第02章 建筑材料基本知识

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1、第二章建筑材料基本知识本章主要内容本章主要内容o第一节第一节 建筑材料基本性质建筑材料基本性质o第二节第二节 无机胶凝材料无机胶凝材料o第三节第三节 混凝土与砂浆混凝土与砂浆o第四节第四节 建筑钢材建筑钢材o第五节第五节 木材木材o第六节第六节 其他材料其他材料建筑材料的基本性质o1.比重和容重比重材料在绝对密实状态下单位体积的重量容重材料在自然状态下单位体积的重量p2.密实度和空隙率密实度材料体积内被固体物质充实的程度孔隙率材料体积内空隙所占的比例p3.材料的力学性质强度材料在外力作用下抵抗波坏的能力弹性材料在外力取消后恢复原来形状的性质塑性材料在外力取消后任然保持变形后的形状和尺寸并且不产

2、生裂缝的性质脆性外力达到一定时，材料在无明显变形下破坏的性质韧性在冲击震动作用下材料能吸收较大能量同时也能产生较大变形，而不至于破坏的性质建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑材料的基本性质p4.材料与水有关的性质材料与水有关的性质 吸水性吸水性材料在水中能吸收水分的性质材料在水中能吸收水分的性质 吸湿性吸湿性材料在空气中吸收水分的性质材料在空气中吸收水分的性质 抗渗性抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质材料抵抗压力水渗透的性质 抗冻性抗冻性材料在吸水饱和状态下抵抗多次冻融作用而材料在吸水饱和状态下抵抗多次冻融作用而 不破坏，同时也不严重降低强度的性质不破坏，同时也不严重降低强度的性质p5.材料的热工

3、性能材料的热工性能 导热性导热性热量在材料中传导的性质热量在材料中传导的性质 材料的导热系数在实验室测定，其值越小保材料的导热系数在实验室测定，其值越小保 温性能越好，一般建筑材料的导热系数在温性能越好，一般建筑材料的导热系数在0.0253.00 之间，低于之间，低于0.200的材料可以作为保温隔热材料。的材料可以作为保温隔热材料。目前多用的保温隔热材料为：聚丙烯泡沫板，聚氨酯发泡板等目前多用的保温隔热材料为：聚丙烯泡沫板，聚氨酯发泡板等建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑材料的基本性质p材料孔隙率及其构造对材料性质的影响材料孔隙率及其构造对材料性质的影响 材料孔隙率大材料孔隙率大 材料强度降

4、低材料强度降低 材料空隙大构造贯通材料空隙大构造贯通 抗冻性抗渗性下降抗冻性抗渗性下降 保温隔热性能下降保温隔热性能下降 建筑材料基本知识建筑材料基本知识无机胶凝材料胶凝材料分类胶凝材料分类 建筑上把散粒状材料或块状材料粘结成一个整体的材料统称为建筑上把散粒状材料或块状材料粘结成一个整体的材料统称为 胶胶凝材料凝材料，胶凝材料主要分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类胶凝材料主要分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类 无机胶凝材料无机胶凝材料 分气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料分气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料p 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 只能在空气中硬化并保持强度和发展强度的无机胶凝材料只能在空

5、气中硬化并保持强度和发展强度的无机胶凝材料p水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 不仅能在空气中硬化且能更好的在水中硬化并发展强度的无机胶不仅能在空气中硬化且能更好的在水中硬化并发展强度的无机胶 凝材料凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料 主要有机胶凝材料为：石油沥青、煤沥青及各种天然人造树脂主要有机胶凝材料为：石油沥青、煤沥青及各种天然人造树脂建筑材料基本知识建筑材料基本知识无机胶凝材料o一、硅酸盐水泥1.定义：定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙 为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加以适量的石膏，为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加以适量的石膏，磨细制成的水

6、硬性胶凝材料为硅酸盐水泥磨细制成的水硬性胶凝材料为硅酸盐水泥 2.主要成分：主要成分：硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2 含量含量37%60%硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2 含量含量15%37%铝酸三钙铝酸三钙 3CaOAl2O2 含量含量7%15%鉄铝酸四钙鉄铝酸四钙 4CaOAl2O2FeO3 含量含量10%18%3.硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化 水化（加水拌和）水化（加水拌和）凝结凝结(失去塑性）失去塑性）硬化（产生强度）硬化（产生强度）该过程是一个连续复杂的化学物理变化的过程该过程是一个连续复杂的化学物理变化的过程 水泥水化是长期的，可以延续数年水泥水化是长期的，可以延

7、续数年 水泥凝结时间水泥凝结时间38小时，完全硬化小时，完全硬化28天天建筑材料基本知识建筑材料基本知识无机胶凝材料4.硅酸盐水泥的应用硅酸盐水泥的应用 标号标号水泥标号以水泥标号以28天抗压强度作为强度指标，硅酸盐水泥的标号天抗压强度作为强度指标，硅酸盐水泥的标号 较高。较高。硅酸盐水泥硬化快抗冻性好，适用于早强要求高凝结块的冬季施工硅酸盐水泥硬化快抗冻性好，适用于早强要求高凝结块的冬季施工 硅酸盐水泥水化热高不宜大体积混凝土施工硅酸盐水泥水化热高不宜大体积混凝土施工5.其他硅酸盐水泥其他硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 加入少量非活性混合料（加入少量非活性混合料（15%）掺混合料的

8、硅酸盐水泥掺混合料的硅酸盐水泥 加入一定量的活性掺合料加入一定量的活性掺合料 （矿渣、火山灰、粉煤灰等）（矿渣、火山灰、粉煤灰等）加入活性或非活性掺合料的目的主要是降低成本，扩大强度区间加入活性或非活性掺合料的目的主要是降低成本，扩大强度区间建筑材料基本知识建筑材料基本知识无机胶凝材料o二、石膏（气硬性无机胶凝材料）二、石膏（气硬性无机胶凝材料）原料原料天然二水石膏（生石膏）天然二水石膏（生石膏）工艺工艺107OC170OC煅烧脱水磨细而成煅烧脱水磨细而成 CaSO4.2 H2O 107 170 CaSO4.0.5H2O 成品成品半水石膏半水石膏 使用使用与水拌合，还原成与水拌合，还原成2水石

9、膏水石膏 石膏特点石膏特点结晶体细腻，硬化后没有裂缝；吸湿性强，结晶体细腻，硬化后没有裂缝；吸湿性强，抗冻性耐水性较差；不宜长期存放等。抗冻性耐水性较差；不宜长期存放等。石膏应用石膏应用室内装饰、保温隔热、吸声材料等室内装饰、保温隔热、吸声材料等 制成石膏板材及复合板材，加入填充料，以减轻自重制成石膏板材及复合板材，加入填充料，以减轻自重 降低导热系数，提高抗拉强度，减小脆性。降低导热系数，提高抗拉强度，减小脆性。建筑材料基本知识建筑材料基本知识无机胶凝材料三、石灰（气硬性无机胶凝材料）石灰（气硬性无机胶凝材料）原料：原料：天然石灰石，主要成分为碳酸钙（天然石灰石，主要成分为碳酸钙（CaCO3

10、）工艺：工艺：CaCO3 脱水脱水 CaO+CO2 （温度（温度1000OC 左右）左右）p熟化与硬化熟化与硬化1.熟化：熟化：CaO+H2O Ca(OH)2+Q （放热反应）（放热反应）根据熟化过程分为根据熟化过程分为 石灰浆化石灰浆化 池中陈伏池中陈伏 石灰粉化石灰粉化 潮解粉化潮解粉化2.硬化硬化:结晶结晶 Ca(OH)2析出析出 碳化碳化 Ca(OH)2+CO2+n(H2O)=CaCO3+(n+1)H2Op特点与应用特点与应用 颗粒细可塑性好，硬化缓慢收缩大，施工过程不能脱水太快颗粒细可塑性好，硬化缓慢收缩大，施工过程不能脱水太快 过去作为内粉刷使用，现在一般制成灰土使用过去作为内粉刷

11、使用，现在一般制成灰土使用建筑材料基本知识建筑材料基本知识混凝土与砂浆普通混凝土普通混凝土一、普通混凝土的组成普通混凝土的组成混凝土的种类：特重混凝土、普通混凝土、轻混凝土、特种混凝土普通混凝土组成：水泥、水、粗细骨料、混凝土外加剂p混凝土强度的产生主要是水泥硬化的结果，同水泥的标号有关，也同砂石品种和级配有关（密实性耐久性好）p混凝土的配制原则是：强度、耐久性、和易性、经济性强度、耐久性、和易性、经济性二、普通混凝土的主要技术性质二、普通混凝土的主要技术性质1.和易性混凝土混合物保持成分均匀，不发生离析现象、易于施工操作的性能（运输、浇灌、捣实）。包括三方面内容：流动性、粘聚性、保水性其中：

12、流动性流动性以塌落度作为定量指标，其余为主观指标2.强度以水泥硬化28天后混凝土抗压强度作为混凝土强度标号3.变形性能化学收缩、干湿变形、温度变形、受力变形、徐变4.耐久性混凝土的抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性、碳化作用建筑材料基本知识建筑材料基本知识混凝土与砂浆和易性指标主要测定流动性测定的方法流动性采用塌落度表示p所用工具1、坍落筒:上口直径:100mm下口直径:200mm筒高:300mm2、捣棒:16mm3、其它工具:木尺小钢尺钢平板建筑材料基本知识建筑材料基本知识混凝土与砂浆建筑砂浆建筑砂浆一、砂浆的用途一、砂浆的用途 松散构件的胶凝体、构件表面粉刷、镶贴其他建筑面材、防水层松散构件的胶凝体

13、、构件表面粉刷、镶贴其他建筑面材、防水层二、砂浆的成分二、砂浆的成分 无机胶凝材料（水泥、石膏、石灰等）、水、细骨料无机胶凝材料（水泥、石膏、石灰等）、水、细骨料 （砂）、外加剂。与普通混凝土组成相似。（砂）、外加剂。与普通混凝土组成相似。三、砂浆的种类三、砂浆的种类 砌筑砂浆砌筑砂浆 砌筑砂浆起结构作用，其强度对建筑结构具有很大的砌筑砂浆起结构作用，其强度对建筑结构具有很大的 影响，要根据工程的类别和砌筑部位的设计要求选择影响，要根据工程的类别和砌筑部位的设计要求选择 砂浆的标号砂浆的标号 抹面砂浆抹面砂浆 用于建筑表层的粉刷与装修用于建筑表层的粉刷与装修 防水砂浆防水砂浆 作为建筑的刚性防

14、水层，不应有开裂和缝隙作为建筑的刚性防水层，不应有开裂和缝隙建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑钢材p建筑钢材指用于建筑结构上的各种钢型材，如圆钢、角钢、工字钢、钢板、建筑钢材指用于建筑结构上的各种钢型材，如圆钢、角钢、工字钢、钢板、钢筋等钢筋等一一、钢的分类与主要建筑钢材、钢的分类与主要建筑钢材p按化学成分分类按化学成分分类 碳素钢碳素钢 含碳量大于含碳量大于0.6%为高碳钢，为高碳钢，0.250.6为中碳钢，小于为中碳钢，小于 0.25为低碳钢为低碳钢 合金钢合金钢 加入一种或多种超过碳素钢限量的其他化学元素，（如加入一种或多种超过碳素钢限量的其他化学元素，（如 锰、钒、钛等），称为合金钢

15、锰、钒、钛等），称为合金钢 其中：合金元素大于其中：合金元素大于10%为高合金钢，为高合金钢，510%为中合金钢、为中合金钢、小于小于5%为低合金钢。为低合金钢。p根据用途分类根据用途分类 结构钢、工具钢、特种钢结构钢、工具钢、特种钢p根据有害杂质多少分类根据有害杂质多少分类 普通钢、优质钢、高级优质钢普通钢、优质钢、高级优质钢p主要建筑钢材为：主要建筑钢材为：普通碳素钢，其中主要为低碳钢以及普通低合金钢普通碳素钢，其中主要为低碳钢以及普通低合金钢建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑钢材二、建筑钢材的力学性能建筑钢材的力学性能 主要有抗拉性能、冷弯性能、冲击韧性、耐疲劳性等主要有抗拉性能、冷弯

16、性能、冲击韧性、耐疲劳性等p抗拉性能的主要技术指标是抗拉性能的主要技术指标是屈服点、抗拉强度、伸长率，屈服点、抗拉强度、伸长率，在设计在设计中一般利用钢材的屈服点作为钢材的设计参数中一般利用钢材的屈服点作为钢材的设计参数p冷弯性能指钢材在常温下所能承受的弯曲程度冷弯性能指钢材在常温下所能承受的弯曲程度p冲击韧性指刚才抵抗冲击荷载的能力冲击韧性指刚才抵抗冲击荷载的能力p耐疲劳性指在交变应力作用下的耐久性能耐疲劳性指在交变应力作用下的耐久性能p钢材的类别钢材的类别 甲类钢（甲类钢（A）类）类 保证机械性能还保证部分化学成分保证机械性能还保证部分化学成分，一般保证，一般保证 抗拉强度、伸长率等，磷、

17、硫含量符合乙类钢抗拉强度、伸长率等，磷、硫含量符合乙类钢 要求，氮含量不大于要求，氮含量不大于0.008%等。等。乙类钢（乙类钢（B）类）类 保证化学成分保证化学成分建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑钢材三、建筑钢材的冷加工与时效处理三、建筑钢材的冷加工与时效处理软钢的应力应变曲线（如左图）软钢的应力应变曲线（如左图）A点为钢材屈服点，点为钢材屈服点，B点为破坏点。点为破坏点。钢材的屈服强度一般作为设计强度钢材的屈服强度一般作为设计强度，为了提，为了提 高钢材的屈服点，常在差常温下对钢材进行高钢材的屈服点，常在差常温下对钢材进行 冷拉、冷拔、冷扭、冷轧等处理，使钢材产冷拉、冷拔、冷扭、冷轧等

18、处理，使钢材产 生塑性变形，再将钢材于常温下存放生塑性变形，再将钢材于常温下存放1520天，天，或加热到或加热到100200OC保持一定时间，使钢材保持一定时间，使钢材 屈服点从屈服点从K点升至点升至K，点点从而提高屈服强度，这个过程称为冷加工与实效处从而提高屈服强度，这个过程称为冷加工与实效处理。理。建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑钢材四、建筑钢材的应用四、建筑钢材的应用钢材的类别钢材的类别 甲类钢（甲类钢（A）类）类 保证机械性能还保证部分化学成分，一般保证保证机械性能还保证部分化学成分，一般保证 抗拉强度、伸长率等，磷、硫含量符合乙类钢抗拉强度、伸长率等，磷、硫含量符合乙类钢 要求，

19、氮含量不大于要求，氮含量不大于0.008%等。建筑钢材等。建筑钢材 主要采用甲类钢。主要采用甲类钢。乙类钢（乙类钢（B）类）类 保证化学成分保证化学成分p甲类钢根据机械性能和冷弯试验的指标不同，分为甲类钢根据机械性能和冷弯试验的指标不同，分为7个等级，个等级，分别为分别为A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7 其中其中3号钢（号钢（A3）是钢结构主要钢号，又称为）是钢结构主要钢号，又称为 级钢。级钢。p根据钢材脱氧程度分为根据钢材脱氧程度分为 沸腾钢沸腾钢 脱氧不充分，冷却时大量脱氧不充分，冷却时大量CO2外逸，引起沸腾，杂质多外逸，引起沸腾，杂质多 镇定钢镇定钢 脱氧较为充分，表观上没有沸

20、腾现象。脱氧较为充分，表观上没有沸腾现象。建筑材料基本知识建筑材料基本知识建筑钢材钢材的使用钢材的使用p热轧钢筋热轧钢筋 根据屈服点和抗拉强度热轧钢有根据屈服点和抗拉强度热轧钢有 24/38,34/52,38/58,50/75,55/85五个等级，五个等级，对应对应 级、级、级、级、级、级、级、级、级。级。除了除了 级钢为普通碳素钢以外，其余都是低合金钢级钢为普通碳素钢以外，其余都是低合金钢p冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝 用直径用直径6.58mm的的A3钢盘条经过冷拔至直径为钢盘条经过冷拔至直径为35mm的非的非预应力钢丝，抗拉强度不低于预应力钢丝，抗拉强度不低于5500kg/cm2,伸长率不小于

21、伸长率不小于2%。p碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 用作预应力钢筋混凝土的专用产品，由优质碳素结构钢经过冷拔、用作预应力钢筋混凝土的专用产品，由优质碳素结构钢经过冷拔、再经回火、冷轧、绞捻等加工制成。施工方便成本较高。再经回火、冷轧、绞捻等加工制成。施工方便成本较高。建筑材料基本知识建筑材料基本知识木材一、木材的用途木材的用途1.承重构件承重构件2.门窗、地板、内部装饰、家具门窗、地板、内部装饰、家具3.混凝土模板、支撑、脚手跳板混凝土模板、支撑、脚手跳板4.桥梁、枕木桥梁、枕木二、木材的特点二、木材的特点1.分布较广，地区性的取材方便分布较广，地区性的取材方便2.易于加

22、工，处理方便易于加工，处理方便3.有一定的耐久性有一定的耐久性4.有较好的弹性和韧性有较好的弹性和韧性5.纹理美丽，有装饰性纹理美丽，有装饰性建筑材料基本知识建筑材料基本知识木材三、木材的分类木材的分类p针叶树针叶树 树干高大通直，文理整齐，质地较软，易于加工，不易树干高大通直，文理整齐，质地较软，易于加工，不易 翘曲，称为软木材，多用来做门窗及房屋梁柱。翘曲，称为软木材，多用来做门窗及房屋梁柱。p阔叶树阔叶树 通直部分较短，文理复杂，木质较硬，纹理美丽，易翘通直部分较短，文理复杂，木质较硬，纹理美丽，易翘 曲涨缩，称为硬木材，宜用于家具装修等。曲涨缩，称为硬木材，宜用于家具装修等。四、木材的

23、构造四、木材的构造 1.木质部木质部 木质部位于形成层和髓木质部位于形成层和髓 心的中间，是树干中最具有经济心的中间，是树干中最具有经济 价值的部分，也是最主要的木材价值的部分，也是最主要的木材 部分。部分。2.髓心髓心 髓位于树干的中心部位，髓位于树干的中心部位，被木质部包围，髓（是一种薄壁组被木质部包围，髓（是一种薄壁组 织）和第一年生的初生木质部一起织）和第一年生的初生木质部一起 构成髓心。构成髓心。3.树皮树皮建筑材料基本知识建筑材料基本知识五、木材的特点五、木材的特点1.分布广，易取材分布广，易取材2.质量轻，强度较高，顺纹抗拉强度一般在质量轻，强度较高，顺纹抗拉强度一般在50020

24、00kg/cm3.有较好的弹性和韧性，能够承受冲击和振动有较好的弹性和韧性，能够承受冲击和振动4.导热性较低导热性较低5.很多木材有美丽的纹理很多木材有美丽的纹理6.木材构造不均匀，有各向异性，顺纹强度高横纹强度低，受外界温木材构造不均匀，有各向异性，顺纹强度高横纹强度低，受外界温湿度影响大，从而会引起裂缝和翘曲，易燃，受天然生长环境影湿度影响大，从而会引起裂缝和翘曲，易燃，受天然生长环境影响大响大木材建筑材料基本知识建筑材料基本知识木材六、木材的力学性能六、木材的力学性能1.抗压强度抗压强度 顺纹高，横纹低顺纹高，横纹低2.抗拉强度抗拉强度 顺纹高，横纹低顺纹高，横纹低3.抗弯强度抗弯强度 木材具有很好的抗弯性能，应用广泛，天然弊病会影响抗弯性能木材具有很好的抗弯性能，应用广泛，天然弊病会影响抗弯性能4.抗剪强度抗剪强度 顺纹抗剪，横纹抗剪，横纹剪断顺纹抗剪，横纹抗剪，横纹剪断 建筑材料基本知识建筑材料基本知识