绪论第一章(建筑材料)

绪论一、建筑材料的定义二、建筑材料的分类三、建筑材料在建筑工程中的地位和作用四、建筑材料的发展概况和发展方向五、建筑材料的标准化一、建筑材料的定义建筑材料指建筑工程中使用的各种材料及制品，它是一切建筑工程的物质基础。如常见的砖、石材、石灰、木材、水泥、混凝土、钢材、陶瓷砖、沥青、玻璃、涂料等。二、建筑材料的分类1、按材料组成分类无机材料有机材料复合材料金属材料非金属材料天然有机材料合成有机材料有机与无机复合金属与非金属复合有色金属黑色金属无机材料金属材料：黑色金属－钢铁、不锈钢有色金属－铝、铜、铝合金非金属材料：天然石材－砂、石等烧土制品－粘土砖、瓦、陶瓷胶凝材料－石灰、石膏、水泥无机纤维材料－玻璃纤维、碳纤维有机材料植物材料：木材、竹材、植物纤维等沥青材料：石油沥青、煤沥青和页岩沥青合成高分子材料：橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、合成纤维复合材料有机－无机非金属：树脂混凝土、玻璃纤维增强塑料等金属－非金属：钢筋混凝土、钢纤维混凝土金属－无机材料：PVC钢板、塑钢等2、按功能和使用部位分类结构材料－构成建筑物受力构件（梁、板、柱、基础、框架）和结构所用的材料。常用石材、混凝土、钢材、钢筋混凝土等。墙体材料－构成建筑物内外和分隔室内空间所用的材料。砖、砌块、复合板材等。建筑功能材料－具有某种特殊功能的非承重材料。如防水材料、吸声材料、装饰材料等。三、建筑材料在建筑工程中的地位和作用是一切建筑工程的物质基础与建筑结构与施工相互促进相互依存决定建筑物的功能和使用寿命建筑材料的质量直接关系到建筑工程的质量决定工程的造价四、建筑材料的发展概况和发展方向历史上传统建筑材料的应用建国以来建材及建材工业的发展改革开放以后建材工业的发展我国建材工业的现状及发展方向历史上我国建筑材料的应用我国的建筑材料主要是天然石材、木材、砖、石灰等一些材料。古代劳动人民在建筑材料的生产和使用方面，取得了许多重大成就。例如：万里长城福建泉州的洛阳桥山西五台山木结构的佛光寺大殿河北赵州桥建国以来建材及建材工业的发展解放后，建材工业的发展随着国民经济的发展而迅猛发展。改革开放后建材工业的发展改革开放后，我国建材工业更是得到突飞猛进的发展。在世界建材生产中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。发展方向加强材料的耐久性设计和研究；建设具有中国特色的新技术结构，发展新技术、新工艺、新产品；建设高效益的新产业结构，产品的技术含量和档次进一步提高；建筑材料向轻质、高强、多功能方向发展。充分利用工业废料，能耗低，可循环使用、不破坏生态平衡、有效保护天然资源。五建筑材料的标准化1、建筑材料的标准及其作用建材工业企业必须严格按技术标准进行设计、生产、以确保产品质量，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。供需双方，必须按技术标准规定进行材料的验收，以确保双方的合法权益。我国的现有标准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。国家标准是全国通用标准，是国家指令性技术文件。标准的表示方法：标准名称、标准代号、发布顺序号和批准年份等。建筑材料的技术标准与规范六、本课程的内容本课程主要讲述建筑工程中常用建筑材料的原材料及生产工艺、品种与规格、主要技术性质、质量标准、检验方法、应用和保管等基本知识。掌握建筑材料的性能及其在工程中的应用，是学习本课程的重点，必须懂得如何选择和使用建筑材料。1建筑材料基本性质1、材料的物理性质2、材料的基本力学性质3、材料的耐久性4、材料的组成、结构、构造对材料性质的影响1、材料的物理性质ThePhysicalPropertiesofBuildingMaterials（1）材料的基本物理性质（2）材料与水有关的性质（3）材料与热有关的性质（1）材料的基本物理性质1密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量用ρ表示。按下式计算：Vm材料的绝对密实体积是指不包括材料孔隙在内的体积。钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺寸求得体积。大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测定其体积。材料磨得越细，测得的密度数值就越精确。2表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为表观密度，用表示。按下式计算：000Vm材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙的体积。当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积（可以忽略）均有所变化，故测定表观密度时，须注明其含水情况。按照含水状态分为：干表观密度、气干表观密度和饱和表观密度。孔隙的分类①按尺寸大小：微细孔隙（D＜0.01mm)细小孔隙（0.01mm＜D＜1mm)粗大孔隙（D1mm)②孔隙的构造：开口孔隙闭口孔隙闭口气孔开口气孔干表观密度（干燥状态）气干表观密度（与空气湿度平衡时的状态）00VmoVmm水0mv0m水闭口孔隙开口孔隙mv0闭口孔隙开口孔隙饱和表观密度（吸水饱和状态）00Vmm饱和水闭口孔隙开口孔隙mv0M水V3堆积密度散粒或粉状材料，如砂、石子、水泥等，在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，用表示。按下式计算：000Vm由于散粒材料堆积的紧密程度不同，堆积密度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度。3孔隙率在材料自然体积内孔隙体积所占的比例，称为材料的孔隙率，用Ρ表示。按下式计算：%100)1(1%1000000VVVVVPmv0闭口孔隙开口孔隙Vbkppp孔隙率=开口孔隙率+闭口孔隙率开口孔隙率Pk=%1000VV开口孔隙闭口孔隙率Pb=%1000VV闭口孔隙5空隙率散粒材料自然堆积体积中颗粒之间的空隙体积所占的比例称为散粒材料的空隙率。用下式计算：%100)1(10000000VVVVVP五材料的压实度与相对密度（较少使用）（2）材料与水有关的性质1材料的亲水性与憎水性亲水性：材料能被水润湿的性质亲水性材料：砖、木材、混凝土憎水性：材料不能被水润湿的性质憎水性材料：石蜡、沥青、油漆、塑料(b)(a)θθ（a）亲水性材料（b）憎水性材料2吸水性和吸湿性吸水性：材料浸入水中吸收水的能力称为材料的吸水性，常用质量吸水率表示：%1001mmmWmm——材料干燥状态下的质量m1——材料吸水饱和状态下的质量体积吸水率：指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占自然状态体积的百分率。%1000VVWswv吸水饱和状态时，吸入水的体积等于材料内开口孔隙的体积。因此体积吸水率等于开口孔隙率。质量吸水率与体积吸水率的关系为：工程中常用质量吸水率表示材料的吸水性。同一材料的吸水率基本是一固定值。wmvWW干吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，吸湿性常用含水率来表示。即%100mmmW含含＝平衡含水率：材料中的水分与周围空气的湿度达到平衡时的含水率，称为平衡含水率。3材料的耐水性材料长期在水作用下不破坏，且其强度也不显著降低的性质称为耐水性，材料的耐水性用软化系数表示。可按下式计算：耐水性材料要求软化系数大于0.85dbrffK1).软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。2).对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其K软≥0.85；4抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为材料的抗渗性（不透水性）。渗透系数：HAtdQKdQHHAtdQKA抗渗等级抗渗等级指材料在标准试验方法下进行透水试验，以试件在透水前所能承受的最大水压力（0.1MPa）来确定的。如W6、W8表示材料能承受0.6、0.8ＭPa的水压而不渗水。影响抗渗性的主要因素（1）亲水性（2）孔隙率（3）孔隙特征5抗冻性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，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，抵抗冻融循环作用的能力。抗冻等级将材料吸水饱和后，按规定方法进行-20℃～+20℃度冻融循环试验，以质量损失不超过5％、强度下降不超过25％时，所能经受的最大冻融循环次数来确定。用符号“F”和最大冻融循环次数表示，如F25、F50、F100影响材料抗冻性的因素（1）孔隙率、孔隙特征（2）材料的强度、韧性（3）材料的软化系数（4）冻结条件：冻结温度、冻结速度、冻融循环作用的频繁程度1.某轻质板材，其密度为2.80g/cm3，干燥状态时表观密度为800kg/m3，测得其体积吸水率为66.4%，试计算该板的（1）质量吸水率（Wm）（2）闭口孔隙率（Pb）（1）质量吸水率Wm为：（2）材料的孔隙率P为：材料的体积吸水率即为材料的开口孔隙率，因此闭口孔隙率为：Pb=P-Pk=71.4%-66.4%=5%%838001000%4.66水vmWW%4.71%1008.28.01%10010P（3）材料与热有关的性质1导热性材料传导热量的能力称为导热性。其大小用导热系数（λ）表示。λ=Q*a/A(T2-T1)t式中λ－导热系数（W/m.K）Q－传导的热量（J）A－平壁面积（m2）a－材料的厚度（m）t－传热时间（s）(T2-T1)－材料两侧温差（K）影响导热系数的因素无机材料的导热系数大于有机材料晶体的导热系数大于无定形体的导热系数材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小；材料的含水率增加,导热系数也增加大多数材料的导热系数随温度和湿度升高而增加2热容量与比热材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量。大小用比热表示公式Q=cm(T2－T1)式中Q－材料吸收或放出的热量（J）c－材料的比热(J/g.K)m－材料的质量（g）(T2－T1)－材料受热或冷却前后的温差（K)3材料的温度变形性材料的温度变形性是指温度升高或降低时体积变化的性质。LTTL)(12材料名称建筑钢材普通混凝土粘土砖花岗岩泡沫混凝土石膏板导热系数W/（m·K）581.510.553.490.030.24比热J/（g·K）0.480.880.840.851.301.1线膨胀系数×10-6/K10～205.8～155～75.5～5.8几种材料的比热和导热系数及线膨胀系数2、材料的力学性质材料的力学性质指材料在外力作用下的变形性质和抵抗破坏的能力。（1）材料的强度、比强度、理论强度和强度等级（2）弹塑性变形（3）脆性与韧性（4）硬度与耐磨性1材料的强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。以外力破坏时单位面积上所承受的外力（拉力、压力、剪力等）表示。2材料的抗拉、抗压和抗剪强度APfbhPPPPPPPP2aaal=3aP2l3影响材料强度的外界因素1、试件的形状相同底面积的试件，高度越大，强度值越小。2试件尺寸150150150300150150200200200100100100150150150强度测定值逐渐减小大于3、加荷速度加荷速度越快，测定的强度值越大4、试验环境的温湿度4材料的强度等级按强度值的高低划分为若干等级，即材料的强度等级。脆性材料按抗压强度划分：如岩石、砖和混凝土等。钢材按抗拉屈服强度划分。石材按极限抗压强度分9个等级：MU10～MU100；烧结普通砖按抗压强度分5个等级：MU10～MU30；普通混凝土按抗压强度分12个等级：C7.5～C60；碳素结构钢按抗拉屈服强度分5个牌号：Q195～Q275。5比强度材料的强度与其表观密度比值，是衡量材料轻质高强性能的重要指标。材料低碳钢普通混凝（抗压）松木（顺纹抗拉）玻璃钢粘土砖（抗压）表观密度（kg/m3）7850240050020001700强度（MPa）3604010045010比强度0.0450.0170.20.2250.006材料的理论强度1弹性及弹性变形材料在外力作