教学配套课件：建筑材料与检测-第十五套

1、建筑材料与检测第一章绪论第一节建筑材料的定义和作用第二节建筑材料的分类第三节建筑材料的发展第四节建筑材料的技术标准第五节数值修约第六节本课程的学习目的和方法下一页返回第二章建筑材料的基本性质第一节材料的化学组成、结构和构造第二节材料的物理性质第三节材料的力学性质第四节材料的耐久性上一页下一页返回第三章建筑石材第一节岩石的基本知识第二节常用的建筑石材上一页下一页返回第四章气硬性胶凝材料第一节石灰第二节建筑石膏第三节水玻璃上一页下一页返回第五章水泥第一节水泥概述第二节硅酸盐水泥第三节掺混合材料的硅酸盐水泥第四节其他品种水泥上一页下一页返回第六章混凝土第一节混凝土概述第二节混凝土的组成材料第三节混凝

2、土拌合物的技术性能第四节硬化后混凝土的技术性能第五节混凝土的外加剂第六节普通混凝土配合比设计第七节其他混凝土上一页下一页返回第七章建筑砂浆第一节砌筑砂浆第二节抹面砂浆上一页下一页返回第八章建筑钢材第一节钢材的冶炼与分类第二节建筑钢材的主要技术性质第三节建筑钢材的技术标准与选用第四节钢材的锈蚀与防护第五节铝合金的应用、特性与分类上一页下一页返回第九章墙体材料与屋面材料第一节砌墙砖第二节砌块第三节墙用板材第四节屋面材料（瓦）上一页下一页返回第十章防水材料与保温材料第一节防水卷材第二节防水涂料第三节保温材料上一页下一页返回第十一章木材第一节木材的分类与构造第二节木材的物理和力学性质第三节木材的防腐、

3、防虫和防火第四节木材的综合应用上一页下一页返回第二部分建筑材料性能检测实训一建筑材料的基本性质试验实训二水泥技术性能检测实训三混凝土用集料检测实训四普通混凝土试验实训五建筑砂浆试验实训六钢筋试验实训七沥青性能检测试验上一页返回前 言本书根据高职高专建筑类专业人才培养目标所要求的知识和能力要求，并结合教学改革的实践经验编写而成。本书采用现行最新建筑材料技术标准，加入了工程中应用量较大的建筑材料和具有发展前途的新型建筑材料，还特别介绍了材料检测技术。下一页返回教学内容以必需、够用为度，编写时突出应用性，即突出岗位知识、岗位能力和岗位技能的培养，每章都配有案例、各类习题，有利于加深学生对建筑材料基础

4、知识与实践的理解，达到能够实际运用建筑材料的目的。上一页返回第一章绪论第一节建筑材料的定义和作用第二节建筑材料的分类第三节建筑材料的发展第四节建筑材料的技术标准第五节数值修约第六节本课程的学习目的和方法返回第一节建筑材料的定义和作用一、建筑材料的定义建筑材料是指用于建筑工程的所有材料和制品的总称,其包括构成建筑物的材料以及在建筑工程施工中的一些辅助性材料.建筑工程是指一般的工业与民用建筑的房屋建筑工程以及与房屋建筑工程构造形式类似的构筑物.二、建筑材料的作用建筑材料是建筑工程的物质基础,建筑物的总重量就是建筑材料的重量之和.在建筑工程总投资中,建筑材料费所占比例很大,一般占以上.因此,建筑材料

5、的合理选用直接影响建筑工程的造价.下一页返回第一节建筑材料的定义和作用在房屋建筑中,建筑材料的质量直接关系到建筑工程的质量.建筑结构功能的实现与建筑艺术的体现,必须有品种多样、质量优良的建筑材料作为支撑,以保证建筑物的安全性、适用性和耐久性.在房屋的初步设计阶段,建筑材料影响建筑物的设计形式和结构形式.随着人类社会的发展进步,一种新型材料的诞生,将推动建筑结构设计方法和建筑施工方法的改变,建筑材料的发展又赋予了建筑物时代特征和风格,完善了人们的生产和生活.因此,对于从事建筑工程设计、工程施工以及工程管理的技术人员,必须掌握建筑材料的基本特性,合理地选择使用材料,使材料发挥最大的效能.上一页返回

6、第二节建筑材料的分类建筑材料是组成建筑物和构筑物的最基本的元素.用于建筑工程的材料品种繁多,材料的用途不同,性质各异,为了方便应用,工程中常从不同的角度对材料进行分类.一、按材料的化学组成分类材料按化学成分可分为无机材料、有机材料、复合材料三大类,见表-.二、按材料的用途分类材料按用途可分为结构材料、装饰材料、保温材料、防水材料、吸声材料五类.下一页返回第二节建筑材料的分类()结构材料:主要用作建筑结构承重的材料,如梁、板、柱常采用钢筋混凝土材料等.()装饰材料:主体结构工程完成后,地面、墙面、棚面装饰所采用的材料,如天然石材、陶瓷制品、玻璃、木材、壁纸等.()保温材料:主要是利用材料的保温功

7、能,在寒冷地区的房屋外墙、屋面所增设的具有保温能力的材料,如膨胀珍珠岩、加气混凝土、石棉、矿物棉等.()防水材料:主要是利用材料的防水功能,房屋的屋面、地下工程及其他工程防水所采用的材料,如防水卷材、防水涂料、嵌缝密封材料等.上一页下一页返回第二节建筑材料的分类()吸声材料:主要是利用材料的吸声功能,消除回声、降低噪声时所采用的具有吸声能力的材料,如石膏板、矿物板、木纤维板等.三、按材料在建筑物中的使用部位分类根据建筑物使用部位的不同,材料可分为基础材料、墙体材料、楼地面材料和屋面材料等.上一页返回第三节建筑材料的发展一、建筑材料的发展史建筑材料是随着人类社会的发展和人民生活水平的提高而发展的

8、.随着生产力的发展,人类对建筑物的质量要求也越来越高,这促使建筑材料不断发展.在我国古代,建筑材料主要是天然石材、木材、砖、石灰等. 现代的建筑材料主要有砖、瓦、玻璃、钢铁、混凝土等人工合成材料.近年来,工程材料工业的发展随着国民经济的发展而迅猛发展.尤其是改革开放后,我国建筑材料工业更是得到突飞猛进的发展,在世界建筑材料生产中所占的比例大幅度地提高,特别是装饰材料的发展,更是日新月异.下一页返回第三节建筑材料的发展三峡工程主体建筑物混凝土浇筑量万立方米,钢材.万吨(金结安装占.万吨),是世界上工程量最大的水利工程.被称作“水立方”的国家游泳中心,位于北京奥林匹克公园内,是北京为年夏季奥运会修

9、建的主游泳馆,也是年北京奥运会标志性建筑物之一,其外层膜结构数量达到块,膜结构采用ETFE材料(乙烯-四氟乙烯共聚物),这种材料质地轻巧,但强度却超乎想象,ETFE膜的强度可承受一辆汽车.位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴的上海金茂大厦、上海环球金融中心、上海塔三个标志性建筑,是我国建筑史上的里程碑.上一页下一页返回第三节建筑材料的发展二、建筑材料的发展方向随着人们对建筑功能的要求越来越多样化,建筑材料作为建筑的基本元素,必须适应其发展.在材料性能方面,需要自重轻、高性能、复合多功能的建筑材料以及地产材料;在资源利用方面,要求采用新工艺和新技术,既要研制和开发新材料,又要充分利用工农业废料和地方

10、材料;在经济效益方面,需降低材料消耗,进一步提高劳动生产率和经济效益,发展节能舒适、绿色健康的建筑材料.具有可循环再生利用的材料将成为建筑材料的重要发展方向.上一页返回第四节建筑材料的技术标准技术标准是企业生产的产品质量是否合格的技术依据,也是供需双方对产品质量进行验收的依据.建筑材料的生产、质量检验、验收等均以产品标准为依据.要实现现代化生产的科学管理,必须对材料产品的各项技术制定统一的执行标准.我国的建筑材料产品标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准.各标准一般包括产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和储存等.材料工业的企业必须严格按技术标准进行设计、生产,以确

11、保产品质量,生产出合格的产品.建筑材料的使用者必须按技术标准选择、使用质量合格的材料,使设计、施工标准化,以确保工程质量、加快施工进度、降低工程造价.材料的供需双方必须按技术标准的规定进行材料验收,以确保供需双方的合法权益.下一页返回第四节建筑材料的技术标准建筑材料的技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准等,分别由相应的标准化管理部门批准并颁布.一、国家标准国家标准是由国务院标准化行政主管部门编制计划、组织草拟、统一审批、编号、发布.按照标准的约束力不同,国家标准分为强制性国家标准(代号GB)和推荐性国家标准(代号GB/T).国家标准的编号由国家标准代号、发布标准的顺序号及发布标准

12、的年号组成.格式:GB.其中:GB强制性国家标准代号;上一页下一页返回第四节建筑材料的技术标准发布标准的顺序号;发布标准的年份.工程建设的国家标准由国务院工程建设行政主管部门审查批准,由国务院标准化行政主管部门统一编号,由国务院标准化行政主管部门和国务院工程建设行政主管部门联合发布.格式:GB.其中:GB工程建设国家标准代号;发布标准的顺序号;发布标准的年份.上一页下一页返回第四节建筑材料的技术标准二、行业标准行业标准由行业标准归口部门审批、编号、发布,报送国家标准化行政主管部门备案.行业标准分为强制性行业标准和推荐性行业标准.行业标准代号由国务院标准化行政主管部门规定.各行业有各行业的标准代

13、号,如建筑工业行业标准代号JG、建材行业标准代号JC等.行业标准的编号由行业标准代号、标准顺序号及年号组成.格式:.其中:强制性行业标准代号;上一页下一页返回第四节建筑材料的技术标准标准顺序号;标准批准年号.例如:建筑材料行业标准(推荐性)JC/T建筑生石灰.行业标准在相应的国家标准实施后,自行废止.三、地方标准若没有国家标准和行业标准,则要制定地方标准,地方标准由省、自治区、直辖市人民政府标准化行政主管部门发布,报送国家标准局备案.格式:DB.上一页下一页返回第四节建筑材料的技术标准其中:DB强制性地方标准代号;省、自治区、直辖市行政编码,如北京,辽宁;标准顺序号;制定(修订)年份.地方标准

14、在相应的国家标准或行业标准实施后,自行废止.四、企业标准企业生产的产品没有国家标准、行业标准和地方标准的,应当制定企业标准作为组织生产的依据.企业标准由企业组织制定,报送当地政府有关行政主管部门和标准局备案.上一页下一页返回第四节建筑材料的技术标准格式:QB.其中:QB企业标准代号;企业代号;标准顺序号;制定(修订)年份.国家鼓励企业制定高于国家标准或行业标准的企业标准,在企业内部适用.例如:上海市智能建筑产品企业标准(Q/NYLBO).上一页下一页返回第四节建筑材料的技术标准在世界范围内统一使用ISO(国际标准化组织).根据采用国际标准程度的不同,可分为等同采用(代号IDT)、修改采用(代号

15、MOD)和非等效采用(代号NEQ).例如:水泥胶砂强度检验方法(ISO)(GB/T)IDTISO:;钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GBNEQISO:.上一页返回第五节数值修约工程案例:某企业委托材料检测中心进行某产品的密度等级试验.密度等级为级的指标要求密度为kg/m,产品为合格品;密度等级为级的指标要求密度kg/m,产品为一等品.该产品在实际检测中,实测数据为kg/m,企业认为kg/mkg/m,应判定为级(如评定级则该产品为一等品,评定为级为合格品).最终材料检测中心评定结果为级,究其原因,是原始数据应按照标准要求进行数值修约,标准规定密度修约精确至kg/m,kg/m应修约为kg/m.每个测试数据

16、标准中一般都会给出精确范围的要求,如没有则要根据仪器设备等级来确定.在进行具体的数字运算前,按照一定的规则确定一致的位数,然后舍去某些数字后面多余的尾数的过程称为数值修约.下一页返回第五节数值修约一、有效数字有效数字表达数字的有效意义,是在分析工作中实际能够测量到的数字.能够测量到的数字包括直读获得的准确数字和最后一位估计的存疑数字.例如:刻度为mm的尺,不可能精确读出小数点后两位的数值,只能估计读出位小数,如.mm,小数点前面的“”是准确数字,小数点后的“”是估计读出的数字;刻度为.mm的尺,可以精确读出第位小数,能估计读出第位小数,如.mm.从上述示例可以看出有效数字就是保留末一位不准确数

17、字,其余数字均为准确数字,有效数字与仪器的准确程度有关.上一页下一页返回第五节数值修约测量值的有效数字位数越多,测量的相对不确定度越小;测量值的有效数字位数越少,测量的相对不确定度就越大.由此可见,有效数字可以粗略地反映测量结果的不确定度.在材料检测过程中,为了取得准确的分析结果,不仅要准确测量,而且还要正确记录与计算.所谓正确记录,是指记录数字的位数.因为,数字的位数不仅表示数字的大小,也反映测量的准确程度.数据中“”所起的作用是不同的.在有效数字中“”有两种意义:一种是作为数字定值,如.中,小数前面的“”是定值用的,不是有效数字,在.中,“”前面的两个“”都是定值用的,而在末尾的“”是有效

18、数字,所以,它有位有效数字;另一种是有效数字,数字中间的“”和末尾的“”都是有效数字,如.有位有效数字,.有位有效数字.上一页下一页返回第五节数值修约如和都有位有效数字.但当数字为.时有位有效数字.如.和.与小数点无关,均有两位有效数字.有位有效数字.以“”结尾的正整数,有效数字的位数不确定.例如,有几位有效数字是不确定的,可能为位或位,也可能为位.遇到这种情况,应根据实际有效数字书写成:.位有效数字;.位有效数字;上一页下一页返回第五节数值修约.位有效数字.二、数值修约规则在进行具体的数字运算前,按照一定的规则确定一致的位数,然后舍去某些数字后面多余的尾数的过程称为数值修约.指导数值修约的具

19、体规则称为数值修约规则.在建筑材料检测中测试和计算得出的各种数值,应按照国家标准数值修约规则与极限数值的表示和判定(GB/T)进行修约,经数值修约后的数值称为(原数值的)修约值.上一页返回第六节本课程的学习目的和方法建筑材料作为一门必修的专业基础课,其目的是为学习建筑设计、建筑施工、建筑结构、建筑预算等专业课程提供建筑材料方面的基本知识,为以后从事工程实践和科学研究奠定基础.()学习本课程应以掌握常用建筑材料的性能为重点,注意材料成分、构造、性能和应用之间存在的内在联系,灵活地掌握材料的特性.()在学习本课程时必须大量地观察实际生活中房屋结构的材料,在学习中应理论联系实际,注意调查建筑房屋中材

20、料的使用实例,应结合教学内容参观建筑材料厂和建筑施工工地,进行认知实习.下一页返回第六节本课程的学习目的和方法()材料检测是学习试验检验方法、验证基本理论、培养实际操作能力的重要教学环节,要了解试验条件对试验结果的影响,并对试验结果作出正确的分析和判断,要经常参观建筑材料检测中心,配合教学内容现场教学学习.()重视课后作业,作业是运用基本理论解决实际问题的一种基本训练,是回到实践的第一步,一定要在理解概念、掌握公式的基础上,再做一定量的作业.作业要有针对性,与工程实际接轨,尤其是混凝土、砂浆配合比设计、砂石材料等检测项目,应选择施工企业委托建筑材料检测中心检测的工程项目的委托单位去做,这样学生

21、学习有兴趣,与实际工程对接好.上一页返回表 1 - 1返回第二章建筑材料的基本性质第一节材料的化学组成、结构和构造第二节材料的物理性质第三节材料的力学性质第四节材料的耐久性返回第一节材料的化学组成、结构和构造材料的化学组成、结构和构造是决定材料性质的基本内在因素.一、材料的化学组成在建筑工程中,根据材料的化学组成可以判断材料的一些性质,如耐火性、力学性能、大气稳定性、化学稳定性等,化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量.无机非金属材料的化学组成,通常以化学分析获得的各种氧化物含量来表示,如石灰的化学成分主要是CaO.金属材料以化学元素的含量来表示,如碳素钢以碳元素的含量来划分,一般

22、含碳量.的,为低碳钢,含碳量.的,为高碳钢,含碳量为.的,为中碳钢.下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造矿物是地质作用所形成的具有一定化学组成和物理性质的单质或化合物.矿物组成是指构成材料的矿物种类和数量.如工程中常用的花岗岩,其主要矿物成分是石英、长石,石英的组成主要是结晶SiO,长石的组成主要是铝硅酸盐,由于酸性岩石多,因此,花岗岩的耐酸性好.石英是坚硬的矿物,其含量越高,花岗岩的强度就越高;大理岩的主要矿物成分是石灰石、方解石和白云石,表面硬度低,耐化学腐蚀差,长期暴露于室外受阳光和雨水侵蚀易失去光泽.二、材料的微观结构材料的微观结构是指组成物质的原子、离子、分子层次的结构,物质内

23、部的这种微观结构与材料的力学性能、物理性能、化学性能等有着密切的关系.上一页下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造自然界中的物质的聚集状态可分为固态、液态、气态,建筑材料的使用状态均为固态,即使是液态材料也必须固化后方能发挥作用.固态的微观结构可分为晶体、玻璃体和胶体三类.三、材料的构造材料的构造是指材料宏观组成的形式.材料的宏观构造是指用肉眼或一般显微镜能观察到的外部和内部的结构状况.按照材料宏观组织和孔隙状态不同,可将材料的构造分为以下六种类型.密实构造密实构造的材料内部基本上无孔隙,结构致密.密实构造材料的特点是密度较大,强度和硬度较高,吸水性小,抗渗和抗冻性较好,绝热性差,如钢材、

24、玻璃、天然石材等.上一页下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造.多孔构造多孔构造的材料具有较多的孔隙,孔隙直径较大,含水率较高.具有多孔构造的材料,其性质决定于孔隙的特征、多少、大小及分布情况.多孔构造材料的强度较低,抗渗性和抗冻性较差,吸水性较大,但绝热性较好,如加气混凝土、石膏制品等.纤维构造纤维构造的材料内部组成有方向性,纵向较紧密而横向疏松.纤维材料的性质具有明显的方向性,一般平行纤维方向的强度较高、保温好、吸声性能好,如木材、玻璃纤维、矿棉等.上一页下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造.层状构造层状构造的材料是用胶结材料将不同的片材或具有各向异性的片材胶结成整体,其每一层材

25、料的性质不同,叠合成层状构造后,可以显著地提高材料的强度、硬度、绝热或装饰等性质,如胶合板、复合木地板、纸面石膏板等.粒状结构粒状构造是指呈松散颗粒状的材料,有密实颗粒与轻质多孔颗粒之分.密实颗粒如砂子、石子等,其强度高,用作承重的混凝土集料.轻质多孔颗粒,如陶粒、膨胀珍珠岩等,其具有多孔结构,用作绝热材料.上一页下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造.纹理构造纹理构造有天然纹理或人工制成的纹理之分,天然材料如木材、大理石、花岗石等,在生长或形成过程中,自然形成天然纹理;也可人工制成各种纹理,如瓷质彩胎砖、人造花岗石板材等.天然或人工制成的纹理构造,使材料具有良好的装饰性,可提高建筑材料的

26、外观美特性.建筑材料由于其化学组成、结构、构造不同,故各具特性,要充分利用好材料的特性,研制推广多功能的复合材料,以适应现代建筑的要求.四、材料的孔隙建筑材料的孔隙以及孔隙的数量、大小、形态特征对材料的许多性质都有重要的影响.上一页下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造.孔隙形成的原因()水分的占据作用.许多建筑材料生产时均需加水拌和,用水量通常要超过理论上的用水量,多余水分所占据的空间就成为孔隙,如混凝土、砂浆、石膏制品、烧结砖等.()外加剂的作用.如生产加气混凝土、泡沫塑料的各种发泡剂,可在材料中形成大量的孔隙.()火山作用.火山爆发时喷到空中的岩浆,因冷却过速产生大量水蒸气及其他气体

27、,可在岩石中形成大量的孔隙,如浮石、火山渣等.()焙烧作用.材料在高温下出现熔融的同时,材料内部由于某些成分的作用产生气体而膨胀,形成空隙,如轻集料混凝土所用的陶粒中的孔隙;或者材料中掺入的可燃材料(如木屑、煤屑等),在高温下燃烧掉,留下孔隙,如微孔烧结砖中的孔隙.上一页下一页返回第一节材料的化学组成、结构和构造.孔隙的类型孔隙按其基本状态及特征可分为连通孔隙、封闭孔隙、半封闭孔隙.连通孔隙对材料的吸水性、吸湿性影响较大,封闭孔隙对材料的保温性能影响较大.孔隙对材料性质的影响随着孔隙数量的增大,材料体积密度减小,强度降低,导热系数和热容减小,透气性、透水性、吸水性变大;如果孔隙是孤立的,孔壁由

28、不透气材料构成,则不透气、不透水;抗冻性是否降低,要视孔隙的大小和形态特征而定,有些孔隙反而能提高抗冻性.上一页返回第二节材料的物理性质一、材料与质量有关的性质大多数建筑材料的内部都有孔隙,对于堆积材料,颗粒间又有空隙,孔隙和空隙的状况对材料的性质产生很大的影响.如图-所示,若单体含孔隙材料的自然体积为V,其组成为绝对密实体积V、开口孔隙体积VK和闭口孔隙体积VB.对于堆积材料的堆积体积V,其组成为自然体积V与空隙体积VJ之和,如图-所示.在建筑工程中,计算构件自重和材料的用量、确定材料的运输量及堆放空间等,常用到材料的密度、表观密度和堆积密度.下一页返回第二节材料的物理性质二、材料与水有关的

29、性质.亲水性与憎水性当固体材料与水接触时,有的材料能被水润湿,具有亲水性;有的材料不能被水润湿,具有憎水性.图-所示为材料润湿示意图.图中在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线,此切线与材料和水接触面的夹角,称为润湿角.当时,材料能被水润湿而表现出亲水性,该材料称为亲水性材料;角越小,越易被水润湿;当时,表示该材料完全被水润湿;当时,材料表面不能被水湿润而表现出憎水性,该材料称为憎水性材料.上一页下一页返回第二节材料的物理性质大多数土木工程材料,如砖、木材、混凝土等均属于亲水性材料;沥青、石蜡等则属于憎水性材料.憎水性材料对水有排斥作用,工程上常作为防水材料使用.吸湿性与吸水性()吸湿

30、性.吸湿性是指亲水性材料在潮湿空气中吸收水分的性质,材料的吸湿性用含水率表示.含水率是指材料中含水质量占干燥状态下材料的质量的百分率.()吸水性.吸水性是指材料浸在水中吸收水分的性质.材料的吸水性用吸水率表示.吸水率又分为质量吸水率和体积吸水率.上一页下一页返回第二节材料的物理性质.耐水性耐水性是指材料长期受饱和水作用,保持其原有性质的能力.耐水性用软化系数表示.抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水或油等液体渗透的性质.材料的抗渗性常用抗渗等级P表示,抗渗等级用材料抵抗压力水渗透的最大水压力(MPa)确定,如P、P、P、P等,分别表示材料可抵抗.、.、.、.(MPa)的水压力作用而不渗水.其抗渗等级

31、越大,则材料的抗渗性越好.在建筑工程中,砂浆、混凝土等材料的抗渗性用抗渗等级表示.上一页下一页返回第二节材料的物理性质材料的抗渗性也可用渗透系数K表示,K值越大,表明材料的透水性越好,其抗渗性越差.一些经常受压力水作用的工程,其防水性常用渗透系数K表示,抗渗性是检验防水材料产品质量的重要指标.抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,强度也不显著降低的性质.材料的抗冻性用抗冻等级F表示.材料在冻结后,再于的水中融化,称为一次冻融循环.水在冻结时体积约增加,对材料的孔壁产生强大的冻胀压力,使材料强度降低,甚至破坏.在经过规定的冻融循环次数后,材料质量损失不超过,且强度

32、损失不超过时,则为抗冻性好的材料.上一页下一页返回第二节材料的物理性质根据冻融循环次数划分抗冻等级,如F、F、F、F、F、F等,其数值表示冻融循环次数.在寒冷地区和环境中的结构设计和材料选用,必须考虑材料的抗冻性能.三、材料与热有关的性质材料的热工性质主要包括热容量、导热性和热变形性.上一页返回第三节材料的力学性质一、强度强度是指材料在经受外力作用时抵抗破坏的能力.材料在不同荷载作用下的强度如图-所示,不同的受力构件,外力作用的形式不同,破坏时的应力形式也不同,材料抵抗破坏的能力也不同.随着荷载的增加,构件上的应力相应增大,直到材料发生破坏,材料破坏时的荷载称为破坏荷载或最大荷载,此时的应力称

33、为强度极限.材料的强度分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗弯强度.下一页返回第三节材料的力学性质.影响材料强度的因素()材料的强度与材料的组成、结构构造有关.材料的强度随着孔隙率的增大而降低,体积密度大的材料,强度也大.材料的组成相同,但构造不同,强度也不一样.玻璃是脆性材料,抗拉强度很小,但制成的玻璃纤维是很好的抗拉材料.()材料的强度与含水状态及温度有关.材料含水以后的强度较干燥时降低.一般温度高时,材料的强度降低,如沥青混凝土材料.()材料的强度与测试的试件大小、形状、试验时的加荷载速度等有关.相同材料用小试件测得的强度高,加荷载的速度快强度高,试件表面涂油测得的强度值低.上一页下一页返

34、回第三节材料的力学性质强度是材料的主要技术性能之一,钢筋、混凝土等材料均以强度值的大小划分强度等级,作为选择材料的依据.二、弹性和塑性弹性是指材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,能完全恢复原来形状的性质,这种能够恢复的变形称为弹性变形;取消外力后,材料仍保持变形后的形状和尺寸,且不产生裂缝的性质,称为塑性,此种不能恢复的变形称为塑性变形.在实际工程中,完全的弹性材料和完全的塑性材料是不存在的,如钢筋在低应力作用下,主要发生弹性变形,当应力达到屈服强度附近时,则表现出塑性性能;又如混凝土材料受力时,弹性变形和塑性变形会同时发生,当外力取消后,弹性变形恢复,塑性变形则不能恢复.上一页下一页返回

35、第三节材料的力学性质三、脆性和韧性在外力作用下,材料无明显塑性变形而突然破坏的性质称为脆性,具有这种性质的材料称为脆性材料.石材、混凝土、铸铁等都属于脆性材料.脆性材料的抗压能力很强,抗冲击及动荷载能力差,工程中应避免脆性材料承受振动和冲击荷载.在冲击或振动荷载作用下,材料能吸收较大的能量,产生一定的变形而不破坏的性质,称为韧性或冲击韧性.木材、低碳钢、沥青等属于韧性材料.脆性大的材料,韧性也差.在房屋结构和桥梁结构受振动荷载作用时必须考虑材料韧性.上一页下一页返回第三节材料的力学性质四、硬度和耐磨性.硬度硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力.材料具有足够的硬度就能保持其表面的使用性质和外

36、观质量.测定材料硬度的方法常采用的有刻划法、压入法和回弹法,不同材料测定硬度的方法不同.刻划法常用于测定天然矿物的硬度,其硬度等级见表-.上一页下一页返回第三节材料的力学性质.耐磨性耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力,耐磨性用磨损率表示.按下式计算:Km(mm)/A(-)式中Km材料的磨损率(g/cm);mm材料磨损前后的质量损失(g);A材料受磨面积(cm).材料的硬度越大,其强度越高,耐磨性越好.上一页返回第四节材料的耐久性耐久性是指材料在环境的各种因素影响下,能长久地保持材料原有性能的性质.材料在使用中,将受到环境的各种影响,如混凝土构筑物受盐害等腐蚀介质的作用,混凝土表面会出现剥落现象,

37、混凝土保护层开裂使钢筋锈蚀,沥青和塑料等材料老化,等等,其不仅会影响构筑物的耐久性,也影响美观,甚至造成结构破坏.一般情况下,若材料的结构密实、孔隙率小、强度高,其抵抗环境影响破坏的能力就强,耐久性就好.耐久性好的材料,才能保证建筑物的耐久性好,因此,应根据工程的重要性、所处环境及材料的特性正确合理地选用材料,减少维修费用,延长构筑物的使用寿命.返回图 2 - 1返回图 2 - 2返回图 2 - 3返回图 2 - 5返回表 2 - 1返回第三章建筑石材第一节岩石的基本知识第二节常用的建筑石材返回第一节岩石的基本知识建筑用石材分为天然石材和人造石材两类.天然岩石经过机械加工或不经过加工而制得的材

38、料统称为天然石材.人造石材主要是指人们采用一定的材料、工艺技术,仿照天然石材的花纹和纹理,人为制作的合成石材.天然石材是古老的建筑材料,来源广泛,使用历史悠久.国内外许多著名的古建筑,如意大利的比萨斜塔、埃及的金字塔、我国的赵州桥等都是由天然石材建造而成的.由于天然石材具有很高的抗压强度、良好的耐久性和耐磨性,经过加工后具有表面花纹美观、色泽艳丽、富有装饰性等优点,虽然作为结构材料,已在很大程度上被钢筋混凝土、钢材所取代,但在现代建筑中,特别是在建筑装饰工程中仍得到了广泛的应用.下一页返回第一节岩石的基本知识一、造岩矿物构成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物.自然界中的矿物种类很多,但造岩矿物种类

39、很少,仅有二三十种.其中,最重要的七种矿物包括:正长石、斜长石(二者又统称长石类矿物)、石英、角闪石类矿物、辉石类矿物、橄榄石、方解石.目前,人类发现的矿物有多种,以硅酸盐类矿物为多,约占矿物总量的,其中,最常见的矿物有种,如正长石、斜长石、黑云母、白云母、辉石、角闪石、橄榄石、绿泥石、滑石、高岭石、石英、方解石、白云石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、磁铁矿等.上一页下一页返回第一节岩石的基本知识组成岩石的矿物,它们大部分是硅酸盐矿物及碳酸盐矿物.在火成岩中,造岩矿物可根据其在岩石中的含量和在火成岩的分类、命名中所起的作用,分为主要矿物、次要矿物和副矿物.常见岩石的主要组成矿物,它们大都是硅酸盐和碳酸

40、盐,也有部分为简单氧化物,均为常见矿物,总数不超过种,如长石、石英、云母、方解石、角闪石、辉石、橄榄石等.造岩矿物中也有一些可成为宝石,如橄榄石,长石类宝石、石榴石等.硅酸盐矿物中常见的有长石类、云母类、辉石类及角闪石类等矿物.常见的长石类矿物有钾长石(KAlSiO)和钙长石(CaAlSiO),它们不太稳定,特别是在湿热气候条件下,风化速度很快.上一页下一页返回第一节岩石的基本知识常见的云母类矿物有白云母和黑云母,这两种矿物相对比较稳定.云母类矿物是土中镁、钾元素的重要来源.氧化类矿物中分布最为广泛的有斜长石、石英、正长石和辉长石等.二、岩石的种类大部分岩石由几种造岩矿物组成,如花岗岩由长石、

41、石英、云母等几种矿物组成;少数岩石由一种矿物组成;石灰岩由方解石矿物组成.各种造岩矿物在不同的地质条件下,形成不同类型的天然岩石,通常可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类.上一页返回第二节常用的建筑石材一、石材的分类石材在建筑上常用于砌筑或装饰.砌筑用石料有毛石和料石之分;装饰用石料主要指各类和各种形状的天然石质板材和散料石材.二、砌筑石材.表观密度大多数岩石的表观密度均较大,主要是由岩石的矿物组成、结构的致密程度所决定.按照表观密度的大小,石材可分为轻质石材和重质石材两类.表观密度小于kg/m下一页返回第二节常用的建筑石材的为轻质石材,主要用于采暖房屋外墙;表观密度大于或等于kg/m的为重质石

42、材,主要用于基础、桥涵、挡土墙、不采暖房屋外墙及道路工程等.同种石材,表观密度越大,则孔隙率越低,强度、耐久性、导热性等越高.吸水性吸水性反映了岩石吸水能力的大小,也反映了岩石耐水性的好坏.天然石材的吸水率一般较小,但由于形成条件、密度程度等情况的不同,石材的吸水率波动也较大.岩石的表观密度越大,说明其内部孔隙数量越少,水进入岩石内部的可能性随之减少,岩石的吸水率跟着减小;反之,岩石的吸水率跟着增大.如花岗岩的吸水率通常小于.,而多孔的贝类石灰岩的吸水率可达.上一页下一页返回第二节常用的建筑石材岩石的吸水性直接影响其抗冻性、抗风化性等耐久性指标.岩石吸水后强度降低,抗冻性、耐久性下降.耐水性大

43、多数石材的耐水性较高,当岩石中含有较多的黏土时,其耐水性较低,如黏土质砂岩等.石材的耐水性用软化系数表示,软化系数小于.的石材不允许用于重要建筑.抗冻性抗冻性是石材抵抗反复冻融破坏的能力,是石材耐久性的主要指标之一.石材的抗冻性用石材在吸水饱和状态下所能经受的冻融循环次数来表示.在规定的冻融循环次数内,无贯穿裂纹、重量损失不超过、强度降低不大于,则为抗冻性合格.一般室外工程饰面石材的抗冻性次数应大于.上一页下一页返回第二节常用的建筑石材.强度等级石材的强度主要取决于其矿物组成、结构及孔隙构造.石材的强度等级是根据三个mmmmmm立方体试块的抗压强度平均值,划分为MU、MU、MU、MU、MU、M

44、U、MU共七个等级.试块也可采用表-所列的其他尺寸的立方体,但应对其试验结果乘以相应的换算系数后方可作为石材的强度等级.石材强度等级的换算系数见表-.硬度石材的硬度取决于矿物组成的硬度与构造,石材的硬度反映了其加工的难易性和耐磨性.岩石的硬度高,其耐磨性和抗刻化性也好,其磨光后也有良好的镜面效果.上一页下一页返回第二节常用的建筑石材但是,硬度高的岩石开采困难,加工成本高.岩石的硬度以莫氏硬度来表示.耐磨性耐磨性是石材抵抗摩擦、撞击以及边缘剪切等联合作用的能力.一般而言,由石英、长石组成的岩石,耐磨性大,如花岗岩、石英岩等.由白云石、方解石组成的岩石,耐磨性较差.石材的强度高,则耐磨性也较好.耐

45、磨性常用磨损率表示.上一页下一页返回第二节常用的建筑石材三、装饰石材装饰石材即建筑装饰石材,建筑装饰石材是指具有可锯切、抛光等加工性能,在建筑物上作为饰面材料的石材,包括天然石材和人造石材两大类.天然石材包括天然大理石和花岗岩;人造石材则包括水磨石、人造大理石、人造花岗岩和其他人造石材.装饰石材与建筑石材的区别在于多了装饰性.装饰石材如图-所示.上一页返回表 3 - 1返回图 3 - 6返回第四章气硬性胶凝材料第一节石灰第二节建筑石膏第三节水玻璃返回第一节石灰石灰是人类在建筑工程中最早使用的胶凝材料之一.其因原材料储藏丰富、分布范围广、生产工艺简单、使用方便、成本低廉,至今仍然被广泛应用.一、

46、石灰的生产石灰是用以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等天然岩石为原料,在一定烧结温度下煅烧所得的产物,其主要成分为氧化钙(CaO).还可以利用化学工业副产品,如利用电石(碳化钙)制取乙炔时的电石渣,其主要成分是氢氧化钙Ca(OH),即消石灰.石灰石经过煅烧生成生石灰,其化学反应式如下:下一页返回第一节石灰生石灰一般为白色或黄灰色块状物质,其主要成分为氧化钙.由于原料中常含有碳酸镁(MgCO),煅烧后生成MgO.当MgO含量时,称为钙质石灰;当MgO含量时,称为镁质石灰.在正常温度条件下,煅烧得到的石灰为多孔结构,内部孔隙率较大,密度为.g/cm,表观密度小,与水作用速度快.在实际生

47、产中,若煅烧温度或煅烧时间控制不当,会出现欠火石灰和过火石灰影响石灰品质.在生石灰烧制过程中,往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等,生石灰中残留有未烧透的内核,即CaCO3不能完全分解,这种石灰称为“欠火石灰”.欠火石灰的利用率很低,不能消化,石灰浆的产量降低.由于烧制的温度过高或时间过长,石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳,体积收缩明显,颜色呈灰黑色,这种石灰称为“过火石灰”.过火石灰块体容重大、熟化慢,使用时会影响工程质量.上一页下一页返回第一节石灰二、石灰的熟化与硬化.石灰的熟化和“陈伏”石灰的熟化又称为消化、消解,是指生石灰CaO与水发生水化反应,生成熟石灰Ca(OH)的过程.其

48、化学反应式如下:CaOHOCa(OH).kJ生石灰熟化时放出大量的热量,同时,体积膨胀.倍.当石灰中含有过火石灰时,由于过火石灰熟化缓慢,它将在石灰浆体硬化以后才发生水化作用,于是,会因产生膨胀而引起崩裂或隆起现象,在使用前必须使其熟化或将其除去.上一页下一页返回第一节石灰工程中常用的方法是在石灰熟化过程中先利用筛网去除较大尺寸的过火石灰,然后将熟化的石灰浆在储灰池中储存两周以上,使尺寸较小的过火石灰充分熟化,即“陈伏”.陈伏期间,石灰膏表面应留有一层水,以隔绝空气,防止与CO作用发生碳化.石灰的硬化石灰浆体在空气中的硬化包含了干燥、结晶和碳化三个交错进行的过程.()干燥.干燥时,石灰浆体中多

49、余水分蒸发或被砌体吸收而使石灰粒子紧密接触,获得一定强度.()结晶.游离水分蒸发,Ca(OH)逐渐从饱和溶液中结晶析出,形成结晶结构网,使强度继续增加.上一页下一页返回第一节石灰()碳化.Ca(OH)与空气中的CO作用,生成不溶于水的CaCO晶体,析出的水分逐渐被蒸发的过程,称为碳化.其化学反应式如下:Ca(OH)COnHOCaCO(n)HO碳化时形成的CaCO晶体相互交叉连生或与Ca(OH)共生,构成较精密的结晶网,使硬化浆体强度进一步提高.但由于空气中CO浓度很低,且表面碳化后,CO不宜进入内部,故自然状态下碳化速度较慢.三、石灰的品种、分类和技术要求.石灰的品种和分类根据成品的加工方法的

50、不同,石灰有以下成品:()块状生石灰.由石灰石煅烧成的白色疏松结构的块状物,主要成分为CaO.上一页下一页返回第一节石灰()磨细生石灰粉.由块状生石灰经破碎、磨细而成.其熟化快,不需提前消化,直接加水使用即可.具有节约场地、提高工程效率、改善施工环境、硬化快、强度提高等优点.缺点是成本较高,不易储存.()消石灰粉.将生石灰用适量的水经消化和干燥而成的粉末,主要成分为Ca(OH),也称为熟石灰粉. ()石灰膏.将消石灰和水组成的具一定稠度的膏状物,主要成分为Ca(OH)和水.()石灰乳.将消石灰用大量水消化而成的一种乳状液体,主要成分为Ca(OH)和水.建筑工程中使用的石灰,主要有三个品种,即建

51、筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉.上一页下一页返回第一节石灰因为石灰岩中常含有一些碳酸镁成分(MgCO),所以,生石灰中也含有氧化镁(MgO).当MgO含量时,称为钙质生石灰;当MgO含量时,称为镁质生石灰.根据化学成分的含量不同,建筑生石灰的分类见表-.石灰的技术要求建筑生石灰的化学成分应符合表-的要求.四、石灰的特性.可塑性和保水性好生石灰熟化为石灰浆时,能自动形成颗粒极细(直径约为m)的呈胶体分散状态的氢氧化钙,表面吸附一层厚的水膜,具有良好的保水性和可塑性.上一页下一页返回第一节石灰因此,用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好的可塑性,即和易性.在水泥砂浆中掺入石灰浆,可显著提

52、高砂浆的和易性,方便施工.吸湿性强生石灰吸湿性强,保水性良好,可作为干燥剂使用.凝结硬化缓慢,强度低从石灰浆体的硬化过程可以看出,由于空气中二氧化碳稀薄,碳化甚为缓慢.而且表面碳化后,形成紧密外壳,不利于碳化作用的深入,也不利于内部水分的蒸发,因此,石灰是硬化缓慢的材料.同时,石灰的硬化只能在空气中进行,硬化后的强度也不高,如石灰砂浆d抗压强度仅为.MPa.因此,石灰不宜用于重要建筑物基础.上一页下一页返回第一节石灰.硬化时体积收缩大石灰浆体在硬化过程中,蒸发大量的游离水而引起显著的体积收缩,易产生干缩裂缝.所以,除调成石灰乳作薄层涂刷外,石灰不宜单独使用.常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩开裂

53、、提高抗拉强度和节约石灰.耐水性差由于Ca(OH)能微溶于水,受潮后石灰溶解,强度更低,在水中还会溃散.因此,石灰不宜在潮湿的环境下应用.上一页下一页返回第一节石灰五、石灰的应用.石灰乳和石灰砂浆石灰乳是将消石灰用大量水消化而成的乳状液体,广泛应用于建筑室内墙体及天棚的粉刷.掺入适量的砂或水泥和砂,即可调配制成石灰砂浆或混合砂浆,用于墙体砌筑或内墙、天棚抹面.配制灰土和三合土灰土是将生石灰粉、黏土按一定比例()加水拌和而成.三合土是将生石灰粉(或消石灰粉)、黏土和砂子按一定比例()加水拌和而成.灰土和三合土经夯实后主要用作建筑物的基础、地面垫层和公路的路基,其强度和耐久性均高于黏土和石灰.生石

54、灰块灌入软土(高含水量、高孔隙比土)中形成石灰桩,可用于加固软土地基.上一页下一页返回第一节石灰.制作碳化石灰板石灰粉与纤维材料或轻质集料加水拌和成型后,用CO进行人工碳化,制成碳化石灰板,其加工性能良好,适宜用作非承重的内墙隔板、天花板.制作硅酸盐制品石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀,加水搅拌,经压振或压制,形成硅酸盐制品.为使其获得早期强度,往往采用高温高压养护或蒸压,使石灰与硅铝质材料的反应速度显著加快,使制品产生较高的早期强度,如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等.上一页下一页返回第一节石灰六、石灰的储存生石灰放置太久,会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉,再与空气中CO作用而

55、还原为CaCO,失去胶结能力.所以,储存生石灰不但要防止受潮,而且不宜储存过久,最好运到后即熟化成石灰浆,将储存期变为陈伏期.由于生石灰受潮熟化时放出大量的热,而且体积膨胀,所以,储存和运输生石灰时,还要注意安全,如将生石灰与可燃物分开保管,避免发生火灾.上一页返回第二节建筑石膏石膏是一种使用历史悠久的胶凝材料,它具有优良的技术性能,原材料资源丰富,生产工艺简单,在未来仍有很大的发展前途.一、建筑石膏的生产石膏是以硫酸钙(CaSO)为主要成分的矿物,根据石膏中含有结晶水的多少可分为多种性能不同的石膏.()天然石膏(CaSOHO),也称为生石膏或二水石膏.大部分自然石膏为生石膏,是生产建筑石膏的

56、主要原料.()建筑石膏(CaSO/HO),也称为熟石膏或半水石膏.它是天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的,根据其内部结构不同,可分为型半水石膏和型半水石膏.下一页返回第二节建筑石膏当常压下加热至时,得到型半水石膏,将其磨细得到的白色粉末为建筑石膏;若在压力为.MPa的蒸压条件下加热至,则得到型半水石膏,将其磨细得到的白色粉末为高强石膏.建筑石膏晶体颗粒细小、需水量较大,因此,其制品孔隙率较大、强度较低.而高强石膏晶体颗粒较粗大、比表面积小、需水量较小,因此,其制品密实度较高、强度较高. ()无水石膏(CaSO),也称为硬石膏.当加热温度超过时,可生成无水石膏,只要温度不超过,此无水石膏就具有良好的

57、凝结硬化性能.无水石膏结晶紧密,质地较硬,是生产硬石膏水泥的原料.上一页下一页返回第二节建筑石膏二、建筑石膏的水化与凝结硬化建筑石膏与适量水拌和后,能形成可塑性良好的浆体,随着石膏与水的反应,浆体的可塑性很快消失而发生凝结,此后进一步产生和发展强度而硬化.建筑石膏与水之间产生化学反应(水化反应)的反应式为:CaSO/HO/HOCaSOHO此化学反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应,因为,二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多,所以,二水石膏很快饱和,以胶体微粒的形式自水中不断析出,直至半水石膏全部转化为二水石膏为止.上一页下一页返回第二节建筑石膏在这个过程中,石膏浆体的水分因水

58、化和蒸发而减少,浆体变得黏稠,随着二水石膏沉淀的不断增加,就会产生结晶,结晶体的不断生成和长大,晶体颗粒之间便产生了摩擦力和粘结力,造成浆体最终失去可塑性,这一过程称为石膏的凝结.石膏终凝后,其晶体颗粒仍在不断长大和连生,形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构,其强度也会不断增大,直至水分完全蒸发,形成硬化后的石膏结构,这一过程称为石膏的硬化.石膏浆体的凝结和硬化,实际上是交叉进行的.建筑石膏凝结硬化示意图如图-所示.上一页下一页返回第二节建筑石膏三、建筑石膏的分类和技术要求.建筑石膏的分类建筑石膏按原材料种类可分为以下三类:()天然建筑石膏,代号“N”,是以天然石膏为原料制取的建筑石膏.()脱硫

59、建筑石膏,代号“S”,是以烟气脱硫石膏为原料制取的建筑石膏.()磷建筑石膏,代号“P”,是以磷石膏为原料制取的建筑石膏.建筑石膏的技术要求根据建筑石膏(GB/T)的规定,建筑石膏按h抗折强度分为.、.、.三个等级.上一页下一页返回第二节建筑石膏其中,强度、细度和凝结时间三个指标均应满足各等级的技术要求,见表-,抗折强度和抗压强度为试样与水接触h后测得.指标中若有一项不合格,则判定该产品不合格.四、建筑石膏的特性.凝结硬化快建筑石膏的浆体凝结硬化速度很快.一般在常温下石膏的初凝时间仅为几分钟,终凝时间不超过min.在室内自然干燥状态下,达到完全硬化约需一周的时间.这对于普通工程施工操作十分方便.

60、有时若需要操作时间较长,可加入适量的缓凝剂,如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等.上一页下一页返回第二节建筑石膏.微膨胀性建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程,其硬化后的体积不仅不会收缩产生裂缝,而且还稍有膨胀(.).硬化时体积略有膨胀不仅不会对石膏制品造成危害,反而能使石膏充满模型,还能使石膏制品表面较为光滑饱满,棱角清晰完整、尺寸精确,因此,建筑石膏可以不用掺加填料而单独使用.调湿性施工中为了保证石膏浆体具有必要的流动性,实际加水量为,远大于其水化的理论需水量.当石膏硬化后,多余水分蒸发,形成大量孔隙(孔隙率达).因此,建筑石膏导热系数小,吸声性较好,属于轻质保温材料.上一页下一页返