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1、建筑材料 绪论 项目 1 绪论 教学目标 了解建筑材料的分类 理解建筑材料在土木 工程中的作用 掌握建筑材料的技术标准 理解本课程的性质 任务及学习方法 建 筑 材 料 主讲教师 赵晓芳 绪论 建筑材料及其在国民经济中的作用 建筑材料的分类建筑材料的现状和发展趋 势 建筑材料的现状和发展趋势 建筑材料的目的和学习方法 指土木建筑工程 水利 水运 房屋 道路 桥 梁等 中所应用的材料 1 土木建筑工程的重要物质基础 所有的建筑物都由建筑材料构成 所有的建筑 工程都需要建筑材料 凡从事建筑工程的技术人 员都会接触到建筑材料问题 台北 101 金融 大楼 508 m 纽约世贸大厦 纽约世贸大厦 重建
2、52层大厦 三峡大坝 Three Gorges Dam 大 坝 2008北京奥运国家游泳馆 水立方 2008北京奥运会主体育场 鸟巢 2 与建筑技术的进步相互推动相互制约 建筑物的结构形式和施工方法受到建筑材 料性能的制约 建筑工程中许多技术问题 的解决 往往依赖建筑材料问题的突破 新型建筑材料的出现又会推动结构设计和 施工技术的革新 基本知识学习 1 1建筑材料的定义与分类 建筑材料的定义有广义与狭义两种 广义的建筑材料是指建造建筑物和构筑物的所 有材料 包括使用的各种原材料 半成品 成 品等的总称 如粘土 铁矿石 石灰石 生石 膏等 狭义的建筑材料是指直接构成建筑物和构筑物 实体的材料 如
3、混凝土 水泥 石灰 钢筋 豁上砖等 建筑材料的品种繁多 组分各异 分类方法也不尽相同 常用的分类是按材料的 化学成分和使用功能进行分类 1 按材料的化学成分分类 按建筑材料的化学成分司分为无机材料 有机材料和复合材料3大类 如表 1 1 所示 商品混凝土 建筑砌块和板材与粘土砖 高强混凝土与高层建筑大跨度结构 预 应力结构的大量应用 ETFE膜与膜结构施工 3 决定构筑物的功能和使用寿命 例 土墙草屋顶和全钢筋混凝土结构的寿命 钢材的锈蚀 混凝土的劣化 防水材料的老化 4 工程质量很大程度上取决于材料的质量控制 工程质量控制 4M1E Man 人 Machine 机 Material 料 Me
4、thod 法 Environment 环 5 构筑物的可靠度评价很大程度上依存于材料的可 靠度评价 6 决定工程的造价 工程预算中材料价格比重大 建筑材料的现状和发展趋势 材料科学的发展标志着人类文明的进 步 按照制 造生产 工具所 用材料 的种类 来划分 人类的 历史 史前的石器时代 青铜器时代 铁器时代 人工合成材料时代 建筑材料的发展 石材 木 材 粘土 竹材 草 砖 瓦 玻璃 钢 铁 混凝 土等人工 合成材料 非洲房屋 杜蒲草堂 故 宫 博 物 院 故 宫 博 物 院 武当山建筑 建筑材料的现状 普通水泥 普通钢材 普通混凝土和普通防水材 料是最主要的建筑材料 这些材料有比较成熟的生产
5、工艺和应用技术 使 用性能尚能够满足目前的消费要求 建筑工程中通常所说 三大主材 钢材 水 泥 木材等 1 2 建筑材料在土木 工 程中的作用 建筑材料是土木土程的重要物质基础 当前 轻质 高性能 多功能 美观 高效能 的新烈建筑材料 特别是新型复合材料 研究与生产 使建筑材料品种大增 质录和配 套水平显著提高 充分利用废料及再生资源的 建筑材料不断出现 节能环保的材料和现代化 生产工艺不断开发 建筑材料的理论研究及试 验技术 测试方法止逐步现代化 按指定性能 设计 生产新建筑材料的方向不断前进 制品 形式不断朝着人型化 预制化 构件化 规范 化力一向发展 建筑材料行业正沿着科技创新 和可持续
6、发展的道路前进 1 3 建筑材料的技术标准 建筑材料具有一定的技术性质 这此性质由国家标 准或有关的技术规范规定一此技术指 标 在下程设 计与施工过程中 都必须按这此技术指标来评价建 筑材料的质量 材料标准一般包括产品规格 分类 技术性能 试验力一法 验收规则 包装 储存 及运输等 产品标准化是现代社会化大生产的产物 是组织现代化大生产的重要手段 也是科学管理 的重要组成部分 建筑材料标准是企业的产品质量 是否合格的技术依据 也是供需双力一对产品质量 进行验收的依据土木工程 按标准合理地选用材料 能使结构设计 施工工艺相应标准化 可加快施 工进度 使材料在上程实践中具有最佳的经济效益 目前我国
7、常用的标准有 4 级 1 国家标准国家标准是由国务院 t J 准化 行政部门制定的可分为强制性标准仁代号 为 GB 如 通用硅酸盐水泥 GB 1 752 007 和推荐性标准巨代号为 GB T 如 碳素结构钢 2 行业标准 对没有国家标准而义需要在个国某行业范 围内统一的技术标准 以制定行业标准 行业标准是由国务院有关行政部门制定 报国务院标准化行政主管部门备案 如建 筑土程行业标准 代号为 JGJ 水利行业 标准 建筑材料行业标准 代号为 JC 冶金上业行业标准 代号为 Y 玛 交通行 业标雕 代号为 JT 和林业行业标准 代 号为 LY 等 3 地方标准 对没有国家和行业标准 又需要在省
8、自 治区 直辖市范围内统要求 可以制定地 力一标准 代号为 DB 4 企业标准 对没有国家和行业标准 又没有地方标准的 企业应 i 制定其产品标准 代号为 QB 标 准的表示力法为 标准名称 部门代号 编号 和批准年份举例如下 国家标准 强制性 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋 国家标准 推荐性 低碳钢热轧圆盘条 建工行业 标准 普通混凝土配合比没计规程 对强 制性国家标雕 任何技术小得低于其中规定的 要求 对推荐性川家标准 表小也可执行其他 标准的要求 但是推荐性标准一旦被强制性标 准采纳 就认为是强制性标准 地方标准或企业标 准所制定的技术要求 高于国家标准随着 建筑材料科研及生产的发展 建筑材料
9、技 术标准也不断变化 根据需要国家娇年都 发布一批新的技术标准 修汀或废止一些 日标准 并逐步与国际接轨 对于建筑 材料使用者 热悉和运用建筑材料技术标 准 有着十分重要的意义 除了在选用材 料时必须严格执行技术标准外 使用代用 材料 必须按标准进行试验论证 目前存在的问题 与发达国家相比 目前存在的问题有 品种规格少 质量档次低 路面黑化沥青多进口 生产和使用能耗大 粘土砖浪费资源 能耗大 浪费严重等问题 因此 如何发展和应用新型的建筑材料已经成为 现代化建设急待解决的问题 发展方向 可持续发展 1 原材料充分利用工业废业废 料 能耗低 可循环环使用 不破 坏生态态平衡 有效保护护天然资资源
10、 2 生产产和使用过过程不产产生环环境污污染 3 产产品可再生循环环和回收利用 4 产产品性能轻质轻质 高强 多功能 不仅对仅对 人畜无害 而 且能净净化空气 抗菌 防静电电 防电电磁波等 5 加强材料的耐久性设计设计 和研究 6 主要产产品和配套产产品同步发发展 并解决好利益平衡关系 建筑材料的分类 按建筑材料的功能分类 结构材料 防水材料 装饰材料 防护材料 保温隔热材料等 按化学组成分类 本课程内容和学习要点 建筑中常用材料的品种 规格 性能及使用方法 在储运 验收中必须注意的有关问题 常用建筑材料的主要技术性质 材料的组成 结构 构造与性质的关系 以及原料 生产工艺过程及 其对材料性质
11、的影响 节约材料 改善性能及防护处理的原则和方法 主要常用建筑材料的质量检验方法及相应的技术标 准 建筑材料发展方向 我国的建筑材料技术标准 国家标准 部颁标准 地方标准和企业标准 国家标准GB 部颁标准 建材标准代号 JC 建工标准代号 JG 交通标准代号 JT 石油标准代号 SY 化工标准代号 HG 水电标准代号 SD 冶金标准代号 YJ 地方标准 DB 企业标准则仅适用于本企业 代号为QB 国际标准 ISO 美国材料试验协会标准 ASTM 日本工业标准 JIS 德国工业标准 DIN 英国标准 BS 法国标准 NF 学习方法 1 掌握材料科学研究的一般规律 2 抓住专业学习的目的 掌握重点
12、 3 重视实验与实践 4 记忆的方法 列表 对比 5 重视自学能力的培养 继续 项目 2 建筑材料的基本性质 2 细观结构 用光学显微镜所观察到的微米级组织结构称为细 观结构 又称为亚微观结构或显微观结构 该结 构主要研究材料内部的晶粒 颗粒等的大小和形 态 境界或界面 孔隙与微裂纹的大小 形状及 分布等 例如 分析金属材料晶粒的粗细及其金 相组织 可分辨混凝上的过渡区 水泥石及其孔 隙组织 可观察木材的木纤维 导管 髓线 树 脂道等组织 材料的细观结构对其力学性质 耐 久性等影响很大 材料的晶粒细化能提高强度 如在钢材中加人钦 钒 妮等合金元索 能细化 晶粒 显著提高强度 改善混凝土过渡区的
13、结构 可大幅改善混凝土的性能 2 非晶体 将熔融物迅速冷却 质点来不及按一定规律 排列血凝固成的固体 称为非晶体 也称 玻璃体或无定形体 非晶体的特点是没有 固定的儿何外形 一各向同性 由于急速 冷却 大量的化学能末释放出来 所以非 晶体材料具有化学小稳定性 容易与其他 物质起化学反应 如粒化高炉矿渣 火山 灰 粉煤灰等 将熔融物慢慢冷却 可凝 固成晶体 本章教学目标 熟悉 主要技术性质的物理意义 影响因素及熟悉 主要技术性质的物理意义 影响因素及 对其它性质的影响 对其它性质的影响 掌握 材料各种基本性质的概念 指标的计算 掌握 材料各种基本性质的概念 指标的计算 了解 材料的各性质在工程实
14、践中的意义了解 材料的各性质在工程实践中的意义 建筑材料是建筑工程的物质基础 材料的性质与 质量很大程度上决定了工程的性能与质量 在工程实践中 选择 使用 分析和评价材料 通常是以其性质为基本依据的 材料的性质 基本性质 建筑工程中通常必须考虑 的最基本的 共有的性质 特殊性质 材料本身的不同于别的 材料的性质 是材料的具体 使用特点的体现 本章讲述 相关章节讲述 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 材料的耐久性材料的耐久性 材料的力学性质材料的力学性质 本章内容本章内容 2 2 2 2 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 2 2 11 2 2 11 与质量有关的基本物理性质与质量有关的基
15、本物理性质 先介绍材料的体积组成先介绍材料的体积组成 大多数建筑材料的内部都含有孔隙 孔隙 的多少和孔隙的特征对材料的性能均产生 影响 开口孔 闭口孔 1 材料绝对密实体积 2 材料的孔体积 开口孔体积 闭口孔体积 3 材料在自然状态下的体积 材料堆积体积 间隙体积 1 1 密度密度 材料在绝对密实状态下单位体积的质量 称为材料的密度 俗称比重 1密实材料 如金属材料 花岗岩等 材料的内部密实而没有孔隙 密实体积的测定方法 2 2表观密度表观密度 材料在自然状态下单位体积的质量 称为 材料的表观密度 原称容重 2 材料的内部有许多孔隙 孔隙材料 如砖头 混凝土 木材等 形状规则的体积可以直接量
16、测计算而得 形状不规则的体积可将其表面用蜡封以后 用排水法测得 砂 石的表观密度可以近似地当作其密度 称为视密度 测定表观密度时须同时测定其含水率 注 明含水状态 一般为气干状态 烘干状态下的表观密度 叫干表观密度 3 3堆积密度堆积密度 散粒材料在堆积状态下单位堆积体积的质 量 称为材料的堆积密度 原称松散容重 3内部有孔隙材料的材料破碎成颗粒堆积在一起 如石子 砂砾等 堆积材料颗粒的内部有许多孔隙 堆积材料颗粒之间存在许多空隙 材料的堆积密度大小取决于散粒材料的视 密度 含水率以及堆积的疏密程度 松散堆积密度 自然堆积状态 紧密堆积密度 振实 压实状态 干堆积密度 干燥状态 名称定义表达式单位备注 密度 表观密度 堆积密度 材料的密度 表观密度与堆积密度 材料在绝对密实状态下 单位体积的质量 材料在自然状态下 单 位体积的质量 材料在堆积状态下 单 位体积的质量 g cm3 m3 m3或 g cm3 4 4 密实度与孔隙率密实度与孔隙率 1 密实度 密实度是指材料体积 内被固体物质所充实 的程度 图1 1 材料孔隙率示意图 2 孔隙率 孔隙率是指材料体积 内 孔隙体积占总体 积的百
