建筑材料与材料试验讲稿

1第一章.、绪论、材料的基本性质1.课程定位《建筑材料》课程是一门实践性、应用性较强的专业技术基础课，是土建类专业的重要课程。它不仅为后续的建筑工程施工、建筑结构、工程项目管理、工程概预算等课程提供必要的基础知识，也为工程实际中解决建筑材料问题和从事相关领域的专业技术工作提供必要的基本知识和基本技能。2.课程目标培养学生掌握常用建筑材料和一般装饰材料及其制品的主要技术性能、基本用途、常见规格、质量标准、检测及验收方法、保管要求，使学生具有材料性能检测、对材料性能品质进行评价和合理选择材料的实际应用技能，满足建筑工程行业或相关行业对施工现场质检员、试验、材料检测试验员、监理员等岗位的职业能力和职业素质要求。（二）建筑材料的分类1.介绍材料的常见分类方法1）按化学成分分类根据化学成分建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。2）按功能分类建筑材料分类按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。2.学生分组讨论日常材料的所属类别课堂练习：1）教室各构件材料类别2）列出一些材料让学生划分类别，如沥青混凝土、暖气管道、天花板等。（三）建筑材料的发展1.材料的发展史介绍2.材料未来的发展趋势高性能化多功能化复合化工业化（四）建筑材料检测与技术标准1.国家标准2.行业标准3.地方或企业标准材料的基本物理性质2补充：材料的体积组成固体材料的体积构成：固体材料的总体积包括固体物质体积与孔隙体积两部分。如图1-1所示，孔隙按常温、常压下水能否进入分为开口孔隙和闭口孔隙。散粒材料的堆积体积构成：散粒材料的堆积体积包括颗粒中固体物质体积、孔隙体积和颗粒间空隙体积三部分。如图1-2所示。1—颗粒中的固体物质；2—闭口孔隙；3—开口孔隙；4—颗粒间的空隙2.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度（采用比较法介绍）密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度。注意：1、绝对密实体积是指不包括孔隙在内的体积。2、含孔隙的材料的用李式瓶测定密实体积。3、测定较密实的不规则的散粒材料时，直接用排水法测其体积。表观密度在自然状态下单位体积的质量称为体积密度。堆积密度：散粒材料在规定装填条件下单位体积的质量称为堆积密度。教学方法：对以上三种密度，采用对比法，重点分析其体积的区别。举例：材料密度、表观密度和堆积密度的计算。2.1.2材料的密实度与孔隙率密实度：材料体积内被固体物质所充实的程度。孔隙率：材料中孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。2.1.3材料的填充率与孔隙率填充率：散粒材料在自然堆积状态下，被颗粒填充的程度。空隙率：散粒材料在自然堆积状态下，其中的空隙体积与散粒材料在自然状态下的体积之比的百分率。举例：材料的空隙率和孔隙率的计算。2.2材料与水有关的性质亲水性与憎水性亲水性：当水与材料接触时，材料分子与水分子之间的作用力（吸附力）大于水分子之间的作用力（内聚力），材料表面吸附水分，即被水润湿，表现出亲水性，这种材料称为亲水材料。憎水性：当水与材料接触时，材料分子与水分子之间的作用力（吸附力）小于水分子之间的作用力（内聚力），材料表面不吸附水分，即不被水润湿，表现出憎水性，这种材料称为憎水材料。吸水性材料吸收水分的能力称为吸水性，用吸水率表示。吸水率有两种表示方法：质量吸水率是材料在浸水饱和状态下所吸收的水分的质量与材料在绝对干燥状态下的质量之比。体积吸水率是材料在浸水饱和状态下所吸收的水分的体积与材料在自然状态下的体积之比。3吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。干燥的材料处在较潮湿的空气中，便会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中，便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。含水率：材料在自然状态下所含的水的质量与材料干重之比课堂练习：收到含水率5%的砂子500t，实为干砂多少吨？若需干砂500t，应进含水率5%的砂子多少吨？注意：材料的含水率的定义中“与材料干燥状态质量之比”。耐水性用软化系数表示，一般说来，材料浸水后，会降低材料组成微粒间的结合力，引起强度的下降。材料的软化系数K软在0（黏土）～1（钢材）之间变化。K软的大小，表明材料吸水饱和后其强度下降的程度。K软越小，材料吸水后强度下降越大，即耐水性越差。一般称K软≥0.85的材料为耐水性材料。K软是选用建筑材料的重要依据，经常位于水中或受潮严重的重要结构物，应选用K软≥0.85的材料；受潮较轻的或次要结构物，K软不宜小于0.75。课堂练习：某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172MPa、178MPa、168MPa。该岩石可否用于水下工程。该岩石的软化系数为所以该岩石可用于水下工程。抗渗性抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。抗渗性用渗透系数表示：渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。材料抗渗性的高低，与孔隙率及孔隙形态特征有关。开口大孔易渗水，抗渗性最差。许多材料中常含有孔隙、孔洞或其他缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其他缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗透的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。经常受压力水作用的地下工程及水利工程等，应选用具有一定抗渗性的材料。材料的抗渗性，也可用抗渗等级P表示。即在标准试验条件下，材料的最大渗水压力（MPa）。如抗渗标号为P8，表示该种材料的最大渗水压力为0.8（MPa）。抗渗性是决定材料耐久性的重要因素，也是检验防水材料质量等级的指标之一。课堂练习：让学生分析P6相当于多少米的水深产生的水压力？四、抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，抵抗多次冻融循环，不破坏、强度也不显著降低的性质。抗冻等级是以试件在吸水饱和状态下，经冻融循环作用，质量损失不大于5%，强度下降均不于25%，超过规定数值的最大冻融循环次数来表示。材料的抗冻等级“Fi”表示，“i”表示冻融循环次数（在-15℃的温度冻结后，再在20℃的水中融化，为一次冻融循环），如F25、F50、F100、F150等，抗冻等级越高，材料的抗冻能力越强。案例分析：4让学生分组讨论分析材料的孔隙率与孔隙特征对材料的密度、表观密度、堆积密度、抗渗性、抗冻性等性质的影响。2.3材料的力学性质2.3.1强度、比强度材料抵抗在应力作用下破坏的性能称为强度。强度通常以强度极限表示。强度极限即单位受力面积所能承受的最大荷载。材料的强度按受力方式不同，分为抗压、抗拉、抗弯和抗折强度。注意：对于以力学性质为主要性能指标的材料，通常按其强度值的大小划分成若干等级或标号。脆性材料（混凝土、水泥等）主要以抗压强度来划分等级或标号，塑性材料（钢材等）以抗拉强度来划分。强度值和强度等级不能混淆，前者是表示材料力学性质的指标，后者是根据强度值划分的级别。2.3.2材料的变形性质弹性与塑性弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力消除后，能够完全恢复原来形状的性质称为弹性，这种变形称为弹性变形。塑性变形：材料在外力作用下产生变形而不出现裂缝，当外力消除后，不能够自动恢复原来形状的性质称为塑性，这种变形称为塑性变形。脆性与韧性脆性:材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性变形，不出现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。脆性材料抵抗冲击或振动荷载的能力差，故常用于承受静压力作用的工程部位如基础、墙体、柱子、墩座等。2.3.3硬度与耐磨性材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力称为硬度。测定硬度的方法有多种，通常有刻划法、压入法和回弹法三种，对不同材料测定硬度的方法不同。。材料表面抵抗磨损的能力称为材料的耐磨性。材料的耐磨性以磨损率表示，磨损率越低，表明材料的耐磨性越好。2.4材料的耐久性耐久性是指材料能抵抗各种内外因素或腐蚀介质的作用而不破坏，保持其原性质的能力。不同材料耐久性的含义指标不同。5第二章、水泥与粉煤灰4通用水泥4.1硅酸盐水泥硅酸盐类水泥是硅酸盐类水泥熟料、0—5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，即国外统称的波特兰水泥。一、硅酸盐水泥的生产工艺概述硅酸盐类水泥的生产过程是“两磨一烧”，即（1）将原料按一定比例配料并磨细成符合成分要求的生料；（2）将生料煅烧使之部分熔融形成熟料；（3）将熟料与适量的石膏共同磨细成为硅酸盐类水泥。二、硅酸盐水泥的组成材料硅酸盐类水泥熟料的主要矿物有硅酸三钙、硅酸二钙,铝酸三钙，铁铝酸四钙，以上矿物中硅酸钙约占70%以上。水泥熟料是以上四种矿物的混合物，其中每种矿物单独水化都具有一定的特点。如果改变熟料中矿物成分的比例，水泥的性质也将随着改变。三、硅酸盐水泥的凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化——重点介绍四种矿物的水化特点硅酸盐水泥与水拌合后，熟料颗粒表面的四种矿物立即与水发生水化反应，生成五种水化产物：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶，氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙晶体。其中，水化硅酸钙凝胶约占50%，氢氧化钙晶体约占20%。（二）凝结硬化水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为凝结。然后逐渐产生强度不断提高，最后变成坚硬的石状物——水泥石，这一过程称为硬化。四、掺混合材料的硅酸盐水泥重点介绍与硅酸盐水泥的不同，让学生参与讨论熟料矿物成分的变化对水泥性质的影响。采用比较、讨论教学方式。五、水泥性质（一）水泥品种及表示方法通用硅酸盐水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥P.O、矿渣水泥P.S、粉煤灰水泥P.F、火山灰水泥P.P和复合水泥P.C。从水泥的矿物组成简要介绍这几种水泥的区别。（二）水泥强度等级硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R；普通硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R；矿渣水泥P.S、粉煤灰水泥P.F、火山灰水泥P.P和复合水泥P.C：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R让学生比较六种水泥强度等级的异同。（三）水泥性能与质量标准（1）细度水泥的细度表示水泥磨细的程度，通常用比表面积法或筛分法来确定。（2）水泥标准稠度及其用水量（3）凝结时间：凝结时间分为初凝和终凝。由加水搅拌到水泥开始失去苏醒的时间称为初凝，由加水拌合到水泥浆体完全失去塑性并开始产生强度的时间称为终凝时间。学生分组讨论：水泥细度大小、凝结时间的长短的影响？6（4）安定性：安定性是指标准稠度的水泥浆在凝结硬化过程中体积均匀变化的性质。一、六大水泥的选用二、水泥的包装标志（一）包装方式袋装、散装（二）名牌标志袋装水泥，水泥袋上应标明水泥的品种、强度等级、出厂日期、执行标准、重量等信息；散装水泥应有包括上述信息的信息卡。三、水泥进场验收检验与取样（1）水泥储存防潮、存期不要超过三个月（2）取样运至工地的每一批水泥，应有生产厂的出厂合格证和品质试验报告，使用单位应进行验收检验。按每200t～400t同厂家、同品种、同强度等级的水泥为一取样单位，不足200t也作为一取样单位。按照国家标准《水泥取样方法》（GB12573-1990）取样。取样应有代表性，可以连续取，也可以从20个以上不同部位取等量样品，总量不少于12kg。混凝土工程特点及所处环境条件优先选用可以选用不宜选用普通混凝土1在一般气候环境中的混凝土普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥2在干燥环境中的混凝土普通水泥火山灰水泥粉煤灰水泥3在高温度环境中或长期处于水中的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、复合水泥矿渣水泥4厚大体积的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、复合水泥普通水泥硅酸盐水泥有特殊要求的混凝土1要求快硬、高强（C4O）的混凝土硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥2严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处于水位升降范围内的混凝土普通水泥普通水泥（强度等级32.5）火山灰水泥粉煤灰水泥3有抗地区处于水位升降范围内的混凝土普通水泥（强度等级42.5）矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥4有抗渗