建筑材料知识教学课程

建筑材料知识教学课程第一章绪论1.1建筑材料的定义1.2建筑材料的分类1.3建筑材料在建筑工程中的地位1.4建筑材料的发展1.5建筑材料的技术标准第二章建筑材料的基本性质2.1建筑材料的基本物理性质2.2建筑材料的力学性质2.3建筑材料的耐久性2.4本章小结2.5复习思考题第三章石材3.1建筑中常用的天然岩石3.2天然石材的技术性质、加工类型及选用原则3.3人造石材3.4本章小结3.5复习思考题第四章气硬性胶凝材料第五章水泥5.1硅酸盐水泥5.2掺混合材料的硅酸盐水泥5.3特性水泥及专用水泥5.4本章小结5.5复习思考题第六章混凝土及砂浆第七章沥青与沥青混合料7.1石油沥青7.2石油沥青的技术性质和要求7.3沥青混合料7.4热拌沥青混合料的配合比设计7.5本章小结7.6复习思考题第八章建筑钢材课程录像第一章绪论建筑材料和建筑设计、建筑结构、建筑经济及建筑施工等一样，是建筑工程学科的一部分，而且是极为重要的部分。因为，建筑材料是建筑工程的物质基础。一个优秀的建筑师总是把建筑艺术和以最佳方式选用的建筑材料融合在一起。结构工程师只有在很好的了解建筑材料的性能后，才能根据力学计算，准确的确定建筑构件的尺寸和创造出先进的结构型式。建筑经济学家为了降低造价，节省投资，在基本建设中，特别是在已经兴起的商品房屋的事业中，首先要考虑的是节约和合理的使用建筑材料。而建筑施工和安装的全过程，实质上是按设计要求把建筑材料逐步变成建筑物的过程。它涉及材料的选用、运输、储存以及加工等诸方面。总之，从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握建筑材料有关技术知识。而且，应使所用的材料都能最大限度的发挥其效能，并合理、经济的满足建筑工程上的各种要求。1.1建筑材料的定义建筑材料的定义有广义与狭义两种:1.广义的建筑材料是指建造建筑物和构筑物的所有材料，包括使用的各种原材料、半成品、成品等的总称。如粘土、铁矿石、石灰石、生石膏等。2.狭义的建筑材料是指直接构成建筑物和构筑物实体的材料。如混凝土、水泥、石灰、钢筋、粘土砖、玻璃等。作为建筑材料必须同时满足两个基本要求:1、满足建筑物和构筑物本身的技术性能要求，保证能正常使用。2、在其使用过程中，能抵御周围环境的影响与有害介质的侵蚀，保证建筑物和构筑物的合理使用寿命。同时也不能对周围环境产生危害。1.2建筑材料的分类建筑材料的分类按建筑材料的化学组成分无机材料有机材料复合材料按建筑材料的使用功能分建筑结构材料墙体材料建筑功能材料1.2.1无机材料无机材料，包括金属材料和非金属材料。1.金属材料：有钢、铁及其合金，铝、铜等。钢铝铜2.非金属材料：包括天然石材、烧土制品、胶凝材料及制品、玻璃、无机纤维材料。a、天然石材有砂、石及石材制品等。砂石石材制品b、烧土制品有粘土砖、瓦等。粘土砖瓦c、玻璃有普通平板玻璃、特种玻璃等。印花玻璃玻璃幕墙1.2.2有机材料有机材料，包括植物材料、沥青材料及合成高分子塑料。a、植物材料有木材、竹材、植物纤维等。木地板竹地板b、沥青材料有煤沥青、石油沥青及其制品等。沥青砼c、合成高分子材料有塑料、涂料、合成橡胶等。涂料1.2.3复合材料复合材料，包括有机与无机非金属材料，金属与无机非金属复合材料，金属与有机复合材料。a、有机与无机非金属复合材料有聚合物砼、玻璃纤维增强塑料。b、金属与无机非金属复合材料有钢筋砼，钢纤维砼等。钢筋砼钢纤维砼c、金属与有机材料复合有PVC钢板、有机涂层铝合金板等。铝合金板1.2.4建筑结构材料建筑结构材料主要是指构成建筑物受力构件和结构所用的材料，如梁、板、柱、基础、框架及其它受力构件和结构等所用的材料。对这类材料主要技术性能的要求是强度和耐久性。板柱目前所用的主要结构材料有砖、石、水泥砼及两者的复合物--钢筋砼和预应力钢筋砼。随着工业的发展，轻钢结构和铝合金结构所占的比例将会逐渐加大。水泥水泥砼预应力钢筋砼1.2.5墙体材料墙体材料，主要指建筑物内、外及分隔墙体所用的材料，有承重和非承重两类。目前我国大量采用的墙体材料为粉煤灰砌块、砼及加气砼砌砖等。此外，还有砼墙板、石板、金属板材和复合墙板等。粉煤灰砌块砖墙石板铝塑复合板1.2.6建筑功能材料建筑功能材料，主要指负担某些建筑功能的非承重用材料。如防水材料、绝热材料，吸声和隔声材料、采光材料、装饰材料等。保温复合墙房屋吸声材料装饰材料（花岗岩1）装饰材料（大理石）一般来说，建筑物的可靠度与安全度，主要决定于由建筑结构材料组成的构件和结构体系，而建筑物的使用功能与建筑品质，主要决定于建筑功能材料。对某一种具体材料来说，它可能兼有多种功能。1.3建筑材料在建筑工程中的地位建筑材料和建筑设计、建筑结构、建筑经济及建筑施工等一样，是建筑工程学科的一部分，而且是极为重要的部分。因为建筑材料是建筑工程的物质基础。一个优秀的建筑师总是把建筑艺术和以最佳方式选用的建筑材料融合在一起。结构工程师只有很好地了解建筑材料的性能后，才能根据力学计算，准确地确定建筑构件的尺寸和创造出先进的结构型式。建筑经济学家为了降低造价，节省投资，在基本建设中，首先要考虑的是节约和合理地使用建筑材料。而建筑施工和安装的全过程，实质上是按设计要求把建筑材料逐步变成建筑物的过程。它涉及到材料的选用、运输、储存以及加工等诸方面。总之，从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握建筑材料有关技术知识，而且应使所用的材料都能最大限度地发挥其效能，并合理、经济地满足建筑工程上的各种要求。建筑、材料、结构、施工四者是密切相关的。从根本上说，材料是基础，材料决定了建筑和施工方法。新材料的出现，可以促使建筑形式的变化、结构设计和施工技术的革新。建筑材料在建筑工程中的地位见图1.3.1。建筑、材料、结构、施工四者是密切相关的。从根本上说，材料是基础，材料决定了建筑和施工方法。新材料的出现，可以促使建筑形式的变化、结构设计和施工技术的革新。建筑材料在建筑工程中的地位见图1.3.1图1.3.1建筑材料在建筑工程中的地位1.4建筑材料的发展一、发展历程自古以来，我国劳动者在建筑材料的生产和使用方面曾经取得了许多巨大成就。在上古时期，人工合成类居于天然山洞或树巢中，随后逐步采用粘土、石、木等天然材料建造房屋。土坯房、传统的吊脚楼等（图1.4.1）就是利用天然材料建造的房屋，图1.4.2是采用粘土砖建造的房屋。建筑施工、安装工程造价建筑形式建筑材料图1.4.1传统的吊脚楼图1.4.2采用粘土砖建造的房屋建国以来，特别是改革开放以后，我国建筑材料生产得到了更迅速的发展。钢材已跻身世界生产大国之列；水泥工业已由解放前年产量不足百万吨的单一品种，发展为品种、标号齐全年产量突破4亿吨的水平陶瓷材料也由过去的单一白色瓷器发展到有上千种花色品种的陶瓷产品。玻璃工业也发展很快，普通玻璃已由建国初期年产仅108万标箱发展到1亿余标箱，且能生产功能各异的新品种。随着生活水平的提高和住房条件的改善，建筑装饰材料更是丰富多彩，产业蓬勃兴旺。图1.4.3为玻璃幕墙（纽约哥伦布圆环传媒中心大厦）。图1.4.3玻璃幕墙（纽约哥伦布圆环传媒中心大厦）建筑材料的进步伴随着生产力水平的提高，促使了建筑物规模尺寸是增大、结构形式的改变和使用功能的改善。建筑材料的发展历程如图1.4.4。图1.4.4建筑材料的发展历程二、发展趋势（1）高性能材料的研制；（2）充分利用地方原料、固体废弃物、各种工业废渣等；（3）节能材料开发；（4）具有良好经济效益的材料。；1.5建筑材料的技术标准各级标准都有各自的部门代号，例如：GB—国家标准；GBJ—建筑工程国家标准；JGJ—建设部行业标准；JC—国家建材局标准；YB—冶金部标准；ZB—国家级专业标准等等。标准的表示方法，系由标准名称、部门代号、编号和批准年份等组成，例如：（1）国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175一99。标准的部门代号为GB，编号为175，批准年份为：1999年。（2）建设部标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55一2000。标准的部门代号为JGJ，编号为55，批准年份为2000年。各个国家均有自己的国家标准，例如“ASTM“代表美国国家标准、“JIS”代表日本国家标准、“BS”代表英国标准、“DIN”代表德国标准等。另外，在世界范围内统一执行的标准称国际标准，其代号为“1SO”。第二章建筑材料的基本性质内容提要了解和掌握材料的基本性质，对于合理选用材料至关重要。本章主要介绍材料的基本物理、力学、化学性质和有关参数及计算公式。在建筑物中，建筑材料要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料具有相应的不同性质。如用于建筑结构的材料要受到各种外力的作用，因此，选用的材料应具有所需要的力学性能。又如，根据建筑物各种不同部位的使用要求，有些材料应具有防水、绝热、吸声等性能；对于某些工业建筑，要求材料具有耐热、耐腐蚀等性能。此外，对于长期暴露在大气中的材料，要求能经受风吹、日晒、雨淋、冰冻而引起的温度变化、湿度变化及反复冻融等的破坏作用。为了保证建筑物的耐久性，要求在工程设计与施工中正确的选择和合理的使用材料，因此，必须熟悉和掌握各种材料的基本性质。2.1建筑材料的基本物理性质建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同，均要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料必须具有相应的基本性质。物理性质包括密度、密实性、空隙率、孔隙率（计算材料用量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）一、材料的密度、表观密度与堆积密度密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm3或kg/m3。由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（密度）、表观密度和堆积密度之分。（1）实际密度(TrueDensity）以前称比重、真实密度)，简称密度(Density)。实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：式中:ρ－实际密度（g/cm3）；m－材料在干燥状态下的质量（g）；V－材料在绝对密实状态下的体积（cm3）。绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。除了钢材、玻璃等少数接近于绝对密实的材料外，绝大多数材料都有一些孔隙，如砖、石材等块状材料。在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉以排除其内部孔隙，经干燥至恒重后，用密度瓶（李氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为材料绝对密实状态下的体积。材料磨得愈细，测定的密度值愈精确。（2）表观密度(ApparentDensity)以前称容重、有的也称毛体积密度。表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：式中:ρ0－表观密度（g/cm3或kg/m3）；m－材料的质量（g或kg）；V0－材料在自然状态下的体积，或称表观体积（cm3或m3）。材料在自然状态下的体积是指材料的实体积与材料内所含全部孔隙体积之和。对于外形规则的材料，其测定很简便，只要测得材料的重量和体积，即可算得表观密度。不规则材料的体积要采用排水法求得，但材料表面应预先涂上蜡，以防水分渗入材料内部而影响测定值。（3）堆积密度(BulkDensity)散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。可用下式表示：式中:ρ0'－堆积密度（kg/m3）；m－材料的质量（kg）；V0'－材料的堆积体积（m3）。散粒材料在自然状态下的体积，是指既含颗粒内部的孔隙，又含颗粒之间空隙在内的总体积。测定散粒材料的堆积密度时，材料的质量是指在一定容积的容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积。若以捣实体积计算时，则称紧密堆积密度。土木工程中在计算材料用量、构件自重、配料计算以及确定堆放空间时，均需要用到材料的上述状态参数。常用土木工程材料的密度见表2.1.1所示。表2.1.1常用建筑材料的密度、表观密度堆积密度及孔隙率材料名称密度（g/cm3）表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）孔隙率（％）钢材7.8～7.97850—0花岗岩2.7～3.02500～2900—0.5～3.0石灰岩2.4～2.61800～26001400～1700（碎石）—砂2.5～2.6—1500～1700—粘土2.5～2.7—1600～