整理建筑材料与构造Word下载.docx

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⑵润湿角θ>

90°

的材料为亲水材料，如建材中的沥青、石蜡等。

建筑材料与构造（一级）精讲班第2讲讲义

建筑材料的物理性质（下）

④材料的吸水性和吸湿性

⑴吸水性：

在水中能吸收水分的性质。

吸水率，m0－干燥状态下的重量，m－吸水状态下的重量。

⑵吸湿性：

材料吸收空气中水分的性质。

含水率，m0－干燥状态下的重量，m1－含水状态下的重量。

⑤材料的耐水性、抗渗性和抗冻性

⑴耐水性：

材料长期在饱和水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。

软化系数，R饱－吸水饱和状态下的抗压强度，R干－干燥状态下的抗压强度，K软≥0.85的材料认为是耐水材料。

⑵抗渗性：

材料抵抗压力水渗透的性质。

一般用渗透系数K或抗渗等级P表示。

混凝土材料的抗渗等级P=10H-1，H-六个试件中三个试件开始渗水时的水压力。

K越小或P越高，表明材料的抗渗性越好。

⑶抗冻性：

材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏、强度又不明显降低的性质，常用抗冻等级F表示。

孔隙率小及具有封闭孔的材料有较高的抗渗性和抗冻性；

具有细微而连通的空隙对材料的抗渗性和抗冻性不利。

⑥材料的导热性

导热性：

材料传到热量的性质。

用导热系数λ表示，通常将λ≤0.23的材料称为绝热材料。

孔隙率越大、表观密度越小，导热系数越小。

建筑材料的力学性能

3、建筑材料的力学性能

①强度与比强度

强度是材料抵抗外力破坏的能力。

强度分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度。

孔隙率越大，强度越低。

比强度是按单位重量计算的材料强度，等于材料的强度与其表观密度之比。

②弹性与塑性

⑴弹性：

材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质。

⑵塑性：

当外力去除后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质。

⑶徐变：

材料受到某一载荷的长期作用，其变形会随时间延长而增加。

普通混凝土在长期载荷下会产生徐变。

③脆性与韧性

⑴脆性：

材料在外力作用下，无明显变形而突然破坏的性质。

具有这种性质的材料为脆性材料，如砖、石材、玻璃、瓷、铸铁等。

⑵韧性：

材料在冲击或震动载荷下能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质。

钢材和木材等均属于韧性材料。

建筑材料的耐久性

4、建筑材料的耐久性

材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质统称材料的耐久性，受到物理作用、化学作用、生物作用等影响，是一种复杂、综合的性质。

建筑材料与构造（一级）精讲班第3讲讲义

分类

气硬性无机胶凝材料

建筑上凡是经过一系列物理、化学作用，能将松散物质粘结成整体的材料为胶凝材料。

无机胶凝材料按照硬化条件分为气硬性和水硬性胶凝材料。

气硬性胶凝材料只能在空气中硬化、保持或发展其强度，如石灰、石膏、水玻璃等。

水硬性胶凝材料可在空气和水中硬化，并保持和继续发展强度，如水泥。

石膏

1、石膏

石膏具有凝结、硬化速度快，导热性低、吸声性强等特点。

①石膏胶凝材料的生产

原料是天然二水石膏CaSO4.2H2O，还有天然无水石膏等。

生产石膏胶凝材料的主要工序是破碎、加热与磨细，生产原理是二水石膏脱水生成半水石膏或无水石膏。

根据加热方式不同可得到α型和β型两种形态的半水石膏，建筑工程常用的是β型半水石膏。

②建筑石膏的硬化机理：

建筑石膏的凝结和硬化主要是由于半水石膏与水相互作用还原成二水石膏。

③建筑石膏的技术性质：

密度、品种、强度测试条件、产品标记、储存等。

④建筑石膏的应用：

用装饰、保温绝热、吸声、阻燃等，石膏具有长期徐变的性质，在潮湿的环境中更严重，不宜用于承重结构。

⑤其他品种的石膏材料：

⑴高强度石膏；

⑵无水石膏水泥；

⑶高温煅烧石膏

石灰

2、石灰

①石灰的生产

⑴石灰的原材料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，如石灰石、白云石、白垩等。

将石灰石在适当温度下煅烧，碳酸钙分解，释放二氧化碳，得到氧化钙。

MgO含量≤5%为钙质生石灰，MgO>

5%为镁质生石灰。

⑵石灰的熟化：

石灰使用前，一般先加入水，使之消解为熟石灰，其主要成分为氢氧化钙。

在熟化过程中，放出大量的热，而且体积增大1-2倍。

⑶石灰的硬化包括结晶作用和碳化作用两个同时进行的过程，是一个相当缓慢的过程。

⑷石灰的技术性质：

生石灰熟化后形成的石灰浆具有良好的可塑性，用于配制建筑砂浆可显著提高砂浆的和易性；

石灰不宜长期在潮湿环境中或有水的环境中使用；

石灰在使用过程中一般要掺入砂、麻刀等材料，可限制收缩，并节约石灰。

⑸石灰的应用：

石灰乳涂料、石灰土、硅酸盐制品、碳化石灰板材等。

建筑工程中所用石灰为建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。

产品各项技术指标需达到相应要求，一项低于合格产品则为不合格产品。

菱苦土

3、菱苦土

菱苦土地面保温性好，无噪声、不起灰、弹性良好、防火、耐磨，宜用于纺织车间及民用建筑等，但不适用于经常受潮、遇水和遭受酸类侵蚀的地方。

水玻璃

4、水玻璃

水玻璃有良好的粘结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细空隙而防止水渗透的作用，可涂刷于粘土砖及混凝土等制品表面，提高其表层密实度与抗风化能力。

硬化后的水玻璃耐碱性差。

建筑材料与构造（一级）精讲班第4讲讲义

水泥基本组成

一、常用水泥

主要品种有：

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。

1、水泥基本组成

①熟料基本组成：

主要包括硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A、铁铝酸四钙C4AF

⑴C3S含量通常为50%左右。

28天或一年后的强度，在四种矿物中最高。

水化凝结时间正常，水化热较高。

⑵C2S在熟料中以β型存在，含量为20%左右。

β-C2S水化热较小，水化较慢，在一年后强度可以超过C3S。

⑶C3A含量7-15%。

水化迅速，放热量大，凝结时间很快，需加石膏作缓凝剂，防止水泥的急凝。

硬化块，强度3天就发挥出来。

C3A含量高的水泥浆体干缩变形大，抗硫酸盐性能差。

⑷C4AF含量10-18%，水化速度介于C3A和C3S。

C4AF抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热较C3A低。

水泥使用中的过程和特性

2、水泥的水化硬化

水泥加水拌合后，随着水化反应的进行，水泥浆逐渐变稠失去流动性而具有一定的塑性强度，称为水泥的凝结。

随着水化进程的推移，水泥浆凝固具有一定的机械强度并逐渐发展而成为坚固的水泥石，这过程称为硬化。

①硅酸盐水泥的水化硬化；

②矿渣水泥的水化硬化；

③火山灰水泥的水化硬化

3、水泥品质的要求

①凝结时间：

分为初凝和终凝

⑴初凝时间：

水泥加水拌合始至标准稠度净浆开始，失去可塑性所经历的时间。

⑵终凝时间：

浆体完全失去可塑性并开始产生强度所经历的时间

国家标准规定：

常用水泥的初凝时间不得早于45min；

终凝时间硅酸盐水泥不得迟于6h30min，复合水泥不得迟于12h，其他品种不得迟于10h。

一般要求混泥土搅拌、运输、浇捣应在初凝之前完成。

因此初凝时间不宜过短；

当施工完毕则要求尽快硬化并具有强度，故终凝时间不宜过长。

②强度：

由按质量计的一份水泥、三份中国ISO标准砂，用0.5的水灰比拌制的一组4cm×

4cm×

16cm塑性胶砂，在20±

1℃水中养护，再测定3d和28d的强度。

③体积安定性：

已硬化水泥石产生不均匀的体积变化现象。

引起体积安定性的因素：

过量f-CaO、过量f-MgO和过多石膏掺量。

④细度：

水泥颗粒粒径越细，与水起反应得表面积越大，水化越快，其早期强度和后期强度都较高。

⑤水化热：

水泥水化过程放出的热。

水化热对大体积混凝土是有害的因素。

水泥的水化放热量大部分在3-7d放出，以后逐渐减少，水化热和放热率为C3A〉C3S〉C4AF〉C2S

⑥水泥化学品质指标

⑴不溶物；

⑵烧失量；

⑶氧化镁；

⑷SO3；

⑸碱含量

⑦抗蚀性：

对水泥石耐久性有害的环境介质主要为：

⑴淡水，主要考虑Ca（OH）2的溶解；

⑵酸与酸性水；

⑶硫酸盐（硫酸钡除外）；

⑷含碱溶液

水泥混合材

二、掺混合材料的硅酸盐水泥

1．水泥混合材

⑴活性混合材：

粒化高炉矿渣（化学成分主要为CaO、Al2O3、SiO2，含量达90%）、火山灰质混合材（分为天然和人工两类，天然的含有大量的酸性氧化物，SiO2+Al2O3含量占75-85%）、粉煤灰（主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，其中CaO<

10%为低钙粉煤灰，CaO15-30%为高钙粉煤灰）

⑵非活性混合材：

磨细的石英砂、石灰石等

建筑材料与构造（一级）精讲班第5讲讲义

常用水泥的基本特性与用途

2．常用水泥的基本特性与用途

⑴硅酸盐水泥与普通水泥：

用于重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程；

适用于要求早期强度高、凝结快的工程、有抗冻融要求和冬季施工的工程。

不宜用于水工和海港工程、大体积混凝土工程。

⑵矿渣水泥：

宜用于水工和海港工程、耐热混凝土工程。

其抗冻性、抗渗性等均不及硅酸盐水泥与普通水泥。

⑶火山水泥：

适宜地下或水下工程、适用于地面工程、宜用于浇筑大体积混凝土工程、宜蒸汽养护、不宜低温（冬季）施工。

⑷粉煤灰水泥：

适宜承受载荷较迟的工程、适用大体积混凝土工程、适用于水工和海港工程。

其抗碳化能力差，抗冻性较差。

⑸复合水泥：

性能取决于其所掺两种混合材的种类、掺量及相对比列等。

铝酸盐水泥

三、铝酸盐水泥

1．铝酸盐水泥常指以铝酸钙为主要成分的水泥，包括铝酸钙水泥、铝酸钡水泥和铝酸钡锆水泥等。

铝酸盐水泥的性质取决于其矿物铝酸一钙（CA）、二铝酸钙（CA2）、七铝酸十二钙（C12A7）、钙黄长石（C2AS）等的性质。

2．特性：

⑴快凝早强，1d强度可达最高度的80％以上；

⑵水化热大，且放热集中；

⑶抗硫酸盐性能很强，抗碱性极差；

⑷长期要强度，一般降低40－50％。

3．适用于紧急军事工程、抢修工程、临时工程等。

不能在高温季节施工，适宜温度为15℃，应控制在不大于25℃，也不能进行蒸汽养护。

其他品种水泥

四、其他品种水泥

1．白色硅酸盐水泥：

主要用于建筑物的外装饰工程。

2．快硬水泥：

包括快硬硅酸盐水泥和快硬硫铝酸水泥。

3．膨胀水泥及自应力水泥。

建筑材料与构造（一级）精讲班第6讲讲义

混凝土的概念和分类

一、普通混凝土的组成材料

由胶凝材料将粗、细骨料胶结而成的固体材料为混凝土。

按表观密度可分为重混凝土、普通混凝土、轻混凝土。

普通混凝土的组成材料

普通混凝土是以水泥为胶结材料，以天然砂、石为骨料，加水拌合，经浇筑成型，凝结硬化形成的固体材料。

水泥占10-15%，其余为砂、石骨料，砂石比例为1∶2左右，孔隙体积约为1-5%。

1．水泥：

①根据工程特点和所处环境条件选择水泥的品种；

②应与混凝土的设计强度等级相适应。

一般水泥强度等级28天抗压强度指标值为混凝土强度等级的1.5-2倍。

2．细骨料：

骨料粒径在0.16-5mm之间的细天然砂。

质量要求：

①限制有害杂质含量，如粘土、云母、硫化物、硫酸盐等；

②颗粒形状及表面特性；

③砂的坚固性；

④砂的颗粒级配及粗细程度

建筑材料与构造（一级）精讲班第7讲讲义

粗骨料

3．粗骨料：

粒径大于5mm的碎石或卵石。

①有害杂质含量；

③最大粒径及颗粒级配：

⑴最大粒径：

混凝土粗骨料的最大粒径不得超过结构截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。

⑵颗粒级配

水

4．水：

不得影响混凝土的和易性及凝结；

不得有损于混凝土强度发展；

不得降低混凝土的耐久性、加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断；

不得污染混凝土表面。

外加剂

5．外加剂按主要功能分：

减水剂、引气剂、泡沫剂、早强剂、缓凝剂、阻锈剂、膨胀剂、速凝剂、防冻剂等。

减水剂能使单位用水量减少，如木质素系减水剂掺量为水泥的0.2-0.3%（减水率10-15%），萘系减水剂掺量为0.2-0.5%左右（15%），树脂系减水剂掺量为0.5-1.0（10-24%）

掺和料

6．掺和料：

包括火山灰、煅烧页岩、粉煤灰等。

建筑材料与构造（一级）精讲班第8讲讲义

混凝土的和易性

二、混凝土的性能

1、新拌混凝土的性能

①新拌混凝土的和易性

⑴概念：

新拌混凝土是一种将水泥、砂及粗骨料用水拌合而成的尚未凝固的混合物。

和易性是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性、保水性。

⑵测定方法：

通常采用测定混凝土拌合物的流动性，辅以其他方法综合评定混凝土拌合物的和易性。

采用坍落度试验法测定流动性。

影响和易性的因素：

混凝土拌合物单位用水量、水泥浆的数量、水灰比、砂率、组成材料特性、外加剂、温度和时间。

②新混凝土的凝结时间：

采用贯入阻力仪测定凝结时间。

通常混凝土需6-10h凝结。

混凝土的强度

2、硬化混凝土的性能

①混凝土的抗压强度

⑴混凝土抗压强度是边长为150mm的立方体试件，在温度20℃±

3℃，相对湿度>

90%或水中养护28d龄期，在一定条件下加压至破坏，以试件单位面积承受的压力作为混凝土的抗压强度。

分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等十二个等级。

试件尺寸越小，测得的抗压强度值越大。

轴心抗压强度fcp比同截面的立方体抗压强度fcc要小，fcp=0.8fcc

⑵影响因素：

水泥强度等级和水灰比、骨料、龄期、养护

②混凝土的抗拉强度：

为抗压强度的1/10-1/13。

建筑材料与构造（一级）精讲班第9讲讲义

混凝土的变形

③混凝土的变形：

⑴化学收缩；

⑵干缩湿胀；

⑶温度变形；

⑷受荷变形：

弹塑性变形和徐变，混凝土不论是受压、受拉或受弯，均有徐变现象。

混凝土耐久性

④混凝土耐久性：

抵抗环境介质作用而保持其形状、质量和适用性的能力为耐久性。

包括：

⑴抗渗性；

⑵抗冻性；

⑶抗侵蚀性；

⑷碳化；

⑸碱骨料反应。

提高混凝土耐久性的措施。

混凝土配合比设计

四、混凝土配合比设计

混凝土配合比设计主要是确定水泥、水、砂子与石子者四项基本组成材料用量之间的三个比例关系，即：

水灰比、砂率、用水量。

混凝土配合比设计的步骤：

①初步计算配合比的计算

⑴试配强度的确定，fcu,0试配强度，fcu,k设计强度，σ混凝土强度标准差。

⑵初步确定水灰比（W/C）

⑶选取每立方米混凝土的用水量W0，，T-混凝土拌合物的坍落度。

⑷计算混凝土的单位水泥用量C0，

⑸选用合理的砂率值：

主要根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性和保水性等特征来确定。

⑹计算粗、细骨疗的用量G0、S0

1）绝对体积法

2）假定表观密度法

②基准配合比的确定

③试验室配合比的确定：

假设已满足各项要求的混凝土拌合物各材料的用量

水泥=C拌，砂=S拌，石子=G拌，水=W拌，则试验室配合比

④施工配合比：

假设工地测出砂的含水率为a%、石子的含水率为b%，则施工配合比为

建筑材料与构造（一级）精讲班第10讲讲义

其他品种的混凝土

五、轻混凝土

①轻骨料混凝土及其技术性质；

②多孔混凝土；

③大孔混凝土

六、防水混凝土

按配制方法不同分为:

①骨料级配法防水混凝土；

②外加剂防水混凝土；

③普通防水混凝土④膨胀水泥混凝土。

七、聚合物混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、纤维混凝土

砌筑砂浆

1．建筑砂浆由胶凝材料、细骨料、水等材料配制而成。

2．砌筑砂浆主要用于砌筑砖石或建筑物的外表面的抹面等。

技术性质主要包括新拌砂浆的工作性（流动性和保水性）、抗压强度与强度等级（砂浆强度等级有M15.0、M10.0、M7.5、M5.0、M2.5五个等级）、粘结力。

3．砌筑砂浆的配合比设计步骤包括

①确定砂浆的配制强度

②确定水泥用量

③确定混合材料用量（kg/m3）

④确定砂用量

抹面砂浆

4．抹面砂浆对建筑物表面起保护作用，提高其耐久性。

主要有普通抹面砂浆、预拌砂浆和干粉砂浆、防水砂浆、装饰砂浆等。

5．抹面砂浆通常分两层或三层进行施工。

底层抹灰、中层抹灰（有时可省去）、面层抹灰。

底层抹灰：

砖墙－石灰砂浆或石灰炉灰砂浆、板条墙或板条顶棚－麻刀石灰灰浆、混凝土墙、梁、柱等－混合砂浆；

中层抹灰：

多用混合砂浆或石灰砂浆；

面层抹灰：

多用混合砂浆、麻刀石灰灰浆或纸筋石灰灰浆等。

在容易碰撞或潮湿的地方应采用水泥砂浆。

建筑材料与构造（一级）精讲班第11讲讲义

烧结类墙体材料

1、烧结类墙体材料中的烧结普通砖为无孔洞或孔洞率小于15%的实心砖。

有烧结粘土砖N，烧结页岩砖Y，烧结煤矸石砖M，烧结粉煤灰砖F。

砖的标准尺寸为240mm×

115mm×

53mm，每立方米砖砌体需砖512块。

其强度为10块砖的抗压强度平均值，分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个强度等级。

2、烧结类墙体材料还包括烧结多空砖、空心砖、空心砌砖。

蒸养砖

3、非烧结类墙体材料包括蒸养砖、砌块、墙板。

其中包括蒸养砖包括灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖，

砌块

非烧结类墙体材料中砌块包括：

混凝土小型空心砌砖、粉煤灰硅酸盐中型砌砖、蒸压加气混凝土砌砖

墙板

非烧结类墙体材料中墙板包括：

石膏板、纤维增强水泥平板、碳化石灰板、GRC空心轻质墙板、混凝土空心墙板、钢丝网水泥芯板。

屋面材料

4、屋面材料主要包括黏土砖、小青瓦、琉璃瓦、混凝土平瓦、石棉水泥瓦等。

建筑材料与构造（一级）精讲班第12讲讲义

木材的主要性质

1、木材的主要性质：

含水率、湿胀与干缩、强度（抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度）。

影响木材强度的主要因素有含水率和负荷时间、温度及木材缺陷。

木材的使用

2、木材的干燥、防腐与防火

3、人造板材

建筑材料与构造（一级）精讲班第13讲讲义

钢的分类

1、钢的分类

土木工程用钢材包括型钢、钢板、钢筋、钢丝等。

按碳含量分：

低碳钢（C<

0.25）、中碳钢（C=0.25-0.6%）、高碳钢（C>

0.6%）

按掺入合金含量：

低合金钢（合金量<

5%）、中合金钢（合金量为5-10%）、高合金钢（合金量>

10%）

按品质分：

普通钢、优质钢、高级钢

按用途分：

结构钢、工具钢、特殊钢

土木工程上常用的是碳素钢中的低碳钢和低合金钢

力学性能

2、钢材的技术性质

①力学性能：

抗拉性、冲击韧性、耐疲劳性、硬度

⑴抗拉性：

低碳钢从受拉到断裂经历弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段。

⑵冲击韧性：

钢材抗冲击载荷作用的能力。

⑶耐疲劳性：

在交变载荷反复作用下，于规定的周期基数不发生断裂所能承受的最大应力。

⑷硬度：

钢材表面局部体积，抵抗外物压入产生塑性变形的能力，是衡量钢材软硬程度的一个指标。

工艺性能

②工艺性能：

包括冷弯性能、焊接性能

化学成分对钢的影响

③化学成分的碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮对钢材性能的影响

钢材的冷加工强化、时效处理和焊接

3、钢材的冷加工强化、时效处理和焊接

①对土木工程用钢筋在常温下进行冷拉、冷拔、冷轧，使之产生塑性变形，提高屈服强度，降低塑性和韧性。

②应变时效、自然时效、人工时效

③电弧焊、接触对焊

建筑材料与构造（一级）精讲班第14讲讲义

建筑钢材的主要钢种

4、建筑工程用钢、钢材的标准和选用

①建筑钢材的主要钢种

⑴碳素结构钢：

钢的牌号由代表屈服强度的字母、下屈服强度数值、质量等级符号、脱氧程度符号等四个部分组成，如Q235-A.F。

有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275，牌号增加，强度和硬度增加，塑性和韧性和可加工性逐步降低。

A、B、C、D级钢性能依次增强。

⑵优质碳素结构钢：

根据含锰量分为普通含锰量（含锰小于0.8%，共20个钢号）和较高含锰量（含锰量为0.7-1.2%，共11个钢号）两组。

只有3个钢号属沸腾钢，其余为镇静钢。

同种钢，平炉钢和氧气转炉钢优于空气转炉钢；

特殊镇静钢优于镇静钢、镇静钢优于半镇静钢，优于沸腾钢。

⑶低合金高强度结构钢

常用建筑钢材

②常用建筑钢材：

热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、冷拔低碳钢丝、预应力钢丝和钢绞线、型钢。

型钢包括热轧型钢（角钢、L型钢、工字钢、槽钢、H型钢）、冷弯薄壁型钢、钢板和压型钢板、轻钢龙骨。

钢材的腐蚀与防腐

5、钢材的腐蚀与防腐

①有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

②防腐措施：

合金化、金属覆盖、非金属覆盖

例题：

1．普通碳素结构钢Q235A的涵义是：

（ 

B 

）。

A．屈服强度为235MPa的质量等级最高