建筑与装饰材料-第一章

建筑与装饰材料建筑经济管理专业主讲人:邱海军2012.12第一章建筑材料的基本性质

补充知识建筑材料组成建筑构件，建筑构件和建筑构造组成建筑物。不同的建筑物构件的功能、作用不同，要求建筑材料应具有不同的性质，该性质主要取决于材料的组成和结构状态。材料的组成无机非金属材料金属材料有机材料3第一章建筑材料的基本性质补充知识一、材料的组成：1、无机非金属材料：

由金属和非金属元素组成，其化学成分常以其氧化物含量百分数的形式表示。金属元素和非金属元素按照一定的化学组成和结构特征构成矿物，矿物具有一定的分子结构和性质。无机非金属材料可由不同的矿物组成，其性质受矿物组成及其含量的影响。4第一章建筑材料的基本性质补充知识烧制水泥熟料的原料有：钙质原料（如石灰石）、硅质原料（如砂岩、硅石）、铝质原料（如粉煤灰、铝矾土）及铁质原料（如铁矿石、硫酸渣、铜渣）。制水泥的原料还有：熟料、石膏、混合材（如矿渣、粉煤灰、炉渣、脱硫石膏、工业废渣等等）。硅酸盐水泥的主要化学成分是：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。还有MgO、K2O、Na2O、SO3等等。其含量大约为：CaO=64~67%，SiO2=20~23%，Al2O3=4~8%，Fe2O3=3~6%。水泥熟料的主要矿物组分是：硅酸三钙(3CaO.SiO3简写成C3S）、硅酸二钙(2CaO.SiO2简写成C2S）、铁铝酸四钙（4CaO.Al2O3.Fe2O3简写成C4AF）、铝酸三钙（3CaO.Al2O3简写成C3A）。含量大约为C3S=52~60%，C2S=22~28%，C3A=4~15%，C4AF=4~15%）。

硅酸盐水泥中若提高硅酸三钙的含量，其硬化速度和强度都将提高。5第一章建筑材料的基本性质补充知识2、金属材料：

金属材料的化学成分以其元素的百分含量。金属的化学成分的改变将明显的改变其性质。钢筋：合金，主要因素Fe，由于C元素的含量不同，生铁、钢的性质明显的不同。3、有机材料：分子量极大的聚合物组成，主要组成因素是C、H，以及O、N、S等因素。6第一章建筑材料的基本性质补充知识酚醛树脂是酚与醛在催化剂存在下缩合生成的产品。涂料工业中主要使用油溶酚醛树脂制漆。酚醛漆的优点是干燥快，漆膜光亮坚硬、耐水性及耐化学腐蚀性好。缺点是容易变黄，不宜制成浅色漆、耐候性不好。酚醛漆主要用于防腐涂料、绝缘涂料、一般金属涂料、一般装饰性涂料等方面。7第一章建筑材料的基本性质补充知识材料的结构微观结构晶体非晶体致密结构亚微观结构宏观结构孔隙尺寸构成形态微孔结构多孔结构纤维结构层状结构散粒结构聚集结构

二、材料的结构8第一章建筑材料的基本性质补充知识二、材料的结构1、微观结构

微观结构是指材料内部在原子、离子、分子层次的结构，用电子显微镜和X射线的衍射分析手段来研究。根据质点在空间中分布形态不同，分为晶体和非晶体。1）、晶体晶体是指质点在空间中做周期性排列的固体。单个晶体具有固定的几何外形、各向异性和最小内能。晶体材料由锁个晶体组成，各向同性、最小内能、化学稳定性。晶体材料主要包括：金属、矿物和人工合成晶体。9第一章建筑材料的基本性质补充知识2）、非晶体不具有明显晶体结构的结构状态，也称作玻璃体。玻璃体具有各向同性、无一定的熔点、加热时只能逐渐软化。具有化学活性，例如石灰与水在常温下就能发生化学反应。常见的非晶体包括：沥青、玻璃、石蜡等。10第一章建筑材料的基本性质补充知识11第一章建筑材料的基本性质补充知识12第一章建筑材料的基本性质补充知识2、亚微观结构

用光学显微镜观察研究的结构层次。包括晶体粒子的粗细、形态、分布形态。金属的晶体组织。玻璃体、胶体及材料内部的孔隙形态、大小、分布等。3、宏观结构（构造）

用放大镜或直接用肉眼即可分辨的结构层次。

按照其孔隙尺寸可分为：1）、致密结构（金属、玻璃、石材）、2）、微孔结构（水泥制品、石膏制品、烧土制品）、3）、多孔结构（加气混凝土、泡沫塑料）13第一章建筑材料的基本性质补充知识按照构成形态可分为：1）、聚集结构（水泥混凝土、砂浆、塑料）2）、纤维结构（木材、岩棉、玻璃纤维）3）、层状结构（胶合板、纸面石膏板）4）、散粒结构（粉煤灰、沙子、膨胀珍珠岩）14第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质一、与质量有关的性质1、密度定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，计算公式为：ρ=m/Vρ:密度（㎏/m3或者g/cm3）m:材料在绝对密实状态下的质量（㎏或者g）V:材料在绝对密实下的体积（m3或者cm3）材料在绝对密实状态下的的体积，不包括材料孔隙在内的实体积。开口孔隙、闭口孔隙、细粉、李氏瓶、排水法、视密度。15第一章建筑与装饰材料的基本性质2、表观密度：多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。ρ0=m/V0ρ0:密度（㎏/m3或者g/cm3）m:材料的质量（㎏或者g）V0:材料在自然状态下的体积（m3或者cm3）干表观密度。16第一章建筑与装饰材料的基本性质3、堆积密度：粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。

ρ’0=m/V’0ρ’0:堆积密度（㎏/m3或者g/cm3）m:材料的质量（㎏或者g）V’0:材料堆积体积（m3或者cm3

）气干堆积密度。17第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质18第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质4、密实度：材料体积内，被固体物质所充实的体积与材料体积的比值。

D=（V/V0）×100%=(ρ0/ρ)×100%对于绝对密实材料，D=1。对于大部分材料D<1。5、孔隙率：材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。

P=（V0-V/V0）×100%=(1-ρ0/ρ)×100%=1-D开口孔隙率PK、闭口孔隙率PB。PK+PB=1材料密实程度主要由孔隙率P表示。P的大小、空隙结构、空隙尺寸及其分布对材料的性能影响很大。具体表现在建筑材料的强度、吸水性、防水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性、保温性等方面。

常见建筑材料的密度、表观密度、堆积密度见表1-1.19第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质6、填充率：散料材料的堆积体积中，颗粒体积与堆积体积的比值。D’=（V0/V’0）×100%=(ρ’0/ρ0)×100%7、空隙率：散料材料的堆积体积中，颗粒之间空隙体积与堆积体积的比值。P’=【（V’0-V0）/V0】×100%=(1-ρ’0/ρ0)×100%=1-D’D’+P’=1空隙率主要作为控制混凝土骨料级配和砂率的依据。20第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质二、材料与水有关的性质1、亲水性和憎水性（浸润角为钝角或者锐角，建筑材料分为憎水材料和亲水材料）21第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质2、吸水性质量吸水率和体积吸水率。质量吸水性是指建筑材料在饱和状态下，吸收水分的质量占干燥材料质量的百分比。

W质=【（m吸-m干）/m干】×100%体积吸水率是指建筑材料在饱和状态下，吸收水分的体积占干燥材料体积的百分比。

W体=【（m吸-m干）/m干】÷ρw×100%材料吸水率一般指的是质量吸水率。吸水后对建筑材料的材质是不利的。

W体=W质×ρ022第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质3、吸湿性建筑材料在干燥的状态下，吸收空气中水分的性质。吸湿性用含水率表示：

W含=【（m含-m干）/m干】×100%当材料的含水率与空气湿度相平衡时，其含水率称为平衡含水率。当材料吸水达到饱和状态时，含水率就为吸水率。

课本例题1-2.23第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质4、材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料的耐水性。主要是是对材料的力学性质和结构性质的劣化作为评定耐水性的主要指标。

K软=f饱/f干软化系数大于0.8的建筑材料为耐水材料。24第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质5、抗渗性：是材料抵抗压力水渗透的性质。

Q=KAtH/d，K=Qd/AtH式中Q为单位时间渗流量，A为过水断面，H为水头压力，d为渗流路径长度，K为渗透系数，t为时间。渗透系数越大，材料的抗渗性能越差。25第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质抗渗等级：《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

抗渗等级用字符P表示，防水混凝土设计用抗渗等级表示。抗渗等级是以28d龄期的混凝土标准试件，按规定的方法进行试验，所能承受的最大静水压力来确定。混凝土的抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级，相应表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0及1.2MPa的静水压力而不渗水。26第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质6、抗冻性：建筑材料在吸水饱和后，经过多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用龄期28d的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25％，而且质量损失不超过5％时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。混凝土划分为以下抗冻等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、15、25、50、100、150、200、250和300次。

抗冻等级≥F50的混凝土称为抗冻混凝土。

27第一章建筑与装饰材料的基本性质第一节材料的基本物理性质三、材料的人工性质:导热性、热容量、比热容、温度变形性。28第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质材料受到外力作用后，都会产生不同程度的变形。当外力超过一定限度后，材料将被破坏。

材料的力学性质是指在外力的作用下，材料产生变形和抵抗破坏的性质。一、材料的强度（一）、材料强度

强度是材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏的能力。外力—应力—分子力—抵抗极限--极限强度。抗压、抗拉、抗剪、抗（拉弯、压弯）强度。材料的强度是在实验室内按照国家的标准实验方法测得的。29第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质30第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质1、抗压、抗拉，计算公式：F=P/A

2、抗弯，计算公式F=M/W31第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质32第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质影响材料强度的因素:1）、材料的组成和构造。（无机物、金属、无机物。以及孔隙率的影响、各向同性）2）、实验条件的影响。（机械设备、试件的取样、加载速率等）3）、材料的含水率和温度。（二）、强度等级建筑材料按照其强度值，划分为若干个等级。混凝土：C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C60等。水泥砂浆M2.5、M5、M7.5、M10等普通水泥：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。砖砌体：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。比强度：材料强度与其表观密度的比值。评价建筑材料是够轻质高强。见表1-3.33第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质二、弹性和塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。

弹性模量：材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。E=σ/ε。惯性矩I。EI-材料的刚度。弹性模量表见1-4.塑性：材料在外力作用下产生变形，在外力去除后不能恢复的那部分变形。弹塑性变形。34第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质三、脆性和韧性工程构件在断裂前发生明显的塑性变形，称为韧性断裂。断裂前不发生或只有少量宏观塑性变形，则为脆性断裂。由于脆性断裂没有明显的“征兆”，因而危害性极大，应尽量予以避免。冲击试样的冲击吸收功除以试样缺口底部处横截面积的商。用“aK”表示。ak=Ak/F。

冲击韧性或冲击功试验（简称“冲击试验”），因试验温度不同而分为常温、低温和高温冲击试验三种；若按试样缺口形状又可分为"V"形缺口和"U"形缺口冲击试验两种。Q235A、Q235B、Q235C、Q235D。低温环境和振动要求的构件材料要求冲击韧性。35第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质36第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质37第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质四、硬度和耐磨性1、硬度：建筑材料表面的坚硬程度。实验方法分为回弹法和压入法。回弹法：用于测定材料表面硬度，来推测材料内部的强度。检测混凝土抗压强度在我国使用已达四十余年,因其简便、灵活、准确、可靠、快速、经济等特点而倍受工程检测人员的青睐,是我国目前工程检测中应用最为广泛的检测仪器之一。当对工程结构质量有怀疑时,均可运用回弹法进行检测。压入法：将硬物压入材料表面，通过压痕的面积和深度来测定材料的硬度。一般指钢球压入法。38第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质39第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质40第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质41第一章建筑与装饰材料的基本性质

第二节材料的力学性质2、耐磨性材料受外界物质的摩擦作用而减少质量和体积的想象称为磨损。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率来表示。N=（m1-m2）/A建筑材料的耐磨性与强度、硬度、材料组成有关系。42第一章建筑与装饰材料的基本性质

第三节材料的声学性质和装饰性质一、材料的声学性质生源发出的声波传到材料表面有三种现象：反射、透射、折射。发射产生杂音。透射对相邻房间产生干扰。二、吸声性能а和隔声性能τ见教材了解。三、材料的装饰性

指材料对覆盖建筑物外观美化的效果。装饰效果主要表现在色彩、质感、尺寸、形状、纹理等方面。

1、色彩：指材料对光反射的一种效果，主要为暖色调和冷色调。2、质感：指装饰材料的外表面的组织结构、花纹图案、颜色、光泽等综合性的感觉。3、尺寸、纹理、形状：满足建筑外形、协调环境、感觉舒适的综合内容。43第一章建筑与装饰材料的基