建筑材料学-混凝土-砂浆-沥青-钢材-课件-超级合集(546页)

建筑材料Architecturematerials湖南工学院第一章绪论一.建筑材料的分类用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。1.按化学成分分类：1.1无机材料：金属材料：黑色金属材料——钢、铁有色金属材料——铝、铜、合金非金属材料：天然石材——大理石、花岗石陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、玻璃无机胶凝材料——石灰、石膏、水玻璃砂浆、混凝土——水泥、砂浆、混凝土1.2有机材料：木材、沥青、塑料、涂料、油漆1.3复合材料：金属与非金属复合——钢筋混凝土、钢纤维混凝土有机与无机复合——玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土2.按用途分类结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩绝热材料:塑料、橡胶、泡沫混凝土卫生工程材料：金属管道、塑料、陶瓷二.建筑材料的发展：随生产力发展而发展原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代——金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗马园剧场（70-80AC):石材、石灰砂浆18世纪中叶——钢材、水泥(J.Aspdin,1824）19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；中国，189820世纪——预应力混凝土、高分子材料21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材胡夫金字塔，高146.59m,底部232m建方，用230多万块、每块重2.5T的岩石砌成，万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗马斗兽场（70-80AC):石材、石灰砂浆三.建筑材料在国民经济中的地位和作用1.建筑材料是发展建筑业的物质基础材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%；“十五”期间我国全社会固定资产投资总规模为22～24万亿元。固定资产投资的60％～70％将用于建筑设施建设或工程安装，从而转化为建筑业的产值，而建筑业产值中的30％～40％又要转化为对建材业的需求，尤其是对水泥产品的需求。2002年，我国共生产水泥约70000万吨，比2001年大幅增长了12.7%，占世界产量的三分之一左右，超过亚洲产量的50%强。我国水泥行业，为我国经济持续、快速发展做出了重要贡献。2002年水泥产量的大幅度增长与我国持续快速稳定增长的宏观经济形势密切相关。今年我国经济增长速度将达到8％，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料工业在国民经济建设中意义重大2.必须恰当选择和合理使用原材料材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量3.发展绿色建材四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法1.作用1.1为后续课程的学习提供必要的知识1.2为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下基础2.任务2.1了解材料在建筑物上所起的作用和要求2.2了解常用材料的生产、成分和构造2.3掌握常用材料的技术性质，以及影响材料性质的主要因素及其相互关系2.4掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格2.5熟悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。2.6掌握常用材料的选用原则和方法。2.7掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材料的施工注意事项3.学习方法3.1重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能常用材料——水泥、砼、石灰、石膏、玻璃、钢材、木材、沥青、高分子材料主要的——水泥、砼、钢材每种材料：原料——生产工艺——组成成分——构造——性质——应用——检验——储存以及它们之间的相互关系重点：性质和应用，质检的基本原理（引起材性变化的内因和外因）3.2学习材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准GB-国家标准GBJ-建筑工程国家标准JGJ-建设部行业标准JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准ZB-国家级专业标准例：国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999标准名称——部门代号——编号——批准年份ASA-AmericanStandardAssociation美国标准ASTM–AmericanSocietyforTestingMaterialsBS-BritishStandard英国标准DIN–DeutschIndustrieNormen德国标准ISO-InternationalStandardOrganization国际标准协会3.2重视学好试验学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断和验收对实验数据、试验结果进行分析判别培养从事科学研究的能力参考书1.范文昭主编．建筑材料中国建筑工业出版社2.湖南大学等编．土木工程材料，中国建筑工业出版社3.张德思主编.土木工程材料典型题解析及自测试题西北工业大学出版社建筑材料第二章建筑材料的基本性质第二章建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。第一节材料的组成与结构1.材料的组成1.1化学组成无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。金属材料以元素含量来表示。化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。1.2矿物组成材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。1.3相组成材料中结构相近性质相同的均匀部分。2.材料的结构与构造2.1宏观结构（构造）材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫米级大小，以及更大尺寸的构造情况。宏观构造，按孔隙尺寸可以分为：（1）致密结构，基本上是无孔隙存在的材料。例如钢铁、有色金属、致密天然石材、玻璃、玻璃钢、塑料等。（2）多孔结构，是指具有粗大孔隙的结构。如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造轻质材料等。(3）微孔结构，是指微细的孔隙结构。如石膏制品、粘土砖瓦等。(4）纤维结构，是指木材纤维、玻璃纤维、矿物棉纤维所具有的结构。（5）层状结构，采用粘结或其他方法将材料迭合成层状的结构。如胶合板、迭合人造板、蜂窝夹芯板、以及某些具有层状填充料的塑料制品等。(6）散粒结构，是指松散颗粒状结构。比如混凝土骨料、用作绝热材料的粉状和和粒状的添充料。2.2微观结构微观结构是指材料在原子、分子层次的结构。材料的微观结构，基本上可分为晶体与非晶体。晶体结构的特征是其内部质点（离子、原子、分子）按照特定的规则在空间周期性排列。非晶体也称玻璃体或无定形体，如无机玻璃。玻璃体是化学不稳定结构，容易与其它物体起化学作用。2.3亚微观结构亚微观结构也称作细观结构，是介于微观结构和宏观结构之间的结构形式。如金属材料晶粒的粗细及其金相组织，木材的木纤维，混凝土中的孔隙及界面等。从宏观、亚微观和微观三个不同层次的结构上来研究土木工程材料的性质，才能深入其本质，对改进与提高材料性能以及创制新型材料都有着重要的意义。第二节材料的状态参数和结构特征1.材料的体积体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。1.1材料的绝对密实体积：干材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部没有孔隙时的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以Ｖ表示材料的绝对密实体积1.2材料的表观体积：材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0表示材料的表观体积。1.3材料的堆积体积：粉状或粒状材料，在堆集状态下的总体外观体积。根据其堆积状态不同，同一材料表现的体积大小可能不同，松散堆积下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。材料的堆集体积一般以来表示。V2.材料的密度材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：式中：ρ—密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量，g或kgV—材料的绝对密实体积，cm3或m3测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。Vm3.材料的表观密度表观密度（俗称“容重”）是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：00Vm式中：ρ0—材料的表观密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量，g或kgV0—材料的表观体积，cm3或m3材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量（有时还影响其表观体积）。因此，材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外，还与其内部构成状态及含水状态有关4.材料的堆积密度堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：式中ρ0，—材料的堆积密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量，g或kgV0，—材料的堆积体积，cm3或m3'0'0Vm粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在土木建筑工程中，计算材料用量、构件的自重，配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。5.材料的密实度密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下：对于绝对密实材料，因ρ0=ρ，故密实度D=1或100%。对于大多数土木工程材料，因ρ0〈ρ，故密实度D‹1或D‹100%。ρ—密度；ρ0—材料的表观密度00VVD6.孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算：0001VVVPV—材料的绝对密实体积，cm3或m3V0—材料的表观体积，cm3或m3ρ0—材料的表观密度,g/cm3或kg/m3ρ—密度,g/cm3或kg/m37.空隙率空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P，按下式计算：ρ0—材料的表观密度;ρ0，—材料的堆积密度空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。00000011VVVVVP第三节材料的物理性质一、材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性与水接触时，有些材料能被水润湿，而有些材料则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子亲合力，大于水分子本身之间的内聚力；反之，憎水性材料与水分子之间的亲合力，小于水分子本身之间的内聚力。工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ＜９０˚时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞９０˚时，为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中，见图1-1图1－1材料润湿示意图（ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料2.材料的吸水性材料能吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水的大小以吸水率来表示。2.1质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以ｗm表示。质量吸水率ｗm的计算公式为：%100ggbmmmmW式中mb——材料吸水饱和状态下的质量（ｇ或kg）mg——材料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。2.2体积吸水率体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WＶ表示。体积吸水率WＶ的计算公式为：%10010WgbvVmmW式中mb——材料吸水饱和状态下的质量（ｇ或kg）mg——材料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。V0—材料在自然状态下的体积，（cm3或m3）ρw—水的密度,（g/cm3或kg/m3），常温下取ρw=1.0g/cm3材料的吸水率与其孔隙率