《建筑材料》教案.doc

_教案头课 次1授课日期编号01基本课题1.绪论教学目的了解建筑材料的定义与分类及其对建筑业发展的作用；熟悉建材产品及其应用的技术标准；明确学习目的、任务及方法。重 点建筑材料的定义和分类；地位和作用以及发展方向和技术标准；本课程的学习目的、任务和方法。难 点无课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.本课程教学计划简介.本课程对学生的要求.简介建筑材料课程的特点和学习方法及实际应用方面45min讲授培养学生严谨的学习态度和正确的学习方法.讲新课1. 绪论1.1建筑材料的定义和分类1.1.1定义1.1.2分类20min讲授培养学生学习积极性，培养学习兴趣1.2地位和作用以及发展方向1.2.1地位和作用1.2.2建筑材料的发展方向和技术标准1.2.3本课程的学习目的、任务和方法25min讲授培养学生学习积极性，培养学习兴趣课后记：本次课程的重要性在于充分调动学生学习的积极性，培养学习的兴趣树立良好的开端。绪 论学习目标：掌握材料的技术标准，掌握建筑材料的分类和学习方法。了解材料的发展历史和在国民经济中的地位。教学重点：1、 掌握材料的技术标准。2、 建筑材料的分类和学习方法教学难点：材料的技术标准教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学1.建筑材料的分类用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。1.1按化学成分分类：1.1.1 无机材料： 金属材料：黑色金属材料钢、铁 有色金属材料铝、铜、 合金 非金属材料：天然石材大理石、花岗石 陶瓷和玻璃砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃无机胶凝材料石灰、石膏、水玻璃、水泥、砂浆、混凝土1.1.2 有机材料： 木材、沥青、塑料、涂料、油漆1.1.3 复合材料：金属与非金属复合钢筋混凝土、钢纤维混凝土有机与无机复合玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土1.2按用途分类 结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩绝热材料: 塑料、橡胶、泡沫混凝土卫生工程材料：金属管道、塑料、陶瓷2.建筑材料的发展历史 随生产力发展而发展原始时代天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫 ：石材、石灰砂浆罗马圆形剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆18世纪中叶钢材、水泥 (J.Aspdin,1824）19世纪钢筋混凝土（1890-1892）； 中国，189820世纪预应力混凝土、高分子材料中国，1956，乌江江界河大桥 桁式组合拱桥21世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材3.建筑材料在国民经济中的地位和作用3.1建筑材料是发展建筑业的物质基础材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%3.2必须恰当选择和合理使用原材料材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量。3.3发展绿色建材大力发展和推广应用干抹砂浆、预拌混凝土等水泥深加工制品。开发集结构、保温、装饰为一体的内外墙复合板材。4.建筑材料课程的作用、任务和学习方法4.1作用4.1.1为后续课程的学习提供必要的知识4.1.2为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下基础 4.2任务4.2.1了解材料在建筑物上所起的作用和要求4.2.2了解常用材料的生产、成分和构造4.2.3掌握常用材料的技术性质， 以及影响材料性质的主要因素及其相互关系4.2.4掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格4.2.5熟悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。4.2.6掌握常用材料的选用原则和方法。4.2.7掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材料的施工注意事项3.学习方法3.1 重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本性质3.2 学习掌握材料的技术标准:国家标准、行业标准、地方标准、企业标准GB-国家标准GBJ-建筑工程国家标准JGJ-建设部行业标准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ZB-国家级专业标准3.3 重视学好实验学习常用建筑材料的检验方法合格性判断和验收。对实验数据、试验结果进行分析判别，培养从事科学研究的能力。教案头课 次2授课日期编号02基本课题1. 建筑材料的基本性质材料的物理性质教学目的掌握材料与质量有关的性质(10个参数)、与水有关的性质（6个参数）、与热有关的性质（4个）,并能熟练运用。重 点材料与质量有关的性质(10个参数) 与水有关的性质（6个参数）难 点材料与质量有关的性质(10个参数)课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.提问复习上次课内容15min提问巩固上次课的学习内容.新课1.1材料的物理性质1.1.1材料与质量有关的性质体积、密度、视密度、表观密度、堆积密度、密实度、孔隙率、填充率、空隙率、压实度50min讲授让学生掌握材料与质量有关的性质(10个参数)1.1材料的物理性质1.1.2材料与水有关的性质亲水性与憎水性、吸湿性（含水率）、吸水性（吸水率）、耐水性、抗渗性、抗冻性作业：习题1，225min讲授让学生掌握与水有关的性质（6个参数），并提高学生学习兴趣课后记：本次课程的重要性在于培养学生对建筑材料物理性质的认知性，培养学习的兴趣，逐步走上建筑材料课程学习的正规。（连上）第一章 建筑材料的基本性质学习目标：掌握密度、表观密度以及堆积密度之间的区别掌握孔隙率及孔的形状对材料性能的影响。掌握与水有关的性质。了解材料的热工性质教学重点：掌握密度、表观密度以及堆积密度之间的区别掌握孔隙率及孔的形状对材料性能的影响。掌握与水有关的性质教学难点：材料的密度表观密度及堆积密度之间区别教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学1.1材料的物理性质1.1.1 材料与质量有关的性质几种密度：密度、表观密度、堆积密度 1.固体（实体） 2.闭口孔隙 3.开口孔隙 1）密度 ： 材料在绝对密实状态下，单位实体体积的干质量。 （不包括开口和闭口孔隙体积）2）表观密度 ：材料单位表观体积（闭口孔隙+开口孔隙+实体）的干质量。两种密度异同：m为材料的烘干质量； 体积不同，为实体体积，表观体积。 密度 表观密度（3）堆积密度 ：散粒状材料在自然状态下单位堆积体积（开口+闭口+实体+空隙）的质量。 反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间思考：颗粒材料的密度为，表观密度为0，堆积密度0 ，则三种密度的关系？4.孔隙率和空隙率孔隙的特征（1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔、细孔和大孔三种（2）按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为孤立孔、连通孔。（3）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为开口孔、封闭孔。 孔隙对材料的影响：（1）孔隙的多少（孔隙率） （2）孔隙的特征5.孔隙率和密实度孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。孔隙率 密实度是指材料的体积被固体物质充实的程度。 6.空隙率与填充率 散粒状材料空隙率是指散粒材料堆积体积中，颗粒间空隙体积占总体积的百分率。空隙率 填充率是指散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。填充度 1.1.2 材料与水有关的性质建筑材料的亲水性和憎水性在建筑工程中有什么实际意义？1.建筑材料的亲水性在建筑工程中，可以帮助其他材料增强水的融合，比如，在混凝土的添加剂里有种称为减水剂的，它就可以帮助增强混凝土的和易性，减少水，配置同样的强度的混凝土，以减少水泥量。2.同样，材料的憎水性也可以利用其憎水性能，在建筑工程中起重要作用。比如，在防水材料中经常用的具有憎水性的材料，如沥青等等1. 材料的亲水性与憎水性湿润边角：在材料、水和空气的三向交叉点处沿水滴表面做切线，此切线与材料和水接触面的夹角 ，称为湿润边角。 亲水性材料：润湿角90（表现为亲水性）水分子间内聚力水分子与材料分子间吸引力 憎水性材料：润湿角90（表现为憎水性）水分子间内聚力水分子与材料分子间吸引力2. 材料的吸水性与吸湿性 (1) 吸水性：材料在水中能吸收水分的性质饱水状态（吸水饱和） 质量吸水率：材料饱水状态,所吸水分质量占干质量的百分率体积吸水率：材料饱水状态,所吸收水分体积占干体积百分率思考：材料的孔隙率越大，吸水率越大，对吗？材料的吸水性不仅与材料的亲水性或憎水性有关，而且与孔隙率的大小和孔隙特征有关。对于孔特征相近的材料，一般孔隙率越大，吸水性也越强。具有粗大孔隙的材料，虽然水分容易渗入，但仅能润湿孔壁表面而不易在孔内存留，因而吸水率不高；密实材料以及仅有封闭孔隙的材料是不吸水的，开口细微连通且孔隙率大，吸水性强。（2）吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质 自然状态 含水率：自然状态，材料所含水分质量占其干质量的百分率 有一块砖重2625g，其含水率为5% ，该湿砖所含水量为多少？解： 吸水率与含水率的异同？材料的吸水率反映了材料在标准测试方法之下吸收水分的能力的大小，是恒值。材料的含水率反映材料在自然状态下含水的状态，不一定已经达到吸水饱和，当材料与空气湿度达到平衡时就不在吸收空气中水分，此时含水率称为平衡含水率。是变值。3.材料的耐水性材料长期在水的作用下既不破坏，强度又不显著降低的性质称为耐久性。 指标：软化系数 fb材料饱水状态抗压强度，MPa fg材料干燥状态抗压强度，MPa 原因：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。KR的范围在01之间。 KR0.85， 称为耐水材料。 例： 耐水性不正确的 。 A、有孔材料的耐水性用软化系数表示 B、材料的软化系数在01之间波动 C、软化系数大于0.80的材关于料称为耐水材料。 D、软化系数小于0.80的材料称为耐水材料。 E、软化系数越大，材料吸水饱和后强度降低越多，耐水性越差 例： 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解 该石材的软化系数为:由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。4.材料的抗渗性 抵抗压力水渗透的性质 （1）渗透系数 渗透系数： Ks的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。（2）抗渗等级：抗渗等级越高，其抗渗性越好。 指石料、砼或砂浆所能承受的最大水压力。如：最大承水压力为0.2MPa，表示为P2，另有P4、P6 、P8、P10 5. 材料的抗冻性材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏，强度又不显著降低的性质。 抗冻等级：能经受冻融循环的最大次数， 记为F50、F100、F200、F300 材料的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级：以规定的试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次数。用符号Fn表示，其中n即为最大冻融循环次数，如F25、F50等。材料的抗冻等级可分为15、25、50、100、200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。如混凝土抗冻等级15是指所能承受的最大冻融次数是15次(在-15的温度冻结后，再在20 的水中融化，为一次冻融循环)，这时强度损失率不超过25，质量损失不超过5。 思考：孔隙率越大，材料的抗冻性是否越差？材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和。材料受冻融破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。进入孔隙的水越多，材料的抗冻性越差。水较难进入材料的闭口孔隙中。若材料的孔隙主要是闭口孔隙，即使材料的孔隙率大，进入材料内部的水分也不会很多。在这样的情况下，材料的抗冻性不会差。 材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。 材料抗冻等级的选择，是根据结构物的种类、使用条件、气候条件等来决定的。混凝土抗冻等级D15号中的15是指( )。 A承受冻融的最大次数为15次 B冻结后在15C的水中融化 C最大冻融次数后强度损失率不超过15 D最大冻融次数后质量损失率不超过15 教案头课 次3授课日期编号03基本课题材料的物理性质教学目的掌握材料与热有关的性质的概念及表示方法，并熟练运用。了解材料的声学性能、光学性能。重 点材料与热有关的性质难 点材料与热有关的性质课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.提问复习上次课内容15min提问巩固上次课的学习内容.新课1.1.3材料与热有关的性质导热性、热容量与比热、耐热性和耐火性40min讲授培养学生对材料与热有关性质的认识1.1.4材料的声学性能吸声性、隔声性1.1.5材料的光学性能透光率、光泽度35min讲授、操作让学生了解材料的声学、光学性能课后记：本次课程的重点在于培养学生对材料热学、声学、光学性能的认识，逐步学会合理用材。（连上）第一章 建筑材料的基本性质学习目标：掌握材料与热有关的性质的概念及表示方法，并熟练运用。了解材料的声学性能、光学性能。教学重点：掌握材料与热有关的性质的概念及表示方法，并熟练运用。教学难点：材料与热有关的性质教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学1.1.3材料与热有关的性质导热性、热容量与比热、耐热性和耐火性1.导热性导热性是指材料传导热量的能力。用导热系数来表示。材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好。通常气体的导热系数液体的导热系数固体的导热系数2热容量热容量是指材料在温度变化时吸收或放出热量的能力。其大小用比热容来表示。比热容的大小直接影响建筑内部空间的温度变化率。设计过程中选用导热系数较小而热容量较大的材料，有利于保持建筑物室内温度的稳定性。思考：某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面，请问选择何种材料？答：保温层的目的是较少外界温度变化对住户的影响，材料保温性能的主要描述指标为导热系数和热容量，其中导热系数越小越好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构，B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层材料。3耐热性和耐火性1.1.4材料的声学性能1.吸声性2.隔声性1.1.5材料的光学性能1. 透光率2. 光泽度教案头课 次4授课日期编号04基本课题材料的力学性质教学目的掌握材料的力学性质，能够运用强度、比强度等公式进行应用计算。了解弹性、塑性、脆性、韧性、硬度、耐磨性的基本概念重 点材料的力学性质，能够运用强度、比强度等公式进行实际应用计算。难 点运用强度、比强度等公式进行实际应用计算。课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.提问复习上次课内容15min提问巩固上次课的学习内容.新课1.2材料的力学性质1.2.1强度、比强度及强度等级30min讲授让学生掌握运用强度、比强度等公式进行实际应用计算。1.2材料的力学性质1.2.2弹性和塑性1.2.3韧性和脆性1.2.4硬度和耐磨性1.3材料的耐久性作业：习题4，645min讲授让学生了解弹性、塑性、脆性、韧性、硬度、耐磨性的基本概念；材料的耐久性的影响因素。课后记：本次课程的重要性在于培养学生对材料力学性质的学习，让学生进一步了解材料的各种性能。第一章 建筑材料的基本性质学习目标：掌握材料的力学性质，能够运用强度、比强度等公式进行应用计算。了解弹性、塑性、脆性、韧性、硬度、耐磨性的基本概念。教学重点：材料的力学性质，能够运用强度、比强度等公式进行实际应用计算。教学难点：运用强度、比强度等公式进行实际应用计算。教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学材料的力学性质：指材料在外力作用下所引起的变化的性质。 其对建筑物的正常、安全及有效使用是至关重要的。1.2.1 材料的强度、强度等级及比强度强度(Strength) 材料抵抗外力破坏的能力1.几种强度：材料受力动画 （1）抗压强度、抗拉强度、抗剪强度抗压强度、抗拉强度、抗剪强度表示公式 （MPa） F破坏时的最大荷载，N A受力截面面积，mm2（2）抗弯强度（抗折强度）（对于矩形断面和条形断面）2.强度等级：不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲。3.比强度 指材料强度与其表观密度之比。 意义：反映材料轻质高强的指标。 值越大，材料越轻质高强4.影响材料强度的因素：材料的组成 材料分子结合力 存在缺陷孔隙率 增加 强度降低含水率 增加 强度降低温度 升高 强度降低试件尺寸 大 强度降低加荷速度 快 强度降低等工程实例分析（1）测试强度与加荷速度人们在测试混凝土等材料的强度时可观察到，同一试件，加荷速度过快，所测值偏高。请分析原因。原因分析：材料的强度除与其组成结构有关外，还与其测试条件有关，包括加荷速度、温度、试件大小和形状等。当加荷速度较快时，荷载的增长大于材料变形速度 ，测出的数值就会偏高。为此，在材料的强度测试中，一般都规定其加荷速度范围。 (2) 砖浸水后强度下降某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖。请分析原因。 原因分析：这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌。1.2.2 材料的弹性与塑性1.弹性：外力作用产生变形,外力取消变形完全恢复。可恢复的材料变形称为弹性变形可逆变形。指标：弹性模量（常数）意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。弹性材料：具有弹性的材料。塑性变形2.塑性外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复。外力作用下产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性质。 材料不能恢复的残留变形称为塑性变形不可逆变形（永久变形）。塑性材料：具有塑性的材料。完全的弹性材料或塑性材料是很少的。1）有的材料在应力水平较低时，变形特征主要表现为弹性，而应力水平较高时，主要为塑性。例如钢材。2）有的材料受力后，弹塑性变形同时产生，取消外力，弹性变形可以恢复，塑性变形不能恢复。1.2.3 材料的脆性与韧性1.脆性材料受外力达到一定程度后突然破坏，破坏时无明显的塑性变形的性质。 脆性材料：石、砖、混凝土、陶瓷、玻璃、砂浆等。2.韧性在冲击外力和震动荷载作用下，材料能吸收大量的能量，产生一定变形而不致破坏的性质。 韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。1.2.4 材料的硬度和耐磨性（了解性内容）1.硬度抵抗外物压入或刻划的能力。 可采用：摩氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏、洛氏硬度（金属材料）。 特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。2.耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。 （路面材料要求）1.3 材料的耐久性材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中保持其性能稳定的性质。环境因素是多种多样的，有物理 (如温度、湿度、机械力等)、化学(大气、光、酸、碱、盐等作用)以及生物(细菌、昆虫等)等方面的作用。耐久性是一个综合性能，包括抵抗上述各类因素的长期作用。耐久性主要包括： 渗透性抗冻性 抗腐蚀性抗碳化性抗侵蚀性抗骨料反应教案头课 次5授课日期编号05基本课题习题课教学目的掌握建筑材料物理性质和力学性质有关的应用计算重 点建筑材料物理性质和力学性质有关的应用计算难 点体积关系和密度关系课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.提问复习上次课内容总结概括全章主要内容15min提问巩固上次课的学习内容.新课计算：1、与体积有关的计算；2、与密度有关的计算；30min讲授让学生掌握与体积、与密度的计算3、与水有关的性质参数计算，并选材；4、与强度有关的计算作业：习题9、10、1145min讲授让学生掌握与水有关的性质参数计算和与强度有关的计算，并会选材。课后记：本次课程的重要性在于培养学生对材料物理性质的认知性，学会各种参数数据的计算。第一章 建筑材料的基本性质学习目标：掌握建筑材料物理性质和力学性质有关的应用计算。教学重点：建筑材料物理性质和力学性质有关的应用计算。教学难点：体积关系和密度关系。教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学计算：1、与体积有关的计算；2、与密度有关的计算；3、与水有关的性质参数计算，并选材；4、与强度有关的计算作业：习题9、10、11教案头课 次6授课日期编号06基本课题2. 天然石材教学目的了解岩石的基本知识、常用岩石的特点及建筑石材的技术要求。重 点造岩矿物的概念、性质岩石的种类及性质常用石材及其规格难 点造岩矿物的概念、性质课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.新课2.1岩石的基本知识2.1.1造岩矿物2.1.2岩石种类2.1.3岩石的性质45min讲授了解岩石的基本知识、常用岩石的特点，加深知识的理解2.2常用建筑石材2.2.1常用天然石材 花岗岩2.2.2建筑石材的规格2.2.3建筑石材的污染及控制作业：习题345min讲授与多媒体结合掌握建筑石材的技术要求及规格课后记：本次课程的重要性在于加深学生对建筑石材的认知和了解，了解不同类型的石材，为以后实际应用打下认知基础。第二章 天然石材学习目标：了解天然石材的形成，掌握天然石材的分类及特性-岩浆岩、沉积岩、变质岩。理解天然石材的技术性质。掌握天然板材的应用。教学重点：造岩矿物的概念、性质岩石的种类及性质常用石材及其规格教学难点：造岩矿物的概念、性质教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学2.1 岩石的基本知识岩石:是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。 造岩矿物:是具有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物和单质的总称。由单矿物组成的岩石叫单矿岩，如白色大理石，它是由方解石或白云石组成。由两种或两种以上的矿物组成的岩石叫多矿岩（又称复矿岩），如花岗岩，它是由长石、石英、云母及某些暗色矿物组成。自然界中的岩石大多以多矿岩形式存在。岩石按地质形成条件不同，通常可分为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩。2.1.1 密度、表观密度、堆积密度岩浆岩又称火成岩，它是因地壳变动，熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成。岩浆岩是组成地壳的主要岩石，占地壳总质量的89。 岩浆岩根据岩浆冷却条件的不同，又分为深成岩、喷出岩和火山岩。 2.1.1.1 深成岩深成岩是岩浆在地表深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢冷却而形成的岩石。其特点是结晶完全、晶粒明显可辨、构造致密、表观密度大、抗压强度高、吸水率小、抗冻及耐久性好。 花岗岩属于深层岩 花岗岩在地表分布很广泛，是人类最早发现和利用的天然岩石之一。在世界各地有许多古代开发利用花岗岩的遗迹，如4000多年前古埃及人建造的金字塔、古希腊的神庙、古罗马的斗兽场等。花岗岩主要成分是长石和石英。花岗岩质地坚硬，结构致密，孔隙率和吸水率小，抗冻性好，难被酸碱或风化作用侵蚀，使用年限为75200年。常被用于建筑物的材料。花岗岩（Granite）的语源是拉丁文的granum，意思是谷粒或颗粒。因为花岗岩是深成岩，常能形成发育良好、肉眼可辨的矿物颗粒，因而得名。而汉字名词花岗岩则是由日本人翻译而来。花形容这种岩石有美丽的斑纹，刚或岗则表示这种岩石很坚硬。花岗岩石约有300多种 。2.1.1.2 喷出岩喷出岩是岩浆喷出地表冷凝而成。由于冷却较快，大部分结晶不完全呈细小结晶状。当喷出岩形成较厚岩层时，接近深层岩；形成较薄岩层时，呈多孔构造，接近火山岩。建筑中用到的喷出岩有玄武岩、辉绿岩等。玄武岩和辉绿岩可作为耐酸和耐热材料，还是生产铸石和岩棉的原料。2.1.1.3 火山岩火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中急速冷却而形成的多孔散粒状岩石，多呈玻璃质结构，有较高的化学活性。如火山灰、浮石等。火山灰可用作生产水泥时的混合材料。浮石是配制轻混凝土的一种天然轻骨料。2.1.2 沉积岩沉积岩又称水成岩。沉积岩是由原来的母岩风化后，经过搬运、沉积等作用形成的岩石。沉积岩虽仅占地壳总质量的5，但在地球上分布极广，约占地壳表面积的75，加之藏于离地表不太深处，易于开采。 与火成岩相比，其特性是：结构致密性较差，密度较小，大都成层状结构，孔隙率及吸水率均较大，强度较低，耐久性也较差。 根据生成条件，沉积岩分为以下三类：机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩。2.1.2.1 机械沉积岩机械沉积岩是岩石风化破碎以后又经风、雨、河流及冰川等搬运、沉积、重新压实或胶结作用，在地表或距地表不太深处形成的岩石，主要有砂岩和页岩。砂岩是由砂粒经胶结而成。由于胶结结构和致密程度的不同，性能差别很大。页岩由粘土沉积而成，呈页片状，强度低、耐水性差，不能直接用作建筑材料。2.1.2.2 化学沉积岩化学沉积岩是岩石中的矿物溶于水后，经聚积、沉积而成的岩石，如石膏、白云岩、菱镁矿、石灰岩等。石膏的化学成分为CaSO42H2O，是烧制建筑石膏和生产水泥的原料。白云岩的主要成分是白云石CaCO3MgCO3，其性能接近于石灰岩。菱镁矿的化学成分为MgCO3，是生产耐火材料的原料。石灰岩的主要成分为方解石(CaCO3)，常含有白云石、菱镁矿、石英、蛋白石、含铁矿物和粘土等。构造疏松的石灰石用作生产石灰和水泥的原材料。构造致密的石灰石可作混凝土集料，非常致密的可作饰面装饰材料。2.1.2.3生物沉积岩生物沉积岩是海生动植物的遗骸，经分解、分选、沉积而成的岩石。如硅藻土等。硅藻土是由硅藻的细胞壁沉积而成。富含无定形SiO2、浅黄色或浅灰色、质软而轻，多孔，易磨成粉末，有极强的吸水性。硅藻土涂料添加剂产品，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点 。 2.1.3.变质岩 变质岩是由原生的岩浆岩或沉积岩，经过地壳内部高温、高压等变化作用后而形成的岩石。沉积岩变质后，性能变好，结构变得致密，坚实耐久；例如大理石石灰岩、白云岩；石英岩：砂岩变质而成。岩浆岩变质后，性质反而变差，例如片麻岩花岗岩。大理岩也称大理石，是由石灰岩、白云岩经变质而成的具有细晶结构的致密岩石。大理岩在我国分布广泛，而以云南大理最负盛名。大理岩质地密实但硬度不高，易于加工，可用于石雕或磨光成镜面。纯大理岩为白色，如汉白玉。若含有不同杂质呈灰色、黄色、玫瑰色、粉红色、红色、绿色、黑色等多种色彩和花纹，是高级装饰材料。 历时22年之久建造的世界上堪称奇迹的白色大理石陵墓泰姬陵，全部用纯白色大理石建筑，用玻璃、玛瑙镶嵌，绚丽夺目、美丽无比。2.2常用建筑石材常用的天然石材岩石按地质形成条件分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类，它们具有显著不同的结构、构造和性质。岩浆岩岩浆岩由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，又称火成岩。岩浆在地表深处缓慢冷却结晶而成的岩石称为深成岩，其结构致密，晶粒粗大，体积密度大，抗压强度高，吸水性小，耐久性高。建筑中常用的有花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等属于深成岩。沉积岩地表的各种岩石在外力地质作用下经风化、搬运、沉积成岩作用(压固、胶结、重结晶等)，在地表或地表不太深处形成的岩石，又称水成岩。沉积岩的主要特征是呈层状构造，各层岩石的成分、构造、颜色、性能均不同，且为各向异性。与深成岩、火成岩相比，沉积岩的体积密度小，孔隙率和吸水率较大，强度和耐久性较低。变质岩质岩是岩石由于岩浆等的活动(主要为高温、高湿、压力等)发生再结晶，使它们的矿物成分、结构、构造以至化学组成都发生改变而形成的岩石。建筑石材的常用规格毛石毛石(又称片石或块石)是由爆破直接获得的石块。依据其平整程度又分为乱毛石和平毛石两类。乱毛石形状不规则，一般在一个方向的尺寸达300-400mm，质量为20-30 kg，其中部厚度一般不宜小于150 mm。乱毛石主要用来砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙壁等，也可作毛石混凝土的骨料。平毛石由乱毛石略经加工而成，形状较乱毛石整齐，其形状基本上有六个面，但表面粗糙，中部厚度不小于200 mm。常用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、涵洞等石的抗压强度取决于其母岩的抗压强度，它以三个边长为70 mm的立方体试块的抗压强度的平均值表示。根据抗压强度的大小，石材共分为九个强度等级:MU100, MU80,MU60 , MU50 , MU40 , MU30 , MU20 , MUlS , MU10。抗压试件也可采用表2-3所列各种边长的立方体，但对其试验结果要乘以相应的换算系数予以校正。料石料石(又称条石)是由人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略经加工凿琢而成。按其加工后的外形规则程度，分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种。毛料石外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于200 mm,叠砌面凹入深度不大于25mm。粗料石其截面的宽度、高度应不小于200 mm，且不小于长度的1/4,叠砌面凹入深度不大于20mm。半细料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于l5mm。细料石通过细加工，外形规则、规格尺寸同上，叠加面凹入深度不大于10mm。石材饰面板天然花岗石板材花岗石板按形状分为普形板(N)和异形板(s)。普形板包括正方形和长方形;异形板包括除正方形和长方形以外的其他形状。按表面加工程度分为:细面板材(代号RB)，其表面平整光滑;镜面板材(代号PL)，其表面平整，具有镜面光泽;粗面板材(代号RU)，其表面平整、粗糙，包括具有较规则加工条纹的机刨板、剁斧板、锤击板、烧毛板等。按板材的规格尺寸、平面度、角度允许偏差和外观质量将花岗石板材质量分为:优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个等级。天然大理石板材大理石板材按形状可分为普形板(PX) ,圆弧板(HM)、异形板(YX)三大类。普型板材是指有正方形和长方形的板材;圆弧板是指装饰面轮廓线的曲率半径相同的装饰石板材。常用普通板材的厚度，不管其长度和宽度如何变化，一般为20 mm。天然大理石板材根据规格尺寸允许偏差、平面度允许极限公差、角度允许极限公差、外观质量及镜面光泽度等标准，分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个等级。青石装饰板材常用青石板的色泽为豆青色和深豆青色以及青色带灰自结晶颗粒等多种。青石板以“立方米(m3)”或“平方米(m2)”计量。包装、运输、贮存条件类似于花岗石板材。建筑石材的放射性污染及控制石材的放射性是指石材中含有镭、仕、铀三种放射性元素，它们在衰变过程中产生厂放射性物质，主要为氡气，因此石材的放射性最终是由氡气产生的。如可衰变物质的含量过大，即放射性物质的“比活度”太高，则对人体是有害的。为厂消除石材放射性对人体可能产生的危害，世界各国都制定厂相应的石材放射性标准，比较而言，日前中国和波共的标准最为严格。装饰石材按照国家无机非金属装饰材料放射性指标限量标准划分为A,B,C三类。其中A类使用范围不受限制;B类不可用于类民用建筑工程的内部饰面，可用于其他部位饰面;C类只可用于建筑物的外饰面及室外其他用途。石材的放射性是石材内部的品质指标，思考：石料的砌筑A、B、C三块石料均具有层理，其层理及受力方向如下图。请讨论这几种石料的砌筑有何问题？分析：C石料的砌筑方向不对，具有层理构造的石块其垂直层理的强度高于平行于层理的强度，宜转90放置。 教案头课 次7授课日期编号07基本课题3. 气硬性胶凝材料教学目的熟悉石膏、石灰的原料、生产、凝结、硬化及技术要求，掌握其性质与应用。了解水玻璃和菱苦土的性质和特点。重 点石膏、石灰的凝结、硬化；石膏、石灰的性质与应用难 点石膏、石灰的性质与应用课 型讲授课学 时2教 学 过 程时间分配教学方法能力培养.提问复习上章内容15min提问巩固上次课的学习内容.新课3.1石膏3.1.1石膏的原料与生产3.1.2石膏的水化、凝结与硬化3.1.3石膏的性质及应用30min讲授熟悉石膏、石灰的原料、生产、凝结、硬化及技术要求，掌握其性质与应用。3.2石灰3.2.1石灰的原料与生产3.2.2石灰的熟化与硬化3.2.3石灰的技术要求3.2.4石灰的性质及应用3.3水玻璃3.4菱苦土45min讲授与多媒体结合调动学生学习积极性，以生活中实例介绍石灰的熟化以及石灰的性质与应用课后记：本次课程的重要性在于培养学生对气硬性胶凝材料的认知，培养学习的兴趣，增强面对实际问题时的解决能力。第三章 气硬性胶凝材料学习目标：了解石膏和石灰的原材料、生产、凝结硬化及技术要求，掌握其性质与应用。着重了解水玻璃与菱苦土的性质和应用特点。教学重点：胶凝材料的含义和分类；石膏的原料与生产凝结与硬化性质及应用；石灰的原料与生产、熟化与硬化、技术要求、性质及应用；水玻璃的组成、硬化、性质与应用；菱苦土的组成、硬化及性质特点。教学难点：石膏、石灰的性质与应用。教学手段和方法：教师讲授，课堂讨论，多媒体教学3.1石膏3.1.1石膏的原料与生产生产石膏的原料主要为含硫酸钙的二水天然石膏(又称生石膏)或含硫酸钙的化工副产品和废渣(如磷石膏、氟石膏、硼石膏等)，化学式为CaSO2H2O，因含两个结晶水而得名。又由于其质地较软，也被称为软石膏。天然二水石膏在不同的压力和温度下锻烧，可以得到结构和性质均不相同的石膏产品一、建筑石膏建筑石膏是将二水石膏(生石膏)加热至107 C-170 C时，部分结晶水脱出后得到半水石膏(熟石膏)，再经磨细得到粉状的建筑中常用的石膏品种，故称“建筑石膏”。1.硬石膏当锻烧温度超过800 C时，部分CaSO分解出Ca，磨细后的石膏称为高温锻烧石膏，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性较好，所以也称其为地板石膏。2.高强度石膏将二水石膏置于蒸压釜中，在127 kPa的水蒸气中(1240C)脱水，则得到晶粒比 型半水石膏粗大、使用时拌合用水量少的半水石膏，称为 型半水石膏。将此熟石膏磨细得到的白色粉末称为高强度石膏。总的来说石膏的品种很多，各品种的石膏在建筑中均有应用，但是用量最多、用途最广的是建筑石膏。3.1.2石膏的水化、凝结与硬化1.水化 建筑石膏与适量的水混合后，起初形成均匀的石膏浆体，但紧接着石膏浆体失去塑性成为坚硬的固体。主要是建筑石膏加水拌和后，与水发生水化反应。2.凝结与硬化浆体的凝结硬化过程是一个连续进行的过程。将浆体开始失去可塑性的状态称为浆体初凝，从加水至初凝的这段时间称为初凝时间;浆体完全失去可塑性，并开始产生强度称为浆体终凝，从加水至终凝的时间称为浆体的终凝时间。3.石膏的性质及应用建筑石膏的性质（1）凝结硬化快（2）孔隙率大 (3) 凝固时体积微膨胀（4）具有一定的调温、湿性由于多孔结构的特点，建筑石膏制品的比热较大，吸湿性较强，当室内温度产生变化时由于制品的“呼吸”作用，使环境温度、湿度有所变化，因而具有一定的调节作用。（5）耐水性建筑石膏是气硬性胶凝材料，吸水性大，长期在潮湿环境中，其晶体粒子间的结合力会削弱，直至溶解，因此不耐水、不抗冻。（6）防火性好、耐火性差建筑石膏制品的导热系数小，传热慢，二水石膏遇火后，结晶水蒸发，形成蒸汽幕，可阻止火势蔓延，能起到防火作用。当建筑石膏长期在650C以上的高温部位使用时，二水石膏缓慢脱水分解，强度降低，因而不耐火。3.1.2建筑石膏的应用由于品种不同，石膏的性质各异，用途也不一样。二水石膏可以作为石膏工业的原料水泥的调节剂等;锻烧的硬石膏可用来浇筑地板和制造人造大理石，也可以作为水泥的原料;建筑石膏(半水石膏)在建筑工程中可用作室内抹灰、粉刷、油漆打底等材料，还可以制造建筑装饰制品、石膏板，以及水泥原料中的调凝剂和激发剂。室内抹灰和粉刷由于建筑石膏的优良特性，常被用于室内高级抹灰和粉刷。建筑石膏加水、砂及缓凝剂拌和成石膏砂浆，用于室内抹灰或作为油漆打底使用。二、建筑装饰制品以模型石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体。将浆体注人各种各样的金属(或玻璃)模具中，就获得厂花样、形状不同的石膏装饰制品。如平板、多孔板、花纹板、浮雕板等三、近年来随着框架轻板结构的发展，石膏板的生产和应用也迅速地发展起来。石膏板具有轻质、隔热保温、吸声、防火、尺寸稳定及施工方便等性能，在建筑中得到广泛的应用，是一种很有发展前途的新型建筑材料。思考与练习什么是胶凝材料？按其化学成分可分为哪几类？他们之间有何差异？气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料有何区别？建筑石膏是如何制成的？其主要化学成分是什么？简述石膏的性质特点？3.2石灰3.2.1石灰的原料与生产一、原料石灰的原料主要是将以碳酸钙(CaCO3)为主要成分的天然岩石，如石灰岩、自乎、自石质石灰岩等，经适当锻烧、分解、排出二氧化碳(CO2)而制得的块状材料。其主要成分为氧化钙(CaO)，其次为氧化镁(MgO)，通常把这种自色轻质的块状物质称为块灰;以块灰为原料经粉碎、磨细制成的生石灰称为磨细生石灰粉或建筑生石灰粉。二、石灰的生产石灰岩锻烧即成生石灰。锻烧时，石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体。3.2.2石灰的熟化与硬化一、石灰的熟化1、 石灰的熟化是指生石灰(CaO)与水发生作用生成熟石灰Ca (OH)2的过程.生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。淋灰法就是在生石灰中均匀加入70%左右的水(理论值为32.1%)便可得到颗粒细小、分散的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时，每堆放半米高的生石灰块，淋60%80%的水，再堆放再淋，使之成粉且不结块为止。化灰法是在生石灰中加入适量的水(约为块灰质量的2. 53. 0倍)，得到的浆体称为石灰乳，石灰乳沉淀后除去表层多余水分后得到的膏状物称为石灰膏。调制石灰膏通常在化灰池和储灰坑中完成。2、石灰的硬化石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化、结晶硬化和碳化硬化。（1）石灰浆体在干燥过程中，毛细孔隙失水，浆体中大量水