绪论+材料基本性质

建筑材料课堂要求：1、上课不迟到早退，有特殊情况要提前请假2、上课必须带上课本、纸和笔，上课期间手机调为静音3、按时完成作业各教学环节占总分比例：期末考试成绩占70%；作业完成情况\实验占20%；出勤情况占10%。绪论绪论一、建筑材料与土木工程定义：广义角度：土木工程材料是指在土木建筑工程中所应用的各种材料的总称，包括：构成建筑物本身的材料，如钢材、木材、水泥、石灰、砂石玻璃、防水材料、红砖等；施工过程中所用的材料，如钢、木模板及脚手杆、跳板等；各种建筑器材，如排水设备、采暖通风设备、空调、电气、电信、消防设备等。狭义角度：土木工程材料是指构成建筑物本身的材料，也称为建筑材料。本书中主要介绍此类材料。建筑材料的发展趋势世界土木工程材料的发展趋势：1、轻质高强——材料发展的永恒主题；2、绿色环保——材料发展的基本理念；3、节能节水——社会发展的必然选择；4、部品化、组装话——材料施工的基本要求；5、充分利用地方资源生产低成本土木工程材料——可持续发展的基本要求。返回键二、我国建筑材料的发展1、土木工程材料与文明发展的关系土木工程材料是随着人类的进化而发展的,它和人类文明有着十分密切的关系,人类历史发展的各个阶段,土木工程材料都是显示它的文化的主要标志之一。原始社会：古代社会：在隋唐时期，中国古土木工程材料的发展已经较为成熟，砖的应用逐步增多，砖墓、砖塔的数量增加；琉璃的烧制比南北朝进步，使用范围也更为广泛。金属材料的应用也仅限于一些农具以及装饰品等小范围之内。近代与现代：泰姬陵迪拜塔土木工程材料应具有四大特点：使用、耐久、量大和价廉。理想的土木工程材料的特点：高耐久性、高性能、多功能化、绿色环保、智能化等。三、建筑材料的分类：根据化学成分土木工程材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。见表1——土木工程材料按化学成分分类按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料以及建筑器材等。见表2——土木工程材料按功能分类建筑材料无机材料非金属材料天然石材：石子，砂，毛石，料石烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土，各种砂浆硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块绝热材料：石棉，矿棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩金属材料黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金有机材料生物质材料木材，竹材，软木，毛毡沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品高分子材料塑料，橡胶，涂料，胶粘剂复合材料无机非金属材料和有机材料的复合金属材料与无机非金属材料复合金属材料与有机材料复合玻璃纤维增强塑料、混合物水泥混凝土、沥青混合料等钢纤维增强混凝土等轻质金属夹芯板表1按化学建筑材料分类返回键防水材料：沥青及其制品绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩吸声材料：木丝板、毛毡，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝材电工器材及工具、水暖及空调器材、环保器材、建筑五金等建筑功能材料：不作为承受载荷，且具有某种特殊功能的材料。建筑器材：为了满足使用要求，而与建筑物配套的各种设备。砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块墙板：混凝土墙板、石膏板、复合墙板墙体材料：构成建筑物内、外承重墙体及内分隔墙体的材料。砖混结构：石材，砖，水泥混凝土，钢筋钢木结构：建筑钢材，木材建筑结构材料：构成基础、柱、梁、框架屋架、板等承重系统的材料。建筑材料表2土木工程材料按功能分类2、土木工程材料在工程中的重要作用土木工程材料是建筑工程的物质基础。不论是高达420.5m的上海金贸大厦，还是普通的一幢临时建筑，都是由各种散体土木工程材料经过缜密的设计和复杂的施工最终构建而成。土木工程材料的物质性还体现在其使用的巨量性，一幢单体建筑一般重达几百至数千t甚至可达数万、几十万t，这形成了土木工程材料的生产、运输、使用等方面与其他门类材料的不同。土木工程材料的发展赋予了建筑物以时代的特性和风格。西方古典建筑的石材廊柱、中国古代以木架构为代表的宫廷建筑、当代以钢筑混凝土和型钢为主体材料的超高层建筑，都呈现了鲜明的时代感。建筑设计理论不断进步和施工技术的革新不但受到土木工程材料发展的制约，同时亦受到其发展的推动。大跨度预应力结构、薄壳结构、悬索结构、空间网架结构、节能型特色环保建筑的出现无疑都是与新材料的产生而密切相关的。土木工程材料的正确、节约、合理的运用直接影响到建筑工程的造价和投资。在我国，一般建筑工程的材料费用要占到总投资的50~60%，特殊工程这一比例还要提高，对于中国这样一个发展中国家，对土木工程材料特性的深入了解和认识，最大限度地发挥其效能，进而达到最大的经济效益，无疑具有非常重要的意义。3、土木工程材料的资源化问题目前，随着国家可持续战略的实行，土木工程材料的发展在资源化利用方面面临着诸多需要解决的问题，如何从根本上改变我国建材工业发展中存在的高投入、低产出、高消耗、低效益的粗放式生产方式，选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式，把建材的发展和资源利用、生态保护、污染治理有机地结合起来，是21世纪我国土木工程材料发展的战略目标。土木工程材料的资源化问题发展趋势：用废弃物或回收物代替部分或全部天然资源，采用传统工艺制作生态建材：用粉煤灰、煤矸石、页岩、矿渣、煤渣等工业废渣中之一种或两种，代替全部粘土或掺少量粘土仍采用烧结法制造空心砖或实心砖；用化学石膏(磷石膏、氟石膏、排烟脱硫石膏)代替天然石膏制造石膏制品。用废弃物或回收物代替部分或全部天然资源，采用新工艺制作生态建材。利用固体废弃物为原料，采用免烧或低温烧成技术，生产建筑砌块、多功能墙体材料、绿化铺地材料及水泥等生态建材是节能、保护土地、变废物为有用资源，综合治理环境污染，从而实现经济、社会、资源和环境协调发展的极好途径。采用高新技术制作有益于人体健康、多功能的生态建材：高新技术生态建材，包括常温远红外建筑陶瓷、灭菌健康建筑卫生陶瓷、电磁波屏蔽材料，防辐射内墙涂料及电致自然光发生材料等；工业废渣的综合利用：粉煤灰综合利用、城市固体废弃物的综合利用、磷石膏及脱硫石膏等的应用；建材生产的生态化，它包括：建材生产中富氧煅烧技术，废气净化与利用，建材环境负担与性能评价系和数据库，“绿色标志”建材论证体系。四、建筑材料的技术标准与工程建设规范本课程重要依据的是国内标准。（2）部委行业标准。建工标准JG，建行标准JC，冶金行业标准YB，交通行业标准JT，铁道部标准TB（3）地方标准DB和企业标准QB（1）国家标准。国家标准有强制性标准(代号GB)，推荐标准五、本课程的学习目的及方法本课程的学习目的是掌握土木工程材料基本知识和试验的基本性能，为学习有关基础技术课程打下基础，并在工程实践中，具有选择与使用土木工程材料的能力。在理论学习方面，要重点掌握材料的基础知识，基本性质，基本技能及外界因素对材料性质的影响和应用原则，各种材料都应遵循这一主线来学习。第一章建筑材料的基本性质§1-2材料的物理性质§1-3材料的力学性质§1-4材料的耐久性、装饰性、环保性§1-1材料的组成与结构与性质的关系基本知识点材料的组成、结构，材料的密度等基本结构特征参数、计算公式、测试方法及相互关系亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性热工性质等物理性质，相关确定和计算方法材料的受力变形、强度公式和计算、脆性与韧性等力学性质材料的耐久性基本要求重点：材料的密度等基本结构参数的概念、计算公式、测试方法及相互关系；掌握材料亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性的概念，以及吸水率的计算公式；掌握材料强度公式和计算以及实验方法。难点：材料性质之间的关系。例如根据材料的孔隙率及其构造分析判断材料的强度、隔热保温性、吸声性实验：材料的密度、表观密度、吸水率§1-1材料的组成、结构和构造与性质的关系一、材料的组成材料的组成包括化学组成、矿物组成，决定材料各种性质的重要因素1）化学组成是指构成材料的化学元素及化学的种类及数量，材料化学组成的不同是造成其性能各异的主要原因。2）材料的矿物组成：金属元素和非金属元素按一定化学组成构成具有一定的分子结构和性质的物质称为矿物；土木工程材料主要元素组成矿物组成水泥Si、Al、Fe、Mg、Ca、S、O硅酸二钙、硅酸三钙、铁铝酸四钙、铝酸三钙钢材Fe、Ca、还有少量的Si、Mn、S、P等-陶瓷Si、Al、O、Fe、Mg、Ca莫来石晶体、绿泥石、伊利石、高岭石、叶蜡石等玻璃Ca、Si、O、NaNa2SiO3●CaSiO3●3SiO2几种常见土木工程材料的化学组成二、材料的结构（一）材料的微观结构材料的微观结构主要是指材料在原子、分子层次的材料内部组织状态。可分为晶体结构、玻璃体结构和胶体结构三种。金刚石晶体，属于立方晶系抗压强度高，耐磨性能好，而且具有抗腐蚀、抗辐射等优良性能。是天然存在最硬的物质。碳原子以平面三角形的成键方式组成由六元环拼接的无限平面层形分子，这些分子再堆叠成石墨晶体。层间易于滑动，很软，是良好的固体润滑剂晶体：组成物质的微观离子在空间的排列有确定的几何位置关系。具有强度高、硬度较大、有确定的熔点、力学性质各向异性。材料的微观结构：玻璃体：组成物质的微观离子在空间的排列呈无序状态，具有化学活性高、无确定的熔点、力学性质各向同性胶体：极细微的固体颗粒均匀分布在液体中所形成，呈分散相和网状结构两种结构形式称溶胶和凝胶。土木工程材料的微观结构主要有晶体、玻璃体和胶体等形式。（二）亚微观结构亚微观结构也称细观结果，是指用光学显微镜观测手段研究的结构层次，它包括晶体粒子、玻璃体、胶体及材料内孔隙的形态、大小、分布等结构情况。（三）材料的构造材料在宏观可见层次上的组成形式称为构造。按照材料的孔隙尺寸可将材料的宏观结构分为以下类型：1）致密结构：如金属、玻璃、致密的天然石材等；2）微孔结构：如水泥制品、石膏制品及粘土砖瓦等；3）多孔结构：如加气混凝土、泡沫塑料等。按照材料的构成形态可将材料的宏观结构分为以下类型：1）聚集结构：由骨料与胶凝材料胶结成的结构，如水泥混凝土、砂浆沥青混凝土、烧土制品、塑料等；2）纤维结构：其内部具有方向性，纵向较密实而横向较疏松，组织中存在相当多的孔隙，如玻璃纤维、矿棉、棉麻等纤维状材料；3）层状结构：将材料叠合成层状，以粘结或其他方法结合成为整体的结构，如胶合板、纸面石膏等；4）散粒结构：松散颗粒状结构，如砂、石、珍珠岩等；5）纹理结构：天然材料在生长或形成过程中自然造就天然纹理，如大理石等。49§1-2、材料的物理性质(一)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。封闭孔隙（体积为Vb）开口孔隙（体积为Vk）固体物质（体积为V）材料在自然状态下总体积：V0＝V+Vp孔隙体积：Vp＝Vb+VkVp——孔隙体积一、材料与质量有关的性质绝对密实体积干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以Ｖ表示。一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。视体积对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料，不必磨细，直接用排开液体的方法测定的体积。一般以V,表示。材料的自然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。形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。材料的堆积体积粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以表示。0V表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积（二）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。按下式进行计算：Vm式中：ρ—密度,单位是g/cm