第六章 建筑材料

1、第六章 建筑材料6.1材料的基本性质一、材料的基本性质1、材料的性质：物理性质、力学性质、化学性质、耐久性。材料的基本性质：物理性质、力学性质、耐久性。2、密度表观密度堆积密度 单选1密度-绝对密实状态下单位体积的质量表观密度-材料自然状态下，单位体积的质量，包括固体物质体积和孔隙堆积密度-自然堆积状态下单位体积的质量3、在孔隙楼率相同的情况下，材料内部开口孔隙增多会使材料的吸水性、吸湿性、透水性、吸声性提高，但是抗冻性和抗渗性变差；材料内部闭口孔隙的增多会提高材料的保温隔热性能和抗冻性能。 单选54、密实度和孔隙率的关系 密实度+孔隙率=15、与水有关的性质 材料表现出亲水性还是憎水性，是由

2、材料分子与水分子间的引力，及水分子间的相互引力之大小决定的，若前者大于后者，则呈亲水性，反之，呈憎水性。6、吸水性材料在水中吸收水分的能力称为吸水性，常用质量吸水率表示W质-材料的质量吸水率（%）m湿-材料吸水饱和后的质量m干-材料烘干至恒重的质量7、吸湿性 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质，称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率来表示W含-材料的含水率（%）m含-材料含水时的质量8、耐水性 材料长期在饱和水作用下而不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。K软-材料的软化系数f饱-材料在饱和状态下的抗压强度（MPa)f干-材料在干燥状态下的抗压强度（MPa)通常将软化系数大于0.8的材料称为耐水材

3、料。9、抗渗性材料的抗渗性不仅取决于其呈亲水性还是憎水性，更取决于材料的孔隙率及孔隙特征。孔隙率小，抗渗性好。在孔隙率相同条件下，开口孔隙多，孔径尺寸大且连通的材料，抗渗性差。10、抗冻性工程中材料抗冻性的好坏取决于其孔隙率及孔隙特征，并且还与材料受冻时吸水饱和程度、材料本身的强度及冻结条件等有关，材料强度越低，开口孔隙率越大，则材料的抗冻性越差。11、导热性 材料的孔隙率越大，材料的热导率越小，材料的保温隔热性能越好。当材料受潮或受冻结冰时会使热导率急剧增大，导致材料的保温隔热性能变差。12、脆性与韧性 脆性是指材料在外力作用下直到破坏前无明显塑性变形而发生突然破坏的性质。具有这种破坏特征的

4、材料称为脆性材料。脆性材料的特点是抗压强度远大于其抗拉强度，主要适用于承受压力静荷载。韧性是指材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，产生一定的变形，而不致破坏的性能，又叫冲击韧性。具有这种性质的材料称为韧性材料。韧性材料的特点是塑性变形大，受力时产生的抗拉强度接近或高于抗压强度，破坏前有明显征兆，主要适合于承受拉力或动荷载。13、耐久性 耐久性是一项综合指标，它包括：抗冻性、抗渗性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等。6.2气硬性胶凝材料一、气硬性胶凝材料1、胶凝材料-在建筑工程中，把经过一系列的物理、化学作用后，由液体或膏状体变为坚硬的固体，同时能将砂、石、砌块等散粒或块状材料胶结成具

5、有一定机械强度的整体的材料，统称为胶凝材料。2、胶凝材料按化学成分分为有机胶凝材料和无机胶凝材料，无机胶凝材料按硬化条件分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料。3、气硬性材料指只能在空气中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃等。气硬性胶凝材料一般只适用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。 4、水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好的在水中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如水泥。水硬性胶凝材料既适用于地上，也适用于地下或水中。5、石灰 （1）根据石灰中氧化镁含量多少，分为钙质石灰（MgO含量5%）、镁质石灰（MgO含量5%）。（2）块状生石灰在使用前

6、都要加水消解，这一过程称为“消解”或“熟化”，也可称为“淋灰”经消解后的石灰称为“消石灰”或“熟石灰”，其主要成分是Ca（OH)2。（3）生石灰熟化特点：一、体积膨胀大（约12.5倍）；二、放热量大、放热速度快。 (4）石灰的硬化特点：一、硬化速度慢二、体积收缩大。 （5）从石灰硬化过程可以看出，石灰的硬化只能在空气中进行，也只能在空气中才能继续发展提高其强度，所以石灰只能用于干燥环境的地面上建筑物、构造物，而不能用于水中或潮湿的环境中。（6）石灰的特点 保水性好、可塑性好硬化慢、强度低体积收缩大耐水性差吸湿性强7、石膏 （1）石膏主要化学成分是CaSO4，两种存在形式，一种是天然无水石膏（C

7、aSO4)，也称为生石膏、硬石膏；一种是天然二水石膏(CaSO4*2H2O),也称为软石膏。天然无水石膏只可用于生产石膏水泥。而天然二水石膏可生产制造各种性质的石膏。（2）建筑石膏将天然二水石膏加热至107170时，脱去部分结晶水得到型半水石膏（CaSO4*0.5H2O），即建筑石膏。建筑石膏的凝结硬化较快，规定初凝不早于3min,终凝不迟于30min。建筑石膏的特点 多选8孔隙率大、强度较低；硬化后体积微膨胀；防火性好，但耐火性差；凝结硬化快；保温性和吸声性好；具有一定的调温、调湿性；耐水性差；可装饰性强。（3）石膏的验收与储运石膏的储存期为三个月（自生产日起算）。6.3水泥1、硅酸盐水泥的

8、水化与凝结硬化 水泥与适量的水拌合后，最初形成具有可塑性的浆体，随着水化反应的进行，水化产物逐渐增多，水泥浆体逐渐变稠，继而开始失去可塑性（称为初凝），随着水化反应继续进行，水泥浆体完全失去可塑性（称终凝），并形成一定的初始强度，从水泥与水拌合，经初凝，至终凝的这一过程称为水泥的“凝结”。随后凝结了的水泥浆体随着水泥水化的不断进行，强度逐渐提高，并最终形成坚硬的水泥石，这一过程称为“硬化”。2、硅酸盐水泥的初凝不小于45min，终凝不大于390min。标准中规定，凡凝结时间不符合规定者为不合格品。3、体积安定性 水泥的体积安定性不合格，应作为不合格品，不得用于工程中。引起水泥体积安定性不良的原

9、因主要是：水泥中游离氧化钙含量过多。水泥中游离氧化镁含量过多。石膏掺量过多。硅酸盐水泥的体积安定性经煮沸法（分标准法和代用法）检验必须合格。4、硅酸盐水泥的应用 适用于早期强度要求高的工程及冬期施工的工程。适用于重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程适用于严寒地区，遭受反复冻融的工程及干湿交替的部位。不能用于大体积混凝土工程不能用于高温环境工程不能用于海水和有侵蚀性介质存在的工程不适宜蒸汽或蒸压养护的混凝土工程。5、混合材料及掺合材料的硅酸盐水泥（1）矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥 四种水泥的共性如下：凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较快抗软水、抗腐蚀能力强水化热低湿热敏感性强

10、，适宜高温养护抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差四种水泥各自的特性如下：矿渣水泥 耐热性墙，保水性差、泌水性大、干缩性大。火山灰水泥 抗渗性好，干缩性大、干燥环境中表面易“起毛”粉煤灰水泥 干缩性小、抗裂性能高、早强低、水化热低复合水泥 多种混合材料互补，明显改善水泥的性能，适用范围更广。6、硅酸盐水泥-凡由硅酸盐水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥-凡由硅酸盐水泥熟料、大于5%但小于20%的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥。7、普通水泥的强度和强度等级 根据3d和28d龄期的抗折和抗压强度，将普通硅

11、酸盐水泥划分为42.5、42.5R、52.5、52.5R共四个强度等级。8、在应用范围方面，与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑行业应用面最广，使用量最大的水泥品种。9、常用水泥储存期为3个月。 6.4混凝土一、混凝土的分类 按胶凝材料分类：水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土等。按密度分为重混凝土（密度大于2800kg/m3)、普通混凝土(密度20002800kg/m3)、轻混凝土(密度小于2000kg/m3)按用途分为：结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、水工混凝土、大体

12、积混凝土、膨胀混凝土等。按施工方法分：泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、水工混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土等。按强度分为：低强度混凝土fcu30MPa、中强混凝土30MPafcu60MPa（C30C55)、高强混凝土60MPafcu100MPa、超高强混凝土fcu100MPa。 二、混凝土组成材料1、混凝土是由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的外加剂组成。2、骨料-分为粗骨料和细骨料，对骨料技术性能的要求主要有：有害杂质含量少、良好的颗粒形状及表面特征，适宜的颗粒级配合粗细程度；质地坚固耐久等。 3、水-对混凝土拌合及养护用水的质量要求是：不影响混凝土的

13、凝结和硬化；无损于混凝土强度发展及耐久性；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面。混凝土用水可分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理后的工业废水。符合饮用水标准的水可直接用于拌制及养护混凝土。地表水和地下水常溶有较多的有机质和矿物盐类，必须按标准规定检验合格后方可使用。未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土（这是强制性标准）。在无法获得水源的情况下，海水可用于素混凝土，但不宜用于装饰混凝土。工业废水经检验合格后方可用于拌制混凝土。生活污水的水质比较复杂，不能用于拌制混凝土。4、水泥 5、混凝土外加剂种类繁多，根据其主要功能可分为四类： （1）改善混凝土拌合物流变

14、性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引起剂、防水剂和阻锈剂、减缩剂等。（4）改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。二、混凝土的主要技术性质 1、混凝土的主要性质有：和易性、强度、变形性能和耐久性。（1）和易性是一项综合性的技术指标，包括流动性、黏聚性、保水性等三方面性能。影响和易性的因素有：水泥浆的用量（单位用水量）、水泥浆的稠度（水胶比）、砂率、水泥与砂石材料的性质、外加剂、时间与温度等。多选172、影响混凝土强度的主要因素是：

15、水泥强度等级和水胶比。 3、立方体抗压强度标准值 fcu,k-立方体抗压强度标准值 fcu-混凝土立方体抗压强度平均值（MPa)1.645-按正态分布，具有95%的强度保证率系数。-强度标准差（MPa） 4、变形性能混凝土的变形，分非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有沉降收缩、化学收缩、干湿变形、碳化收缩及温度变形；荷载作用下的变形，根据荷载的作用特点，分为短期荷载作用下的变形及长期荷载作用的变形-徐变。（1）沉降收缩砼拌合物在刚成型后，固体颗粒下沉，表面产生泌水而使砼的体积减小，又称为塑性收缩，取决于砼拌合物的黏聚性和保水性。（2）化学收缩由于水泥水化生成物的固体体积，

16、比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。不可恢复，对普通砼结构没有破坏作用，但对水泥用量较高的高强砼及水泥浆用量较大的流动性砼，化学收缩可能会导致在砼内部产生微细裂缝，从而影响强度和耐久性。（3）干湿变形混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。混凝土的干燥收缩与水泥的品种、水泥的用量和用水量及骨料的性质有关。如采用矿渣水泥比用普通水泥的收缩要大；采用高强度等级的水泥，由于水泥颗粒较细，混凝土的收缩也大，水泥用量或水胶比大，收缩量也较大，骨料级配好，弹性模量大，收缩小。(4)碳化收缩水泥水化产物中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钙，而引起的混

17、凝土体积收缩称为碳化收缩。碳化收缩往往与干缩同时发生，在混凝土表面产生拉应力，导致表面产生微细裂缝。（5）温度变形在大体积混凝土施工时，常采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂及采用人工降温等措施，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。（6）长期荷载作用下的变形-徐变 混凝土的徐变对结构物的影响既有利也有弊。有利的是，徐变可减弱钢筋砼内的应力集中，使应力较均匀地重新分布；对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏力。不利的是，在预应力钢筋混凝土中，混凝土的徐变会造成预应力损失。影响混凝土徐变的因素主要有水泥石的强度及数量、荷载的大小及加荷的龄期。水胶比较小或水中养护，徐变小；水泥用

18、量大，水泥石相对含量多，徐变大；混凝土所用骨料的弹性模量较大时，徐变较小；荷载大时且加荷龄期早，徐变大。（7）耐久性 提高混凝土耐久性的主要措施：根据混凝土工程的特点和所处的环境条件，合力选择水泥品种。选用质量良好、技术条件合格的砂石骨料。控制水胶比及保证足够的水泥用量。这是保证混凝土密实度并提高混凝土耐久性的关键。掺入减水剂或引气剂，适量混合材料，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用。改善施工操作，保证施工质量（如保证搅拌均匀、振捣密实、加强养护等）采取适当的防护措施，如：在混凝土结构表面加保护层、合成高分子材料浸渍混凝土等）三、混凝土配合比设计 混凝土拌合物和易性的调

19、整方法施工配合比的换算设计配合比是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石是露天堆放都含有一定的水分，所以现场配制混凝土应根据砂、石的含水情况对配合比修正，计算施工配合比。假定工地存放砂的含水率为a%,石子含水率为b%，以水泥用量为1（砂、石的用量分别为X、Y）换算的施工配合比：水泥：1砂X'=X（1+a%)石Y'=Y（1+b%)水胶比：W'/B=W/B-X*a%-Y*b%混凝土配合比设计，实质上就是确定水泥、水、砂与石子这四项基本组成材料用量之间的比例关系。即：水与水泥之间的比例关系，常用水胶比表示；砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用

20、单位用水量来反映。水胶比、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数。6.5建筑砂浆及墙体材料一、砌筑砂浆 1、砌筑砂浆是指：将砖、石、砌块等块材经砌筑称为砌体，起粘结、衬垫和传力作用的砂浆。2、砌筑砂浆除新拌制后应具有良好的和易性，硬化后还应具有一定的强度、粘结力和耐久性等。 3、强度等级M15及以下的砌筑砂浆宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；强度等级M15以上的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。4、砂宜选用中砂。5、常用掺加料有石灰膏、电石膏、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、天然沸石粉等无机材料、以改善砂浆的和易性，节约水泥，利用工业废渣，有利于环境保护。严禁使用脱水硬化的石灰膏

21、，消石灰粉不得直接用于砌筑砂浆中。6、和易性是指新拌制的砂浆拌合物的工作性，即在施工中易于操作而且能保证工程质量的性质，包括流动性、稳定性、保水性和凝结时间等。 7、砂浆的强度 砂浆的强度等级是以70.7mm*70.7mm*70.7mm的立方体标准试件。在标准条件下养护至28天，测得的抗压强度平均值确定的。8、抹面砂浆抹面砂浆组成与砌筑砂浆基本相同，但胶凝材料用量比砌筑砂浆多，而且抹面砂浆的和易性要求砌筑砂浆好，粘结力更高。9、墙体材料欠火砖及变形较大的过火砖均为不合格砖。10、烧结普通砖为矩形块体材料，其标准尺寸为240mm*115mm*53mm。烧结普通砖具有自重大、体积小、生产能耗高、施

22、工效率低及抗震性能差等缺点。11、烧结多孔砖作为承重结构，烧结空心砖自重较轻，强度较低，多用作非承重墙，砌块按用途可分承重砌块和非承重砌块。6.6建筑钢材1、钢材的力学性能有抗拉性能、冲击韧性、疲劳强度及硬度。2、钢材主要的力学性能指标有：屈服强度、抗拉强度、伸长率和截面收缩率。3、屈服强度钢材受拉力载荷作用中，荷载不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为屈服，所对应的强度称为屈服强度4、抗拉强度钢材被拉断前所能承受的最大应力。一般以屈服强度作为强度取值的依据，屈强比能反映钢材的利用率和安全性。s/b越高，钢材的利用率高，但易发生危险的脆性断裂，安全性降低。如果屈强比太小，安全性高，但利用低

23、，造成钢材浪费。5、伸长率及断面收缩率伸长率和断面收缩率反映了钢材的塑性大小，塑性大的钢，质软，易加工，冷弯和可焊性好，塑性大的钢材韧性也好。6、HPB-热轧光圆钢筋 HRB-热轧带肋钢筋PSB-预应力砼用螺纹钢筋CRB-冷轧带肋钢筋CTB-冷轧扭钢筋6.7木材1、木材优点 轻质高强（比强度大），导电、导热性低，有较好的弹性和韧性，能承受冲击和震动荷载，而且易于加工。2、木材缺点 木材具有结构不均匀、各向异性、易吸湿变形、易腐蚀、易燃烧、资源短缺等。3、木材的物理性质 木材的体积密度平均值是500kg/m3。湿木材在空气中干燥时，当自由水蒸发完毕而吸附水尚处于饱和时的含水率，称为纤维饱和点。常

24、以30%作为木材纤维饱和点。木材的纤维饱和点是木材物理、力学性质的转折点。 当水分的蒸发和吸收达到动态平衡时，其含水率相对稳定，这时木材的含水率称为平均含水率。木材的平均含水率平均为15%。干缩与湿胀 木材具有显著的干缩与湿胀性。当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，自由水蒸发不改变其尺寸，继续干燥，细胞壁中吸附水蒸发，细胞壁收缩，从而引起木材体积收缩。反之，干燥木材吸湿时将发生体积膨胀，直到含水量达到纤维饱和点为止。由于木材构造不均匀，各方向、各部位胀缩也不同，其中弦向的胀缩最大，径向次之，纵向最小。4、木材的强度工程上常用木材以下几种强度：抗压、抗拉、抗弯和抗剪。因木材具有很强的方向性。对抗

25、压、抗拉、抗剪强度有顺纹与横纹之分。当顺纹抗压强度为1时，5、木材的影响因素（1）含水量 木材含水量对强度影响极大。在纤维饱和点以下，随着含水量减少，木材强度提高，以抗弯和顺纹抗压强度提高较明显。含水量在纤维饱和点以上变化时，强度基本上为一恒定值。（2）环境温度 木材长时间受干热作用会产生脆性（3）外力作用时间 木材受力后产生塑性流变，使木材强度随荷载时间的增长而降低，木材的持久强度仅为极限强度的50%60%。（4）缺陷 木材的强度时以无缺陷标准试件测得的。除上述影响因素外，树木的种类、生长环境、树龄以及树干的不同部位等因素也对木材的强度有一定的影响。6.8沥青1、石油沥青的组分 （1）油分 （2）树脂 （3）沥青质2、石油