建筑材料

建筑材料一、建筑材料的分类（一）按功能和用途分类1、结构材料2、功能材料（1）防水材料（2）保温材料（3）吸声隔声材料（4）装饰材料及其他材料3、围护材料（二）按化学成分分类1、无机材料（1）金属材料黑色金属、有色金属（2）非金属材料天然石材、烧结与熔融制品、胶凝材料、混凝土及砂浆、硅酸盐制品等2、有机材料（1）植物质材料（2）合成高分子材料（3）沥青材料3、复合材料二、建筑材料的发展趋势1、高性能材料2、复合化、多功能化3、充分利用地方资源和工业废渣4、节能材料三、建筑材料标准和工程建设规范1、我国建筑材料标准分为国家标准、部委行业标准、地方标准和企业标准。2、按要求执行的程度分为强制性标准和推荐标准（/T）。3、有关标准代号：国家标准GB、建筑工程国家标准GBJ、建设部行业标准JGJ、建筑工业行业标准JG、国家建材局标准JC、地方标准DB、企业标准Q等。4、标准的表示方法标准名称、部门代号、标准编号、批准年份四部分组成。5、材料除满足产品标准外还要满足有关的设计规范、施工及验收规范等的规定。6、国外标准及国际标准（ISO）。第一章材料的基本性质第一节材料的组成、结构与性质一、材料的组成二、材料的结构三、结构中的孔隙与材料性质的关系一、材料的组成（一）化学组成主要化学元素：Si、Ca、Fe、Al、Mg、C、H、O、N、S（二）矿物组成矿物组成是具有一定结构特征的单质或化合物。二、材料的结构(一)微观结构用电子显微镜、X-射线衍射仪研究分子、原子、离子等基本粒子在空间分布状态的结构状况为材料的微观结构。材料的微观结构分为晶体和非晶体1、晶体物质中的质点在空间作规则排列的称为晶体。晶体特点：（1）具有规则的几何外形。（2）具有各向异性。（3）固有固定的熔点。（4）具有化学稳定性。2、非晶体（玻璃体）熔融物在在急速冷却时，质点来不及按一定规则排列便凝固成固体状态，成为玻璃体。非晶体特点：（1）不具规则的几何外形。（2）具有各向同性。（3）没有固定的熔点。（4）化学稳定性差，具有较高的化学活性。（二）亚微观结构用光学显微镜观察到的组织结构。研究材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态，晶界和界面，孔隙与微裂纹的大小、形状及分布。（三）宏观结构用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织称为宏观结构1.按内部孔隙情况分致密结构微孔结构多孔结构2.宏观结构按构成形态分聚集结构纤维结构层状结构（叠合结构）散粒结构三、结构中孔隙与材料性质的关系（一）孔隙的分类1、按孔隙大小分微细孔隙、细小孔隙（毛细孔）、较粗大孔隙、粗大孔隙等2、按孔隙形状分球形孔隙、片状孔隙（既裂纹）、管状孔隙、墨水瓶状孔隙、带尖角的孔隙等。3、按水能否进入分开口孔、闭口孔（二）孔隙对材料性质的影响1、孔隙率的影响2、孔隙形状和孔隙状态的影响、孔隙大小的影响第二节材料结构状态的基本参数一、不同结构状态下的密度二、密实度与孔隙率三、空隙率一、不同结构状态下的密度（一）密度（二）体积密度（三）视密度（四）堆积密度二、密实度与孔隙率（一）密实度（二）孔隙率1.孔隙率2.开口孔隙率3.闭口孔隙率三、空隙率第三节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能和抵抗破坏的性质。一、材料的受力变形（一）弹性变形(二)塑性变形二、其它变形性能（一）刚性（二）脆性（三）韧性三、材料的理论强度和实际强度奥洛旺公式葛利菲斯断裂理论(二)材料的强度抗拉强抗压强度抗剪强度四、强度等级五、比强度六、硬度（一）刻痕硬度（莫氏硬度）1-滑石、2-石膏、3-方解石、4-萤石、5-磷灰石、6-正长石、7-石英、8-黄玉、9-刚玉、10-金刚石（二）压痕硬度（布氏硬度）七、耐磨性八、徐变第四节材料和水有关的性质亲水性和憎水性吸水性和吸湿性耐水性抗渗性抗冻性干缩和湿涨第五节材料的热物理性质导热性、导热系数传热系数、热阻热容量、比热热震性耐燃性、耐热性一、导热性影响导热系数的因素（１）材料的组成与结构（２）材料孔隙率（３）含水率（４）温度二、传热系数与热阻三、热容量与比热Q=m·C·ΔtC——比热m·C——热容量四、热震性五、耐燃性与耐火性按燃烧性能分为不燃烧材料难燃烧材料燃烧材料第六节材料的声学性质吸声性、隔声性一、吸声性六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料称为吸声材料影响吸声效果的因素１、孔隙率和体积密度２、材料的孔隙特征３、材料的厚度二、隔声性(一)隔空气声１、单层均质材料符合“质量定律”。２、同样质量的有空气层的双层墙具有更大的隔声量。３、在空气层中填加松软的吸声材料。４、多层材料应防止谐振。（二）隔固体声１、设置弹性面层。２、面层与结构层间设弹性垫层。３、楼板下做吊顶。第七节材料的装饰性质一、材料的颜色、光泽、透明性二、花纹图案、形状、尺寸三、质感第八节材料的耐久性材料长期抵抗各种内外破坏因素或腐蚀介质的作用，保持其原有性质的能力称为材料的耐久性。影响耐久性的主要因素（一）内部因素材料的组成、结构与性质。（二）外部因素１、化学作用２、物理作用３、机械作用４、生物作用第四章气硬性无机胶凝材料胶凝材料:工程中将能把松散材料或块状材料粘结成一个整体的材料称为胶凝材料。可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。无机胶凝材料:指这样一类无机粉末材料，其与水或水溶液拌和后所形成的浆体，经一系列物理、化学作用后，能够逐渐硬化并形成具有强度的人造石。无机胶凝材料一般可分为水硬性和气硬性两大类。第一节石膏一、石膏的原料1、天然二水石膏(生石膏)2、磷石膏3、氟石膏4、天然无水石膏二、石膏的脱水转变三、建筑石膏的水化和凝结硬化(一)建筑石膏的水化(二)建筑石膏的凝结与硬化四、建筑石膏的技术要求五、建筑石膏及其制品的性质1、凝结硬化快2、凝结硬化时体积微膨胀3、孔隙率大，体积密度小4、保温性和吸声性好5、强度较低6、具有一定调湿性7、防火性好，但耐火性差8、耐水性、抗渗性、抗冻性差六、建筑石膏的应用（一）室内抹灰和粉刷（二）石膏板１、纸面石膏板２、纤维石膏板３、装饰石膏板４、空心石膏板（三）其他用途１、石膏装饰２、石膏砌块第二节石灰一、石灰的原料制造石灰的原料是CaCO3为主的天然岩石，主要是石灰石等，如致密的石灰石，由石灰岩变质生成的白色大理石，由贝壳等堆积而成的松软的石灰岩——白垩。除天然原料外，还可用有机合成工厂中消化电石而得的电石渣（主要成份氢氧化钙）以及氨残渣（主要成份为碳酸钙）来生成石灰。二、石灰的煅烧反应特点：1、可逆。547℃下向左进行。2、水化热大，水化速度快。3、水化过程中体积增大1～2.5倍。石灰的熟化方式分为两种：石灰膏、消石灰粉四、石灰的硬化１、干燥硬化２、碳化硬化五、石灰的技术要求六、石灰的性质１、保水性好，可塑性好。２、凝结硬化慢，强度低。３、耐水性差。４、干燥收缩大。七、石灰的应用１、石灰乳涂料和砂浆２、灰土和三合土３、硅酸盐混凝土及其制品４、碳化石灰板第五章水泥凡是磨成粉末状，加入适量的水后，可成为塑性浆体，既有在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，称为水泥。水泥的种类目前已达100多种，按其用途和性能分为三大类通用水泥:硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉末灰硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥特性水泥:快硬水泥膨胀水泥喷射水泥耐硫酸盐水泥专用水泥:油井水泥道路水泥砌筑水泥水泥按矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。水泥的种类目前已达100多种，按其用途和性能分为三大类通用水泥:硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉末灰硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥特性水泥:快硬水泥膨胀水泥喷射水泥耐硫酸盐水泥专用水泥:油井水泥道路水泥砌筑水泥水泥按矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。第一节硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0%～5%的石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥，也称波特兰水泥。硅酸盐水泥可分为两大类：P·Ⅰ（Ⅰ型硅酸盐水泥）：不掺混合料P·Ⅱ（Ⅱ型硅酸盐水泥）：掺不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣二、硅酸盐水泥的生产1、原料主要是石灰质原料和粘土质原料两大类。石灰质原料主要提供CaO，可采用石灰石，白垩等。粘土质原料主要提供SiO2、Al2O3以及少量的Fe2O3，可采用粘土质岩等。校正原料：铁矿粉、砂岩等2、生产工艺三、熟料的矿物组成C3S、C2S、C3A、C4AF除4种主要熟料矿物外，还有少量其它成分游离氧化钙游离氧化镁：过多导致水泥安定性不良含碱矿物以及玻璃体：含碱矿物及玻璃体中的Na2o,K2O含量高的水泥当遇到有活性骨料时，易产生碱——骨料膨胀反应。四、水泥的水化及凝结硬化（一）水化2C3S+6H2O→C-S-H+3CH2C2S+4H2O→C-S-H+CHC3A+6H2O→C3AH6C4AF+7H2O→C3AH6+CFH生成的氢氧化钙饱和溶液中C3AH6和CFH还会与Ca(OH)2反应生成水化铝酸四钙（C4AH13）水化铁酸四钙（C4FH13）。石膏也参与反应，与C3A生成高硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石（Aft）。当石膏消耗完后，C3A与Aft反应，生成低硫型水化硫铝酸钙（AFm）。因此，水泥水化后的主要产物是C-S-H、C3AH6、CFH、Aft、Ca(OH)2以及C4AH13、CFH13、AFm（二）凝结硬化一般认为水泥浆体硬化的发展过程可分为早期，中期，后期三个阶段。五、影响凝结硬化的主要因素1、熟料矿物组成2、水泥细度3、石膏和外加剂4、养护温度和湿度和养护龄期5、水灰比六、硅酸盐水泥的技术要求（一）细度硅酸盐水泥细度用比表面积表示，应大于300m²／kg。（二）凝结时间初凝45分钟，终凝6.5小时（三）体积安定性体积安定性不良的原因：（1）水泥含有过多的游离CaO和游离MgO。（2）石膏掺量过多。沸煮法（分试饼法和雷式法）必须合格。熟料中MgO的含量不得超过5.0%，经压蒸试验合格后，允许放宽到6.0%。SO3含量不得超过3.5%。（四）强度及强度等级七、水泥石的腐蚀与防止（一）水泥石腐蚀的种类1、软水侵蚀（溶出性侵蚀）Ca(OH)2溶出→C3S2H3分解Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3+2H2OMg(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3+MgCO3+2H2O2、盐类腐蚀（1）硫酸盐腐蚀Na2SO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4¡¤2H2O+2NaOH（2）镁盐腐蚀MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→Mg(OH)2+CaSO4¡¤2H2O3、酸类侵蚀（1）一般酸侵蚀（2）碳酸水侵蚀Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O---Ca(HCO3)24、强碱侵蚀3CaO¡¤Al2O3¡¤6H2O+2NaOH→Na2O¡¤Al2O3+3Ca(OH)2+4H2O2NaOH+CO2+H2O→Na2CO3+2H2O八、硅酸盐水泥的性质与应用1、凝结硬化快，早期强度及后期强度高2、抗冻性好3、水化热大4、耐腐蚀性差5、耐热性差6、抗碳化性好7、干缩小8、耐磨性好第二节掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料磨制水泥时加入的人工或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。按参与水泥水化的程度，将混合材料分为非活性混合材料和活性混合材料两大类。（一）非活性混合材料在常温条件下，不能与Ca(OH)2或水泥发生水化反应的混合材料称为非活性混合材料。它们在水泥中仅起到提高水泥产量，降低水泥成本，降低水化热，降低强度等级，改善和易性和耐腐蚀作用。（二）活性混合材料1、粒化高炉矿渣2、火山灰质混合材（1）含水硅酸质材料（SiO2为主要活性成分）（2）铝硅玻璃质材料（SiO