜡、塑料等均属于憎水性材料。1.亲水性与憎水性（2)憎水性憎水性材料示意图29润湿边角θ：材料、空气和水三相接触角如下图。亲水性憎水性亲水性材料：θ≦90°;憎水性材料：90°＜θ＜180°（3）评定方法1.亲水性与憎水性30定义材料与水接触时，其内部孔隙会吸收水分，这种性质称为吸水性。指标（吸水率）质量吸水率：体积吸水率：二者关系：（1）吸水性%100001mmmWm%100001VVVWv0mvWW2.吸水性与吸湿性31定义材料吸收空气中水分的性质称为吸湿性。指标含水率；（2）吸湿性%100001mmmW2.吸水性与吸湿性32（3）影响因素材料通过内部开口或连通的孔隙吸收外部环境的水开口孔隙越多，材料吸水率越大；开口连通孔径较小，因毛细管作用而容易吸水。亲水性材料的吸水（湿）性比憎水性材料强亲水性孔壁使水自动吸入；憎水性孔壁难以使水吸入。2.吸水性与吸湿性331.为什么房屋一楼潮湿？如何解决？原因：地下水沿材料毛细管上升，然后在空气中挥发。解决问题的原理与办法阻塞毛细通道，掺加引气剂对材料中的毛细管壁进行憎水处理。思考题342、某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量700kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。案例分析解答：加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。353.耐水性广义定义：材料抵抗水破坏作用的能力。狭义定义：材料浸水饱和后不被破坏，强度也不显著降低的性质。指标：软化系数KR材料吸水饱和时的抗压强度,MPa材料干燥状态的抗压强度，MPaffKwR36用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，应选用：软化系数＞0.85的材料；用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则应选用软化系数≮0.75的材料耐水性材料选择：3.耐水性37抗渗等级or渗透系数定义：材料抵抗压力水渗透的性质。指标：4.抗渗性在一定时间t内，透过材料试件的水量Q，与试件的渗水面积A及水头差H成正比，与渗透距离(试件的厚度)d成反比。在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定。38AtHQdK计算公式：A—透水面积cm2；t—透水时间，h；d—试件厚度，cm；H—压力水头，cm。Q—透水量cm3；（1）渗透系数K的物理意义：一定厚度的材料，在单位时间、单位水压、单位面积内的渗水量。渗透系数越小，表明抗渗性能越好。4.抗渗性39定义：指砼或砂浆所能承受的最大水压力。测试方法：6个试件中4个试件未出现渗水的最大水压力。表示方法：若最大承水压力为0.2MPa，表示为P2（2）抗渗等级4.抗渗性混凝土抗渗压力实验模块2材料的力学性质材料的力学性质是指材料在外力作用下的变形性质和抵抗破坏的性质。一、材料的强度（一）强度强度是指材料抵抗外力破坏的能力。材料的强度按外力作用方式的不同，分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等建筑材料（二）强度等级及比强度建筑材料421.铸铁造桥酿成灾祸概况：1876年6月，英国人用铸铁在北海的Tay湾上建造了全长3160m，单跨73.5m的跨海大桥，采用梁式-架结构，在石材和砖砌筑的基础上采用