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五，建筑材料的技术标准，
国内标准：
1.国标GBGB/T
2.行业标准。
建工JG。
建材JC，冶金YB
3，地方标准。
DB
企业标准，QB
国际标准：
①团体标准和公司标准。
指国际上有影响的团体和公司的
如：
美国材料与试验协会标准ASTM
②区域性标准。
如德国工业标准（DIN），欧洲标准EN，
③国际标准化组织标准，代号ISO
六：
建筑材料的发展：
建筑材料是随着社会生产力和科学技术水平的发展而发展的，根据建筑物所用的结构材料，大致分为三个阶段：
▪
（1）天然材料：
天然石材、木材、粘土、茅草等。
▪
（2）烧土制品：
粘土砖、瓦。
▪（3）钢筋混凝土
▪材料发展方向：
①轻质高强：
高强混凝土、加气混凝土、轻骨料混凝土、空心砖、石膏板。
▪②节约能源：
能耗占国家总能耗的20%~25%
▪③利用废渣
▪④智能化：
自我诊断、自我修复，可重复利用。
▪⑤多功能化
▪⑥绿色化
材料的基本性质
建筑材料的基本性质包括，物理性质，化学性质，力学性质，耐久性
材料的组成：
包括化学组成和矿物组成。
它是决定材料各种性质的重要因素。
材料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。
它是决定材料各种性质的最重要因素。
一，材料的化学组成，结构与构造
1.化学组成。
元素组成
矿物组成，具有特定晶体结构，物理力学性能的组织
相组成，具有相同物理，化学性质的均匀部分
2.微观结构，细观结构，光学显微镜下可以结构，相结构
A晶体结构，强度高，硬度高，熔点固定，晶体各向异性，整体材料各向同性
B，玻璃体，化学活性高，无确定熔点，各向同性，
C，胶体，，溶胶，凝胶
3.材料的构造。
宏观结构
⑴致密状构造：
ρ大，导热性好，钢材，玻璃，合金
⑵多孔结构，孔径大（㎜级），质累，保温，隔声。
吸水性高
⑶微孔结构，ρ小，λ小，隔声，吸声性好，吸水性强，抗渗性差⑷颗粒装构造。
差异大，骨料或填充料
⑸纤维构造，力学各向异性，性质与纤维走向有关，保温，吸声性好，
⑹层状构造，制复合板，综合名材米的优势
4.材料的孔隙，实体内部被空气占据的空间
孔隙状况由孔隙率，孔隙连通性，和孔直径三个指标说明
一般P增大ρ减小，强度降低，保温隔热性好，吸声隔声性强，
粗大孔㎜---影响P，f；
毛细孔μm-㎜---影响吸水，抗冻性，
极细孔μm以下，影响不大
二，材料的物理性质
1.与质量有关的性质
体积的组成V。
，V′，V0，
V0′
a,密度ρ=
体积测量，可计算，或研成细粉，用密度瓶测，颗粒状可用排液法
表观密度ρˊ=
体积测量颗粒状可用排液法
体积密度ρ0=
堆积密度ρ
=
b材料的密实度和孔隙率
密实度。
固体物体积占总体积的比率
D=V/V。
=ρ0/ρ×
100%
孔隙率，P=
=（1
）×
开口孔隙率PK=
×
100%。
闭口孔隙率PB=
PK+PB=P
D+P=1
C，材料的填充率与空隙率
填充率D′=
100%=
空隙率。
P′=（1－
100%=（1－
D′+P′=1
2.与水有关的性质
①亲水性，憎水性润湿角θ
亲水性θ≤900
憎水性θ＞900
②吸水性，吸收水分的达到饱和的能力---吸水率
质量吸水率WW=
体积吸水率WV=
当WW大于100%时一般用WV表示
WV=WWρ0
③吸湿性，吸收水汽的能力---含水率
W=
④耐水性，---软化系数表示。
长期饱和水作用下，强度不显著降低的性质，强度降低的原因：
水降低了微粒间的结合力
KP=
一般KP＞0.85为耐水材料，工程中主受力件KP＞0.80。
次要受力件
KP＞0.75
⑤抗渗性，抗渗等级或渗透系数
W=K
K=
K值越小，抗渗能力越强。
工程中常用抗渗等级表示P2，P4，P6，P，8P16，P20
建筑中对砼或砂浆常用经验公式
S=10H-1
⑥抗冻性，抗冻等级F，试验条件下强度下降不大于25%，质量损失不大于5%经受的冻融循环次数
水泥砼试验条件，-150
C
～200
C，石棉水泥瓦-200
C～200
⑦材料霉变性，及腐朽性，产生绒毛状或棉花状彩料，或酸碱盐菌的作用
3.与热有关的性质
（1）导热性，传导热能的能力
Q=λ
λ=
λ越小，材料的保温隔热性越强
建筑材料λ的范围在0.023～400W/m.K
一般将λ小于0.25W/m.K的材料称为绝热材料，
与以下因素有关，1.化学组成，2.孔隙状况，3.环境温湿度
（2）热容，受热吸收热量，冷却放出热量的性质
Q=CM（T2-T1）C=
（3）耐燃性和耐火性
耐燃性，在火焰或高温作用下可否燃烧的性质，非燃材料，难燃材料
可燃材料
耐火性，材料在火焰或高温作用下何持其不破坏。
性能不明显下降的能力
（4）材料的热变形性ΔL=（T2-T1）αL
α为膨胀系数
三，材料的力学性质
应力与应变
应力单位面积上承受的附加内力
1.材料的强度特性，
⑴强度，抵抗破坏的能力，有抗压，抗拉，抗折，抗剪强度
抗压强度：
试体承受压缩破坏时的最大应力，
抗拉强度：
试体承受拉伸破坏时的最大应力，
抗折强度：
试体承受弯曲破坏时的最大应力，‘
抗剪强度：
试体承受剪切破坏时是最大应力，
f=
抗折强度，ft=
（中心受力破坏）
ft=
（三分点受力破坏）
⑵影响强度测试的因素，①试件形状大小，大试件强度低，②加荷速度，速度高强度高④温度，一般温度升高强度降低，⑤含水状况，⑥㈤⒊表面状态
⑶强度等级
⑷比强度，材料单位质量的强度，用强度与其体积密度之比
2.材料的弹性和塑性，
弹性用弹性模量表示E=
3.韧性和脆性，
韧性：
在冲击振动荷载下吸收大量能量，产生变形而不破坏的性质，
脆性，外力达一定值时，无先兆突然破坏，且破坏时无明显塑性变形的性质
韧性系数，αΡ=
4.硬度、表面抵抗硬物压入和刻痕的能力，
莫氏硬度有10级，滑石＜石膏＜方解石＜莹石＜磷灰石＜正长石＜石英＜黄玉＜刚玉＜金刚石
布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度
压入法测试硬度，用一定压力把钢球或金刚石尖端压入试样表面，依据压痕的面积或深度来测定硬度
布氏硬度测试
用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。
布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。
以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2（MPa）。
其计算公式为：
F/π（d/2）2
式中：
F--压入金属试样表面的试验力，N；
D--试验用钢球直径，mm；
d--压痕平均直径，mm。
测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。
在钢管标准中，布氏硬度用途最广
洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺。
HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH。
这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。
最常用标尺是HRC、HRB和HRF
洛氏硬度是以顶角为120°
的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。
HRA：
是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。
HRB：
是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：
是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
5.耐磨性，表面抵抗磨损的能力。
以耐磨率表示，
B=
四.材料的耐久性
材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。
材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。
这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用
物理作用包括干湿变化、温度变化及冻融变化等。
这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。
时间长久之后即会使材料逐渐破坏。
在寒冷地区，冻融变化对材料会起着显著的破坏作用。
在高温环境下，经常处于高温状态的建筑物或构筑物，所选用的建筑材料要具有耐热性能。
在民用和公共建筑中，考虑安全防火要求，须选用具有抗火性能的难燃或不燃的材料。
化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。
机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。
生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。
材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。
例如处于冻融环境的工程，所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示。
处于暴露环境的有机材料，其耐久性以抗老化能力来表示。
气硬性胶凝材料
胶凝材料的概念
胶凝材料的分类，
气硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料
一，石灰
1.生产，反应CaCO3→CaO+CO2↑反应温度900度，生产温度1100～1200
MgCO3→MgO+CO2↑反应温度600度
不正常时有过火石灰，欠火石灰
2.种类。
生石灰，钙质生石灰，MgO＜5%
镁质生石灰。
MgO5～24%
消石灰；
钙质消石灰，MgO＜4%
镁质消石灰。
MgO4～24%
白云质消石灰MgO5～30%
建筑中常用生石灰块，生石灰粉，熟石灰粉，石灰膏
3.石灰的熟化与硬化熟化即水化
熟化，CaO+H2O→Ca（OH）2+Q（64.9KJ/Kg）
MgO+H2O→Mg（OH）2+Q
特点，放热量大，体积膨胀量大
熟化时注意陈伏
常用熟灰法，淋灰法，加水60%～80%
化灰法，加水3～4倍
硬化，干燥硬化，浆体失水，形成大量连通孔隙网，网内水产生毛细管力，石灰粒子挤紧获得强度，值不高，遇水会失去
结晶硬化，水蒸发Ca（OH）2过饱和结晶析出，形成结晶结构网发挥强度，遇水晶体又溶解强度下降，
碳化硬化，Ca（OH）2+CO2+H2O=CaCO3+（n+1）H2O
含水小时反应几乎停止。
含水多量CO2渗透量小，碳化只发生于表面，当孔壁充水而孔中无水时碳化较快
4.石灰的特性，
⑴保水性好，塑性好，颗粒表面吸附水膜
⑵凝结硬化慢，强度低，碳化阻止CO2内渗及水蒸发
⑶耐水性差，未硬化前湿气中水不易蒸发，硬化后Ca（OH）2易溶于水
⑷硬化时体积收缩大
⑸化学稳定性差
5.技术指标
6.应用，
⑴石灰乳涂料，石灰砂浆
⑵灰土，三合土
⑶硅酸盐制品，无熟料水泥，活性材料加石灰磨细
生灰粉或消灰+砂（活性材料）配料成型高压蒸压气制成多孔硅酸盐制品，灰砂砖，或砌块
⑷碳化石灰板，生灰粉＋纤维填料经搅拌成型人工碳化制成轻质板材
7.储运，不与易燃易爆及液态物混运，露天不宜存放时间长，一般不超过一月
二，石膏
1.原料生产，原料为天然石膏及工业副产石膏CaSO4·
2H2O
不同条件下得到不同的产品
107°
C～170°
C加热脱水→β-CaSO4·
H2O建筑石膏
124°
C（0.13Mpa蒸压）→α-CaSO4·
H2O高强石膏
CaSO4·
2H2O180°
C～210°
C加热脱水→CaSO脱水石膏，具有胶凝性，
320°
C～390°
C加热脱水→CaSOⅢ可溶性硬石膏
400～750°
C→CaSOⅡ 不溶性硬石膏
800°
C→CaSOⅠ高温煅烧石膏
注，CaSOⅢ可溶性硬石膏，需水量大，凝结很快，强度低，不宜直接用，陈化下理后转化为半水石膏才可用
CaSOⅡ不溶性石膏，死烧，难溶，失去胶凝性，但掺入适量激发剂（石灰等）混合磨细可制得无水石膏水泥，强度达3-30Mpa，可制石膏板其制品
CaSOⅠ高温煅烧石膏，高温下才稳定，建筑中一般不用
2.石膏的凝结硬化，反应式
CaSO4·
H2O＋1
H2O→CaSO4·
2H2O常温溶解度远低于CaSO4·
H2O
H2O→CaSO4·
2H2O。
饱和折出，直至全部转化为二水石膏，约需7～12min
4.建筑石膏的特性，
⑴凝结硬化快一般2到3min可硬化，加入纸浆废液，硼砂，骨胶等缓凝剂，国标要求，初凝不少于6min终凝不少于30min，2小时强度可过3-6Mpa。
一秀可达5-8Mpa。
7天可达8-12Mpa
⑵硬化时体积微膨胀，膨胀率0.05%～0.15%
⑶孔隙度大，保温性好P′=50-60%λ代，
⑷耐火性差，防水性好，，水汽阻止火势蔓延，但脱水后粉化，不宜用于65°
C以上环境，
⑸具有一定调温调湿性，
⑹耐水性差抗冻性差，KP=0.2-0.3不耐水，
5.技术性质，强度以2小时抗折强度划分，有3.0；
2.0；
1.6三个等级
建筑石膏按原材料不同有天然建筑石膏（N），脱硫建筑石膏（S）及磷建筑石膏（P）
6.应用，室内抹灰，粉刷，油漆打底，
制作各种建筑装饰制品，
生产石膏板，纸面板，装饰板，纤维石膏板，砌块等，
7.储运，⑴防雨，防潮，⑵分级分类放于干燥处，存期不超过三个月，三月后强度降低30%
二，水玻璃――泡花碱
由碱金属氧化物与SiO2结合成的一种溶于水的硅酸盐
1.水玻璃的组成：
建筑中常用。
钠水玻璃Na2O·
nSiO2
钾水玻璃K2O·
式中n为SiO2与金属氧化物摩尔数之比称水玻璃模数，n值越大，水玻璃粘度越大，溶解性越差，n=1时可溶于常温水中
N=1.0～3.0时只能溶于热水中，n＞是3地在0.4Mpa以上的蒸汽中溶解。
市场中销售的水玻璃n在1.5～3.5之间、建筑中常用n在2.6～2.8间。
2.水玻璃的生产
A湿制法：
石英砂在高温烧碱中溶解，
SiO2＋NaOH→Na2SiO＋H2O
B干制法：
纯碱与石英砂在高温熔融
Na2CO3＋nSiO2→1400°
C～1500°
C→Na2O·
nSiO2＋CO2
成品水玻璃有块状，粉状，液体
3.水玻璃的硬化：
液体水玻璃吸收空气中的CO2，形成无定型硅酸盐凝胶，并逐渐干燥而硬化并在表面覆盖一层致密的Na2CO3薄膜，此过程很慢，通常加入促硬剂氟硅酸钠Na2SiF6（掺量12～14%）
Na2O·
nSiO2＋CO2＋mH2O→Na2CO3＋nSiO2·
mH2O
2Na2O·
nSiO2＋Na2SiF6＋mH2O→6NaF＋（2n＋1）SiO2·
4水玻璃的性质，⑴粘结能力强，强度高，硬化后抗拉，抗压，强度均高，n值越大，强度越高，硬化析出硅酸凝胶可堵塞毛细孔，提高材料的抗渗性
⑵不燃烧，耐高温，可耐1200°
C。
不燃烧，不分解，强度也不降低，甚至提高
⑶耐酸能力强
⑷不耐碱
5应用，⑴涂刷材料或浸渍多孔材料
⑵用于耐酸,耐热工程中
⑶配制防水剂,二矾防水剂,胆矾（CuSO4·
5H2O）和红矾（Na2Cr2O7·
2H2O）;
四矾防水剂，除以上二矾再加明矾（K2SO4·
Al2（SO4）3·
24H2O）和紫矾（KCr（SO4）2·
12H2O）
⑷配水玻璃混凝土，以水玻璃为胶结料，氟硅酸钠为固化剂，掺入铸石粉等粉状填料和砂石骨料，经混合搅拌，振捣成型，干燥养护及酸化处理等加工而成的复合材料
⑸作为灌浆材料，加固地基
nSiO2＋CaCl2＋xH2O→2NaCl＋nSiO2·
（x+1）H2O
三，菱苦土，----镁质胶凝材料，（氯镁水泥）
1，生产，原料为天然菱镁矿（MgCO3），或蛇蚊石（3MgO·
2SiO2·
H2O）
冶炼轻质镁合金的溶渣，或海水
MgCO3→400°
C～600°
C→MgO＋CO2＋Q
实际煅烧温度750°
C-850°
2菱苦土的特性，白色或浅黄色粉未
⑴菱苦土不用水拌合，常以MgCl2·
6H2O,MgCl2·
7H2O,FeCl3,FeSO4·
2H2O等拌合，用MgCl2·
6H2O拌合凝结快，强度可达40-60Mpa
既为氯镁水泥
⑵吸湿性大，抗水性差，同时加FeSO4·
2H2O可提高抗水性
⑶氯镁水泥水化后体积略有膨胀
⑷碱性弱，对有机物无腐蚀，但对铝，铁有腐蚀
3应用，⑴作刨花板，木丝板，主要用于包装
⑵可制成隔音地板，保温地板
⑶不适于潮湿地区及酸性环境，
水泥
一，水泥分类，
二，硅酸盐水泥的生产
三，通用水泥的强度等级
四，硅酸盐水泥的材料组成
五，通用水泥的技术性质，细度，凝结时间，安定性，强度，水化热，
六，硅酸盐水泥的水化硬化
七，活性混合材的作用
xCa（OH）2+SiO2+mH2O→xCaO·
SiO2·
yCa（OH）2+Al2O3+mH2O→yCaO·
Al2O3·
mH2
当有CuSO4·
2H2O,存在时，C-H-S会与CuSO4·
2H2O进一步反应生成C-A-
-H
八，水泥的腐蚀
1.软水
2.酸类，碳酸，一般酸
3.盐类⑴SO42-及Cl-1（膨胀型腐蚀）
SO42-与Ca（OH）2进行置换反应，生成CuSO4·
2H2O
CuSO4·
2H2O+C3AH→C3A-
-H。
￣￣C3A-
-H体积膨胀2.22倍，
Cl-1盐
C3AH+CaCl2+H2O→C3A·
CaCl2-H
⑵镁盐（双重腐蚀）。
具有SO42-及Cl-1腐蚀外·
镁与Ca（OH）2进行置换反应
MgSO4·
Ca（OH）2+2H2O→CuSO4·
2H2O+Mg（OH）2
MgCl+Ca（OH）2→CaCl+Mg（OH）2
生成的Mg（OH）2松软无胶凝性，CaCl易溶，CuSO4·
2H2O起硫酸盐破坏
4.强碱
C3A+NaOH→3NaO·
Al2O3+3Ca（OH）2
NaO·
Al2O3易溶于水
九，各类水泥的特性及应用
（一）硅酸盐水泥
⑴强度高
⑵抗冻性好。
用于高寒地区，
⑶耐磨性好，
⑷干缩小
⑸抗碳化性强
⑹水化热高。
不适用于大体积砼
⑺耐腐蚀性差，不适用于受流动水，压力水，酸类及硫酸盐侵蚀工程
⑻湿热养护效果差
（9）耐热性差，250度时水化物脱水，700以上破坏。
不单独用于耐热工程
（二）普通硅酸盐水泥：
早期硬化稍慢。
三天强度稍低，抗冻性，耐磨性及抗碳化性稍差，耐腐蚀性稍好，水化热稍低
（三）其它类水泥
共性，⑴，密度小。
普硅水泥一般在3.02～3.20。
其它类在2.7～3.0
⑵早强低，晚强增长快，⑶对养护温湿度敏感。
适合蒸养
⑷水化热小⑸耐腐蚀性好⑹抗冻性及耐磨性不及以上水泥
个性，Ⅰ，矿渣水泥，玻璃态结构，吸附水能力差，保水性差，泌水大，泌水形成毛细管，抗冻性，及耐磨性降低，抗渗性差。
但矿渣经高温水化后Ca（OH）2少，耐热性好，用于耐热工程，一般用于小于200度环境
Ⅱ，火山灰水泥，火山灰疏松多孔，内比表面大，易吸水，易反应，潮湿下形成较多水化产物，结构密实，抗渗性，耐水性，保水性好，泌水性低，干燥时体积收缩大，易产生裂缝，不宜用于干热环境，可用于潮湿，及有抗渗要求的工程
Ⅲ，粉煤灰水泥。
粉煤灰结构致密，内比表面小，球形颗粒，吸水能力弱，所以需水量低，抗裂性好，易泌水，抗渗性差，干燥时易产生裂缝，不用于干燥及抗渗工作的工程，也可用于大体积，及地下，海港工程
Ⅳ，复合水泥
附GB175-2007
九，水泥的验收，储存与运输
1.验收，以实物取样，双方在发贷前或交货共同取样，20KG分两份，一份
保存40天，安定性检验在取样10天内完成
以生产者编号检验时，卖方保存90天
2.储存与运输，储存于干燥环环境，存三个月强度下降10-20%，6个月强度下降15-30%，存一年，强度下降25—40%，所以存期不就超过3月
混凝土
一，基本知识
1.混凝土的概念：
以胶凝材料水与骨料按一定配比，拌制成拌合物，经浇筑，成型，硬化得到的人造石材，
2.发展历史，产生于5000年前新石器时代，较快发展应用是水泥诞生后，经历的三次重在突破
第一次生大突破，钢筋与砼的组合，解决了砼抗拉。
抗折性能差，不能承受弯折载荷的缺陷，钢与砼有接近的热膨胀系数，很好的化学相容性，和物理相容性，性能互补
第二次重大突破，预应力在砼中的应用，改善了钢筋砼的抗裂性能，，预应力砼就是使钢筋在弹性限度内拉伸，砼固化后钢筋在恢复应力作用在砼上，使砼受压缩应力作用，比而限制砼裂缝的扩展，
第三次重大突破，聚合物浸滞砼和砼外加剂的出现，聚合物浸滞砼提高了砼的密实度，改善砼孔隙结构，提高砼强度及韧性，外加剂应用使低等级水泥配高等级砼成为可能，砼的综合性能得到改善
3.砼的特点
①性能可调性大
②良好的可塑性，
③高强度，高耐久性
④施工方便，可现烧可预制
⑤成本低，
⑥对环保有利
⑦自重大，抗拉强度低，易开裂，脆性大。
延展性不好，体积不稳定
4.分类，①按胶凝材料不同分为，水泥砼，石膏砼，水玻璃砼，聚合物砼，沥青砼，
②按体积密度分，普通砼，ρˊ≈2000kg/m3～2500kg/m3
重砼，ρˊ大于2600kg/m3
轻砼。
ρˊ小于2000kg/m3
③按功能与施工方法分，防水砼，耐酸砼，耐热砼，高强砼，泵送砼，
5.建筑业对砼的基本要求
①良好工作性
②优良的力学性，总强度，及各龄期强度
③很好的耐久性
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