建筑材料.docx

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建筑材料

目录

1绪论2

1.1建筑材料的定义、分类及技术标准2

1.2建筑材料的作用和地位3

1.3我国建筑材料及建材工业的发展4

1.4本课程的内容和任务4

2建筑材料的基本性质5

2．1材料的物理性质5

2.2材料的力学性质10

二、材料的弹性与塑性11

三、材料的脆性和韧性11

2．3材料的耐久性12

3石材12

3．1建筑中常用的天然岩石12

3．2建筑中常用的天然石厂品种13

3．3人造石材15

4气硬性胶凝材料16

4.1石膏16

4.2石灰17

4.3镁质胶凝材料20

4.4水玻璃21

5水泥22

5.1硅酸盐水泥23

5.2掺混合材料的通用水泥30

5.3通用水泥的应用、验收及保管32

5.4其它品种水泥36

6混凝土及砂浆37

6.1概述37

6.2普通砼的组成材料38

6.3混凝土凝土拌合物的和易性43

6.4硬化砼的强度45

6.5砼的变形性能49

6.6砼的耐久性50

6.7砼的外加剂51

6.8砼的质量控制与强度评定53

6.9普通砼配合比设计56

6.10轻砼62

6.11其它品种砼62

6.12建筑砂浆63

7墙体与屋面材料68

7.1砌墙砖68

7.2墙用砌块70

7.3墙用板材72

7.4屋面材料73

8建筑钢材74

8.1钢的冶炼加工与分类74

8.2钢材的主要技术性质75

8.3建筑钢材的标准与选用原则77

8.4钢材的锈蚀及防止80

9木材81

9.1木材的分类及构造81

9.2木材的腐蚀与防护82

9.3木材在建筑工程中的应用82

10建筑塑料、涂料与胶粘剂84

10.1塑料的组成及分类84

10.2建筑涂料85

10.3胶粘剂86

11防水材料87

11.1沥青87

11.2防水卷材90

11.3防水涂料90

11.4建筑密封材料91

12绝热材料和吸声材料92

13建筑装饰材料93

13.1建筑装饰材料的基本功能与选择93

13.2建筑装饰用面砖94

13.3建筑装饰用板材94

13.4卷材类装饰材料及装饰涂料95

13.5建筑玻璃95

建筑材料

1绪论

1.1建筑材料的定义、分类及技术标准

建筑材料是指在建筑工程中所使用的各种材料及其制品的总称。

它是一切建筑工程的物质基础。

由于建筑材料的种类繁多，常从不同的角度对其进行分类。

一、按化学成分分类

无机非金属材料：

水泥、石灰、玻璃、砖等

非金属材料

有机非金属材料：

沥青、木材、塑料等

黑色金属：

钢、铁、铬、锰及其合金

建筑材料金属材料

有色金属：

铜、铝、锌、铅及其全金

非金属—非金属复合材料：

普通砼、沥青砼等

复合材料非金属—金属复合材料：

钢筋砼、钢纤维砼等

金属—金属复合材料：

合金钢、铝合金等

二、按使用功能分类

建筑结构材料：

主要是指构成建筑物受力构件所用的材料。

如：

梁、板、柱等。

建筑材料墙体材料：

主要是指建筑物内、外及分隔墙体所用的材料。

有承重与非承重。

建筑功能材料：

主要是指担负某些功能的非承重材料。

如防水材料、绝

热材料、装饰材料等。

三、建筑材料的技术标准

建筑材料的技术标准是生产和使用单位检验、确证产品质量是否合格的技术

文件。

其内容主要包括：

产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标

志、运输和储存注意事项等方面。

世界各国对材料的标准化都很重视，均制定了各自的标准。

如我国的“GB”

和“GB/T”、美国的材料试验协会标准“ASTM”英国标准“BS”德国工业标准“DIN”

日本工业标准“JIS”等。

此外，还有在世界范围内统一使用的“ISO”。

目前，我国常用的标准主要有国家、行业（或部）级、地方级和企业级四类。

（1）国家标准：

国家标准有强制性标准（代号GB）推荐性标准（代号GB/T）

（2）行业（或部）标准：

各行业（或主管部）为了规范本行业的产品质量

而制定的技术标准，也是全国性的指导文件。

如JC、JG等。

（3）地方标准：

地方标准是地方主管部门发布的地方指导文件（代号DB），

适于在该地区使用。

（4）企业标准：

由企业制定发布的指导本企业生产的技术文件（代号QB），

凡没有制定国家标准，部级标准的产品，均应制定企业标准。

标准的一般表示方法是由标准名称、部门代号、标准编号和颁布年份等组成。

目前，主要建筑材料标准内容大致包括材料质量要求和检验两大方面。

有的二者合在一起，有的则分开订立标准。

1.2建筑材料的作用和地位

建筑材料是建筑工程学科的极为重要的一部分，它与建筑设计、建筑结构、建筑经济、建筑施工一样。

具体表现在以下几个方面。

（1）建筑队材料的建筑工程的物质基础。

（2）材料造价占工程总造价的50%—60%。

（3）材料质量直接影响工程质量。

1.3我国建筑材料及建材工业的发展

一、发展概况：

在上古时期，人类居于天然山洞或树巢中，以后逐步采用粘土、石块、木材等天然材料建造房屋。

18000年前的北京周口店龙骨山山顶人，仍是住在天然岩洞里，在距今6000年的西安半坡遗址，已是采用木骨泥墙建房，并发现有制陶窑场。

河南安阳的殷墟，是商朝后期的都城（约公元前1401-公元前1060）建筑技术水平有了明显提高，并有制陶、冶铜作坊，青铜工艺也有相当纯熟，烧土瓦在西周（公元前1060-前711）早期的陕西凤雏遗址中已有发现，并有了在土坯墙上采用三合土（石灰、黄砂、粘土混合）抹面，说明我国劳动人民在3000年前已以烧制石灰，砖瓦等人造建筑材料，冶铜技术也相当高明，到战国时期（公元前475-公元前221）筒瓦、板瓦已广泛使用，并出现了大块空心砖和墙壁装修用砖，在齐都临淄遗址（约公元前850-公元前221）中，发现有炼铜、冶铁作坊，说明当时铁器已有应用。

在欧洲，公元前2世纪已用天然火山灰、石灰、碎石拌制天然混凝土用于建筑，直到19世纪初，才开始采用人工配料，再经煅烧、磨细制造水泥，加它凝结后与英国波特兰岛的石灰面颜色相似，故称波特兰水泥（即我国的硅酸盐水泥），此项发明于1824年由英国人阿期普定取得专利权，并于1925年用于修建泰晤士河水下分路隧道工程。

钢材在建筑中的应用也是19世纪中叶的事，1850年，法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船。

1872年2月在纽约了现了第一所钢筋混凝土房屋，水泥和钢材这两种新材料的问世，为后来建造高层建筑大跨度桥梁提供了物质基础。

古代：

长城（石材）、赵州桥（石材）、山西五台山佛光寺大殿（木结构）等。

现代：

我国水泥占世界总产量的31%、平板玻璃占24%、建筑陶瓷占25%、卫生陶瓷占17%。

简言之：

栖居窠处筑土垒石英钟秦砖汉瓦水泥、砼、钢筋砼。

发展方向：

1、轻质、高强、环保、多功能。

2、从无机材料向有机材料发展。

3、从品种单一向品种多样化发展。

1.4本课程的内容和任务

本课程是房屋建筑工程或其它有关土建专业的一门基础技术课，并兼有专业课的性质。

课程的任务是通过学习，获得建筑材料的基础知识，掌握建筑材料的性能和应用技术，及其试验检测技能，了解建筑材料的储运和保护，以便在今后的工作实践中能正确选择与合理使用建筑材料。

本课程的学习方法：

（1）简单笔记，预习。

（2）认真做复习题。

（3）认真做好实验。

2建筑材料的基本性质

2．1材料的物理性质

一、材料与质量有关的性能

（一）不同构造状态下的密度

1、密度：

密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。

按下

式计算：

ρ=

式中：

ρ——实际密度（g/cm3）

m——材料在干燥状态下的质量（g）

V——材料在绝对密实状态下的体积（cm3）

同种材料，ρ为常数。

测定方法为磨细（一般要求磨细致粒径小于0.2mm）然后用排液

法测定其实际体积。

视密度：

在测定某些较致密的不规则的散粒材料的实际密度时，常直接用排水法测其绝

对体积的近似值，这时所求得的实际密度为近似密度。

2、表观密度

对于较密实的材料（如砼用砂、石子等），因孔隙很少，可不必磨细，直接

以排水法求得体积，称为绝对密实体积的近似值。

用绝对密实体积的近似值计算

的密度，称为表观密度。

按下式计算：

m

ρˊ=

Vˊ

式中：

ρˊ——材料的密度（g/cm3）

m——材料的质量（g）

Vˊ——材料在自然状态下不含开口孔隙的体积（cm3）

3、体积密度

是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量。

按下式计算：

ρ

ρ0=

式中：

ρ0——表观密度（g/cm3或kg/m3）

m——材料的质量（g或kg）

V0——材料在自然状态下的体积（cm3或m3）

测定方法视材料的形状不同有两种方法。

须注明含水情况，一般所指的表观

密度，是以干燥状态下的测定值为准。

4、堆积密度

堆积密度是指散粒或粉末状材料在堆积状态下，单位体积所具有的质量，按

下式计算：

ρ0′=

式中：

ρ0′——堆积密度（kg/m3）

m——材料的质量（kg）

V0′——材料的堆积体积（m3）

例：

要设计一仓库可装20吨水泥，则计算如下：

V0′=m/ρ0′=20000/1200=？

（二）密实度与孔隙率

1、密实度是指材料体积内被固体物质填充的程度，也就是固体物质的体积

占总体积的比例。

以D表示：

D=

×100%

2、孔隙率

孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下总体积的百分率。

表示

为：

P=

×100%=（1—

）×100%=（1—

）×100%=1—D

即：

P+D=1

讨论：

1），一般，P越大，则强度越低。

吸水性、吸湿性越大，保温绝热性能越好。

2），不一般的情况：

微孔，对强度影响不大。

孔大，且开口，则保温，吸水、吸湿性不大

上述影响还与孔的结构有关。

（三）空隙率与填充率

1、空隙率

空隙率，是指散粒材料在某容器的堆积体积中：

颗粒之间的空隙体积占堆积

体积的百分率Pˊ

即：

Pˊ+Dˊ=1

2、填充率，是指散粒材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。

以Dˊ表示。

=

×100%=

×100%

二、材料与水有关的性质

（一）亲水性与憎水性

材料在空气中与水接触时，根据是否被水润湿，可将材料分为亲水性与憎水性材料两类。

材料被水润湿的程度可用润湿角θ表示

θθ

（a）亲水性材料（b）憎水性材料

润湿角θ≤900的材料为亲水性材料。

如：

砖、砼、木材等。

润湿角θ＞900的材料为憎水性材料。

如：

沥青、石蜡等。

（二）吸水性

材料在浸水状态下吸入水份的能力称为吸水性；吸水性的大小以吸水率表

示，吸水率有质量吸水率与体积吸水率之分，

1、质量吸水率：

材料所吸收的水份的质量占材料干燥质量的百分率。

W质=

比如：

粉笔称其干重为100克，放入水中吸水饱和后为102克，则

W质=

=2%

2、体积吸水率：

指材料体积内被水充实的程度；即材料吸水饱和时，所吸收水份的体积占干燥材料自然体积的百分率。

W体=

.

=

ρ0=W质.ρ0

一般、材料的吸水都不多，但海棉、干木头等吸收水份比较多，这些材料的质量吸水率往往超过100%，即湿质量是干质量的几倍，在这种情况下，一般用体积吸水率表示其吸水率。

即体积吸水率适用于轻质多孔材料。

吸水率越大，对材料性能越不利。

总之，吸水率与以下因素有关

1）、材料本身的性质

2）孔隙大小

3）孔隙特征

（三）吸湿性

材料在潮湿的空气中吸收空气中水份的性质，称为吸湿性。

吸湿性的大小用

含水率表示

W含=

W含的大小除与材料的化学成分有关外，还与空气的温度与湿度有关。

（四）耐水性

材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低和性质称为耐水性。

用软化系数表示f饱=0则K软=0溶解了

K软=

f干=1则K软=1如钢材

讨论：

1）K软越大，则材料的耐水性越好。

2）一般，K吹＞0.8时，称为耐水材料。

（五）抗渗性

渗透：

液体穿透材料

抗渗性是指材料抵抗有压介质渗透作用的能力，用抗渗等级Sn表示。

Sn：

材料抵抗液体压力不致发生渗透现象时，材料单位面积上所能承受的

最大压力。

如S4、S6、S12分别表示材料能承受0.4MPa0.6MPa1.2Mpa压力而不渗透

（六）、抗冻性

材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性质，称为抗冻性。

冻融循环越多，则抗冻标号越高。

砼用抗冻等级表示；

Fn：

材料在饱和水状态下，强度损失和质量损失达到规定指标时，所能承受的最大冻融循环次数。

一个冻融循环为20

℃

。

如F50、F20分别表示什么意思？

三、材料的热性质

（一）导热性

材料传导热量的能力称为导热性，材料导热能力的大小用导热系数（λ）表

示单位：

λ的物理意义：

单位厚度的材料，当相对表面温差为1K时，单位面积、单位时间所通过的热量

λ=

讨论、的孔隙率越大，导热系数越小，绝热性能越好。

2、对流情况相反，泡沫:

0.035

3、λ=0.035-3.5之间

大理石:

3.5

（二）比热容

材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的性质,称为热容量.热容量的大小用比热容表示,简称比热.

比热在数值上等于1g材料,温度升高1K时所吸收的热量或温度降低1K时所放出的热量.单位（J/（g.K）

C水=4.18C冰=2.09

（三）材料的保温隔热性能

在建筑工程中常把1/λ称为材料的热阻,用R表示,单位是（m.K）/W

通常:

防止室内热量的散失称为保温,防止外部热量的进入称为隔热。

（四）热变形性

材料的热变形性是指材料在温度变化时其尺寸的变化，常用长度方向变化的

线膨胀系数表示：

α=

其中：

α-线膨胀系数（1/K）

2.2材料的力学性质

材料的力学性质主要是指材料在外力（荷载）作用下，有关抵抗破坏和变形

的能力的性质。

一、材料的强度、比强度

材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏的能力称为强度；其值是以材料受外力破坏时，单位面积上所承受的力来表示。

（一）常见的荷载种类

1、钢材承受拉力

F

F

2、砼承受压力F

F

3、梁承受抗变荷载Fh

△L△

Fb

4、梁与柱剪力

F

（二）计算方法：

1、抗压、抗拉、抗剪强度的计算：

单位（N/mm2）或（Mpa）

抗弯强度的计算：

条件：

1）构件截面为矩形

2）中部作用一集中荷载。

（二）比强度

比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其表观密度之比，它是衡量材料轻质高强的一个主要指标。

（三）强度等级

按照材料的主要强度指标划分的等级，材料的强度高低主要与材料的化学成分有关，如金属材料的强度普遍高，另外，材料的质量对材料的强度也有关系。

二、材料的弹性与塑性

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料的变形即可消失、并能完全恢复原来形状的性质称为弹性；这种当外力取消后瞬间内即可完全消失的变形，称为弹性变形。

其中：

E为弹性模量（Mpa）

E是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，E越大，材料越不易变形。

材料在外力作用下产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状尺寸，并且不产生裂纹的性质，称为塑性，这种不消失的变形称为塑性变形（或永久变形）。

多数材料为弹塑性材料。

三、材料的脆性和韧性

在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显塑性变形的性质，称为脆性。

脆性材料抵抗冲击荷载的能力差，如玻璃等。

在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大的能量，产生一定的变形而不致被坏的性能称为韧性。

如钢材、木材等。

四、材料的硬度、耐磨性

硬度是材料表面抵抗其它较硬物质压入或刻划的能力，一般，硬度大的材料耐磨性较强，但不易加工。

耐磨性是材料抵抗磨损的能力，常用磨损率表示：

B=

（g/cm2）

2．3材料的耐久性

材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力，称为耐久性。

耐久性是材料的一种综合性质，诸如抗冻性，抗风化性，抗化学腐蚀等；此外，材料的抗渗性，耐磨性，强度等也与耐久性有密切的关系。

材料在使用过程中，除受到各种外力作用外，还长期受到周围环境和各种自然环境的破坏作用，这些作用一般可分为物理作用、化学作用、生物作用。

3石材

建筑石材是指具有一定物理、化学性能，可用作建筑材料的岩石。

天然石材：

成本低、气孔小，强度大，加工困难。

建筑石材

人造石材：

可加工成任意形状，并控制其性能。

天然石材：

由天然岩石开采的，经过或不经过加工而制得的材料，称为天然石材。

人造石材；用无机或有机胶结料、矿物质原料及各种外加剂配制而成。

如人造成大理石、花岗石等。

3．1建筑中常用的天然岩石

岩石是由各种不同地质作用所形成的天然固态矿物组成的集合体。

矿物是在地壳中受各种不同的地持作用，所形成的具有一定的化学组成和物理性质的单质或化合物。

根据岩石的成因，按地质分类法，天然岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

一、岩浆岩，（又称火成岩）

是地壳内的熔融岩浆在地下或喷出地面后冷凝而成的岩石。

建筑中常见的有：

花岗岩：

表观密度大，抗压强度高，抗冻性好，耐酸性好，是优良的装饰材料，常作基础、闸坝、桥墩等。

玄武岩、辉绿岩：

脆性大，硬度大，抗压强度大，可作高压砼骨料，铺筑道路面等。

火山岩、浮石、火山凝灰岩：

用作水泥掺合料、轻砼骨料等。

二、沉积岩（又名水成岩）

沉积岩是由地表的各种岩石，经自然界的风化、搬运、沉积并重新成岩（压实、胶结、重结晶等）而形成的岩石。

特点：

层状结构，表观密度小，气孔率大，吸水率大，耐久性差，来源广。

建筑中常用的有：

石灰岩、砂岩。

石灰岩是生产石灰、水泥的主要原料，建筑中可用作基础、墙身等。

砂岩可作墙身，人行道等，绵远河两侧的石材为砂岩。

三、变质岩

变质岩是地壳中原有的各种岩石，在地层的压力和温度的作用下，原岩石在固体状态下发生再结晶的作用，而使其矿物成分，结构构造，以至化学成分部分或全部改变而形成的新岩石。

建筑中常用的有：

大理岩、石英岩、片麻岩。

大理岩：

构造致密，表观密度大，硬度不大，纯的为雪白色，磨光后美观。

石英岩：

成晶体结构，致密，强度大，耐久性好。

但硬度大，加式困难。

3．2建筑中常用的天然石厂品种

一、砌筑用石材

1、毛石：

分为乱毛石和平毛石，厚度一般大于200mm

毛料石：

一般不加工，叠砌面凸凹深度≤25mm

2、料石粗料石：

外形较方正，叠砌面凸凹深度≤20mm

（基本规则半细料石：

外形较方正，叠砌面凸凹深度≤15mm

的六面体）细料石：

外形较方正，叠砌面凸凹深度≤10mm

二、拌和砼用石材

包括：

碎石，卯石，石渣（残碎料加工而成）

三、装饰用石材

根据表面加工的粗细程度分为

1、粗磨板材：

平整，有粗糙条纹。

2、细磨板材：

表面光滑平整

3、磨光板材：

表面平整，有镜面光泽。

主要有大理石板材和花岗石板材。

花岗石板材可用于室内、外，而大理石板材抗风化

能力差，易受空气中SO2R腐蚀而使表面失去光泽，变色，并渐渐破坏。

主要成分CaCO3、一、建筑石材的技术性质（主要指内在质量要求）

（一）物理性质：

1、表观密度：

轻质石材：

表观密度≤1800kg/m3

重质石材：

表观密度﹥1800kg/m3

在通常情况下，同种石材的表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性好，导热性好。

2、吸水率：

吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石。

吸水率介于1.5%~3%的岩石称为中吸水性岩石。

吸水率高于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。

3、耐水性

石材的耐水性以软化系数表示：

软化系数﹥0.9为高耐水性

软化系数在0.75~0.9之间为中耐水性

软化系数在0.6~0.75之间为低耐水性

软化系数﹤0.6者,则不允许用于重要建筑队物中。

4、抗冻性

石材的抗冻性是指抵抗冻融破坏的能力。

根据经验：

吸水率﹤0.5%的石材，则认为是

抗冻的。

5、耐热性

石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。

二、力学性质

1、抗压强度：

石材的抗压强度是以三个边长以70mm的立方体试块的抗压破坏强度

的平均值表示。

根据抗压强度的大小，石材共分九个强度等级。

MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。

2、冲击韧性:

石材的冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造。

3、硬度：

它取决于石材矿物组成的硬度与构造。

4、耐磨性；道路路面等对此有特别要求。

（四）、工艺性质

1、加工性：

石材加工和难易程度。

2、磨光性：

指石材能否磨成平整光滑表面的程度。

3、抗钻性：

石材钻孔时，其难易程度的性质。

三、石材的选用原则

1、适用性：

根据部位、性质、用途而定。

2、经济性：

不便运输。

3、安全性：

放射性。

四、天然石材的破坏及其防护

1、合理选材

2、表面处理

3．3人造石材

人造石材是以大理石、花岗石碎料，石英砂、石渣等为骨料，树脂或水泥为胶结料，经拌和、成型、聚合或养护后，研磨抛光、切割而成。

一、目前常用的人造石材有以下四类：

1、水泥型人造石材：

养护2、聚脂型人造石材：

烘干

3、复合型人造石材：

浸渍4、烧结型人造石材：

烧成

三、人造石材的性能：

1、装饰性：

4气硬性胶凝材料

胶凝材料：

凡在一定条件下，经过自身的一系列物理、化学作用后，能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。

胶凝材料根据化学成分分为无机胶凝材料和有机胶材料两大类。

石膏

石灰

气硬性胶凝材料水玻璃

镁质胶凝材料

无机胶凝材料

胶凝材料水硬性胶凝材料

有机胶凝材料：

沥青、树脂、橡胶等

4.1石膏

在建筑物中什么地方有用石膏的？

顶崩、高级抹灰、石膏模型、雕塑、用于水泥工业等。

一、石膏的生产

煅烧、脱水、细磨

天然石膏矿产品

107-170℃

CaSO3.2H2Oβ-CaSO4.1/2H2O（建筑石膏）

125℃

CaSO3.2H2Oα-CaSO4.1/2H2O（高强石膏）

0.13Mpa蒸压

建筑石膏的特点:

晶体细小、需水量大、强度较低。

高强石膏的特点：

晶粒粗大、需水量少、其制品密度大、强度高。

其它Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型石膏在建筑中应用极少。

二、凝结硬化凝结硬化

粉状材料+水浆体石状物体

凝结：

浆体失去可塑性的过程。

硬化：

石材强发展的过程。

三、建筑石膏（白色粉沫）

（一）、凝结硬化原理CaSO4.1/2H2O+3/2H2OCaSO4.2H2O（石膏制品结晶出来）

（二）建筑石膏的特点及石膏制品的特点；

1、建筑石膏的特点：

1）、凝结硬化速度很快，但强度较低。

2）、硬化后体积膨胀。

2、石膏制