建筑材料课程教案资料

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1、1 建筑材料 电子教案 第一章绪论 本章主要了解建筑材料的分类和建筑材料技术标准 建筑材料特点 一 建筑材料的定义和分类 人类赖以生存的总环境中 所有构筑物或建筑物所用材料及制品统称为建筑材料 本课程的建筑材 料是指用于建筑物地基 基础 地面 墙体 梁 板 柱 屋顶和建筑装饰的所有材料 建筑材料的分类 1 按材料的化学成分分类 可分为无机材料 有机材料和复合材料三大类 无机材料又分为金属材料 钢 铁 铝 铜 各类合金等 非金属材料 天然石材 水泥 混凝 土 玻璃 烧土制品等 金属 非金属复合材料 钢筋混凝土等 有机材料有木材 塑料 合成橡胶 石油沥青等 复合材料又分为无机非金属 有机复合材料

2、聚合物混凝土 玻璃纤维增强塑料等 金属 有机 复合材料 轻质金属夹芯板等 2 按材料的使用功能 可分为结构材料和功能材料两大类 结构材料 用作承重构件的材料 如梁 板 柱所用材料 功能材料 所用材料在建筑上具有某些特殊功能 如防水 装饰 隔热等功能 二 建筑材料的特点 建筑材料在工程中的使用必须有以下特点 具有工程要求的使用功能 具有与使用环境条件相适应 的耐久性 具有丰富的资源 满足建筑工程对材料量的需求 材料价廉 建筑环境中 理想的建筑材料应具有轻质 高强 美观 保温 吸声 防水 防震 防火 无毒和 高效节能等特点 三 技术材料的类型 我国常用的标准有如下三大类 1 国家标准 国家标准有强

3、制性标准 代号GB 推荐性标准 代号GB T 2 行业标准 如建筑工程行业标准 代号JGJ 建筑材料行业标准 代号JC 等 3 地方标准 代号DBJ 和企业标准 代号QB 标准的表示方法为 标准名称 部门代号 编号和批准年份 第二章建筑材料的基本性质 本章主要了解材料的组成 结构和构造对性质的影响 重点掌握材料的物理性质和力学性质 一 材料的组成 结构及构造对性质的影响 2 材料的组成 包括化学组成和矿物组成 它是决定材料各种性质的重要因素 材料的结构可分为宏观结构 细观结构和微观结构 它是决定材料各种性质的最重要因素 1 宏观结构 构造 用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织称为宏观结

4、构 可分为 1 致密结构 如钢材 有色金属 玻璃 塑料 致密的天然石材等 其特点是强度和硬度较高 吸水性小 抗渗和抗冻性较好 2 多孔结构 如加气混凝土 泡沫塑料等 其特点是强度较低 吸水性大 抗渗和抗冻性较差 绝缘性较好 3 微孔结构 如普通烧结砖 建筑石膏制品等 其特点与多孔结构材料特点相同 4 纤维结构 如木材 竹材 玻璃纤维增强塑料 石棉制品等 其特点是平行纤维方向与垂直 纤维方向的各种性质具有明显差异 5 片状或层状结构 如胶合板 纸面石膏板 各种夹心板等 其特点是平面各向同性 同时提 高了材料的强度 硬度等 综合性能好 6 散粒结构 如砂子 石子 膨胀珍珠岩等 其特点是颗粒之间存在

5、大量空隙 其空隙率大小 主要取决于颗粒级配 颗粒形状及大小等 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 材料的细观结构对其力学性质 耐久性等影响很大 3 微观结构 用电子显微镜 X射线衍射仪等手段来研究材料原子 分子级的微观组织称为微观结 构 分为晶体与非晶体 二 材料的物理性质 一 密度 表观密度与堆积密度 1 密度 是指材料在绝对密实状态下 单位体积的干质量 2 表观密度 o 是指材料在自然状态下 单位体积的干质量 3 堆积密度 o 是指粒状或粉状材料在堆积状态下 单位体积的质 量 重点比较三者之间的区别 二 材料的密实度与孔隙率 1 密实度 D 是指材料体积内被固体

6、物质充实的程度 也就是固体体积 占总体积的比例 2 孔隙率 P 指材料体积内 孔隙体积占总体积的百分率 D P 1 三 材料的填充率与空隙率 1 填充率 D 是指散粒材料在堆积体积中 被其颗粒填充的程度 3 2 空隙率 P 是指散粒材料在堆积体积中 颗粒之间的空隙体积占堆 积体积的百分率 D P 1 四 材料与水有关的性质 1 材料的亲水性与憎水性 材料在空气中与水接触时 能被水湿润者为亲水性 具有亲水性的材料称为 亲水材料 否则为憎水性 具有憎水性的材料称为憎水性材料 2 材料的吸水性与吸湿性 1 含水率 Wh 指材料中所含水的质量占其干质量的百分率 2 吸水性 指材料与水接触吸收水分的性质

7、 其大小用吸水率表示 分 为体积吸水率和体积吸水率 一般材料的孔隙率愈大 吸水性愈强 开口而连通的细小孔隙愈多 吸水性 愈强 闭口孔隙 水分不易进入 开口的粗大孔隙 水分容易进入 但不能存留 故吸水性较小 材料的吸水性会对其性质产生不利影响 如材料吸水后 使其质量增加 体积膨胀 导热性增加 强度和耐久性下降 3 材料的耐水性 耐水性是指材料长期在水作用下 保持其原有性质的能力 结构材料的耐水性主要指强度的变化 用软化系数 KR 来表示 KR的大小 说明材料吸水饱和后其强度下降的程度 KR越大 表明材料吸水 饱和后其强度下降越少 其耐水性越强 反之则耐水性越差 一般认为KR 0 85 的材料 称

8、为耐水性材 料 经常位于水中或受潮严重的重要结构物 应选用KR 0 85 的材料 受潮较轻的或次要结构物 应选 用 KR 0 75 的材料 4 材料的抗渗性 抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性能 用抗渗系数K表示 5 材料的抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下 能经受多次冻融循环而不破坏 其强度也不严重降低的性质 用抗冻等级表示 抗冻等级是以试件在吸水饱和状态下 经冻融循环作用 质量损失和强度下降均不超过规定数值的 最大冻融循环次数来表示 五 材料的热性质 1 导热性 材料传递热量的性质称为材料的导热性 用导热系数 表示 导热系数越小 材料的隔热保温性能越好 4 2 热容量 材料受热

9、时吸收热量 冷却时放出热量的性质 称为热容量 用Q表示 3 热变形性 材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质 称为材料的热变形性 用线膨胀系数 表示 线膨 胀系数 越大 表明材料的热变形量越大 4 耐燃性 材料在空气中遇火不着火燃烧的性能 称为材料的耐燃性 按照遇火时的反应将材料分为非燃烧材 料 难燃烧材料和燃烧材料三类 三 材料的力学性质 1 强度 是指材料在外力 荷载 作用下不破坏时能承受的最大应力 根据外力作用方式的不同 材料强度有抗拉 抗压 抗弯 抗折 抗剪强度等 2 强度等级 根据其极限强度的大小 划分成若干不同的等级 称为材料的强度等级 脆性材料 主要根据其抗压强度来划分 塑性材

10、料和韧性材料主要根据其抗拉强度来划分 3 比强度 材料的强度与其表观密度的比值 称为比强度 它是衡量材料轻质高强性能的一项重 要指标 比强度越大 则材料的轻质高强性能越好 4 弹性 材料在外力作用下产生变形 当取消外力后 能完全恢复到原形状的性质 5 塑性 材料在外力作用下产生变形 当取消外力后 仍保持变形后的形状和尺寸的性质 6 脆性 材料在外力作用下 直到破坏前并无明显的塑性变形而发生突然破坏的性质 7 韧性 材料在冲击或震动荷载的作用下 能吸收较大能量 并产生较大变形而不发生破坏的性 质 四 材料的装饰性 建筑装饰材料的作用主要起装饰作用 保护作用和其他特殊作用 绝热 防潮 防火 吸声

11、隔音 等 而装饰效果主要取决于装饰材料的色彩 质感和线型 五 材料的耐久性 材料在使用过程中 能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏 也不失去其原有性能的性质 第三章气硬性胶凝材料 本章主要了解石灰 石膏 菱苦土 水玻璃的特性 技术性能要求和应用 一 胶凝材料概念和分类 在建筑工程中 将散粒材料 如砂子 石子 或块状材料 如砖或石块 粘合为一个整体的材料 统称为胶凝材料 胶凝材料可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料 有机胶凝材料又分为沥青类 天然树脂类 合成树脂类 无机胶凝材料又分为气硬性胶凝材料 如 5 石膏 石灰 水玻璃 菱苦土 水硬性胶凝材料 如硅酸盐水泥 铝酸盐水泥及其他水泥 二 建筑石膏的特性

12、及应用 特性 1 凝结硬化快 2 微膨胀性 3 孔隙率大 4 耐水性差 5 抗火性好 6 塑性变形大 应用 一般用于室内抹灰及粉刷 装饰制品 石膏板等 三 石灰的特性 1 石灰的熟化 生石灰 CaO 加水生成氢氧化钙的过程 称为石灰的熟化或消解过程 生石灰中常含有过火石灰 过火石灰表面有一层深褐色熔融物 熟化很慢 当石灰已经硬化后 其 中过火颗粒才开始熟化 体积膨胀 引起隆起和开裂 为了消除过火石灰的危害 石灰浆应在储灰池中 陈伏 两周以上 陈伏 期间 石灰浆表面应留有一层水 与空气隔绝 以免石灰碳化 2 石灰特性 石灰具有良好的保水性 凝结硬化慢 强度低 耐水性差 体积收缩大的特性 四 菱苦

13、土的应用 菱苦土地板具有保温 无尘土 耐磨 防火 表面光滑和弹性好等特性 若掺入耐碱矿物颜料 可 将地面着色 是良好的地面材料 菱苦土板有较高的紧密度与强度 而且具有吸音 隔热的效果 可做内墙板和其他建筑材料之用 加筋的菱苦土具有较高的强度 可以代替木材制成垫木 柱子等构件 菱苦土耐水性较差 故这类制品不宜用于长期潮湿的地方 菱苦土制品中不宜配臵钢筋 五 水玻璃 1 特性 水玻璃溶液可与水按任意比例混合 不同的用水量可使溶液具有不同的密度和粘度 水 玻璃具有很强的酸腐蚀性 能抵抗多数无机酸 有机酸和侵蚀性气体的腐蚀 水玻璃硬化时析出的硅酸 凝胶能堵塞材料的毛细孔隙 起到阻止水分渗透的作用 水玻

14、璃具有良好的耐热性能 水玻璃对眼睛和 皮肤有一定的灼伤作用 使用时应注意安全防护 2 应用 用于配制耐酸材料 耐热材料 涂料 灌浆材料 防水堵漏材料 第四章水泥 本章主要了解六种常用水泥的组成 特性及选用 一 硅酸盐水泥 1 概念 由硅酸盐水泥熟料 0 5 石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 称为硅酸盐水泥 硅酸盐水泥分为不渗加混合材料的 型硅酸盐水泥 代号P 和掺加不超过水泥质 量 5 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的 型硅酸盐水泥 代号P 2 主要熟料矿物 硅酸三钙 3CaO SiO2 简写为 C3S 含量 37 60 硅酸二钙 2CaO SiO2 简写为 C2S 含量

15、15 37 铝酸三钙 3CaO Al2O3 简写为 C3A 含量 7 15 6 铁铝酸四钙 4CaO Al2O3 Fe2O3 简写为 C4AF 含量 10 18 3 水泥熟料矿物的水化特性 硅酸三钙 C3S 硅酸二钙 C2S 铝酸三钙 C3A 铁铝酸四钙 C4AF 水化 凝结硬 化速度 快慢最快快 28d水化热多少最多中 强度高早期低 后期高低低 4 水泥的凝结硬化 水泥用适量的水调和后 最初形成具有可塑性的浆体 随着时间的增长 失去可塑性 但无强度 这一过程称为初凝 开始具有强度时称为终凝 由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结 此后 产生明显 的强度并逐渐发展而成为坚硬的石状物 水泥石 这一过程

16、称为水泥的硬化 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 1 水泥组成成分 2 石膏掺量 3 水泥细度 4 养护条件 温度 湿度 5 养护龄期 6 拌和用水量 7 外加剂 8 贮存条件 5 硅酸盐水泥的技术性质 1 细度 指水泥颗粒的粗细程度 它直接影响着水泥的性能和使用 凡水泥细度不符合规定者 为不合格品 2 凝结时间 分初凝时间和终凝时间 从加入拌和用水至水泥浆开始失去塑性所需的时间 称 为初凝时间 自加入拌和用水至水泥将完全失去塑性 并开始有一定结构强度所需的时间 称为终凝时 间 国家标准规定硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min 终凝时间不得迟于6 5h 凡初凝时间不符合 规定者为废品 终凝时间不符合规定者为不合格品 3 体积安定性 是指水泥在凝结硬化过程中 水泥体积变化的均匀性 体积安定性不良的水泥 作废品处理 4 强度及强度等级 水泥强度是表明水泥质量的重要技术指标 也是划分水泥强度等级的依据 按标准方法制作的一组试件 分别测定3d 和 28d 的抗压强度和抗折强度 根据测定结果 查表确定硅 酸盐水泥的强度等级 5 碱含量 指水泥中 Na2O和 K2O的含量 国家标准规定 水泥中碱