1、第一節(jié) 建筑材料的基本(jbn)性質一、 材料的主要物理性質（一）材料與質量(zhling)有關的性質1密度(比重) 即材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質量(zhling)， 用下式計算:=m/V 式中-材料的密度，kgm3； m-材料的質量(zhling)，kg； V-材料在絕對密實狀態(tài)下的體積, m3第1頁/共45頁第一頁，共46頁。2表觀密度(容重) 材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量. 按下式計算(j sun):0=m/V0 0-材料的表觀密度，kgm3； m-材料的質量，kg； V0-材料在自然狀態(tài)下的體積, m33堆積密度 堆積密度是指粉狀、顆粒狀及纖維狀等材料在自然堆積狀態(tài)下的單位體積

2、質量，可按下式進行計算(j sun)：0=m/V0 0-材料堆積密度, kgm3； m-材料的質量，kg； V0-材料的堆積體積, m3第2頁/共45頁第二頁，共46頁。 在建筑工程中，密度、表現(xiàn)密度和堆積密度常用來計算材料的配料、用量、構件的自重、堆放空間(kngjin)和材料的運輸量，工程中常用的幾種材料密度、表觀密度和堆積密度值見表3-1。表3-1 常用材料密度(md)、表觀密度(md)、堆積密度(md)第3頁/共45頁第三頁，共46頁。4密實度 固體材料中固體物質的充實程度，即材料的絕對密實體積與其總體積之比。計算式為：D=V/V0=(m/)/(m/0)= 0 / 凡具有孔隙的固體材料

3、，其密實度都小于1。材料的密度與表觀(bio un)密度越接近，材料就越密實。材料的密實度大小與其強度、耐水性和導熱性等很多性質有關。5孔隙率 固體材料的體積內孔隙體積所占的比例。可根據下式計算: P=(V0-V)/V0=1-D第4頁/共45頁第四頁，共46頁。 材料的孔隙率大，則表明材料的密實程度小。材料的許多性質，如表觀密度、強度、透水性、抗?jié)B性、抗凍性、導熱性和耐蝕性等，除與孔隙率的大小有關(yugun)，還與孔隙的構造特征有關(yugun)(即孔隙的大小和形狀)。6填充率 填充率是指顆粒材料或粉狀材料的堆積體積內，被顆粒所填充的程度，用D表示，可按下式進行計算： D=V/V0=0/0第

4、5頁/共45頁第五頁，共46頁。7空隙率 空隙率是指顆粒材料或粉狀材料的堆積體積內，顆粒之間的空隙體積所占的百分率，用P表示，可按下式進行計算： P=(V-V0)/V=1- 0/0 材料空隙率大小，表明(biomng)顆粒材料中顆粒之間相互填充的密實程度，計算混凝土骨料的級配和砂率時常以空隙率為計算依據。第6頁/共45頁第六頁，共46頁。(二)材料與水有關的性質1吸水性 材料在水中吸收水分的性質稱為吸水性。 材料吸水性的大小(dxio)可用吸水率表示。吸水率又有質量吸水率和體積吸水率之分，其計算公式分別為: W質=(m飽-m干)/m干 W體=(m飽-m干)/ V0 w V0 -材料在自然狀態(tài)下

5、的體積，m3w -水的密度， kgm3第7頁/共45頁第七頁，共46頁。2吸濕性 材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分(shufn)的性質稱為吸濕性，該性質可用材料的含水率表示，按下式進行計算： 材料吸濕含水后會使材料的質量增加(zngji)，體積膨脹，抗凍性變差，同時使其強度、保溫隔熱性能下降。第8頁/共45頁第八頁，共46頁。3耐水性 材料在飽和(boh)水作用下強度不顯著降低的性質稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數表示，可按下式計算：材料軟化(runhu)系數范圍在0-1之間，數值越大，說明材料的耐水性能越好。當軟化(runhu)系數大于085時，則認為該材料是耐水的。第9頁/共45頁第九頁

6、，共46頁。4抗?jié)B性 材料抵抗壓力水滲透的性質或材料的不透水性稱為抗?jié)B性。 材料的抗?jié)B性用抗?jié)B等級來表示，即用材料抵抗壓力水滲透的最大水壓力值來確定，其抗?jié)B等級越高，則表明材料的抗?jié)B性能越好。如P6、P8、P10、P12等，分別(fnbi)表示材料可抵抗06、08、10 12MPa水壓力而不滲水。第10頁/共45頁第十頁，共46頁。5抗凍性 材料在多次凍融循環(huán)作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質稱為抗凍性。材料在吸水飽和(boh)后，從-15冷凍到20融化稱做經受一個凍融循環(huán)作用。 材料的抗凍性常用抗凍等級表示，即抵抗凍融循環(huán)次數的多少，如混凝土的抗凍等級有D50、D100、D150、D200

7、、D250和D300等。第11頁/共45頁第十一頁，共46頁。(三)材料與溫度有關的性質1導熱性 熱量由材料的一面?zhèn)髦亮硪幻娴男再|稱為(chn wi)導熱性，用導熱系數“”表示。 導熱系數是評定材料絕熱性能的重要指標。材料的導熱系數越小，則材料的絕熱性能越好。 材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材料兩面溫度差及材料的厚度、自身的導熱系數大小等因素有關，可用下面公式計算：第12頁/共45頁第十二頁，共46頁。第13頁/共45頁第十三頁，共46頁。 一般金屬材料的導熱系數最大，無機非金屬材料次之，有機(yuj)材料最小。成分相同時，密實性大的材料導熱系數大；孔隙率相同時具有微孔或封閉孔構造

8、的材料，導熱系數偏小。另外，材料處于高溫狀態(tài)要比常溫狀態(tài)時的導熱系數大；若材料含水后，其導熱系數會明顯增大。第14頁/共45頁第十四頁，共46頁。 2熱容 材料(cilio)具有加熱時吸收熱量，冷卻時釋放熱量的性質，材料(cilio)溫度變化1K所吸收或釋放的熱量稱為熱容。材料(cilio)單位質量的熱容稱為比熱容c，可用下式進行計算：第15頁/共45頁第十五頁，共46頁。 導熱系數、熱容綜合表示(biosh)材料的熱工性能，對于建筑物的保溫、隔熱，實現(xiàn)建筑節(jié)能具有重要意義。表32 工程常用材料熱工性質(xngzh)指標第16頁/共45頁第十六頁，共46頁。二 、 材料(cilio)的力學性質

9、 材料的力學(l xu)性質是指材料在各種外力作用下抵抗變形或破壞的性質。一、強度 材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力稱為強度。 材料在建筑物上所受的外力主要有拉力、壓力、彎曲及剪力等。材料抵抗這些外力破壞的能力分別稱為抗拉、抗壓、抗彎和抗剪強度第17頁/共45頁第十七頁，共46頁。第18頁/共45頁第十八頁，共46頁。第19頁/共45頁第十九頁，共46頁。 材料的抗彎強度，對矩形截面(jimin)的試件，其抗彎強度可按下式計算：第20頁/共45頁第二十頁，共46頁。 不同材料具有不同的抵抗外力(wil)的特性，混凝土、磚、石材等抗壓強度較高，鋼材的抗拉、抗壓強度都很高。在建筑設計中選擇材

10、料時應了解清楚不同材料所具有的不同強度特性。 材料的強度大小主要決定于其本身的成分、構造。一般情況下，材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松其強度就越低。第21頁/共45頁第二十一頁，共46頁。第22頁/共45頁第二十二頁，共46頁。二、彈性與塑性 材料在外力作用下產生變形，外力去掉后，變形能完全消失(xiosh)的性能稱為彈性。 材料在外力作用下產生變形，外力去掉后，變形不能完全恢復并且材料也不即行破壞的性質，稱為塑性。三、脆性與韌性 材料在外力作用下，當外力達到一定數值后，突然產生破壞而沒有明顯塑性變形的性質稱為脆性。第23頁/共45頁第二十三頁，共46頁。 脆性材料的抗壓強度要比抗拉強度

11、大得多，高達幾倍或幾十倍，如石材、磚、普通(ptng)混凝土、玻璃和陶瓷等。由于脆性材料的抗沖擊和震動荷載的能力差，故在建筑物中常用來作承壓構件。材料在沖擊或振動荷載作用下能吸收較大的能量，同時產生一定塑性變形后而不被破壞的性質稱為韌性，也稱為沖擊韌性。第24頁/共45頁第二十四頁，共46頁。三、材料(cilio)的耐久性 耐久性是指材料(cilio)在長期使用環(huán)境中，在多種破壞因素作用下保持原有性能不被破壞的能力。 各種材料(cilio)除了受到各種外載荷的作用、還受到周圍環(huán)境各種自然因素的影響。如物理、化學、生物等方面的作用。 物理作用包括溫度變化、干濕交換、凍融循環(huán)及磨損等。第25頁/共

12、45頁第二十五頁，共46頁。 化學作用包括受酸、堿、鹽類等物質的水溶液及有害氣體的作用，發(fā)生化學反應及氧化作用，受陽光紫外線照射等使材料變質或遇到損壞。 生物作用是指菌類、昆蟲(knchng)類等對材料的蛀蝕及腐朽的作用。 影響處在建筑物各部位材料的耐久性的因素是多方面的。材料的耐久性是一項綜合的技術性質，它包括抗?jié)B性、抗凍性、抗風化性、耐熱性、耐蝕性、抗老化性以及耐磨性等各方面的內容。第26頁/共45頁第二十六頁，共46頁。 提高材料的耐久性，常采取以下三個方面的措施： (1)提高材料本身對外界(wiji)破環(huán)作用的抵抗力，如提高材料的密實度，改變孔結構的形式，合理選定原材料的組成等。 (2

13、)減輕環(huán)境條件對材料的破壞作用，如對材料進行特殊處理或采取必要的構造措施。 (3)在主體材料表面加保護層，如覆蓋貼面、噴涂料等，使主體材料與大氣、陽光、雨、雪隔絕，不致受到直接侵害。第27頁/共45頁第二十七頁，共46頁。第二節(jié)無機(wj)膠凝材料 建筑工程中，凡通過自身的物理化學作用從漿體變成堅硬的石狀體(即硬化過程)，并能將松散礦質材料(如砂、石等)膠結為一個(y )整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料的分類、特性及應用見表31.第28頁/共45頁第二十八頁，共46頁。表34 膠凝材料的分類、特性(txng)及應用第29頁/共45頁第二十九頁，共46頁。一、石灰1、生石灰：原料為石灰?guī)r(主

14、要(zhyo)成分CaCO3、少量MgCO3)經9001300C高溫煅燒而成。煅燒過程對石灰的質量有很大的影響，當石灰?guī)r塊尺寸過大或燃燒溫度過低、煅燒時間不足時，石灰石的分解不夠(bgu)徹底，得到的生石灰中殘留有末分解的石灰石，稱為欠火石灰；第30頁/共45頁第三十頁，共46頁。 若燃燒溫度過高、燃燒時間過長或原料中 的二氧化硅和氧化鋁等雜質發(fā)生熔結，則形成過火石灰。過火石灰質地密實，熟化速度緩慢，其細小的顆?？赡茉谑覒弥笫旎w積膨脹，致使已硬化的砂漿產生“崩裂”或“鼓泡”現(xiàn)象(xinxing)，影響工程質量。所以，石灰熟化時，熟化的時間要足夠，要待過火石灰徹底熟化后才準用于工程。第

15、31頁/共45頁第三十一頁，共46頁。 生石灰的主要成分是氧化鈣，其次是氧化鎂。當生石灰中氧化鎂的含量小于或等于5時稱為(chn wi)鈣質石灰；氧化鎂含量大于5時稱為(chn wi)鎂質石灰。建筑石灰供應的品種有塊狀生石灰和消石灰粉兩種，其技術指標分別見表3-5和表3-6。表3-5 生石灰的主要(zhyo)技術指標(JC/T 479-1992)第32頁/共45頁第三十二頁，共46頁。表3-6 消石灰粉主要(zhyo)技術指標(JC/T48l1992)消石灰粉是由塊狀生石灰經適量的水熟化而成。采用分層噴淋法和機械(jxi)法進行熟化。第33頁/共45頁第三十三頁，共46頁。2石灰的熟化與硬化

16、建筑施工使用石灰時，通常將生石灰加水使之消解為熟石灰Ca(OH)2。這個過程稱為石灰的“熟化”。其化學反應式為： CaO +H2O= Ca(OH)2 +64.88KJ 生石灰的熟化為放熱反應，熟化時體積膨脹。煅燒良好質純的生石灰體積增大1.5-3.5倍。 石灰膏是將塊狀生石灰放入化灰池內，加入相當于生石灰體積34倍的水，消化成石灰水溶液，然后過篩流入儲灰坑，隨著時間的推移(tuy)，水分減少，逐漸形成石灰漿，最后形成石灰膏。 第34頁/共45頁第三十四頁，共46頁。 施工所用的石灰砂漿、混合砂漿都是灰拌制的。為了消除過火石灰(生石灰中少量被燒焦的氧化鈣、氧化鎂的顆粒物)的危害保證生石灰徹底熟化

17、(shhu)，石灰膏必須在灰坑內保存兩周以上，這個過程稱為“陳伏”，陳伏期間石灰漿表面應保持一層一定厚度的水，使之與空氣隔絕，防止碳化。生石灰粉是將塊狀生石灰直接破碎再磨細而成。使用時可以不必預先熟化(shhu)、陳伏。第35頁/共45頁第三十五頁，共46頁。 石灰的硬化：熟石灰在空氣中會逐漸蒸發(fā)水分并與空氣中的CO2發(fā)生化學反應，最終形成堅硬的固體。但純石灰膏此過程緩慢且伴有明顯收縮，工程中為提高石灰膏熟化速度、抑制收縮，常將其與砂、紙筋、麻刀(m dao)等材料按比例摻配使用。3石灰的應用及貯存：石灰可與粘土、砂等材料按定比例拌和夯實配制灰土及三合土；亦常用于配制砌筑及抹面砂漿。石灰還可用

18、于墻面涂刷及制作硅酸鹽制品。第36頁/共45頁第三十六頁，共46頁。 新鮮塊灰(生石灰)吸水、吸濕性極強，應封閉貯存，防潮防水；不應與易燃、易爆物品及液體共存、同運，以免發(fā)生火災引起爆炸，運輸過程中應有防雨措施。另外，石灰在存放過程中，極易吸收空氣中的水分和二氧化碳，自行消解而失去活性，導致膠凝性下降，故存放期不宜過長，一般不超過一個月?；腋嚓惙髴诒砻?biomin)覆土或砂，使其與空氣隔絕，方能保存較長時間而不變質。第37頁/共45頁第三十七頁，共46頁。二、石膏(shgo)第38頁/共45頁第三十八頁，共46頁。1、建筑石膏1)建筑石膏的生產 將天然石膏(生石膏)入窯經低溫煅燒(dun

19、sho)(107-l70)，脫水后再經球磨機磨細即為建筑石膏(熟石膏)，其反應式為： 2)建筑石膏的凝結和硬化(ynghu)半水石膏首先溶解于水形成飽和溶液，待半水石膏與溶液中的水化合后，則被還原成二水石膏(生石膏)，其反應式為：第39頁/共45頁第三十九頁，共46頁。2建筑石膏制品及應用由于建筑石膏凝結硬化(ynghu)快，強度較高，硬化(ynghu)后石膏的抗拉和抗壓強度比石灰高，成型性能優(yōu)良，表觀密度小，導熱系數小，防火性好，調色性好。應用較多的是在建筑石膏中摻入各種填料加工制成各種石膏裝飾制品和石膏板材，用于建筑物的內隔墻、墻面和頂棚的裝飾裝修等。第40頁/共45頁第四十頁，共46頁。

20、1）石膏板 (1)紙面石膏板：紙面石膏板是用石膏作芯材，兩面用紙做護面而成，規(guī)格為：寬度900-1200mm，厚度9-12mm，長度可根據需要而定。紙面石膏板主要用于建筑內墻、隔墻和吊頂板等。(2)石膏裝飾板：石膏裝飾板是以建筑石膏為主要原料制成的平板、多孔板、花紋板、浮雕板及裝飾薄板等，規(guī)格為邊長300、400、500、600、900mm的正方形。裝飾板的主要特點是花色品種多樣、顏色鮮艷、造型美觀主要用于大型公共建筑的墻面(qin min)和吊頂罩面板。第41頁/共45頁第四十一頁，共46頁。(3)纖維石膏板 纖維石膏板以建筑石膏為主要原料，摻入適量的紙筋和無機短纖維制成。這種板的主要特點是抗彎強度高，