1、 主讲：主讲：赵洪苇赵洪苇 建建 筑筑 材材 料料 内容：内容：建筑材料的定义和分类建筑材料的定义和分类 建筑材料建筑材料工程结构关系工程结构关系 建筑材料组成建筑材料组成结构结构性能关系性能关系 建筑材料建筑材料人类人类环境关系环境关系 建筑材料课程的特点与学习内容建筑材料课程的特点与学习内容 建筑材料:是人类建造活动所用一切材料的总称.人类社会的基本活动如衣、食、住、行、无一、食、住、行、无一不直接或间接地和建筑材料密切相关不直接或间接地和建筑材料密切相关如常见的粘土砖、石材、石灰、木材、水泥、如常见的粘土砖、石材、石灰、木材、水泥、混凝土、钢材、陶瓷砖、沥青卷材、玻璃、各混凝土、钢材、陶
2、瓷砖、沥青卷材、玻璃、各种油漆、涂料、种油漆、涂料、PVCPVC管等等。管等等。建筑结构材料建筑结构材料构成建筑物受力构件（梁、板、构成建筑物受力构件（梁、板、柱、基础、框架）和结构所用的材料。常用石材、柱、基础、框架）和结构所用的材料。常用石材、混凝土、钢材、钢筋混凝土等。混凝土、钢材、钢筋混凝土等。墙体材料墙体材料构成建筑物内外和分隔室内空间所构成建筑物内外和分隔室内空间所用的材料。砖、砌块、复合板材等。用的材料。砖、砌块、复合板材等。建筑功能材料建筑功能材料具有某种特殊功能的非承重材具有某种特殊功能的非承重材料。如防水材料、料。如防水材料、吸声材料、装饰材料等等。吸声材料、装饰材料等等。
3、内容：材料的组成与结构 材料的基本物理性质 材料的基本力学性质 材料的化学性质 材料的耐久性 内容：材料的组成 材料的结构 材料的孔隙及其对材料性质的影响 一.材料的组成是决定材料的性质的内在因素之(一)化学组成(二)矿物组成二.材料的结构(一).宏观结构 指用肉眼或放大镜能观察到的结构,它分为散粒结构,聚集结构,多孔结构,致密结构,纤维结构,层状结构 （一）材料的密度（一）材料的密度 1、体积体积密度密度材料在自然状态下单位体材料在自然状态下单位体积的质量。单位积的质量。单位g/cm3或或kg/m3。公式：公式：o=m/Vo 式中式中 o表观密度（表观密度（g/cm3）m材料的质量（材料的质
4、量（g）Vo材料在自然状态下的材料在自然状态下的体积体积（cm3）自然状态下的体积是指构成材料的固体物自然状态下的体积是指构成材料的固体物质的体积与全部孔隙体积之和。材料内部孔隙质的体积与全部孔隙体积之和。材料内部孔隙含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含水情况含水情况 体积密度的测量体积密度的测量：1 1）.对形状规则的材料：砖、混凝土、石材对形状规则的材料：砖、混凝土、石材 烘干量测几何体积称重代入公式烘干量测几何体积称重代入公式 2 2）.对形状不规则的材料：对形状不规则的材料：烘干蜡封浮力天平烘干蜡封浮力天平 3、表观密度、表观密度对密实材料
5、直接以排对密实材料直接以排水法求的体积水法求的体积v作为密实态体积的作为密实态体积的近似值。近似值。单位单位g/cm3或或kg/m3。公式：公式：=m/V 式中式中 表观密度（表观密度（g/cm3）m材料的质量（材料的质量（g）V用排水法求的的体积用排水法求的的体积（cm3）1、亲水性与憎水性 材料在空气中与水接触时，根据其是否能被水润湿，将材料分为亲水性和憎水性两大类。常用润湿角表示。亲水性材料 90 憎水性材料 90.耐 水 性 3、耐水性材料在水作用,保持其原有性质的能力称为耐水性,用软化系数表示。公式:KP=fW/f 式中:KP 材料的软化系数 f 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
6、fW材料在浸水饱和状态下的抗压强度（MPa）材料软化系数的要求材料软化系数的要求 5、抗冻性浸水饱和的材料在冻,融循环作用下保持其原有性质的能力称为抗冻性。用抗冻标号D表示。内容：材料在外力作用下的变形性质 试验条件对强度结果的影响 强度标号与等级 二二.水玻璃的硬化水玻璃的硬化 水化水化物质由无水状态变为有水状态，由物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。低含水变为高含水，统称为水化。凝结凝结水泥加水拌和初期形成具有可塑性水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。过程称为凝结。硬化硬化此后，浆体的强度逐
7、渐提高并变成此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化称为硬化。(一一).).水化反应水化反应2(3CaO.SiO2)+6H2O3CaO.2SiO2.3H2O+(水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶)3Ca(OH)22(2CaO.SiO2)+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O3CaO.Al2O3.6H2O (水化铝酸三钙晶体水化铝酸三钙晶体)4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O 3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O(水化铁酸钙凝胶水化铁酸钙凝胶)a.a.初凝时间
8、初凝时间（t初初）水泥开始加水拌和至）水泥开始加水拌和至水泥浆水泥浆开始失去可塑性开始失去可塑性所需的时间。所需的时间。b.b.终凝时间终凝时间（t终终）水泥开始加水拌和至水泥开始加水拌和至水泥浆水泥浆完全失去可塑性完全失去可塑性并开始产生强度并开始产生强度所需的时间。所需的时间。c.GB1346规定规定：t初初45min t终终6.5h定义定义:是水泥是水泥硬化后硬化后因体积膨胀而产生因体积膨胀而产生不均匀变形不均匀变形 的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理。的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理。原因原因:熟料中含熟料中含游离氧化钙游离氧化钙（f-CaO)过多过多 熟料中含游离氧化熟
9、料中含游离氧化镁镁（f-MaO)过多过多 石膏过多石膏过多 游离氧化钙、镁膨胀原因游离氧化钙、镁膨胀原因 a.a.熟料中熟料中f-CaOf-CaO、f-MgOf-MgO都是过烧的，都是过烧的，结构致密，水化很慢；结构致密，水化很慢；b.b.水泥水泥硬化后硬化后才吸收孔隙中水分熟化：才吸收孔隙中水分熟化：CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2 MgO+H MgO+H2 2O=Mg(OH)O=Mg(OH)2 2 c.c.体积膨胀体积膨胀9797以上，从而引起不均匀体以上，从而引起不均匀体积膨胀，使水泥石开裂积膨胀，使水泥石开裂。四四.水泥石的腐蚀水泥石的腐蚀定义定义水泥石
10、在水泥石在外界侵蚀性介质外界侵蚀性介质（软水、（软水、含酸、含盐、含碱等）的作用下结构受含酸、含盐、含碱等）的作用下结构受到破坏，强度降低的现象称为水泥石的到破坏，强度降低的现象称为水泥石的腐蚀。腐蚀。表现形式：表现形式：体积膨胀膨胀型腐蚀体积膨胀膨胀型腐蚀 体积收缩溶出型腐蚀体积收缩溶出型腐蚀 内因内因水泥石存在不稳定的水泥石存在不稳定的Ca(OH)2和介和介稳的水化硫铝酸钙；稳的水化硫铝酸钙；外因外因环境中有害介质（软水、酸、盐等）环境中有害介质（软水、酸、盐等）的存在；的存在；联系联系水泥石中的孔缝系统，产生有害介水泥石中的孔缝系统，产生有害介质的侵蚀、交换作用。质的侵蚀、交换作用。长期
11、性、后期加剧性长期性、后期加剧性(二二)水泥石腐蚀的防止水泥石腐蚀的防止措施：措施：根据侵蚀环境特点根据侵蚀环境特点,合理选用水泥品种；合理选用水泥品种；提高水泥石的密实度；提高水泥石的密实度；加作保护层石材、陶瓷、沥青加作保护层石材、陶瓷、沥青 五五、硅酸盐水泥的应用、硅酸盐水泥的应用一、混一、混 合合 材材 料料a.a.这类材料本身不具有潜在的水硬性或火这类材料本身不具有潜在的水硬性或火山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用 b.b.掺入目的：扩展水泥标号、降低水化掺入目的：扩展水泥标号、降低水化c.c.常用的有：磨细的石英砂、石灰石粉常用的有：磨细的石英砂、
12、石灰石粉 磨细的高炉矿渣、尾矿粉磨细的高炉矿渣、尾矿粉1 1、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥代号代号P.O P.O Ordinary Portland Cement Ordinary Portland Cement 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料(615)%(615)%混合材石膏混合材石膏 后磨细制成的水硬性胶凝材料后磨细制成的水硬性胶凝材料 标号（标号（GB175-1999GB175-1999）32.532.5、32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.552.5性质：性质：同硅酸盐水泥相近同硅酸盐水泥相近 92 四项性能要求四项性能要求:(1)(1
13、)混凝土拌和物的和易性混凝土拌和物的和易性(2)(2)强度强度(3)(3)耐久性耐久性(4)(4)经济性经济性二、细二、细 骨骨 料料Fine Aggregate 砂的坚固性砂的坚固性与饱和面干与饱和面干三、粗三、粗 骨骨 料料 和易性和易性指混凝土拌和物易于各施工指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。凝土的性能。和易性是一和易性是一项综合性的技术指标，包括：项综合性的技术指标，包括：a.流动性流动性 b.粘聚性粘聚性 c.保水性保水性 不同的施工方式，所要求的
14、和易性不同。不同的施工方式，所要求的和易性不同。一一.砼的抗压强度与强度等级砼的抗压强度与强度等级 定义：混凝土的抗压强度是指标准试件定义：混凝土的抗压强度是指标准试件在压力作用下在压力作用下直到破坏的单位面积所能直到破坏的单位面积所能承受的最大应力承受的最大应力（亦称极限强度）。（亦称极限强度）。混凝土结构物常以抗压强度为主要参数混凝土结构物常以抗压强度为主要参数进行设计，而且抗压强度与其它强度及进行设计，而且抗压强度与其它强度及变形有良好的相关性，因此，抗压强度变形有良好的相关性，因此，抗压强度常作为评定混凝土质量的指标，并作为常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度确定强度二、影响混凝
15、土强度的因素 长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了物，已经使用了100100年上下仍然完好。但与此年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥、石、石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如提出了更高的要求，如100年、年、150年，甚至几年，甚至几百年百年第一步：混凝土配制强度的确定第一步：混凝土配制强度的确定 方法：方法：、依据填充理论和砂石状态参数，计、依据填充理论和砂石状态参数，计算砂率；算砂率；、根据混凝土拌和物的和易性，通过、根据混凝土拌和物的和易性，通过试验求出合理砂率试验求出合理砂率坍落度最大的最坍落度最大的最小砂率；小砂率；、如无试验资料，可根据骨料品种、如无试验资料，可根据骨料品种、规格和水灰比，按表规格和水灰比，按表5 51717选用选用。soso。
