1、高职建筑材料 1.1 材料的组成与结构材料的组成与结构 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。一、一、材料的组成材料的组成1.1.化学组成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。2.2.矿物组成矿物组成 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。3.相
2、组成 材料中结构相近性质相同的均匀部分。二、二、材料的结构与构造材料的结构与构造1.宏观结构（构造）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
3、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。1.1.微观结构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。3.3.亚微观结构亚微观结构 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
4、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。三、材料的状态参数和结构特征材料的状态参数和结构特征1.1.材料的体积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）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。一般以表示材料的绝对密实体积（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。（3）材料的堆积体积：粉状或粒状
5、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。V1.1.材料的密度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：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。Vm3、视密度（表观密度）、视密度（表观密度）BtvvmT4、毛体积密度（体积密度）、毛体积密度（体积密度）00VmvvvmKB0KvT5 5、表观密度、表
6、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 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，一般以干燥状态下的测定值为准。6、材料的堆积密度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。下单位体积的质量。按下式计算：按下式计算：式中式中0 0，材料的堆积密度材料的堆积密度,g/cm,g
7、/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3m m 材料的质量，材料的质量，g g 或或 kgkgV V0 0，材料的堆积体积，材料的堆积体积，cmcm3 3 或或 m m3 300Vm 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。例1：烧结普通砖的尺寸为240mm115mm53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。试求该砖的体积密度（表观密度）（毛体积密度
8、）密度、密度、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。解：解：o=m1/Vo=2487/1461.8=1.7g/cm3 P=V P=V孔孔/V/Vo o100%=37%100%=37%V V孔孔/1461.8/1461.8100%=37%100%=37%故故V V孔孔=541.236cm=541.236cm3 3，V=VV=Vo o-V-V孔孔 =1461.8-541.236=1461.8-541.236 =921.6cm =921.6cm3 3 =m =m1 1/V=2487/921.6=1.7g/cm/V=2487/921.6=1.7g/cm3 3W=(m2-m1)/m1100%=(2984-24
9、87)/2487100%=20%PK=(m2-m1)/Vo1/W100%=(2984-2487)/1461.81100%=34%PB=P-PK=37%-34%=3%7、材料的密实度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 0=，故密实度D=1 或 100%。对于大多数土木工程材料，因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。密度；0材料的表观密度密实度密实度反映了材料的致密程度；含有孔隙的固体材料密实度都小于1；材料的强度、吸水性、耐久性、导热性都与密实度有关。00VVD8 8、孔隙率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
10、分率。孔隙率P按下式计算：0001VVVPV材料的绝对密实体积，cm3 或 m3密度,g/cm3 或 kg/m39、材料的孔隙、材料的孔隙10、孔隙的类型及对材料性质的影响、孔隙的类型及对材料性质的影响(1001000000VVP12、空隙率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：0材料的表观密度;0 0，材料的堆积密度材料的堆积密度 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。00000011VVVVVP四、材料的物理性质材料的物理性质1.1.材料与水有关的性质材料与水有关的性质（1
11、）材料的亲水性与憎水性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。其中润湿角愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角 时，为亲水性材料；当材料的润湿角 时，为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开，
12、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11 材料润湿示意图（）亲水性材料；（）憎水性材料（2）材料的吸水性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。分质量吸水率和体积吸水率1.质量吸水率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m 表示。质量吸水率m 的计算公式为：%100ggbmmmmW1.体积吸水率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W表示。体积吸水率W的计算公式为：%10010Wgbv
13、VmmWg材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。3.材料的吸湿性：材料的吸湿性：材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。干燥的材料处在较潮湿的空气中时，便会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时，便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以h表示，其计算公式为：%100ggshmmmW显然，材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响。当空
14、气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率叫作材料的平衡含水率。4.材料的耐水性材料的耐水性材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR：gbRffK式中 KR 材料的软化系数 fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。fg 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入
15、的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。材料耐水性限制了材料的使用环境，软化系数小的材料耐水性差，其使用环境尤其受到限制。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将 0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75。注意：注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。导致强度下降。K KR R0.850.85，称为耐水材料，称为耐水材料抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。材料的抗冻等级可分为1
16、5、25、50、100、200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。6.材料的抗渗性材料的抗渗性抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。（1）渗透系数渗透系数材料的渗透系数可通过下式计算:AtHQdK 式中K渗透系数,（cm/h）;Q渗水量，
17、（cm3）A 渗水面积,（cm2）H 材料两侧的水压差，（cm）d 试件厚度 （cm）t 渗水时间 （h）材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。（2）抗渗等级抗渗等级材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水压而不渗透。五、材料的热工性质材料的热工性质1.1.导热性导热性当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数
18、表示。导热系数的定义和计算式如下所示：导热系数越小，绝热性能越好，差别很大，一般在0.035-3.5W（mk）之间。材料的孔隙率大，导热系数小，但如孔隙粗大而且联通，由于对流作用，材料的导热系数反而高。材料受潮后导热系数增大，因为水和冰的比空气的大，因此绝热材料应经常处于干燥状态。)(12ttFZQd 在物理意义上，导热系数为单位厚度(1m)的材料、两面温度差为1时、在单位时间(1s)内通过单位面积(1)的热量。影响导热系数的因数无机材料的导热系数大于有机材料无机材料的导热系数大于有机材料晶体的导热系数大于无定形体的热导系数晶体的导热系数大于无定形体的热导系数材料的孔隙率愈大材料的孔隙率愈大,
19、即空气愈多即空气愈多,导热系数愈小同类材料导热系数愈小同类材料的孔隙率是随体积密度的件小而增大的孔隙率是随体积密度的件小而增大,则导热系数随体积则导热系数随体积密度的件小而减小密度的件小而减小导热系数与孔隙形态特征的关系导热系数与孔隙形态特征的关系,认为有微细而封闭孔隙认为有微细而封闭孔隙组成的材料组成的材料,导热系数小导热系数小,反之大反之大材料的含水率增加材料的含水率增加,导热系数也增加导热系数也增加大多数材料的导热系数随温度升高而增加大多数材料的导热系数随温度升高而增加1.1.热容量和比热热容量和比热材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。单位质量材料温度升高或降低1
20、所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热。比热的计算式如下所示：)(12ttmQC热容量)比热是反映材料的吸热和放热能力的理量。不同材料的比热不同，它对保持建筑物内部温度温度有很大的意义，比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时，缓和室内的温度波动。3.3.材料的保温隔热性能：热阻和传热系数材料的保温隔热性能：热阻和传热系数 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为：/，导热系数不大于0.175的绝热材料。式中 材料层热阻，（m2K）/W；材料层厚度，；材料的导热系数，(K)热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围护结构）的传热系数。传热系数是指材料两面温度差
21、为1时，在单位时间内通过单位面积的热量。4.4.材料的温度变形材料的温度变形材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为：L=（t2-t1）L式中L-线膨胀或线收缩量（mm 或 cm）(t2-t1）-材料升（降）温前后的温度差（）-材料在常温下的平均线膨胀系数()L-材料原来的长度（或）六、材料的力学性质材料的力学性质 1.1.材料的强度材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度在工程上，通常采用破
22、坏试验法对材料的强度进行实测。将预先制作的试件放置在材料试验机进行实测。将预先制作的试件放置在材料试验机上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。和破坏时的荷载值，计算材料的强度。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。材料的抗拉、抗压、抗剪强度的计算式如下：AFfmax材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：2max23bhLFfw比强度：比强度：指材料强度与其表观密度之比。指材料强度与其表观密度之
23、比。意义：反映材料轻质高强的指标。意义：反映材料轻质高强的指标。值越大，材料越轻质高强值越大，材料越轻质高强影响强度的因素：影响强度的因素：材料的组成材料的组成孔隙率孔隙率 增加增加 强度降低强度降低含水率含水率 增加增加 强度降低强度降低温度温度 升高升高 强度降低强度降低试件尺寸试件尺寸 大大 强度降低强度降低加荷速度加荷速度 快快 强度降低等强度降低等公式：式中：石料的抗压强度，；Fmax试件极限破坏时的荷载，；试件的截面积，。AFfscmaxscf qqscKAFf0max1.1.弹性和塑性弹性和塑性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。这种完全恢复
24、的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能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（或永久变形）。3.3.脆性和韧性脆性和韧性 材料受力达到一定程度时，材料的这种性质称为脆性。大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量而不破坏的性能，称为韧性或冲击韧性。韧性以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。计算公式如下：AWakk4.4.硬度和耐磨
25、性硬度和耐磨性 硬度 材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为个硬度等级。回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：AmmG21式中式中 G-G-材料的磨耗率，材料的磨耗率，（g/cmg/cm2 2）m m1 1-材料磨损前的质量，（材料磨损前的质量，（g g）m m2 2-
26、材料磨损后的质量，（材料磨损后的质量，（g g）A-A-材料试件的受磨面积材料试件的受磨面积 （cmcm2 2）磨耗率 100121mmmQ磨 第五节 材料的耐久性材料的耐久性材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等。这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。时间长久之后即会使材料逐渐破坏。在寒冷地区，冻融变化对材料会起着显著的破坏作用。在高
27、温环境下，经常处于高温状态的建筑物或构筑物，所选用的建筑材料要具有耐热性能。在民用和公共建筑中，考虑安全防火要求，须选用具有抗火性能的难燃或不燃的材料。化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变脆或开裂。材
28、料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。例如处于冻融环境的工程，所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示。处于暴露环境的有机材料，其耐久性以抗老化能力来表示。例例4 4：材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？解 密度：表观密度：堆积密度：Vm00Vm0VmV为材料的绝对密实体积V0为材料的表观体积 (固、液、气）V0，为材料的堆积体积对于含孔材料，三者的测试方法要点如下：测定密度时，需先将材料磨细，之后采用排出液体或水的方法来测定体积。测定表观密度时，直接将材料放入水中，即直接采用排开水的方法来测体积；测定堆积密度时，将材料直接装入已知体积的容量筒中，
29、直接测试其自然堆积状态下体积。|含水与否对密度、表观密度无影响，因密度、表观密度均是对干燥状态而言的。含水对堆积密度的影响则较复杂一般来说是使堆积密度增大。例例5 5：某工地所用卵石材料的密度为1.65g/cm3、表观密度为1.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解石子的孔隙率P为：%51.165.261.21110000VVVVVP石子的空隙率P，为：%63.3561.268.11110000000VVVVVP例例6 6：某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程
30、。解该石材的软化系数为:93.0178165gbRffK由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。第第2 2章章 石材石材 天然石材天然石材 天然石材：天然石材：指从天然岩石中采得的毛石，或经加工制成指从天然岩石中采得的毛石，或经加工制成的石块、石板及其定型制品等。的石块、石板及其定型制品等。优点：优点：抗压强度高、耐久性好、生产成本低等。抗压强度高、耐久性好、生产成本低等。是古今土木建筑工程的主要建筑材料。是古今土木建筑工程的主要建筑材料。工程砌筑石材工程砌筑石材 1.1.工程对砌筑石材的要求工程对砌筑石材的要求 （）石材尺寸规格（）石材尺寸规格 常用的砌筑石材有
31、毛石和料石。常用的砌筑石材有毛石和料石。毛石毛石为不规则形，但毛石的中间厚度不小于为不规则形，但毛石的中间厚度不小于1515，至少有一个方向的长度不小于至少有一个方向的长度不小于3030，平毛石应有两个大致，平毛石应有两个大致平行的面。平行的面。料石料石宽度和厚度均不宜小于宽度和厚度均不宜小于2020，长度不宜大于，长度不宜大于厚度的倍，形状应大致呈六面体。厚度的倍，形状应大致呈六面体。（）石材抗压强度（）石材抗压强度 根据边长根据边长7070立方体试件的抗压强度，砌筑石材立方体试件的抗压强度，砌筑石材的强度等级分为：的强度等级分为：1010、1515、2020、3030、4040、5050、
32、6060、8080、100100共九个等共九个等级。级。（）石材耐水性（）石材耐水性 石材的耐水性用软化系数石材的耐水性用软化系数K K表示。高耐水性石材，表示。高耐水性石材，其软化系数为其软化系数为k k0.90,0.90,中耐水性石材，其软化系数为中耐水性石材，其软化系数为0.70.70.9,0.9,低耐水性石材低耐水性石材,其软化系数为其软化系数为k k0.60.60.70.7。石材抗冻性石材抗冻性n 试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）贯穿裂纹，质量损失不超过，强度降低不大于的石贯穿裂纹，质量损失不超过，强度降低不大于的石材方
33、为合格。材方为合格。n 对于有特殊要求的工程，还可能要求石材的耐磨性、吸水对于有特殊要求的工程，还可能要求石材的耐磨性、吸水性或抗冲击性。性或抗冲击性。n 决定石材上述技术性质的因素有：矿物组成、结构特征、决定石材上述技术性质的因素有：矿物组成、结构特征、构造特点、受风化作用的程度等。构造特点、受风化作用的程度等。n 常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。（）石材抗压强度（）石材抗压强度根据边长根据边长7070立方体试件的抗压强度，立方体试件的抗压强度，砌筑石材的强度等级分为砌筑石材的强度等级分为1010、1515、2020、3030、40
34、40、5050、6060、8080、100100共九个等级。共九个等级。石材试件的尺寸强度换算系数石材试件的尺寸强度换算系数 立方体边长（立方体边长（cm）200 150 100 70 50 换算系数换算系数 1.43 1.28 1.14 1.00 0.86 （）石材耐水性（）石材耐水性 石材的耐水性用软化系数石材的耐水性用软化系数K K表示。高耐水性石材，其表示。高耐水性石材，其软化系数为软化系数为K K0.90,0.90,中耐水性石材，其软化系数为中耐水性石材，其软化系数为0.70.70.9,0.9,低耐水性石材低耐水性石材,其软化系数为其软化系数为0.60.70.60.7。()石材抗冻性
35、石材抗冻性 试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）贯穿裂纹，质量损失不超过，强度降低不大于贯穿裂纹，质量损失不超过，强度降低不大于的石材方为合格。的石材方为合格。对于有特殊要求的工程，还可能要求石材的耐磨性、对于有特殊要求的工程，还可能要求石材的耐磨性、吸水性或抗冲击性。吸水性或抗冲击性。决定石材上述技术性质的因素有：决定石材上述技术性质的因素有：矿物组成、结构特征、构造特点、受风化作用的程度等。矿物组成、结构特征、构造特点、受风化作用的程度等。常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。
36、n装饰石材装饰石材天然大理石天然大理石 天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的 变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是 一种富有装饰性的天然石材。一种富有装饰性的天然石材。成分：成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。颜色：颜色：纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与优纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与优 美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、
37、墨绿等数种。美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。纹理：纹理：有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。优点：优点：抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。工程装饰抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。工程装饰中得以广泛应用。中得以广泛应用。缺点：缺点：长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原貌长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原貌 和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。大理石抗压强度较高，但硬度并不太高，大理石抗
38、压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。由于这些优点，易于加工雕刻与抛光。由于这些优点，使其在工程装饰中得以广泛应用。当大使其在工程装饰中得以广泛应用。当大理石长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨理石长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，可能使大理石表面的某些物水冲刷时，可能使大理石表面的某些物质被侵蚀，从而失去原貌和光泽，影响质被侵蚀，从而失去原貌和光泽，影响装饰效果，因此大理石多用于室内装饰装饰效果，因此大理石多用于室内装饰。建筑用天然花岗石建筑用天然花岗石由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型的火成岩，
39、是全晶质岩石。的火成岩，是全晶质岩石。主要成分：主要成分：石英、长石和少量的暗色矿物和云母。石英、长石和少量的暗色矿物和云母。结构：结构：按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色：颜色：呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。抛光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。优点：优点：比大理石密度大，密度为比大理石密度大，
40、密度为2300230028002800/3 3，抗压强度高达，抗压强度高达120120250MPa250MPa。孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能。孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等均优于其他石材。经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等处首选装饰材料。处首选装饰材料。例例:选用天然石材的原则是什么？为什么一般大理选用天然石材的原则是什么？为什么一般大理石板材不宜用于室外？石板材不宜用于室外？解解选用天然石材时应满足以下几方面的要求：选用天然石材时应满足以下几方面的要求：1 1适用性
41、。是指在选用建筑石材时，应针对建筑适用性。是指在选用建筑石材时，应针对建筑物不同部位，选用满足技术要求的石材。如对于结物不同部位，选用满足技术要求的石材。如对于结构用石材，主要要求指标是石材的强度、耐水性、构用石材，主要要求指标是石材的强度、耐水性、抗冻性等；饰面用石材，主要技术要求是尺寸公差、抗冻性等；饰面用石材，主要技术要求是尺寸公差、表面平整度、光泽度和外观缺陷等；表面平整度、光泽度和外观缺陷等；经济性。由于天然石材自重大，开采运输不方经济性。由于天然石材自重大，开采运输不方便，故应贯彻就地取材原则，以缩短运距，降低成便，故应贯彻就地取材原则，以缩短运距，降低成本。同时，天然岩石雕琢加工
42、困难，加工费工耗时，本。同时，天然岩石雕琢加工困难，加工费工耗时，成本高。一些名贵石材，价格高昂，因此选材时必成本高。一些名贵石材，价格高昂，因此选材时必须予以慎重考虑。须予以慎重考虑。2.2.色彩。石材装饰必须要与建筑环境相协调，色彩。石材装饰必须要与建筑环境相协调，其中色彩相融性尤其明显和重要。因此选用其中色彩相融性尤其明显和重要。因此选用天然石材时，必须认真考虑所选石材的颜色天然石材时，必须认真考虑所选石材的颜色与纹理，力争取得最佳装饰效果。与纹理，力争取得最佳装饰效果。天然大理石化学成分为碳酸盐。当大理石长天然大理石化学成分为碳酸盐。当大理石长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，期受
43、雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，可能使大理石表面的某些物质被侵蚀，从而可能使大理石表面的某些物质被侵蚀，从而失去原貌和光泽，影响装饰效果，因此一般失去原貌和光泽，影响装饰效果，因此一般大理石板材不宜用于室外装饰。大理石板材不宜用于室外装饰。第第3章章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料胶凝材料（结合料）胶凝材料（结合料）经物理、化学作用，能将散粒经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。状或块状材料粘结为整体的材料。气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料只在空气中硬化只在空气中硬化 （石灰、石膏）（石灰、石膏）无机胶凝材料无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）（以无机化合物为基本成分）按凝结硬
44、化按凝结硬化条件分类条件分类水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料空气、水中皆可硬化空气、水中皆可硬化（水泥）（水泥）有机胶凝材料有机胶凝材料 （天然的或合成的有机（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）高分子化合物为基本成分）（沥青（沥青、树脂）树脂）只能在空气中硬化、保持或继续发展强度只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水硬性无机胶凝材料。称为水硬性无机胶凝材料。土木工程中常
45、用的气硬性无机胶凝土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。璃。石灰的生产石灰的生产 1.1.原料原料 以以CaCOCaCO3 3为主要成分的岩石为主要成分的岩石(石灰石、白垩等石灰石、白垩等3.1 3.1 石灰石灰天然碳酸岩类岩石天然碳酸岩类岩石（石灰石、（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCOCaCO3 3分解为以分解为以CaOCaO为主要成分的生石灰，其化为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：学反应可表示如下：29003COCaOCaCOC 生石灰（堆积密度为生石灰（堆积密度为800
46、800 1000 kg/m1000 kg/m3 3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。磨细即为生石灰粉。一一.石灰的消化和硬化石灰的消化和硬化1.1.石灰的熟化和石灰的熟化和“陈伏陈伏”工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，氢氧化钙，这个过程称为石灰的这个过程称为石灰的“消化消化”，又称，又称“熟化熟化”：molKJOHCaOHCaO/85.64)(22生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生
47、的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为称为“欠火石灰欠火石灰”。第二种情况是由于烧制的温度过高或第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为呈灰黑色，这种石灰称为“过火石过火石灰灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨
48、涨，引起隆起鼓熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。包和开裂。为了消除过火石灰的危害，生石灰为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏陈伏”。“陈伏陈伏”期间，石灰浆期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。以免碳化。欠火石灰欠火石灰：温度过低温度过低/时间不够时间不够/石灰石不能充分烧透石灰石不能充分烧透,存在硬心存在硬心过火石灰：过火石灰：温度过高温度过高/时间过长时间过长/颜色深（褐、黑）颜色深（褐、黑）注意注意过火石灰可以使用
49、，但应陈伏过火石灰可以使用，但应陈伏半个月半个月2.2.石灰的硬化石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：面两个同时进行的过程来完成的：(1)(1)游离水分蒸发游离水分蒸发（2 2）结晶作用）结晶作用 氢氧化钙逐渐从饱和氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。溶液中结晶。（3 3）碳化作用）碳化作用 氢氧化钙与空气中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：水分并被蒸发：OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化 碳化作用实际是二氧化碳与水形碳化作用实际是二氧化碳与水形成
50、碳酸，然后与氢氧化钙反应生成成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。水分的全干状态下进行。二二.建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有建筑石灰的技术指标有细度、细度、CaO+MgOCaO+MgO含量、含量、COCO2 2含量和体积安定性含量和体积安定性等。并按技术指标分等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求见手册：体技术要求见手册：JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰（建筑生石灰（P48 P48 表表3-23-2）、）
