材料的基本性质

材料的基本性质第1页，共38页，2023年，2月20日，星期一2.1建筑材料分类2.2建筑材料中的有害成分

本章小结

思考题

本章内容2.3装饰装修材料中的有害物质

第2页，共38页，2023年，2月20日，星期一学习重点1。材料的分类2。材料的基本性质3。建筑材料中的有害成分4。材料中有害成分可能引起的工程问题5。装饰装修工程中常见有害物质及其危害第3页，共38页，2023年，2月20日，星期一第4页，共38页，2023年，2月20日，星期一第5页，共38页，2023年，2月20日，星期一第6页，共38页，2023年，2月20日，星期一第7页，共38页，2023年，2月20日，星期一第8页，共38页，2023年，2月20日，星期一基本概念建筑材料：在土木工程建筑中，常用于制作各种类型的承重构件（梁、板、柱等）、建造维护结构、实施装饰装修工程的常用材料称为建筑材料。常用的建筑材料有水泥、木材、砖、瓦、砂、石、钢材等。建筑材料的基本性质：主要是指建筑材料本身所具有的基本特性，包括物理性质、化学性质、放射性质、以及其它特性等。第9页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2.1

建筑材料的分类一、按使用历史进行分类

1．传统建筑材料使用历史较长的建筑材料，如砖、瓦、砂、石及水泥、钢材、木材等。2．新型建筑材料：使用历史较短，尤其是新开发的建筑材料，例如建筑用钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维等。

2.1.1建筑材料的分类

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1．结构性材料：主要是指由于建筑结构的承重材料，如水泥、骨料（砂、石、轻骨料等）、混凝土外加剂、混凝土、砂浆、砖和砌块等墙体材料、钢筋及各种建筑钢材、公路和市政工程中大量使用的沥青混凝土等，此类材料通常具有符合工程要求的的力学性质。结构性材料主要是满足建筑物的安全性要求。

二、按主要用途进行分类

第11页，共38页，2023年，2月20日，星期一2．功能性材料：具有特殊性质的建筑材料，例如防水材料、建筑涂料、绝热材料、防火材料、建筑玻璃、防腐涂料、金属或塑料管道材料等。该种材料能赋予建筑物以必要的防水功能、装饰效果、保温隔热功能、防火功能、维护和采光功能、防腐蚀功能以及给水排水功能。功能性材料主要是满足建筑物的使用性要求。

第12页，共38页，2023年，2月20日，星期一1．无机材料：主要分为金属材料和非金属材料，金属材料又分为黑色金属材料（钢筋以及各种建筑钢材）；有色金属材料（铜、铝、及其合金材料）；非金属材料指水泥、粗细骨料、混凝土、砂浆、砖和砌块、玻璃等。无机材料是由无机物构成的建筑材料。

三、按化学成分进行分类

第13页，共38页，2023年，2月20日，星期一2．有机材料：（有机）建筑涂料、建筑塑料、混凝土外加剂（有机类）、聚苯乙烯和聚氨酯类绝热材料，有机类防火涂料等。有机材料是由有机物构成的建筑材料。

3．复合材料：由不同性能和功能的材料复合制成的建筑材料，可以由有机材料复合而成，也可以由无机材料复合而成或由有机材料和无机材料复合而成。钢筋混凝土就是复合材料的典型例子。复合材料是由不同性质的建筑材料复合而成的建筑材料。

第14页，共38页，2023年，2月20日，星期一2.1.2

建筑材料的常用知识

1．材料的力学性质（1）变形性质：弹性变形和塑性变形。（2）材料强度：

①抗弯强度；②抗压强度；③抗剪强度；④抗冲击强度；⑤抗拉强度；⑥挠度；⑦开裂强度；第15页，共38页，2023年，2月20日，星期一

（3）脆性：无明显塑性变形而破坏的性质；（4）韧性：材料在冲击、振动荷载作用下能承受较大变形而不破坏的性质；

（5）硬度：材料表面抵抗其它较硬物体压入或刻画的能力；（6）耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力；

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（1）密度：材料在绝对密实条件下，单位体积的质量；（2）表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量；（3）堆密度：疏松状态材料，单位堆积体积的质量；（4）密实度：材料体积内固体物质所充实的程度；（5）孔隙率：材料体积内孔隙体积与材料总体积（自然状态）的比率；

2．与材料质量相关的物理量

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（1）亲水性与憎水性：在材料、水和空气三相的交点处，沿水滴表面所引切线与材料表面所形成的夹角为润湿角，湿润角小于90度，材料属于亲水性材料；大于90度属于憎水性材料；等于90度，属于顺水性材料。

3．材料与水的相关性质

（2）吸水性：材料在水中吸收水分的性质成为材料的吸水性，

第18页，共38页，2023年，2月20日，星期一（3）吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质成为材料的吸湿性，（4）耐水性：材料在吸水饱和状态下不发生破坏，强度也不显著降低的性能，称为材料的耐水性。

第19页，共38页，2023年，2月20日，星期一（5）抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融作用而不破坏，强度无显著降低的性能，称为材料的抗冻性。（6）抗渗性：材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能，称为抗渗性。

第20页，共38页，2023年，2月20日，星期一4．材料与热的相关性质

（1）导热性：热量由材料一面通过材料传导至另一面的性质，用导热率表示。（2）热容量和比热：材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。（3）热阻和传热系数：材料层抵抗热流通过的能力，称为热阻；热阻的倒数称为材料层的传热系数。

第21页，共38页，2023年，2月20日，星期一5．材料的化学性质

（1）酸碱度（值）：根据PH值将材料的酸碱度分为中性、酸性、碱性；

（2）建筑材料的性能变化及其耐久性：①建筑材料的碳（酸）化；②建筑材料的抗冻性能；③建筑材料的抗渗透性能；④混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能；⑤钢筋混凝土中的钢筋锈蚀；⑥高分子材料的耐老化性能（耐候性）；第22页，共38页，2023年，2月20日，星期一6．材料的放射性

（1）放射性常识：①放射性衰变的模式和三种射线，三种射线是：射线；②放射性衰变的指数规律和半衰期；③放射性的强度；（2）建筑材料放射性核素限量；（3）建筑材料放射性的测量；第23页，共38页，2023年，2月20日，星期一7．材料的耐久性

（1）材料的破坏因素：①物理作用；②机械作用；③化学作用；④生物作用；（2）材料的耐久性与破坏因素的关系

第24页，共38页，2023年，2月20日，星期一2.2建筑材料中的有害成分

2.2.1

水泥中有害物质引起的问题

1．水泥中的有害物质影响体积安定性体积安定性是指：水泥浆体硬化后因体积膨胀导致的影响强度发展，甚至造成龟裂、崩溃、疏松等现象的发生。影响水泥安定性的因素：水泥中含有过量的游离氧化钙、游离氧化镁和硫酸钙，与水后水化形成氢氧化钙、氢氧化镁，引起晶体体积增大，导致结构破坏。

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2．使用工业石膏引起的问题水泥磨制时应加入适量的天然石膏，若为降低成本加入工业废渣、磷石膏或氟石膏，可能由于和某些减水剂不相适应导致混凝土闪凝而报废。

3．水泥中的碱含量过高导致的问题水泥中的碱含量过高可能导致诱发碱-骨料反应而造成破坏。第26页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2.2.2砂石骨料中有害物质的影响及碱-骨料反应

1．使用海砂必须控制氯化物含量，否则易引起钢筋锈蚀；

2．使用含有非晶质的活性二氧化硅骨料与水泥中的碱性物质发生反应，生成碱性硅酸盐凝胶，产生膨胀导致建筑物的破坏；

3．使用含黏土质的石灰岩骨料引起碱-碳酸盐反应，产生膨胀导致建筑物的破坏；第27页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2.2.3

工业废料利用及骨料中异物引起的问题混凝土骨料中含（混）有化学活动性强的异物时，在某些环境下可能发生强烈的水化膨胀，导致混凝土爆裂。第28页，共38页，2023年，2月20日，星期一2.3装饰装修材料中的危害物质

2.3.1

装饰装修材料中游离甲醛的危害甲醛（formaldehyde）是无色、具有强烈气味的刺激性气体。气体比重1.06，略重于空气，易溶于水。甲醛（HCHO）是一种挥发性有机化合物，污染源很多，污染浓度也较高，是室内的主要污染物。第29页，共38页，2023年，2月20日，星期一

甲醛是一种有毒物质，其毒作用有刺激、过敏和致癌等，通常人的甲醛嗅觉阀为0.06mg/m3，主要对人的鼻子和上呼吸道产生刺激症状，引起哮喘、呼吸道或支气管炎。甲醛对眼睛也有强烈刺激作用，引起水肿、眼刺痛、眼红、眼痒、流泪。皮肤接触甲醛可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入甲醛能引起慢性中毒，出现粘膜出血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱，全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠以及植物神经紊乱等。动物试验表明，甲醛对大鼠鼻腔有致癌性。第30页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2.3.2

装饰装修材料中苯、甲苯继二甲苯的危害

1．苯的物理性状：苯是一种无色、具有特殊芳香气味的油状液体，微溶于水，能与醇、醚、丙酮和二硫化碳等互溶。甲苯和二甲苯都属于苯的同系物，都是煤焦油分馏或石油的裂解产物。涂料、胶粘剂和防水材料产品常采用苯作为溶剂或稀释剂，新的规范规定，禁止使用含苯（包括重质苯、石油苯、溶液苯和纯苯）的涂料、稀释剂和溶剂。第31页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2．苯的化学毒性：苯属于中等毒性物质，嗅觉阀值4.8-15.0mg/m3。1993年世界卫生组织确定苯为致癌物。苯对人体健康的影响主要表现在血液毒性、遗传毒性和致癌性。吸入高浓度笨蒸汽将导致中枢神经症状（痉挛和麻醉作用），引起头晕、头痛、恶心。长期吸入低浓度笨能导致血液和造血机能改变（急性非淋巴白血病，ANLL）及对神经系统影响，严重时表现为全血细胞减少症、再生障碍性贫血症、骨髓发育异常综合症和血球减少。此外，苯对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用，导致喉头水肿、支气管炎以及血小板下降。经常接触苯，可导致皮肤脱脂变干，严重时导致过敏性皮疹。第32页，共38页，2023年，2月20日，星期一

3．甲苯和二甲苯的化学毒性：甲苯和二甲苯因其挥发性，主要分布在空气中，对眼、鼻、喉等粘膜组织和皮肤等有强烈刺激和损伤，可引起呼吸系统炎症。长期接触，甲苯可危害人体中枢神经系统中的感觉运动和信息加工过程，对神经系统产生影响，具有兴奋和麻醉作用，导致烦躁、健忘、注意力分散、反应迟钝、身体协调性下降以及头晕、恶心、呼吸困难和四肢麻木等症状，严重时可导致粘膜出血、抽搐和昏迷。女性对苯以及苯的同系物更为敏感，甲苯和二甲苯对生殖功能也有一定影响。苯还可导致胎儿的畸形、神经系统功能障碍以及生长发育迟缓等多种先天性缺陷。第33页，共38页，2023年，2月20日，星期一2.3.3其它常见有毒有害物质

1．重金属的来源和危害：建筑材料中的重金属主要来源于生产过程中加入的各种助剂以及颜料和各种填料中所含的杂质。室内环境中重金属污染主要来自溶剂型木器涂料、内墙涂料、木家具、壁纸、聚氯乙烯卷材地板等装饰装修材料。涂料中的重金属主要来自着色颜料，如红丹、铅铬黄、铅白等。第34页，共38页，2023年，2月20日，星期一

重金属主要通过接触、吸入、误食等途径进入人体，并逐渐在体内蓄积，转化成毒性更强的金属有机化合物，对人体健康造成严重影响。过量的铅能损伤神经、造血和生殖系统，引起抽搐、头痛、脑麻痹、失明、智利迟钝；铅还可引起免疫功能的变化；铅对儿童的危害更大，能严重影响儿童生长发育和智力发展。长期吸入镉可损害肾、肺功能；长期接触铬化物能引起接触性皮炎或湿疹；汞主要影响中枢神经系统。第35页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2．TDI（甲苯二异氰酸酯）的来源和危害

TDI（甲苯二异氰酸酯）是无色液体，是溶剂型涂料中常存在的一种有毒物质。其毒性很大，对呼吸道有明显刺激，可引起头痛、气短、支气管炎及过敏性哮喘等呼吸道疾病，刺激阀浓度为0.5×10-6。TDI对人的眼睛也有明显刺激，引起眼角发干、疼痛，严重时引起视力下降，接触皮肤后会引起过敏性皮炎，严重