1、土木工程材料教材绪论第一部分 土木工程材料的性质第二部分 基本材料第三部分 建筑功能材料第四部分 土木工程材料试验绪论 土木工程材料的发展是随着人类社会生产力的不断发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质量等方面的要求愈来愈高，这种要求与工程材料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相互矛盾的关系。工程材料的生产与使用就是在不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。同时相关学科的进步也为工程材料的发展提供了有利的条件。 古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，工程材料（木材、砖、石等）才由天然
2、材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，土木工程材料的发展也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展，交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、港口等，推动了土木工程材料的前进，在1819世纪相继出现了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。人民生活水平的提
3、高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于是各种装饰材料层出不穷。 为了适应建筑工业的自动化和建议不提高土木工程质量的要求，工程材料今后的发展将有以下几个趋势：1.尽可能的提高材料的强度，降低材料的自重；2.研究并生产多功能、高效能的材料；3.由单一材料向复合材料及其制品发展；4.对材料的耐久性将引起更大的重视；5.建筑制品的生产，讲向预制化、单元化发展，构件尺寸日益增大；6.大量利用工农业废料、废渣、生产廉价的、低性能的材料及制品；7.利用现代科学技术及手段，在深入认识材料的内在结构对性能影响的基础上，按指定的要求，设计与制造更新品种的土木工程材料。 土木工程材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为
4、无机材料，有机材料和复合材料。见表1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。见表建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用，技术与标准，检验方法与保管等内容。 在学习中，应主要以下几点： 1.材料的组成和结构是决定材料性质的内在因素，只有了解材料性质与组成构造的关系才能掌握材料的性质。 2.同类材料存在共性；同类材料的不同品种还存在着特性。学习时应掌握各种材料的共性，再运用对比的方法掌握不同品种材料的特性，便于理解。 3.使用时材料的性质会受到外界环境条件的影响，学习时要运用已学过的物理，化学等基础知识加深理解，
5、提高分析和解决问题的能力。 4.材料实验是本门的一个重要环节，因此必须上好实验课，通过实验培养动手能力，获取感性知识，了解技术标准与检验方法。 返回键 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植物质材料木材，竹材，软木，毛毡沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
6、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聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻璃钢 返回键建筑材料建筑结构材料砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土，钢筋钢木结构：建筑钢材，木材墙体材料砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块墙板：混凝土墙板、石膏半、 复合墙板建筑功能材料防水材料：沥青及其制品 绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩石吸声材料；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 返回键 布达拉宫宫体主楼13层，高117.2米,东西长360米，全部为石木结构，宫墙厚达25米，墙身全部用花岗岩砌筑,仅五世达赖灵塔就用黄金11
7、万9千两，大小珍珠4000多颗。 返回键 悉尼海上歌剧院是悉尼的标志，世界最豪华的文化建筑之一。这座“船帆屋顶剧院”是从66个国家233位设计师的蓝图中，选中丹麦乔恩-厄特宗的作品，从1959年施工到1973年，耗资1.04亿美元才得完成。 返回键第一部分 土木工程材料的基本性质 土木工程的各个部位都处于不同的环境条件并起一定的作用。 如梁、板、柱以及承重的墙体主要承受各种荷载作用； 房屋屋面要承受风霜雨雪的作用且能保温、防水； 基础除承受建筑物全部荷栽外，还要承受冰冻及地下水的侵蚀； 墙体要起到抗冻、隔声、保温隔热等作用。这就要求用于不同工程部位的材料应具有相应的性质。这些性质归纳起来可分为
8、：一、物理性质 与各种物理过程（水、热作用）有关的性质；二、力学性质 材料在荷载作用下的变形及抵抗变形的能力；三、耐久性 材料在使用环境中，受到各种作用（物理作用、化学作用及生物作用等）而影响使用功能。工程材料所具有的各种性质，主要取决于材料的组成和结构状态，同时还受到环境条件的影响。为了能够合理地选择和正确地使用材料，必须了解材料的各种性质以及性质与组成、结构状态的关系。第一章 材料的基本性质 第一节 材料物理性质 第二节 材料的力学性质 第一节 材料物理性质 材料的结构特征参数（一）材料的密度 密度是指材料的质量与其体积之比。根据材料所处状态不同，可分为密度、体积密度和堆积密度。密度材料在
9、绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。按下式计算： =m/v式中密度,g/cm3或kg/m3；m-材料的质量，g或kg；v材料在绝对密实状态下的体积，（即材料体积内固态物质的实体积），cm3或m3。材料密度的大小取决于材料的组成及微观结构，因此相同组成及微观结构的材料其密度为一定值。在建筑材料中，除金属、玻璃等少数材料外，都含有一些孔隙。为了测得含孔材料的密度，应把材料磨成细粉，除去孔隙，经干燥后用李氏瓶测定其实体积。材料磨得越细，所测得的体积越接近绝对体积。 体积密度(表观密度)材料在自然状态下，单位体积的质量称为体积密度。按下式计算：0=m/vo式中 0-体积密度，g/cm3或kg/m3
10、；m-自然状态下材料的质量，g或kg；v0材料在自然状态下的体积，cm3或m3。在自然状态下，材料体积内常含有孔隙。一些孔之间相互连通，且与外界相通称为开口孔。一些孔互相独立，不与外界相通称为闭口孔，如图1-1。一般材料在使用时，其体积为包括内部所有孔在内的体积即自然状态下的体积，如砖、混凝土、石材等。有的材料如砂、石，在拌制混凝土拌合料时，因其内部的开口孔被水所填入,因此体积内只包括材料的实体积及内部的闭口孔.为了区别这两种情况,常将包括所有孔隙在内的密度称为体积密度.把只包括闭口孔在内时的密度称为 视密度.用,表示。表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义。在自然状态下，材料内
11、往往含有水分，其质量将随含水程度而改变，故测定体积密度时应注明其含水程度。一般指的是材料在气干状态下的体积密度，干燥材料的体积密度称为干体积密度。材料的体积密度主要取决于材料的密度、宏观结构以及含水程度。 堆积密度 粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度。按下式计算：=m/ v式中 -材料的堆积密度，kg/m3； m-材料的质量，kg； v材料的堆积体积，m3。 材料在堆积状态下，其堆积体积不但包括所有颗粒内的孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大小不但取决于材料颗粒的体积密度，而且还与堆积的疏密程度有关。 在土木工程中，进行配料计算、确定材料堆放空间及运输量、材料用量及构件自
12、重等经常用到的材料的密度、体积密度和堆积密度的数值，见表1-1 常用材料的密度、表观密度，堆积密度。 二) 材料的密实度与孔隙率密实度密实度是指材料体积内，被固体物质充实的程度。以D表示，并按下式计算：D=V/V0孔隙率孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占有的比例。以P表示，并按下式计算：P=（V-V0）/V0=1-D=1-/0 孔隙率与密实度从两个不同侧面来反映材料的致密程度，即D+P=1 。建筑材料的许多工程性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性等都与材料的致密程度有关。这些性质除取决于孔隙率的大小外，还与孔隙的构造特征密切相关。孔隙特征主要指孔隙的种类（开口孔与闭口孔）、孔径的
13、大小及孔的分布等。实际上绝对的闭口孔是不存在的。在建筑材料中，常以在常温、常压下水能否进入孔中来区分开口与闭口。因此，开口孔隙率（Pk）是指常温常压下能被水所饱和的孔体积（即开口孔体积Vk）与材料体积之比。闭口孔隙率（PB）便是总孔率P与开口孔隙率Pk-之差。由于孔隙率的大小及孔隙特征对材料的工程性质有不同的影响，因此常采用改变材料的孔隙率及孔隙特征的方法来改善材料的性能，例如对水泥混凝土加强养护提高密实度或加入引气剂，引入一定数量的闭口孔，都可以提高混凝土的抗渗及抗冻性能。 二、材料与水有关的性质（一） 亲水性与憎水性材料与水接触时出现两种不同的现象，如图1-6所示，这是由于水与固体表面之间
14、的作用情况不同。若材料遇水后其表面能降低，则水在材料表面易于扩展。这种与水的亲合性称为亲水性。表面与水亲合能力较强的材料称为亲水性材料。亲水性材料遇水后呈图1-2（a）的现象，其润湿边角（固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角）90o。与此相反，当材料与水接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性。憎水性材料遇水呈图1-2（b）的现象，90o。工程材料中，各种无机胶凝混凝土、石料、砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所组成，与极性分子水之间有良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防
15、水及防腐材料，也可以对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。 （二） 吸湿性与吸水性吸湿性 材料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，即吸入水与干燥材料的质量之比。材料的吸湿性主要取决于材料的组成及结构状态。一般说，开口孔隙率较大的亲水性材料具有较强的吸湿性。材料的含水率还受到环境条件的影响，它随环境的温度和湿度的变化而改变。最后材料的含水率将与环境湿度达到平衡状态，与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。此时的含水状态称为气干状态。吸水性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用质量吸水率，即材料吸入水的质量与材料干
16、质量之比表示： W质=（m饱-m干）/m干 式中 W质材料的质量吸水率，%；m饱材料吸水饱和后的质量，g 或kg ；m干材料在干燥状态下的质量，g 或kg； 对于高度多孔的材料的吸水率常用体积吸水率表示，即材料吸入水的体积与材料自然状态下体积之比。 W体=V水/V干=（m饱-m干）/0V干 式中，W体材料的体积吸水率，%；w水的密度，g/cm3；V干材料在自然状态下的体积，cm3；V水材料吸水饱和时，水的体积，cm3。由于在自然状态下，吸入水的体积与开口孔体积相等，因此材料体积吸水率与开口孔隙率数值相等。 将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水率的关系 材料吸水率的大小不仅取决于材料对水的亲憎性
17、还取决于材料的孔隙率及孔隙特征。密实材料及具有闭口孔的材料是不吸水的；具有粗大孔的材料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其开口孔隙率；而那些孔隙率较大，且具有细小开口连通孔的亲水性材料往往具有较大的吸水能力。材料在水中吸水饱和后，吸入水的体积与孔隙体积之比称为饱和系数。材料含水后，不但可使材料的质量增加，而且会使强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。可见材料中含水对材料的性能往往是不利的。 （三）耐水性材料在水的作用下，其强度不显著降低的性质称为耐水性。一般材料含水后，将会以不同方式减弱材料的内部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示： K=f1
18、/f式中 K材料的软化系数；f1材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；f材料在干燥状态下的抗压强度，Mpa。材料的软化系数波动在0-1之间，软化系数越小，说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越差。处于水中或潮湿环境中的重要结构物所选用的材料其软化系数不得小于0.850.90。因此软化系数大于0.85的材料，可认为是耐水的。干燥环境下使用的材料可不考虑耐水性。 返回键 返回键第二节 材料的力学性质 一. 强度及强度等级 根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等，抗压、抗拉、抗剪强度的计算公式如下: f=F/A式中 f材料的强度，Mpa；F材
19、料破坏时的最大荷载，N；A材料受力截面积，mm2。 材料的抗弯强度用下式计算 f弯=3FL/2bh2不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点。相同种类的材料，其强度随孔隙率及宏观结构特征的不同有很大差异。一般说，材料的孔隙率越大，强度越低，两者有近似直线的比例关系，如图1-5所示。材料的强度除与组成和结构有关外，其强度值还受试件的形状、尺寸、表面状态、温度、湿度及试验时的加荷速度等因素影响，因此国家规定了试验方法，测定强度时应严格遵守。 强度等级强度等级 为了掌握材料的力学性质，合理选择材料，将材料按极限强度(或屈服点)划分成不同的等级，即强度等级。如石材、混凝土、红砖等脆性材料主要用于抗压，因
20、此以其抗压极限强度来划分等级，而钢材主要用于抗拉，故以其屈服点作为划分等级的依据。“比强度” 比强度是评价材料是否轻质高强的指标。它等于材料的强度与体积密度之比，其数值大者，表明材料轻质高强。 二、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。脆性材料的抗压强度比抗拉强度大得多，可达几倍到几十倍。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。属于此类的材料如石材、砖、混凝土、铸铁等。韧性材料在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时也能产生一定的塑性变
21、形而不致破坏的性质称为韧性（或冲击韧性）。建筑钢材、木材、沥青混凝土等属于韧性材料。用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。材料的韧性用冲击试验来检验。常用材料的强度表1-2 材料的理论强度与实际强度材料在外力作用下，抵抗破坏的能力称为强度。当材料受到外力、荷载、变形限制、温度等作用都可使其内部产生应力。当应力增大到一定数值时，不同的材料可出现两种情况：一种是当应力达到某一值（屈服点）后，应力不再增加就能产生较大的塑性变形，使构件失去使用功能，却并未达到极限应力值。另一种是应力未能使材料出现屈服现象就直接达到材料的极限应力值而出现断裂。这两种情况下的应力值都可称为材料的强
22、度，前者如建筑钢材以屈服点值作为钢材的设计依据，而几乎所有的脆性材料都属于后者。 从理论上讲，材料受外力作用产生破坏的原因主要是由于拉力造成质点间结合键断裂的缘故。或者产生脆裂，或者产生晶界面的滑移。材料受压破坏，实际上也是由于压力作用引起内部产生拉应力或剪应力而造成的破坏。 三.材料的受力变形材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时还伴随着材料的变形。根据变形的特点，可将变形分为弹性变形和塑性变形。1）.弹性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。2）.塑性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消
23、后仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形。实际上，只有单纯的弹性或塑性的材料是不存在的。各种材料在不同的应力下，表现出不同的变形性能。 四、硬度和耐磨性 硬度是材料抵抗其他物体刻划，压入其表面出现塑性变形的能力 ，通常，矿物的硬度采用刻划法测定其莫氏硬度，钢材，木材，混凝土采用钢球压入法测定其布氏硬度（HB）。 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，通常用磨损率K表示，即 K=M1-M2/A 其中 M1，M2表示磨损前后的质量，g； A受损面积，cm2。 返回键 返回键材材 料料抗抗 压压抗抗 拉拉抗抗 弯弯花岗岩花岗岩100250581014普通黏土
24、砖普通黏土砖7.5301.64.0普通混凝土普通混凝土7.56019松木（顺纹）松木（顺纹）30508012060100建筑钢材建筑钢材24015002401500第二部分 基本材料 第二章 墙体材料 第三章 天然石材 第四章 无机气硬性胶凝材料 第五章 水泥 第六章 水泥混凝土 第七章 建筑砂浆 第八章 防水材料 第九章 建筑钢材 第十章 木材及其制品 返回键 第二章 墙 体 材 料 墙体材料是指用来砌筑、拼装或用其他方法构成承重或非承重墙的材料，他在整个建筑中起承重、传递重力、围护和隔断等作用。在一座房屋建筑中，墙体占整个建筑物质量的60%以上。 在墙体材料中，粘土砖仍为我国主要的墙体材料
25、。由于我国人口不断增长，耕地不断减少，能源紧张，因此发展新型墙体材料势在必行。 第一节 砌 墙 砖 第二节 建筑砌块 第三节第三节 建筑人造板建筑人造板 返回键返回键第一节 砌 墙 砖 砌墙砖可以分为烧结砖和非烧结砖两大类，并有空心和实心两种。 一、烧结普通砖 烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过制备，成型、干燥和灼烧而成的。 烧结普通砖的技术要求包括外观指标、标号和耐久性能，并根据此将其分成特等，一等和二等三个等级。 1. 外观指标 烧结普通砖的外形为规则的正平行六面体，现行标准尺寸为240 x115x53mm，通常将240 x115mm 的平面称为大面，240 x53
26、mm的平面称为条面，115x53mm的 平面称为顶面。如图 砖的外观指标包括尺寸偏差 ，弯曲，裂纹、颜色、完整面、棱角以及表面突出高度等并符合规定。 在烧砖时由于焙烧温度不均匀会出现欠火砖以及过火砖。欠货砖色浅、敲击声哑，孔隙多、强度低、耐久性差、不宜使用。过火砖的色深，声脆、强度高、耐久性好、但容易产生酥砖和罗纹砖，欠火砖、酥砖和罗纹砖不得作为合格品出厂。 2. 标号 砖的标号按抗压抗折强度确定，并分为200、150、100、75 四个标号。 3. 耐久性能 砖的耐久性能由抗冻实验、泛霜实验、石灰爆裂实验和吸水率实验来确定。 二。 非烧结砖 非烧结砖包括：经常压蒸汽养护硬化而成的蒸养砖（蒸养
27、粉煤灰砖、蒸养矿渣砖、蒸养煤渣砖）；经高压蒸汽养护硬化而成的蒸压砖（蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰、蒸压矿渣砖）；以石灰为胶凝材料，加入骨料成型后经二氧化碳处理硬化而成的碳化砖。由于非烧结砖不用黏土，利用工业废渣，生产工艺简单。砖的技术性能可超过烧结普通砖，所以近来在全国各地迅速发展。 1. 增压灰砂砖 增压灰砂砖是以石灰和沙为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的。 蒸压灰砂砖的规格与烧结普通砖一致，根据抗压强度和抗折强度可分为25、20、15、10四个强度等级，根据尺寸偏差和外观分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。其产品标记采用强度级别、产品强度等级、标准标号的顺序打印、示例如下
28、：强度等级为20级的优等品的灰砂砖：LSB-20-A-GB11945。15级以上的砖可用于基础及其他建筑部位，10级砖可用于防潮层以上的建筑部位。 2. 粉煤灰砖 粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，插入适量的石膏和骨料经坯料制备、压制成型、高压或常压蒸汽养护而成。 粉煤灰砖的规格尺寸与烧结普通砖相同，产品根据炕压强度和抗折强度分为20、15、10、7.5四个强度等级根据外观质量、强度、抗冻性和干燥收缩分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。粉煤灰砖按产品名称、强度级别、产品级别、国家标准编号顺序进行标记，如强度级别为20优等品粉煤灰砖的标记为：FAB-20-A-JC239。 粉煤灰砖优
29、等品的强度级别应该不低于15级，一等品的强度级别应该不低于10级，抗冻性应该符合有关规定，其干燥收缩值优等品应该不大于0.6MM/M；一等品应该不大于0.75MM/M；合格品应该不大于0.85MM/M。 粉煤灰砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础，但用于基础或用于易受冻溶和干湿交替作用的建筑不必须使用一等砖和优质砖，不得用于长期受热200度以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。 三. 烧结多孔砖和烧结空心砖 1. 烧结多孔砖 烧结多孔砖是以黏土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔的砖，主要用于承重部位。 烧结多孔砖的外型为直角六棉体，起规格尺寸见表 烧结多孔砖根据抗压强度、抗折
30、菏重分为30、25、20、15、10、7.5六个强度等级。根据国家标准GB13544-92的规定，烧结多孔砖根据尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个等级，并按产品名称、规格代号、强度等级、产品等级和国家标准编号顺序编写标记，如规格代号M、强度等级25、优等品砖的标记为：烧结多孔砖M-25A-GB13544。 2.烧结空心砖 烧结空心砖是以以黏土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的，主要用于非承重部位空心砖。 烧结空心砖的外型为直角六面体、在与沙浆的接合面上应设有增加结合力的深1MM以上的凹线槽。如图所示，其尺寸有290*190*90和240*
31、180*115MM两种。按国家标准规定GB13545-92， 烧结空心砖根据密度（体积密度）分级为800、900、1100三个密度级别，每个密度级别根据孔洞及其排数，尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个等级。并按产品名称、规格尺寸、密度级别、产品等级和国家标准编号顺序编写标记，如：尺寸290*190*90MM，密度800级，优品等空心砖的标记为，空心砖（290*190*90）800A/GB13545。烧结空心砖的强度应该符合表8-7的规定 返回键 建筑砌块是一种比砌墙砖尺寸大的墙体材料，有适用性强、原料来源广、制作以及使用方便等特点。常见的有粉
32、煤灰砌块、混凝土砌块和蒸压加气混凝土砌块等 第二节 建筑砌块 一. 粉煤灰砌块 粉煤灰砌块是 以粉煤灰、石灰、石膏、和骨料为原料；加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的密实砌块，有880*380*240和880*430*240两种。根据JC238-91规定，砌块按其立方体试件的抗压强度分为10级和13级。砌块按外观质量、尺寸偏差和干缩性能氛围一等品（B）和合格品（C），并按其产品名称、规格、强度等级、产品等级和标准编号顺序进行标记， 如强度等级为10级、砌快的规格尺寸为880*380*240MM、产品等级为一等品时记为：FB880*380*240-10B-JC238。 粉煤灰砌块适用于砌筑民用和工
33、业建筑墙体和基础。 二. 混凝土小型砌块 混凝土小型砌块是用普通混凝土制成的小型空心砌块，其主要规格尺寸为390*190*190MM。按国家GB8239-87规定砌块按抗压强度分为3.5、5.0、7.5、10.0和15.0五种标号，按相对含水率分为M和P级，按是否要求抗渗性指标分为S和Q级，按其外观质量分为一等品和二等品。 砌块等级的表示方法是顺次使用外观质量、标号、相对含水率和抗渗性四个符号表示，其相对含水率为P级，抗渗性为Q级时，PQ可省略。 三. 增压加气混凝土砌块 增压加气混凝土砌块作为墙体材料，具有质量轻、绝热性能好、吸声、加工方便、施工效率高等优点。 增压加气混凝土砌块是由含钙材料
34、（水泥或生石灰）和含硅材料（砂、粉煤灰、矿渣等）经搅拌、发气、切割、增压处理而成。第三节 建筑人造板 由纤维状增强材料（或填料）与有机或无机粘结剂相结合所制成的板材，如纤维板、刨花板、石棉水机板、TK板、稻草板等，这一类建筑用板材称为建筑人造板材。 这些产品原料来源广泛，生产成本低，在数量上和性能上弥补了天然板材的不足，它在建筑板材中占有很重要的地位。 下面介绍几种建筑板材。 一. 纸面石膏板 以建筑石膏为主要原料，加入适量纤维、黏结剂、缓凝剂、发泡剂，搅拌均匀后，两面夹以纸板，在辊压成石膏板。它的常用规格是800*300*1200mm，固定在木材架或者钢结构架上，作为室内隔墙，表面涂刷耐水材
35、料或贴塑料壁纸，以增加防水性和装饰作用。 二、稻草板 以清洁、干燥（含水率818%）的稻草、脉秸为主要原料，不掺任何黏结剂，经过挤压、加热成型，表面包复护面纸而成。 常用规格为（24003000）*1200*（38、58），其体积密度为300400Kg/m3，单位面积质量为1825Kg/m2。 它广泛用于两层以下建筑物的内墙、天花板、外墙内衬、工业厂房的望板等。 三、TK板（纤维增强水泥平板） TK板是以低碱水泥、中碱玻璃纤维和短石棉为原料，在圆网抄取机上制成的薄型建筑平板，抗弯强度分有100、150、200号三种，具有质量轻，抗弯冲击强度高、不燃，耐水，不易变形和可加工、吐刷等性能，是一种使
36、用于框架的复合外墙和内墙。 四、水泥刨花板 水泥刨花板是以水泥、木材刨花为主要原料，加入适量水和化学助剂，经搅拌、成型、加压、养护和工艺制成的薄型板材。 它的体积密度11001400Kg/m3,具有质轻，高强，防水，防火，保温，隔音等性能，可用于建筑的内外墙板，天花板等。 五、埃特板 埃特板是以水泥为主要原料，以石棉纤维为增强材料，并加入适量的纤维素和纤维分散剂，经过真空脱水，堆垛，蒸汽养护，空气养护而成。 埃特板具有防水，防火，防潮，防腐，隔热，隔音，质轻，高强和干缩变形小等优点，而且可锯、可刨、可钉、可钻、可锉，使用普通木工工具就可进行加工安装，加工使用方便，耐用性好，完全可取代木材板材和
37、其他品种的板材。 它适用于建筑物的内墙，外墙、隔墙、屋面和夹层，也可作为天花板，檐板，壁板，模板。家具及各种装饰板材，而且表面可以进行涂刷，粘贴其他装饰材料。 返回键第三章 石材 一 、 石材定义 ： 凡是由天然岩石开采而得到的毛料，或经加工而制成的块状或板状岩石，统称为石材。石材是古老的建筑材料之一，由于其抗压强度高，耐磨、耐久性好、美观而且便于就地取材，所以现在仍然被广泛的使用。石材在建筑中常被用作砌体材料、装饰材料，还可以作为胶结材料和人造石的原料。 二 、本章要点 ： 本章主要介绍天然石材的组成、形成与性质的关系，常用石材及其技术要求等内容。通过学习应理解天然石材组成与形成条件对性质的
38、影响，了解常用石材的种类与品种。 第一节第一节 常用的岩石常用的岩石 第二节第二节 石材的应用石材的应用 返回键第一节 常用的岩石 岩石 ： 一 、岩石按其成因不同可以分为三大类 火成岩、沉积岩、变质岩，其种类、特点、用途见表13-1岩石岩石种类种类常用岩常用岩石石特特 点点用用 途途火成岩火成岩花岗岩表观密度2500-2800Kg/m3、抗压强度120-250MPa、孔隙率小、吸水率低、耐磨性好、耐久性高、呈灰白色建筑物基础、闸坝、台阶、勒脚、路面、混凝土骨料、设备衬里辉率岩表观密度2900-3300Kg/m3、抗压强度200-350MPa、有较高的耐酸性、韧性、抗风化性好、呈绿色饰面材料、
39、混凝土骨料、化工设备衬里玄武岩表观密度2900-3300Kg.m3、抗压强度250-500MPa、结构细密、强度高、硬度大、颜色较深高强混凝土骨料、道路路面沉积岩沉积岩石灰岩表观密度2600-2800Kg.m3、抗压强度80-160MPa、孔隙率和吸水率大，耐久性差、呈灰白色砌筑基础、桥墩、墙身、阶石及路面、混凝土骨料、生产石灰和水泥原料砂岩由直径0.1-0.2mm砂粒经天然胶结而成，性能波动大、抗压强度5-200MPa，有灰黄褐色、白色建筑物基础、勒脚、墙身、衬面、踏步变质岩变质岩大理岩表观密度2600-2700Kg/m3，抗压强度100-310MPa，质地致密而硬度大，容易加工，有雪白、灰
40、、绿、黑、玫瑰、粉红、黄、红色地面、墙面、柱面、柜台、栏杆、踏步石英岩由硅质砂岩变质而成，结构均匀致密，抗压强度250-400MPa,耐久性能好，硬度高、加工困难建筑物基础、勒脚、栏杆、踏步，可作耐酸材料、耐火材料和玻璃的原料片麻岩由花岗岩变质而成，垂直于片理的抗压强度为120-250MPa，沿片理易于开采和加工，易风化碎石、块石、人行道石板 二 、天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物 1、石英 是二氧化硅（SiO2）晶体的总称。无色透明至乳白色，密度为2.65g/cm3，莫氏硬度为7，非常坚硬、强度高，化学稳定性及耐久性高。但受热时（573以上），因晶型转变会产生裂缝，甚至松散
41、。强度高、耐久性高，但低于2 长石 是长石族矿物的总称，包括正长石、斜长石等，为钾、钠、钙等的铝硅酸盐晶体。密度为2.52.7，莫氏硬度为6。坚硬、强度高、耐久性高，但低于石英，具有白、灰、红、青等多种颜色。长石是火成岩中最多的造岩矿物，约占总量的2/3。 3 、角闪石、辉石、橄榄石 为铁、镁、钙等硅酸盐的晶体。密度为33.6g/cm3，莫氏硬度为57。强度高、韧性好、耐久性好。具有多种颜色，但均为暗色，故也称暗色矿物。4 、方解石 为碳酸钙晶体（CaCO3）。白色，密度2.7 g/cm3，莫氏硬度为3。强度较高，耐久性次于上述矿物，遇酸后分解。5 、白云石 为碳酸钙与碳酸镁的复盐晶体（CaC
42、O3 MgCO3）。白色，密度为2.9g/cm3，莫氏硬度为4。强度、耐酸腐蚀性及耐久性略高于方解石，遇酸时分解。6 、黄铁矿 为二硫化铁晶体（FeS2）。金黄色，密度为5g/cm3，莫氏硬度为67。耐久性差，遇水和氧生成游离硫酸，且体积膨胀，并产生锈迹。黄铁矿为岩石中有害矿物。 7、 云母 是云母族矿物的总称，为片状的含水复杂硅铝酸盐晶体。密度为2.73.1g/cm3，莫氏硬度为23。具有极完全解理（矿物在外力等作用下，沿一定的结晶方向易裂成光滑平面的性质称为解理，裂成的平面称为解理面），易裂成薄片，玻璃光泽，耐久性差，具有无色透明、白色、绿色、黄色、黑色等多种颜色。云母的主要种类为白云母和
43、黑云母，后者易风化，为岩石中的有害矿物。 在天然岩石中，有些岩石由单一造岩矿物组成，如由方解石组成的石灰岩。而大多数岩石是由多种造岩矿物组成的。因此岩石没有确定的化学组成和物理力学性质。即使同种岩石，因产地不同，各种矿物含量不同以及结构上的差异，都会引起岩石的颜色、强度、耐久性等的差异。因此造岩矿物的性质及其含量决定着岩石的性质。例如花岗岩是由石英、长石、云母及一些暗色矿物组成。几种造岩矿物的组成比例不同，可使花岗岩在颜色、强度、耐酸性、耐风化性等方面有较大的差异。 返回键第二节 石材的应用 在建筑施工中应根据建筑物等级、建筑结构、环境特点等因素，来选用适当的石材，以适用、经济、美观。 一 石
44、材的主要技术性质 1、 表观密度 根据密度的大小、石材分为轻石和重石两类：表观密度大于1800Kg/m3者为重石，重石适用于建筑物的基础、贴面、不采暖房屋外墙、地面、路面、桥梁及水利建筑物；表观密度小于1800KG/M3者为轻石，轻石主要用于采暖房屋外墙。 2 、抗压强度 在石材饱水状态下，取三个边长为70.7mm的立方体试块，求得抗压强度的平均值，以此作为评定石材标号的等级的标准。石材的强度等级分为：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。 3 、 抗冻性 石材的抗冻性主要取决于矿物成分、孔隙率等。抗冻性合格的石材应在规定的冻融循环次数内，
45、无贯穿裂缝穿过试件两棱角，质量损失不超过5%，强度减少不大于25%。 4 、耐水性 石材的耐水性按软化系数为高、中、低三等：高耐水性的石材，软化系数大于0.9；中耐水性的软化系数为0.7-0.9；低耐水性的软化系数为0.6-0.7。一般软化系数低于0.6的石材，不允许用作重要建筑。 二 石材的选用原则 在建筑施工和设计中，石材的选用应根据适用性和经济性这两个原则。 1 、 适用性 要按使用要求分别衡量各种石材在建筑中的适用性。承重构件（如基础、勒脚、墙、柱等）需要考虑抗压强度能否满足设计要求；围护结构构件要考虑是否具有良好的绝热性能；用作地面、台阶、踏步等构件要求坚韧耐磨；装饰部分（如饰面板、
46、拉杆、扶手、纪念碑等）需要考虑石材的雕琢、磨光及石材的外观、花纹、色彩等；对处在特殊环境（如高温、高湿、水中、严寒侵蚀等）条件下的构件，还要分别考虑石材的耐久性、耐水性、抗冻性及耐化学腐蚀等。 2 、经济性 石材的表观密度大，运输不便，在建筑施工中应充分利用地方资源，尽可能做到就地取材。难于开采和加工的原料必然使成本提高，选材时应充分注意。 屹立在美国纽约港入口处自由岛上的自由女神像，像工程在1874年才开始动工，经历10年，于1884年完工。 全美闻名的拉什莫尔山上雕刻着美国四位著名总统的巨大头像。从左至右，这四位总统是：开国元勋华盛顿、独立宣言的起草者杰佛逊、奠定20世纪美国之基础的西奥多
47、罗斯福和解放黑奴的领导者林肯。 历时22年之久建造大的世界上堪称奇迹的白色大理石陵墓 三、 石材的品种及应用 1 、毛石 它是爆破后直接得到的形状不规则的石块。毛石依其平整程度又分为乱毛石和平毛石。 乱毛石形状不规则（见图11-2）乱毛石示意图一般在一个方向上达30-40cm，质量约为20-30Kg，乱毛石常用于砌筑毛石基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，也可用于大体积混凝土中（也称毛石混凝土）。 将乱毛石略经加工就得到了平毛石，它的形状比乱毛石整齐，基本上有六个面，常用于砌筑基础、勒脚、墙身、桥墩、涵洞等。 2 、料石 是由人工或机械开采的较规则的六面体石块，经人加工凿磨而成的。按表面加工的平
48、整程度，料石分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种毛料石一般不加工或稍加修整，以便砌筑时相互和缝，厚度不小于20cm，长度为厚度的1.5-3倍；粗料石表面凹凸深度不大于2cm；半细料石不大于1cm；细料石经细加工，表面凹凸深度要求不大于0.2cm。制成长方形的称为条石、长宽大致相等的称为方石，楔形的称为拱石。料石一般有致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩开凿而成，用于建筑物的基础、勒脚、墙身、踏步、砌拱等。 3 、石板材 是用致密岩石凿平或锯解而成的石材。饰面用的石板或地面板要求耐久、耐磨、色彩美观、无裂缝，一般采用花岗岩或大理石板材。 花岗岩板材是用花岗岩荒料加工制成的板材石材，其抗压强度高达1
49、20-250MPa，耐久性好（75-200年）。根据用途和加工方法 ，花岗岩 石板分为以下四种： （1）剁斧板材 表面粗糙，具有规则的条状斧纹。（2）机刨板材 表面光滑，具有相互平行的刨纹。（3）粗磨板材 表面光滑，无光。（4）磨光板材 表面光亮、色泽明显、有镜面感。 前三种适用于建筑物外墙面，柱面，台阶，勒脚等；后一种适用于内外墙面、柱面。 大理石板材是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光及切割而成的石材，常用规格为厚20mm、宽150-195mm、长300-1220mm。大理石板材硬度小，容易加工和磨光，材质均匀，抗压强度为70-110MPa，耐用年限为40-100年，大理石板材主要用于室内装饰
50、，当空气中含有二氧化硫时，大理石面层会因风化而失去光泽和改变颜色并逐渐破损。 4 、 石渣 它是将天然大理石及其他天然石材破碎石加工而成。具有多种光泽，常用作人造大理石、水磨石、斩假石、水刷石、干粘石的骨料。石渣应颗粒坚硬，有棱角、洁净，不含有风化的颗粒，使用时要冲刷干净。 返回键大理石-啡钻大理石-枫叶红大理石-蓝珍珠大理石-天山红第四章 无机气硬性胶凝材料 建筑上用来将散粒材料（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料按其化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类，前者如水泥、石灰、石膏、菱苦土、水玻璃等，后者如沥青、有机高分子聚合物等。其中无机
