建筑材料

▲▲目录1建筑材料2006年03月▲▲目录2目录第6章木材第7章建筑钢材第8章沥青第1章材料的基本性质第2章气硬性胶凝材料第3章水泥第4章水泥混凝土第10章建筑装饰材料第5章砂浆绪论第11章烧结砖第9章建筑塑料▲▲目录3第一章绪论一、定义建筑材料是用于土木建筑结构物的所有材料的总称。二、分类▲▲目录4按化学成分分类{{{{金属材料非金属材料复合材料黑色金属：钢有色金属：铜、铝、锌植物：木材、竹材沥青：煤沥青、石油沥青合成高分子：塑料、合成橡胶、涂料有机与无机非金属结合：聚合物砼金属与无机非金属结合：钢筋砼、钢纤维砼金属与有机材料结合：PVC钢板无机材料：砖、玻璃、水泥、石灰▲▲目录5{{承重材料围护材料建筑功能材料承重：砖非承重：加气砼砌块砖、石、砼、钢材防水、绝热采光、装饰按功能分类▲▲目录6三.建筑材料的发展：随生产力发展而发展原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代——金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗马园剧场（70-80AC):石材、石灰砂浆▲▲目录718世纪中叶——钢材、水泥(J.Aspdin,1824）19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；中国，189820世纪——预应力混凝土、高分子材料21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材▲▲目录8胡夫金字塔，高146.59m,底部232m见方，用230多万块、每块重2.5T的岩石砌成。▲▲目录9万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆▲▲目录10罗马斗兽场（70-80AC):石材、石灰砂浆▲▲目录11三峡大坝▲▲目录12大坝闸门▲▲目录13三.建筑材料的标准化学习材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准GB-国家标准GBJ-建筑工程国家标准JGJ-建设部行业标准JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准ZB-国家级专业标准▲▲目录14例：国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999标准名称——部门代号——编号——批准年份ASA-AmericanStandardAssociation美国标准ASTM–AmericanSocietyforTestingMaterialsBS-BritishStandard英国标准DIN–DeutschIndustrieNormen德国标准ISO-InternationalStandardOrganization国际标准协会▲▲目录15四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法1.作用1.1为后续课程的学习提供必要的知识1.2为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下基础2.任务2.1了解材料在建筑物上所起的作用和要求2.2了解常用材料的生产、成分和构造2.3掌握常用材料的技术性质，以及影响材料性质的主要因素及其相互关系▲▲目录162.4掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格2.5熟悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。2.6掌握常用材料的选用原则和方法。2.7掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材料的施工注意事项3.学习方法3.1重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能常用材料——水泥、砼、石灰、钢材、木材、沥青▲▲目录17主要的——水泥、砼、钢材每种材料：原料——生产工艺——组成成分——构造——性质——应用——检验——储存以及它们之间的相互关系重点：性质和应用，质检的基本原理（引起材性变化的内因和外因）3.2重视学好试验学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断和验收对实验数据、试验结果进行分析判别培养从事科学研究的能力▲▲目录18参考书1.武汉大学李亚杰主编．建筑材料，中国水利水电出版社2.张德思主编.土木工程材料典型题解析及自测试题西北工业大学出版社▲▲目录19第1章建筑材料的基本性质1.1.1基本的物理参数1、实际密度（密度）定义：材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。Vm1.1材料的物理性质▲▲目录20ρ——实际密度（g/cm3)m——材料在干燥状况下的质量V——材料在绝对密实状况下的体积测量方法：不规则的密实材料——用排水体积法有孔隙的材料——把干燥后的材料磨成细粉，用李氏瓶法测定其实体积，进行计算。▲▲目录212．体积密度（容重γ）定义：材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算分：干表观密度和湿表观密度测量方法：规则形状，可根据实际测量不规则形状，用蜡封排液法▲▲目录223、堆积密度堆积密度是散粒材料(粉状、颗粒状）在堆积状态下单位体积的质量。材料的堆积体积包括所有颗粒的体积以及颗粒之间的空隙体积，▲▲目录234、孔隙率定义：孔隙率是材料内孔隙体积占总体积的百分比。P=(V0–V)/V0×100%=（1-ρ/ρ0）100%≤1D+P=15、空隙率定义：空隙率是材料在松散状态下，颗粒空隙体积占松散体积的百分比。P’=(V’0–V0)/V’0×100%=（1-ρ’0/ρ0）100%▲▲目录241.1.2材料与水有关的性质1、亲水性与憎水性亲水性——材料在空气中与水接触时，容易被水润湿的性质，称材料的亲水性。憎水性——材料不易被水润湿的性质，称为憎水性。θ为润湿角θ≤90°亲水性材料θ＞90°憎水性材料▲▲目录252、吸水性定义：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。指标：吸水率表示。质量吸水率体积吸水率3、吸湿性定义：吸湿性是材料在空气中吸收水分的性质。指标：含水率等于材料吸入水分质量占干燥时质量的百分率。4、耐水性定义：材料在水的作用下．不破坏，其强度也不显著降低的性质称为材料的耐水性。▲▲目录26材料的耐水性可用软化系数k表示。k＝f饱/f干f饱——材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。f干——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。软化系数的范围在0—1之间。潮湿环境中的重要建筑物或部位，软化系数k=0.85-0.9受潮较轻或次要的建筑物，软化系数k=0.7-0.854、抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性用渗透系数或抗渗强度等级来表示。渗透系数AtdHkQ▲▲目录27砼的抗渗强度等级P2、P4、P6、P8、P10、P12（penetrate）5、抗冻性材料在吸水饱和状态下，经多次冻融循环而不破坏．或强度不显著降低的性质称为抗冻性。材料的抗冻性用抗冻强度等级F（freeze）表示。如F25表示材料能抵抗冻融循环25次。如果经过规定次数的反复冻融循环后，质量损失不大于5％，强度降低不超过25％时，通常认为材料是抗冻的。▲▲目录281.1.3材料的热性质1、导热性材料传导热量的性质称为导热性。材料导热性用导热系数λ表示。▲▲目录292、比热容定义：材料在加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量。质量为1g材料温度升高lK所需的热量或温度降低1K时放出的热量，称为材料的比热容。3、保温隔热性能热阻1/λ4、热变形性线膨胀系数▲▲目录301.2材料的力学性质1.2.1强度和比强度1、强度材料在外力(荷载)作用下，抵抗破坏的能力，称为强度材料主要有抗拉、抗压、抗剪、抗弯四种强度。通常抗拉强度可表示为ft、抗压强度可表示为fc、抗剪强度可表示为fv.▲▲目录31抗弯强度fm2、比强度比强度=材料的强度/表观密度可以对不同的材料进行对比。▲▲目录321.2.2材料的其他力学性质1.材料的弹性与塑性弹性：在外力作用下产生变形，当外力消失时，材料的变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质。塑性：不能消失的变形。弹性变形与塑性变形2.材料的脆性和韧性脆性：外力达到一定限度后，突然破坏无明显塑性变形的性质。韧性：在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，产生一定的变形而不致被破坏的性能。用材料破坏时吸收的能量来表示:ak=Ak/A▲▲目录333.材料的硬度和耐磨性硬度材料抵抗较硬物体压入的能力，称为材料的硬度，有莫氏硬度（矿物硬度分为10级）布氏硬度HB（用钢球压入法测定）▲▲目录341.3材料的耐久性定义：材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力。包括抗冻性抗风化性抗老化耐化学腐蚀性破坏作用有：物理作用化学作用生物作用耐磨性材料抵抗磨损的能力称为材料的耐磨性。用磨损率表示：B=（m1-m2)/A▲▲目录35习题（一）▲▲目录36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。%51.165.261.211%100000VVVP%63.3561.268.1111%100000VVVVVP▲▲目录37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240×115×53mm，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、孔隙率、饱水系数。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。%100255025502900%100ggbmMMMW3/69.262.1850cmgVm300/74.13.55.11252550cmgVm%3.3569.274.1110P▲▲目录38例1-3某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解该石材的软化系数为由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。[评注]软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态下的抗压强度无关。93.0178165gbRffK▲▲目录39例1-4影响材料强度测试结果的试验条件有那些？解答:影响材料强度测试结果的因素很多。如小尺寸试件测试的强度值高于大尺寸试件；加载速度快时测得的强度值高于加载速度慢的；立方体试件的测得值高于棱柱体试件；受压试件与加压钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润滑物时），测得的强度值高于有润滑作用；表面平整试件的测得值高于表面不平整的等。▲▲目录40例1-5选择题：选择正确的答案填在括号内。当材料的润湿边角θ为（）时，称为憎水性材料。a.90ºb..≤90ºc.0º解答:b:90º[评注]材料的润湿边角θ≤90º为亲水性材料；材料的润湿边角θ90º时为憎水性材料。▲▲目录41第2章气硬性胶凝材料胶凝材料：在一定条件下，经自身一系列的物理、化学作用后，能将散粒材料或块状材料粘结成具有一定强度的整体的材料，统称胶凝材料。胶凝材料{{无机胶凝材料有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶气硬性胶凝材料：石膏、石灰、水玻璃水硬性胶凝材料：各种水泥▲▲目录42气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，保持和继续发展其强度，在水中不能硬化，也就不具有强度。水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度。▲▲目录432.1石灰2.1.1石灰的生产过程天然碳酸岩类岩石——（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：29003COCaOCaCOC生石灰（堆积密度为800~1000kg/m3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。▲▲目录442.1.2石灰的消化1.石灰的熟化和“陈伏”工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：molKJOHCaOHC