建筑材料的定义和分类说明书.docx

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建筑材料的定义和分类说明书

建筑材料的定义及其分类说明书

0绪论

0.1建筑材料的定义及其分类

建筑材料是指建筑工程中所使用的各种材料及其制品的总称，它是工程建设的物质基础。

建筑材料的性能、种类、规格及合理使用，将影响工程的坚固、耐久、美观等工程质量。

若选择、使用材料不当，轻则达不到预期效果，重则会导致工程质量降低甚至酿成工程事故。

同时，建筑材料对工程技术的发展也起着至关重要的作用，新材料的出现往往促使工程技术的革新，而工程变革与社会发展的需要又常常促进新材料的诞生。

建筑材料品种繁多，根据材料的化学成分可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。

如表0.1所示。

表0.1建筑材料按化学成分分类

分类

实例

无

机

材

料

金属

材料

黑色金属

钢、铁及其合金、合金钢、不锈钢等

有色金属

铜、铝及其合金等

非

金

属

材

料

天然石材

砂、石及石材制品

烧土制品

粘土砖、瓦、陶瓷制品等

胶凝材料及制品

石灰、石膏及制品、水泥及混凝土制品、硅酸盐制品等

玻璃

普通平板玻璃、特种玻璃等

无机纤维材料

玻璃纤维、矿物棉等

有

机

材

料

植物材料

木材、竹材、植物纤维及制品等

沥青材料

煤沥青、石油沥青及其制品等

合成高分子材料

塑料、涂料、胶黏剂、合成橡胶等

复

合

材

料

有机与无机非金属材料复合

聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等

金属与无机非金属材料复合

钢筋混凝土、钢纤维混凝土等

金属与有机材料复合

PVC钢板、有机涂层铝合金板等

0.2建筑材料的发展

利用建筑材料改造自然、促进人类物质文明的进步，是人类社会发展的一个重要标志。

远在新石器时期之前，人类就已开始利用土、石、木、竹等天然材料从事营造活动。

据考证，我国在4500年前就已有木架建筑和木骨泥墙建筑。

随着生产力的发展，人类能够对天然原料进行简单的加工，出现了人造建筑材料，使人类突破了仅使用天然材料的限制，开始大量修建房屋、寺塔、陵墓和防御工程。

我国早在公元前五世纪的西周初期已有烧制的瓦，公元前4世纪的战国时期有了烧制的砖，始建于公元前475年的万里长城，所使用的砖石材料就达1亿m3。

山西五台山木结构的佛光寺大殿已有千余年历史。

2000年前的古罗马已用石灰、火山灰、砂和砾石配制混凝土，建造著名的万神庙、斗兽场的巨大墙体。

17世纪工业革命后，随着资本主义国家工业化的发展，建筑、桥梁、铁路和水利工程大量兴建，对建筑材料的性能有了较高的要求。

17世纪70年代在工程中开始使用生铁，19世纪初开始用熟铁建造桥梁和房屋，出现了钢结构的雏形。

自19世纪中叶开始，冶炼并轧制出强度高、延性好、质地均匀的建筑钢材，随后又生产出高强钢丝和钢索，钢结构得到了迅速发展，使建筑物的跨度从砖石结构、木结构的几米、几十米发展到百米、几百米乃至现代建筑的上千米。

19世纪20年代，英国瓦匠约瑟夫·阿斯普丁发明了波特兰水泥，出现了现代意义上的水泥混凝土。

19世纪40年代，出现了钢筋混凝土结构，利用混凝土受压、钢筋受拉，以充分发挥两种材料各自的优点，从而使钢筋混凝土结构广泛应用于工程建设的各个领域。

为克服钢筋混凝土结构抗裂性能差、刚度低的缺点，20世纪30年代又发明了预应力混凝土结构，使土木工程跨入了飞速发展的新阶段。

自新中国成立后，特别是改革开放的新时代，我国建筑材料生产得到了更迅速的发展。

自1995年后，我国的水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷和石墨、滑石等部分非金属矿产品产量已知居世界第一，是名副其实的建材生产大国。

随着社会的发展，人类对建筑工程的功能要求越来越高，从而对使用的建筑材料的性能要求也越来越高。

轻质、高强、耐久、高效，方便施工等具有优良的综合性能的建筑材料，是今后发展的基本方向。

同时，随着人们环境保护与可持续发展意识的增强，保护环境、节约能源与土地，合理开发和综合利用原料资源，尽量利用工业废料，也是建筑材料发展的一种趋势。

0.3建筑材料在国民经济建设中的作用

建筑业是国民经济的支柱产业之一，而建筑材料是其重要的物质基础。

因此，建筑材料的产量及质量直接影响着建筑业的进步和国民经济的发展。

建筑材料的用量相当大，据统计，在工程总造价中，材料费所占比重可达50%～70%。

建筑材料的品种、规格、性能及质量，对建筑结构的形式、使用年限、施工方法和工程造价有直接影响。

建筑工程中许多技术问题的突破，往往依赖建筑材料问题的解决，新的建筑材料的出现，往往会促进结构设计及施工技术的革新和发展。

因此，加强建筑材料的研究，提高建筑材料生产和应用的技术水平，对于我们合理利用各种有限的自然资源，改善建筑物的使用功能，提高建筑工程施工的工业化和机械化水平，加快工程建设速度，降低工程造价，从而促进我国社会主义经济的发展，具有十分重要的意义。

0.4建筑材料检验与技术标准

建筑材料质量的优劣对工程质量起着最直接的影响，对所用建筑材料进行合格性检验，是保证工程质量的最基本环节。

国家标准规定，无出厂合格证明或没有按规定复试的原材料，不得用于工程建设；在施工现场配制的材料，均应在实验室确定配合比，并在现场抽样检验。

各项建筑材料的检验结果，是工程施工及工程质量验收必需的技术依据。

因此，在工程的整个施工过程中，始终贯穿着材料的试验、检验工作，它是一项经常化的、责任性很强的工作，也是控制工程施工质量的重要手段之一。

建筑材料的验收及检验，均应以产品的现行标准及有关的规范、规程为依据。

建筑材料的产品标准分为国家标准、行业标准和企业标准，各级标准分别由相应的标准化管理部门批准并颁布，国家技术监督局是我国国家标准化管理的最高机关。

常用标准的含意、代号如表0.2。

各国均制订有自己的国家标准，常见的有“ANSI”、“JIS”、“BS”、“DIN”，它们分别代表美国、日本、英国和德国的国家标准。

“ASTM”是美国试验与材料协会标准，“ISO”是国际标准。

表0.2建筑材料标准种类及代号

标准种类

说明

代号

国家标准（“国标”）

对全国经济、技术发展有重要意义必须在全国范围内统一的标准。

包括：

基本原料、材料标准；有关广大人民生活、量大面广、跨部门生产的重要工农业产品标准；有关人民安全、健康和环境保护的标准；有关互换配合、通用技术语言等的基础标准；通用的零件、部件、器件、构件和工具、量具标准；通用的试验和检验标准；被采用的国际标准。

（1）GB是“国标”两字的汉语拼音字头。

各类物资（建材）的国家标准，均使用此代号。

（2）GBJ是“国标建”三字的汉语拼音字头，它代表工程建设技术方面的国家标准。

行业标准（“部标”）

行业标准主要是指全国性的各专业范围内统一的标准。

由主管部门组织制定、审批和发布，并报送国家标准局备案。

行业标准分为强制性标准和推荐性标准两类。

（1）JCJ是国家建材局部颁标准代号。

（2）JGJ是建设部部颁标准代号。

（3）LYJ是原林业部标准代号。

（4）YBJ是冶金工业部部颁标准代号。

（5）JTJ是交通部部颁标准的代号。

（6）SYJ是石油、能源部部颁标准代号。

企业标准（“企标”）

凡没有制定国家标准、行业标准的产品，都要制定企业标准。

为了不断提高产品质量，企业可制定比国家标准、行业标准更先进的产品质量标准。

QB是企业标准代号。

1建筑材料的基本性质

建筑材料在使用条件下要承受一定荷载，并受到周围不同环境介质（空气、水及其所溶物质、温度和湿度变化等）的作用。

因此，建筑材料应具有相应的力学性质，还应具备抵抗周围环境介质的物理、化学和生物作用，经久耐用的性质。

合理选用建筑材料，应熟悉工程条件及对拟用材料提出的各项技术要求，还应掌握材料的各种技术性质以及影响这些性质的因素，使所选材料在建筑物中发挥应有的作用。

1.1材料的组成、结构及构造

材料的组成、结构及构造是决定材料性质的内部因素。

1.1.1材料的组成

材料组成是指材料所含物质的种类及含量，是区别物质种类的主要依据，分为化学组成、矿物组成和相组成。

1.1.1.1化学组成

材料的化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类及数量。

金属材料的化学组成以元素含量表示；无机非金属材料常以各种氧化物的含量表示；有机材料则以各种化合物的含量表示。

1.1.1.2矿物组成

矿物是具有一定的化学成分和结构特征的单质或化合物。

矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。

1.1.1.3相组成

材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相。

一般可分为气相、液相和固相。

材料的组成不同，其物理、化学性质也不相同。

如普通钢材在大气中容易生锈，而不锈钢（炼钢时加人适量的铬或镍）则不易生锈。

可见，选用材料时，通过改变材料的组成可以获得满足工程所需性质的新材料。

1.1.2材料的结构与构造

材料的结构与构造是指材料的微观组织状态和宏观组织状态。

材料组成相同而结构与构造不同的材料，其技术性质也不相同。

1.1.2.1材料的结构

材料的结构按其成因及存在形式可分为晶体结构、非晶体结构及胶体结构。

（1）晶体结构

由质点（离子、原子或分子）在空间按规则的几何形状周期性排列而成的固体物质称为晶体。

晶体具有以下特点：

1）具有特定的几何外形。

2）具有各向异性。

3）具有固定的熔点和化学稳定性。

4）结晶接触点和晶面是晶体破坏或变形的薄弱环节。

（2）非晶体结构（玻璃体结构）

非晶体结构是熔融物质经急速冷却，质点来不及按一定规则排列便凝固的固体物质，属无定形结构。

非晶体结构内部贮存大量内能，具有化学不稳定性，在一定条件下易与其它物质起化学反应。

（3）胶体结构

粒径为10-7~10-9m的固体微粒（分散相），均匀分散在连续相介质中所形成的分散体系称为胶体。

当介质为液体时，称此种胶体为溶胶体；当分散相颗粒极细，具有很大的表面能，颗粒能自发相互吸附并形成连续的空间网状结构时，称此种胶体为凝胶体。

溶胶结构具有较好的流动性，液体性质对结构的强度及变形性质影响较大；凝胶结构基本上不具流动性，呈半固体或固体状态，强度较高，变形性较小。

凝胶结构由范德华力结合，在剪切力（搅拌、振动等）作用下，网状结构易被打开，使凝胶结构重新具有流动性；静置一段时间后，溶胶又慢慢恢复成凝胶。

凝胶一溶胶一凝胶的可逆互变性称为胶体的触变性。

1.1.2.2材料的构造

材料的构造是指材料结构间单元的相互组合搭配情况。

按构造不同，材料可分为聚集状、多孔状、纤维状、片状或层状等。

一般而言，聚集状和多孔状的材料具有各向同性，纤维状及层状构造的材料具有各向异性。

由于材料结构间的组合搭配，材料内部存在孔隙，孔隙对材料的性质影响很大。

1.2材料的物理性质

1.2.1基本物理性质

自然界中的材料，由于其单位体积中所含孔隙形状及数量不同，因而其基本的物理性质参数——单位体积的质量也由差别。

块状材料在自然状态下的体积是由固体物质体积及其内部孔隙体积组成的。

材料内部的孔隙按孔隙特征又分为开口孔隙和闭口孔隙。

闭口孔隙不进水，开口孔隙与材料周围的介质相通，材料在浸水时易被水饱和，见图1.1。

散粒材料是指具有一定粒径材料的堆积体，如工程中常用的砂、石子等。

其体积构成包括固体物质体积、颗粒内部孔隙体积及固体颗粒之间的空隙体积。

见图l.2。

1.2.1.1实际密度（简称密度）

密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，用下式计算：

（1.1）

式中——材料的密度，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。

材料在绝对密实状态下的体积，可将材料磨制成规定细度的粉末，用排液法（密度瓶法等）求得。

图1.1块状材料体积构成示意图图l.2散粒材料体积构成示意图

1一闭口孔隙；2一开口孔隙1一颗粒中固体物质；2一颗粒的开口孔隙

3一颗粒的闭口孔隙；4一颗粒