1、1 建建 筑筑 材材 料料 主讲人：曾志勇主讲人：曾志勇 同济大学材料科学与工程学院同济大学材料科学与工程学院 2008-01-12 2 第一章 绪论 第二章 建筑材料的基本性质 第三章 气硬性胶凝材料 第四章 水泥 第五章 水泥混凝土 第六章 砂浆 第七章 墙体材料 第八章 建筑钢材 第九章 木材 第十章 防水材料 第十一章 建筑装饰材料 3第一章 绪论1、定义定义建筑结构物中使用的各种材料及其制品，它是一切建筑工程的物质基础。2、分类、分类 根据化学成分建筑材料可分为无机材料，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2建筑材料分类 4
2、3.标准分级标准分级企业企业：QB地方地方：DB行业行业：国家国家：国际国际：ISO行业建材标准行业建材标准 JC，建工标准，建工标准 JG工程建设标准工程建设标准 CECS，石油标准，石油标准 SY中国国标中国国标 GB,德国工业标准德国工业标准 DIN英国国标英国国标 BS,美国材料试验标准美国材料试验标准 ASTM5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
3、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金属材料与无机非金属材料复合金属材料与有机材料复合玻璃纤维增强塑料、混合物水泥混凝土、沥青混合料等钢纤维增强混凝土等 返回键轻质金属夹芯板 6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、石膏板、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
4、棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩吸声材料；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7第二章第二章 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 8一、与构造状态有关的物理性质一、与构造状态有关的物理性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质1孔隙、孔隙率和密实度孔隙、孔隙率和密实度孔隙：材料内部的空隙。孔隙：材料内部的空隙。孔隙从两个方面对材料产生影响，一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。材料中含有孔隙的多少常用孔隙率表征。孔隙率定义：指材料内部孔隙体积（孔隙率定义：指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（）占材料总体积（Vo）的百分率。）的百分率。因为因为Vp=VoV，孔隙率计算
5、公式：孔隙率计算公式：与孔隙率相对应的是材料的密实度，与孔隙率相对应的是材料的密实度，密实度定义：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率，可用下密实度定义：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率，可用下式表示：式表示：材料的孔隙特征包括许多内容，以下仅介绍以后章节涉及的三个特征：材料的孔隙特征包括许多内容，以下仅介绍以后章节涉及的三个特征：（1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔，细孔和大孔三种。）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔，细孔和大孔三种。（2）按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为互相隔开的孤立孔，或互相贯）按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为互相隔开的孤立孔，或互相贯通的连通孔
6、。通的连通孔。%100)1(%100000VVVPpVVD1%100%100009一、与构造状态有关的物理性质一、与构造状态有关的物理性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质 （3）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为与外界相连通的开口孔，）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为与外界相连通的开口孔，或不相连通的封闭孔。若把开口孔的孔体积记为或不相连通的封闭孔。若把开口孔的孔体积记为VOP，闭口孔的孔体积记为，闭口孔的孔体积记为VCL，则有，则有Vp=VOP+VCL。另外，定义开口孔孔隙率为。另外，定义开口孔孔隙率为POP=VOP/V0，闭口孔孔，闭口孔孔隙率为隙率为PCL=VCL/V0，则孔隙
7、率，则孔隙率P=POP+PCL。2空隙、空隙率和填充率空隙、空隙率和填充率空隙：散粒材料颗粒间的空隙。空隙：散粒材料颗粒间的空隙。空隙率定义：散料材料颗粒间的空隙体积（空隙率定义：散料材料颗粒间的空隙体积（VS）占堆积体积的百分率，因）占堆积体积的百分率，因为为VS=V0-V0，空隙率计算公式：空隙率计算公式：与空隙率相对应的是填充率，与空隙率相对应的是填充率，填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率，可按下式计算填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率，可按下式计算%100)1(%1000/0/00/0/VVVp/0/0/00/1%100%100pVVD101.密度密度（又称
8、为真密度、绝对密度又称为真密度、绝对密度，absolute density）定义定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，单位：单位：g/cm3；kg/m3式中式中材料的密度（g/cm3、kg/m3）m材料在干燥状态下的质量（g、kg）；V材料的绝对密实状态下的体积（cm3、m3）Vm二、与质量状态有关的物理性质二、与质量状态有关的物理性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质2.表观密度表观密度（又称为视密度、近似密度又称为视密度、近似密度，apparent density）定义定义：材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量材料单位细观外形体积（包括
9、内部封闭孔隙）的质量称为表观密度，称为表观密度，单位：单位：kg/m3，式中式中材料的表观密度（kg/m3）；m 材料的质量（kg）；V材料在自然状态下的体积（m3）。Vm计算公式：计算公式：11式中 材料的容积密度（kg/m3）m 材料的质量（kg）V0 材料的自然体积（m3）定义定义：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，单位：单位：g/cm3；kg/m3式中 散粒材料的堆积密度（kg/m3）m 散料材料的质量（kg）V0/散粒材料的自然堆积体积（m3）00Vm二、与质量状态有关的物理性质二、与质量状态有关的物理性质2-1
10、 材料的材料的物理性质物理性质4.堆积密度堆积密度（bulk density）/0/0Vm/03.容积密度容积密度（又称为体积密度、表观毛密度、容重又称为体积密度、表观毛密度、容重，volume density）定义定义：材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量称为称为容容 积密度积密度，单位：，单位：g/cm3；kg/m3计算公式：计算公式：012表1.1 各种密度的计算密度名称体积状态体积测量密度计算密度自身体积（不含孔隙）磨成细粉消除内部孔隙，材料的排水体积 V表观密度细观外形体积（含闭口孔）干燥材料浸入水中，待吸水
11、饱和后，测量排开水的体积 V容积密度宏观外形体积（含所有孔）规则形状材料，测量外形尺寸，计算体积 不规则材料，腊封后用排水法测量体积 不规则微孔材料如砂石，饱和面干材料的排水体积 V0堆积密度自然堆积体积(含材料间空隙)颗粒材料正好装满容器，测量该容器的容积V0注：饱和面干状态指材料表面干燥而内部孔隙含水达饱和时的状态。VmVm二、与质量状态有关的物理性质二、与质量状态有关的物理性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质同种材料同种材料:密度表观密度容积密度堆积密度密度表观密度容积密度堆积密度00Vm00Vm13三、与水有关的性质三、与水有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质1.亲水性和
12、憎水性亲水性和憎水性当固体材料与水接触时，由于水分与材料表面之间的相互作用不同，会产生如图所示两种情况。图中在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为润湿边角。当90时，材料能被水润湿表现出亲水性，这种材料称为亲水性材料；当90时，材料不能被水润湿表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料。由此可见，润湿边角越小，材料亲水性越强，越易被水润湿，当=0时，表示该材料完全被水润湿。大多数土木工程材料，如砖、木、混凝土等均属于亲水性材料；沥青、石蜡等则属于憎水性材料。14三、与水有关的性质三、与水有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质2材料的含水状态材料的含
13、水状态亲水性材料的含水状态可分为如图所示四种基本状态：干燥状态干燥状态材料的孔隙中不含水或含水极微；材料的孔隙中不含水或含水极微；气干状态气干状态材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡；材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡；饱和面干状态饱和面干状态材料表面干燥，而孔隙中充满水达饱和；材料表面干燥，而孔隙中充满水达饱和；湿润状态湿润状态材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有一层水膜。材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有一层水膜。除上述四种基本含水状态外，材料还可以处于两种基本状态之间的过渡状态中。（a）干燥状态（b）气干状态（c）饱和面干状态（d）湿润状态15三、与水有关的性质三、与
14、水有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质3材料的吸湿性和吸水性材料的吸湿性和吸水性1）吸湿性和含水率）吸湿性和含水率吸湿性定义：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性定义：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，含水率计算公式：含水率计算公式：式中Wh材料含水率（%）ms材料吸湿状态下的质量；mg材料干燥状态下的质量。%100ggshmmmW16吸附吸附 解吸解吸RH、T RH、T三、与水有关的性质三、与水有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质材料的含水率随环境的温度和湿度变化发生相应的变化，在湿度较大，温度较低时，材料含水率变大，
15、反之变小。平衡含水率平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率称：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率称为为 平衡含水率。材料开口的微孔越多，吸湿性越强。平衡含水率。材料开口的微孔越多，吸湿性越强。影响因素影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征：亲水性、孔隙率、孔特征17三、与水有关的性质三、与水有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质%100ggbmmmmW2）吸水性和吸水率）吸水性和吸水率吸水性定义：是指材料在水中吸水的性质。吸水性定义：是指材料在水中吸水的性质。材料的吸水性用吸水率表示，它有以下两个定义：材料的吸水性用吸水率表示，它有以下两个定义：质
16、量吸水率质量吸水率材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分率。率。计算式：计算式：式中Wm材料的质量吸水率（%）mb材料吸水饱和时的质量（g）mg材料在干燥状态下的质量（g）18%10010WgbvVmmW三、与水有关的性质三、与水有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质式中W=1g/cm3为水在常温下的密度。材料的开口孔越多，吸水量越多。虽然水分很易进入开口的大孔，但无法存留，只能润湿孔壁，所以吸水率不大。而开口细微连通孔越多，吸水量就越大。体积吸水率体积吸水率材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分材料吸水
17、饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率，计算式：率，计算式：影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征。影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征。亲水性亲水性、孔隙率、孔隙率、微细连通孔、微细连通孔吸水性吸水性材料钢铁,玻璃花岗岩混凝土粘土砖木材吸水率00.50.72382010019四、与热有关的性质四、与热有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质1导热性、导热系数和热阻导热性、导热系数和热阻定义定义：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传递的能力，常用导热系数表示。递的能力，常用导热系数表示。计算公式：计算公式：
18、式中导热系数（W/m.k）；Q传导热量（J）；材料厚度（m）；A材料传热面面积（m2）；T1T2材料两侧温差（K）；t传热时间（S）材料的导热性与孔隙特征有关，增加封闭孔隙能降低材料的导热能力。的影响因素：组成、结构，孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻绝热材料定义：0.23 w/mkAtTTQ)(2120R四、与热有关的性质四、与热有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质热阻热阻定义定义 热量通过材料时所受到的阻力，定义为材料层厚度与导热系数热量通过材料时所受到的阻力，定义为材料层厚度与导热系数的比值。的比值。热阻计算：热阻计算：单位：单位：m2K/W 2热容（量）和比热热容（量）和比热同种材
19、料的热容性差别，常用热容量比较，热容量热容量定义：热容量是指材料在温度变化时的吸收或放出热量的能力。定义：热容量是指材料在温度变化时的吸收或放出热量的能力。计算公式：计算公式：式中：Q热量（kJ）m材料的质量（kg）T1T2材料受热或冷却前后的温差（K）；C材料的比热（kJ/kgK）不同材料间的热容性，可用比热作比较。)/(21TTQmc21四、与热有关的性质四、与热有关的性质2-1 材料的材料的物理性质物理性质比热定义：比热是指单位质量的材料升高单位温度时所需热量。比热定义：比热是指单位质量的材料升高单位温度时所需热量。计算公式如下：计算公式如下：)(21TTmQC3热变形性和线膨胀系数热变
20、形性和线膨胀系数热变形性定义：材料的热变形性是指温度变化时的材料尺寸变化。热变形性定义：材料的热变形性是指温度变化时的材料尺寸变化。除个别的如水结冰之外，一般材料均符合热胀冷缩这一自然规律。材料的热变形性常用线膨胀系数表示，计算公式如下：材料的热变形性常用线膨胀系数表示，计算公式如下：式中：线膨胀系数（1/K）；L材料的原来长度（mm）；L材料的线变形量（mm）；T2T1材料在升、降温前后的温度差（K）。土木工程，总体上要求的材料是热变形不要太大，在有隔热保温要求的工程中，设计时应尽量选用热容量（或比热）大，导热系数小的材料。)(12TTLL22五、与声有关的性质五、与声有关的性质2-1 材料
21、的材料的物理性质物理性质1、吸声性和吸声系数、吸声性和吸声系数材料能吸收声音的性质称为材料能吸收声音的性质称为吸声性吸声性，以吸声系数来表示：，以吸声系数来表示：式中：吸声系数；E1 被材料吸收的声能；E0入射到材料表面的总声能。吸声材料吸声材料定义：吸声系数 0.2的材料01EE 2、隔声性和隔声量、隔声性和隔声量材料隔绝声音的性质称为材料隔绝声音的性质称为隔声性隔声性，以隔声量，以隔声量R表示：表示：式中：R隔声量，分贝（dB）;E2 透过材料的声能；E0入射到材料表面的总声能。室内隔声效果取决于：材料、结构室内隔声效果取决于：材料、结构20lg10EER 23 2-2 材料的力学材料的力
22、学性质性质一、强度与比强度一、强度与比强度1、强度、强度定义：定义：分类：分类：影响因素：影响因素：抵抗外力破坏的最大应力值抵抗外力破坏的最大应力值 抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度材料内因材料内因组分、结构组分、结构试验条件试验条件试件试件(尺寸、形状、含水率尺寸、形状、含水率)温度、加荷速度等温度、加荷速度等2、比强度、比强度定义：定义：作用：作用：实例：实例：强度强度/表观密度表观密度轻质高强的指标轻质高强的指标24PPP材料的抗拉、抗压、抗剪强度可用下式计算：材料的抗拉、抗压、抗剪强度可用下式计算：APf 式中：f抗拉或抗压或抗剪强度（MPa）；P材料破坏时的最大荷
23、载（N）；A受力面面积（mm2）25P抗弯（折）强度计算公式为：抗弯（折）强度计算公式为：式中：ff抗弯（折）强度（MPa）；P试件破坏时的最大荷载（N）；L二支点之间距离（mm）；b、h试件截面的宽度和高度（mm）。223bhPLff26 2-2 材料的力学材料的力学性质性质二、弹性和塑性二、弹性和塑性弹性定义弹性定义：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质。状的性质。这种可恢复的变形称弹性变形，如图弹性变形，如图（a）。塑性定义塑性定义：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的：若去除外力，
24、材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。如图性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。如图（b）。变变 形形应应力力变变 形形应应 力力 （a）弹性变形曲线 （b）塑性变形曲线 （c）弹塑性变形曲线变变形形应应力力弹弹塑塑性性材材料料27 2-2 材料的力学材料的力学性质性质二、弹性和塑性二、弹性和塑性材料在弹性范围内应力与应变之间的关系符合如下虎克定律：=E式中应力（MPa）；应变；E弹性模量（MPa）。弹性模量是材料刚度的度量，反映了材料抵抗变形的能力，是结构设计中的主要参数之一。实际材料实际材料较小外力作用下，表现为弹性变形；较小
25、外力作用下，表现为弹性变形；受力超过限度后，表现为塑性变形。受力超过限度后，表现为塑性变形。受力后，弹性变形与塑性变形同时产生受力后，弹性变形与塑性变形同时产生28 2-2 材料的力学材料的力学性质性质三、脆性和韧性三、脆性和韧性脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而突：材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质，称为脆性。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，它的变形曲脆性材料，它的变形曲线如右图线如右图。韧性韧性（冲击韧性）：材料在冲击或震动荷载作用（冲击韧性）：材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏下，能吸收较大的能量，产生一定的变
26、形而不破坏的性质。的性质。它可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量来表示。由下式计算：aK=AK/A式中aK材料的冲击韧性（J/mm2）；AK试件破坏时所消耗的功（J）；A试件受力净截面积（mm2）变形变形应力应力脆性材料脆性材料29 2-2 材料的力学材料的力学性质性质四、徐变四、徐变定义定义：固体材料在恒外力长期作用下，变形随时间延长而逐渐增大的变形，：固体材料在恒外力长期作用下，变形随时间延长而逐渐增大的变形，称为徐变。称为徐变。原因原因：对非晶体材料，徐变是由于内部产生粘性流动而造成的；：对非晶体材料，徐变是由于内部产生粘性流动而造成的；对晶体材料，徐变是由于内部晶格错动和滑移而造成的。
27、对晶体材料，徐变是由于内部晶格错动和滑移而造成的。30 2-2 材料的力学材料的力学性质性质五、硬度和耐磨性五、硬度和耐磨性1硬度硬度定义：硬度是材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力。定义：硬度是材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力。测定方法：测定硬度的方法很多，常用刻划法和压入法。测定方法：测定硬度的方法很多，常用刻划法和压入法。莫氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏法是在布氏硬度机上用一规定直径的硬质钢球，加以一定的压力，将其压入钢材表面，使形成压痕，将压力除以压痕面积，所得应力值为该钢材的布氏硬度值（HB）。数值越大表示钢材越硬。洛氏法是在洛氏硬度机上根据测量的压痕深度来计算硬度值。2耐磨
28、性耐磨性定义：耐磨性是材料抵抗磨损的能力，用耐磨率表示，定义：耐磨性是材料抵抗磨损的能力，用耐磨率表示，计算公式：计算公式：AmmM10式中M耐磨率，g/cm2;m0磨前质量，g;m1磨后质量，g；A试样受磨面积，cm2。312-3 材料的耐久性材料的耐久性破坏作用：物理作用温湿度、冻融、流水、紫外线破坏作用：物理作用温湿度、冻融、流水、紫外线 化学作用酸碱盐水溶液、有害气体、水化学作用酸碱盐水溶液、有害气体、水 生物作用虫、菌生物作用虫、菌 1耐水性耐水性定义定义：材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性：材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质
29、。质。耐水性用软化系数软化系数表示，如下式：表示，如下式：gbRffK式中：KR材料的软化系数 fb材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa）fg材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）一般材料吸水后，强度均会有所降低，强度降低越多，软化系数越小，说明该材料耐水性越差。材料的KR在01之间，工程中将KR0.85的材料，称为耐水材料。长期处于水中或潮湿环境中的重要结构，必须KR0.85，次要结构中不宜小于0.75。定义定义材料在各种使用环境中，能长久地保持其性能的性质。材料在各种使用环境中，能长久地保持其性能的性质。322-3 材料的耐久性材料的耐久性2抗渗性抗渗性定义定义：材料的的抗渗性，是指其抵抗
30、压力水渗透的性质。：材料的的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗标号表示：渗透系数按照达西定律以公式表示为：AtHQdK式中：K渗透系数（cm/h）；Q渗水总量（cm3）A渗水面积（cm2）；d试件厚度（cm）；t渗水时间（h）H静水压力水头（cm）。对混凝土材料我国目前采用抗渗等级（记为S）来衡量。材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征（孔径、孔的连通性）有关。开口的连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。材料的渗透系数越小，或抗渗标号越高，表明材料的抗渗性越好。地下建筑、压力管道等设计时都必须考虑材料的抗渗性。332-3 材料的耐久性材料的耐久性
31、3抗冻性抗冻性定义：抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强定义：抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。度也不显著降低的性质。材料的抗冻性常用抗冻标号（记为D）表示。抗冻标号越高，抗冻性越好。材料受冻融破坏原因，是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度、材料强度、冻结温度、冻融循环次数。因此，在寒冷地区和环境中结构设计和材料选用时，必须考虑到材料的抗冻性能。4耐候性耐候性定义：暴露在大气中的材料，经常受阳光、风、雨、露、温度变化和腐蚀气定义：暴露在大
32、气中的材料，经常受阳光、风、雨、露、温度变化和腐蚀气体（体（CO2、SO2）等侵蚀。材料对这些自然侵蚀的耐受能力称为耐候性。俗称老）等侵蚀。材料对这些自然侵蚀的耐受能力称为耐候性。俗称老化。化。如外墙涂料对耐候性有很高的要求。342-3 材料的耐久性材料的耐久性5抗化学腐蚀性抗化学腐蚀性定义：材料抵抗使用环境中化学物质（水溶液、气体）的腐蚀能力。定义：材料抵抗使用环境中化学物质（水溶液、气体）的腐蚀能力。酸碱及其盐类对矿物质和金属材料均会产生化学腐蚀，其原因有：材料中某些成分被溶蚀；材料中某些成分与化学物质起化学反应，生成有害物质35第三章第三章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料3-1 石石 灰灰
33、 3-2 石石 膏膏 36第三章第三章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料1、胶凝材料定义、胶凝材料定义:凡是经过一系列物理、化学作用，能由液体或半固体（泥膏状）凡是经过一系列物理、化学作用，能由液体或半固体（泥膏状）变为坚硬的固体，并能把松散物质粘结成整体的材料称为胶凝材变为坚硬的固体，并能把松散物质粘结成整体的材料称为胶凝材料。料。物理化学作用物理化学作用（能胶结其它物料）（能胶结其它物料）坚强固体坚强固体塑性浆体塑性浆体2、胶凝、胶凝散粒材料散粒材料(砂、石等砂、石等)块状材料块状材料(砖、石块砖、石块)胶结胶结整体整体37 3、胶凝材料分类胶凝材料分类胶凝材料根据其化学组成分为有机 气硬性只
34、能在空气中硬化无机 水硬性不仅能在空气中硬化,而且能在水中硬化。气硬性胶凝材料定义：气硬性胶凝材料定义：气硬性胶凝材料只能在空气中（干燥条件下）硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度，如石灰、石膏、菱苦土和水玻璃等。这类材料耐水性差，只能用于干燥环境。一般只适用于地上结构，而不宜用于潮湿环境中，更不可用于水中。水硬性胶凝材料定义：水硬性胶凝材料定义：水硬性胶凝材料则不仅能在空气中、而且能更好地在水中硬化，保持和继续发展其强度，如各品种水泥，它们既适用于地上工程，也适用于地下或水中工程。第三章第三章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料383-1 石石 灰灰 1原材料：原材料：石灰主要有两个来源：一是
35、以碳酸钙CaCO3为主要成分的矿物、岩石矿物、岩石（如方解石、石灰岩、大理石）或贝壳，经煅烧而得生石灰CaO；另一个来源是化工副产品化工副产品，如用碳化钙（电石）制取乙炔时产生的电石渣，其主要成分是Ca(OH)2，即熟石灰。或者用氨碱法制碱所得的残渣，其主要成分为碳酸钙。2、生产生产原料：石灰石（主要成份CaCO3）生产：CaCO3 CaO（生石灰）CO2次次品品原原因因缺缺点点欠欠烧烧石石灰灰温温度度过过低低时时间间不不足足料料块块太太大大有有未未分分解解利利用用率率低低过过烧烧石石灰灰温温度度过过高高时时间间太太长长料料块块太太小小石石灰灰烧烧结结活活性性降降低低9001000 生石灰：白
36、色或灰色的块状物质（含MgO）。按照JC/T47992建筑生石灰：MgO含量含量5时，称为钙质生时，称为钙质生石灰；石灰；MgO含量含量5时，称为镁质生时，称为镁质生石灰。石灰。393-1 石石 灰灰 3、熟化（消化）熟化（消化）CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰)64.88 kJ(体积增大1.02.0倍)粉状消石灰：只用少量水(约70)(理论值为 31.2%)浆状石灰浆：加过量水(2.53倍)熟石灰过烧石灰危害：熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，体积膨胀，导致硬化浆体开裂。消除危害方法：“陈伏”两星期消石灰粉也需放置一段时间，使其进一步熟化后使用。消石灰粉可用于拌制灰土及三合土，因其熟化不一定
37、充分，一般不宜用于拌制砂浆及灰浆。按照JC/T48192建筑消石灰粉规定：MgO4的，称为钙质消石灰粉；4%MgO24的，称镁质消石灰粉；24%MgO0.21时，按抗压强度平均值（）、单块最小抗压强度值(fmin)评定砖的强度等级。f189抗风化性能抗风化性能 抵抗风化的能力，用抗冻性、5h沸煮吸水率、饱和系数来评定。对于严重风化地区应特别注意。泛霜泛霜 砖内部可溶性盐在表面结晶。石灰爆裂石灰爆裂 原料中的夹杂石灰经煅烧，在储运、使用过程中，熟化膨胀，使 砖破裂。评级项目：评级项目：尺寸偏差，外观质量 石灰爆裂，泛霜，强度产品等级：产品等级：优级品(A)、一等品（B）合格品(C)2 2、应用、
38、应用 承重墙、非承重墙、柱、拱、窑炉、基础等。特点：既有一定的强度，又有较好的隔热、隔声性能、价格低廉 除粘土外，还可利用粉煤灰、煤矸石和页岩粉煤灰、煤矸石和页岩等为原料生产烧结普通砖。这些原料的化学成分与粘土相似，但有的颗粒细度较粗，有的塑性较差，可以通过破碎、磨细、筛分和配料（如掺入粘土等材料）等手段来解决。生产工艺与用粘土为原料生产的烧结砖相同，形状和尺寸规格、强度等级和产品等级的要求与粘土砖相同。190二二.烧结多孔砖烧结多孔砖(GB13544(GB135442000)2000)孔洞特点：孔洞特点：孔洞多而小，孔洞多而小，孔洞率孔洞率15%,垂直于受压面垂直于受压面.1)规格规格烧结多
39、孔砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料烧制的主要用于结构承重的多孔砖。烧结多孔砖有190mm190mm90mm（M型）和240mm115mm90mm（P型）两种规格。多孔砖大面有孔，孔多而小，孔洞率在15以上。其孔洞尺寸为：圆孔直径22mm，非圆孔内切圆直径15mm，手抓孔（3040）mm（7585）mm。（M型）（P型）1912)技术性质技术性质烧结多孔砖根据尺寸偏差、外观质量、强度等级、物理性能划分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个产品等级。烧结多孔砖根据抗压强度和抗折荷重划分为五个强度等级。烧结多孔砖强度较高，主要用于砌筑六层以下建筑物的承重墙承重墙或高层框架结构填充墙填充墙（
40、非承重墙）。由于为多孔构造，故不宜用于基础墙的砌筑。M型砖符合建筑模数，使设计规范化、系列化，提高施工速度，节约砂浆；P型砖便于与普通砖配套使用。烧结多孔砖强度指标强度等级抗压强度平均值 变异系数0.21变异系数0.21强度标准值fk单块最小抗压强度值fmin.MU30300220250MU25250180220MU20200140160MU15150100120MU101006575f192三三.烧结空心砖烧结空心砖(GB13545(GB1354592)92)1）规格规格烧结空心砖是以粘土、页岩或粉煤灰为主要原料烧制的主要用于非承重部位的空心砖，有290mm190mm90mm和240mm18
41、0mm115mm两种规格。砖的壁厚应大于l0mm，肋厚应大于7mm。空心砖顶面有孔，与烧结多孔砖相比，孔大而少，孔洞为矩形条孔或其它孔形，孔洞平行于大面和条面，孔洞率一般在35以上。砌筑时，孔洞水平方向放置，故又称为水平孔空心砖。空心砖形状见图。孔洞特点：孔洞特点：孔洞大而少，孔洞大而少，孔洞率孔洞率35%,平行于受压面平行于受压面.1顶面，2大面；3条面，4肋；5凹线槽；6外壁L长度，b宽度，d 高度1932、强度等级强度等级按抗压强度划分：5.0、3.0、2.0 (MPa)3、密度分级按干密度(kg/m3)划分：800、900、11004、产品等级 按强度、尺寸、外观、物理性能 划分：优等
42、品(A)、一等品(B)、合格品(C)5、特点：轻质、强度低、绝热；节土节能6、应用非承重的填充墙，如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。194 四、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。195A、粉煤灰砖粉煤灰砖 粉煤灰砖是以粉煤灰和石灰为主要原料，掺入适量石膏和炉渣，加水混合拌成坯料，经陈伏、轮碾
43、、加压成型，再经常压或高压蒸汽养护而制成的实心砖，呈深灰色，表观密度约为1500kg/m3。强度等级强度等级：20、15、10、7.5 产品等级产品等级：优等品、一等品、合格品B、灰砂砖灰砂砖 灰砂砖是用石灰和天然砂经混合搅拌、陈伏、轮碾、加压成型、蒸压养护而制得的砖。其表观密度为1800900kg/m3。强度等级强度等级：MU25、MU20、MU15、MU10 产品等级产品等级：优等品、一等品、合格品 此类砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础。但不得用于长期受热高于200和受急冷、急热交替作用或有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于有流水冲刷的部位。196 建筑砌块是一种比砌墙砖尺寸大的墙体材料
44、，有适用性强、原料来源广、制作以及使用方便等特点。常见的有粉煤灰砌块、混凝土砌块和蒸压加气混凝土砌块等 7-2 建筑砌块 197 1.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880380240和880430240两种。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分为一等品（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。粉煤灰砌块适用于砌筑民用和工业建筑墙体和基础。1982、混凝土小型空心砌块混凝土小型空心砌块(GB8239-8
45、7)1）规格 长高宽(mm)尺寸：390190190 空心率：25%2）强度等级按平均值、最小值划分：MU3.5、5.0、7.5、10.0、15.03）应用 低层、中层建筑的内墙、外墙 混凝土小型空心砌块主要用于一般工业和民用建筑的墙体。对用于承重墙和外墙的砌块要求其干缩率小于0.5mm/m，非承重或内墙用的砌块其干缩率应小于0.6mm/m。砌块的抗渗性应根据GB411183所规定的方法试验，分为S和Q两级。Q级只能用于无抗渗要求的部位。砌块的保温隔热性能随所用原料及空心率不同而有所差异，空心率为50的普通水泥混凝土小型空心砌块的热导率约为0.26W（mK）。1993.轻骨料混凝土小型空心砌块
46、轻骨料混凝土小型空心砌块特点特点：具有自重轻、保温性能好、抗震性能好、防火及隔音性能好。种类种类：按所用轻骨料的不同，可分为陶粒混凝土小砌块、火山渣混凝土小砌块、煤渣混凝土小砌块等三种。根据轻骨料混凝土小型空心砌块（GB1522994）标准规定，轻骨料混凝土小型空心砌块按排孔数分为单排孔砌块、双排孔砌块、三排孔砌块及四排孔砌块四类；按密度等级分为500级、600级，700级，800级，900级、1000级、1200级和1400级八个等级。主规格规格与普通混凝土小型空心砌块相同，为390mm190mm190mm，为满足一般多层住宅建筑需要，其块型通常有712种。轻骨料混凝土小型空心砌块的强度等级
47、强度等级：为1.5，2.5，3.5。小型砌块的耐久性包括抗冻性：（对非采暖地区抗冻标号不作规定，采暖地区，一般环境下，抗冻标号应达到D15；干湿交替环境下，抗冻标号应达到D25。）抗碳化性：（碳化系数为小型砌块碳化后强度与碳化前强度之比，如掺入粉煤灰掺合料的小砌块碳化系数不应小于0.8）。耐水性：只对掺粉煤灰的砌块耐水性作了规定：软化系数纵向 弦向径向 边材心材 0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 00 05 51 10 01 15 52 20 02 25 5含含水水率率，%收收缩缩率率，%体积弦向径向纵向新伐木材的干燥曲线新伐木材的干燥曲线 3-2 木材的性
48、质木材的性质251三、强度三、强度1 1、强度特征及应用、强度特征及应用强度类型 受力破坏原因 相对强度顺纹抗压 纤维受压失稳甚至折断 100横纹抗压 细胞腔被压断1030顺纹抗拉 纤维间纵向联系受拉破坏，纤维被拉断200300横纹抗拉 纤维间横向联系受拉破坏530顺纹抗剪 剪力面上纤维纵向连结破坏1530横纹抗剪 剪力面上纤维横向连结破坏715横纹切断 纤维被切断50100抗 弯 试件下部受拉破坏150300 3-2 木材的性质木材的性质2520 020204040606080801001001201201401400 05 51010151520202525303035354040含水率，
49、含水率，%强度，强度，MPa顺纹受拉弯曲顺纹受压顺纹受剪2、强度影响因素、强度影响因素 含水量：评定强度的标准含水率12%3-2 木材的性质木材的性质253 荷载时间荷载时间0 02 20 04 40 06 60 08 80 01 10 00 01 12 20 00 01 10 02 20 03 30 04 40 05 50 0荷荷 载载 持持 续续 时时 间间，d d木木材材强强度度，持持久久强强度度 3-2 木材的性质木材的性质由于木材受力后将产生塑性流变，使木材强度随荷载时间的增长而降低，木材的持久强度仅为极限强度的5060 254 环境温度环境温度 温度提高温度提高，细胞壁中胶结物质会
50、，细胞壁中胶结物质会软化，强度下降。软化，强度下降。缺陷：缺陷：木节、斜纹偏心、木节、斜纹偏心、裂纹、腐朽虫害裂纹、腐朽虫害 木材的强度是以无缺陷标准试件测得的，而实际木材在生长、采伐、加工和使用过程中会产生一些缺陷，如木节、裂纹和虫蛀等，这些缺陷影响了木材材质的均匀性，破坏了木材的构造，从而使木材的强度降低，其中对抗拉和抗弯强度影响最大。3-2 木材的性质木材的性质255第三节 木材的尺寸检量和材积计算一、木材的种类二、杉原条的尺寸检量和材积计算三、原木的尺寸检量和材积计算四、锯材的尺寸检量和材积计算五、材积表256第十章 防水材料 第一节第一节 沥青沥青 第二节第二节 沥青防水制品沥青防水
