1、 建筑材料 教师：周万良参考书 ： 土木工程材料 合肥工业大学出版社 建筑材料 东南大学出版社 建筑装饰材料 华中科技大学出版社第一章 绪论主要内容一 .建筑材料的分类二 .建筑材料的重要作用三三 .建筑材料的发展趋势建筑材料的发展趋势四 .建筑材料的标准化五 .学习本课程的 目的、要求和方法一 .建筑材料的分类根据化学成分，建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。见下表。建筑材料无机材料非金属材料 天然石材：石子，砂，毛石烧 土制品：黏土 砖 ，瓦，空心 砖 ，建筑陶瓷玻璃：平板玻璃，安全玻璃，特种玻璃 胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂 浆 ：普通混凝土， 轻 混凝土，特
2、种混凝土，各种砂 浆硅酸 盐 制品：粉煤灰 砖 、灰砂 砖绝热 材料：石棉， 矿 棉，玻璃棉，膨 胀 珍珠岩金属材料 黑色金属：生 铁 、碳素 钢 、合金 钢有色金属： 铝 ， 锌 ， 铜 及其合金有机材料植物 质 材料 木材，竹材沥 青材料 石油 沥 青，煤 沥 青， 沥 青防水制品高分子材料 塑料，橡胶，部分涂料复合材料无机非金属材料与金属材料、有机材料的复合聚合物混凝土、 沥 青混凝土、玻璃 钢 ；钢 筋混凝土附：灰砂砖：蒸压灰砂砖是以适当比例的石灰和石英砂、砂或细砂岩 ,经磨细、加水拌和、半干法压制成型并经蒸压养护而成。粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料 (也可以掺加适量石膏和骨料 )
3、，经坯料制备、压制成型，加常压或高压蒸汽养护而成的墙体材料。颜色呈黑灰色。玻璃钢的科学名称是玻璃纤维增强塑料，它是以玻璃纤维及其制品 (玻璃布、带、毡、纱等 )作为增强材料 ,以合成树脂作基体材料制作而成 。 按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见下表。建筑结构材料：主要指构成建筑物受力构件或结构所用的材料。如梁、板、柱、基础等部位所用材料。对这类材料的主要技术性能要求是力学性能和耐久性。建筑功能材料：主要是指担负某些建筑功能、非承重用的材料，它们赋予建筑物防水、防火、保温、隔热、采光、隔声、装饰等功能。用于建筑物内、外及分隔墙体所用的墙体材料分为承重墙材和非承重墙材，前者有力
4、学性能要求，后者则起围护作用并担负部分建筑功能要求。建筑材料建筑 结 构材料砖 混 结 构 ：石材、 砖 、水泥混凝土、钢 筋钢 木 结 构：建筑 钢 材、木材墙 体材料砖 及砌 块 ：普通 砖 、空心 砖 ，硅酸 盐 砌块墙 板：混凝土 墙 板、石膏板、复合 墙 板建筑功能材料防水材料： 沥 青及其制品 绝热 材料：石棉、 矿 棉，玻璃棉、膨 胀珍珠岩吸声材料 : 木 丝 板、毛毡，泡沫塑料采光材料：玻璃 装 饰 材料：涂料、塑料装 饰 材料、 铝 材、陶瓷l 石棉： 它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。也是唯一的天然矿物纤维。石棉由纤维束组成，而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组
5、成。石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。l 矿棉：由硅酸盐类熔融物制得的棉花状短纤维，包括矿渣棉、岩棉、 玻璃棉和陶瓷纤维等，我国一般只指前两种。最早从夏威夷火山口得到的矿棉，称为 “法尔的头发 ”。以冶金矿渣或粉煤灰为主要原料者称矿渣棉；以玄武岩等岩石 为主要原料者称 “岩棉 ”。将原料破碎成一定粒度后加助剂等进行配料，再入炉熔化、成棉、装包。矿棉及其制品质轻、耐久、不燃、不腐、不受虫蛀等，是优良的隔热保温、吸声材料。 l 玻璃棉：是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机纤维。具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐
6、饰、化学性能稳定。 l 膨胀珍珠岩：珍珠岩在 1000 1300 高温条件下体积迅速膨胀 4 30倍，得到内部有大量孔隙的岩石，称为膨胀珍珠岩。是一种常用的保温隔热材料 绪论二 .建筑材料的重要作用（ 1）是各种土木工程的物质基础，在建筑工程中建材所占的投资比例为 40-70% 左右。见图图。（ 2）材料决定了建筑结构的设计方法。如钢材和混凝土强度提高可使钢筋混凝土结构的承载力提高，从而可缩小结构的截面尺寸，降低建筑物的自重和材料消耗量，继而可降低建筑物造价和地基处理费用。（ 3）材料决定施工方法。如木结构建筑物的施工，要用到锯子、钉子、刨子等，而钢结构施工则要用到焊接工具、切割工具、吊车等，
7、而钢筋混凝土结构则要进行立模、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序。（ 4）是工程质量优劣的决定性因素之一。材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量。（）材料与建筑结构相互影响、相互发展。一种新的建筑材料的出现，必将促进建筑结构的改变。如钢筋混凝土、预应力混凝土的出现，大大提高了混凝土的抗拉强度，从而使利用混凝土建造大跨度桥梁称为可能；高强度混凝土出现使建造高层建筑物成为可能。同样，新的建筑结构的出现、新的建筑功能要求又会促进材料科学的发展。如港口工程、海洋工程中的结构物要求耐化学腐蚀能力强，故要求人们去研制耐腐蚀性高的混凝土和钢材。地下结构、隧道和地铁工程则需要高抗渗防水材料，故
8、人们想方设法的提高材料的抗渗性，等等。上海金茂大厦上海金茂大厦 图图土坯建造的住房图天安门 图l 所用建筑材料： 土、石、木料、砖、石灰，砖石材料就达 1亿 m3。图埃菲尔铁塔 图纽约帝国大厦 图三三 .建筑材料的发展趋势建筑材料的发展趋势（ 1）轻质、高强材料。材料越轻质高强，则建筑物可越高、跨度可越大、施工越容易。（ 2）高性能材料。材料的性能提高，相应地使用寿命提高，使用期材料的维修费用降低，从而可节约材料、降低建造和使用成本，减少能耗和废弃物的排放等。（ 3）绿色环保型材料。又称环境友好型材料或生态材料，包括低耗能材料，用工农业废料、废渣等代替自然资源生产的材料 ,降低材料生产过程中废
9、弃物的排放量，材料的再生循环利用等等，要做到既发展建筑材料，又不损害后代人的利益。四 .建筑材料的标准化材料的技术标准 :国家标准、行业标准、企业标准和地方标准。GB-国家标准 GB/T 国家推荐性标准GBJ-建筑工程国家标准 JGJ-建设部行业标准 JG 建筑工业行业标准 HG 化工部标准SH 石油化学工业部标准 JC-国家建材局行业标准 YB-冶金部行业标准 JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准 DB-地方标准 Q 企业标准标准的表示方法：标准名称 +部门代号 +编号 +批准年份例： 通用硅酸盐水泥 GB175-2007 ASTM 美国国家标准 BS 英国国家标准DIN 德国国家标准
10、JIS 日本国家标准 ISO 国际标准国家标准和部门行业标准都是全国通用标准，属国家指令性技术文件，均必须严格遵照执行，尤其是强制性标准。标准是根据一定时期的技术水平制定的，它随技术水平的发展需要进行修订，新标准实施后，旧标准自动废除。标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。 标准的本质属性是一种 “统一规定 ”。这种统一规定是作为有关各方共同遵守的准则和依据。我国标准分为强制性标准和推荐性标准两类。强制性标准必须严格执行，做到全国统一。推荐性标准国家鼓励企业自愿采用。但推荐
11、性标准如经协商，并计入经济合同或企业向用户作出明示担保，有关各方则必须执行，做到统一。 标准制定的对象是重复性事物和概念。这里讲的 “重复性 ”指的是同一事物或概念反复多次出现的性质。例如批量生产的产品在生产过程中的重复投入，重复加工，重复检验等。只有当事物或概念具有重复出现的特性并处于相对稳定时才有制定标准的必要。 制定标准过程要经有关方面协商一致。如制定产品标准不仅要有生产部门参加，还应当有用户、科研、检验等部门参加共同讨论研究，这样制定出来的标准才具有权威性、科学性和适用性。标准化：包括制定，发布及实施标准的过程 。通过制定、发布和实施标准，达到统一是标准化的实质。 五 .学习本课程的
12、目的、要求和方法目的 建筑材料 是一门专业基础课。本课程的目的是使学生具有建筑材料的基本知识 ,在进行建筑工程设计、施工和工程监理时能正确认识和利用材料的物理、化学、力学性质和使用功能，并正确选用各类材料，同时也为后继课程的学习打下基础。要求熟练掌握建筑工程中常用材料的品种、规格、主要物理、化学和力学性能及其合理利用。学习方法：多记、多思考、多做试验。这门课程的基本要求是要重点掌握材料的基本性质和合理选用材料。为此必须熟记各种材料的性质，同时要多思考，弄清楚材料为什么会有这样的性质。第二章 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质归纳起来可分为：一 .物理性质：包括密度、与水有关的性质、与热有关的
13、性质等。二 .力学性质：包括强度、塑性与弹性、脆性与韧性等性质。三 .耐久性：材料在长期使用中，会受到环境和其内部各种破坏因素的作用（物理、化学及生物因素等）而导致其使用功能下降。材料抵抗这些因素破坏作用的能力叫耐久性。包括抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性等。主要内容l 2.1 材料的物理性质l 2.2 材料的力学性质l 2.3 材料的耐久性l 2.4 材料的组成、结构和构造及其对性能影响2.1 材料的物理性质2.1.1与密度有关的性质密度是指材料的质量与其体积之比。根据材料所处状态不同，可分为（真）密度、表观密度和堆积密度。一、密度干燥材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。=m/v（ 式中：
14、 密度， ； m 材料实体积的质量；v 材料在绝对密实状态下的体积，即材料内固态物质的实体积，也可叫绝对体积）注意：（ 1）干燥状态的材料（ 2）单位： ，一般不用 kg/ （ 3）实体积的测定：在建筑材料中，除金属、玻璃、沥青等少数材料外，都含有一些孔隙。为了测得含孔材料的密度，应把材料磨成细粉（粒径至少小于 0.20mm）， 除去孔隙，经干燥后用李氏密度瓶测定实体积。材料磨得越细，所测得的体积越接近绝对体积 。硅酸盐水泥： 3.03.15 ，火山灰水泥、矿渣水泥或粉煤灰水泥： 2.8 3.0 ，粉煤灰： 2.2 2.3 二、表观密度：在自然状态下，材料单位表观体积（实体积开口孔隙体积 +闭
15、口孔隙体积）的质量，称为表观密度。干燥状态式中： o 表观密度， 或 kg ； o 表观体积； vp 孔隙的体积； mp 孔隙的质量；、 意义同前。1 实体2 闭口孔隙3 开口孔隙注意：（ 1）表观体积 =实体积 +全部孔隙体积。但道路建筑材料表观体积的含义与此不同，因而表观密度的定义也与此不同。（ 2）单位： kg 和 均可。（ 3）表观密度与材料的含水状态有关，一般含水量增加，表观密度增加。除有特别说明外，一般指干燥状态时的表观密度。（ 4）表观体积的测定方法： 形状规则的材料，用尺子测量。 形状不规则的材料，加工成规则的形状，用尺子测量。 不必加工的材料，如吸水率（如砂、石）很小，直接用
16、排液法（排水法或排油法）测量。否则将材料表面封蜡，再用排水法测量。（ 5）碎石或卵石： 2.7 ，砂： 2.6 ，普通混凝土： 24002450 kg V 实体积V0 表观体积v 视密度时用到的体积m 实体积对应的质量mp 孔隙的质量mo 表观体积对应的质量V V V0mmpmo某块材料的质量与体积关系三、堆积密度定义：散粒材料在堆积状态下单位体积质量 。堆积材料体积构成示意图干燥状态m mp msms 空隙质量Vs 空隙体积VB 闭口孔体积VK 开口孔体积注意：（ 1）堆积体积 =所有颗粒实体积 +所有颗粒孔隙体积 +颗粒之间的空隙体积。（ 2）堆积密度包括松装堆积密度和紧装堆积密度。在自然
17、状态下的堆积密度为松装堆积密度，一般称堆积密度；在捣实状态下的堆积密度称紧装堆积密度。（ 3）单位： kg ，一般不用 3（ 4）堆积体积测定：以散粒材料所占容器的容积作为堆积体积。（ 5）堆积密度与含水状态有关，一般指材料干燥时的堆积密度。干燥状态下： 密度 表观密度堆积密度四、材料的孔隙与密实度 孔隙对材料性质的影响：孔隙率大小和孔隙特征与材料的许多重要性质如强度、抗渗性、吸水性、抗冻性和导热性等有密切关系。孔隙的多少：孔隙率小，则材料密实程度高，材料强度高。孔隙的特征：按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为为微孔（孔径 1000nm ）三种。按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为孤立孔、连通孔。按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为开口孔、封闭孔。开口毛细孔越多，材料吸水性大；开口孔隙越多，材料抗渗、抗冻性越差；闭口孔隙越多，材料抗渗、抗冻性和隔热性反而越好。 孔隙率：孔隙率是指材料内部孔隙体积 (开口孔隙和闭口孔隙 )占材料总体积的百分率。公式： 密实度：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率。公式： 开口空隙率： 指材料内部开口孔隙体积占材料总体积的百分率。用 Pk表示。 闭口空隙率： 指材料内部闭口孔隙体积占材料总体积的百分率。用 Pb表示。Pk+Pb=P
