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1、（建筑材料）建筑材料是一门重要的专业基础课第一章绪论建筑材料是一门重要的专业基础课，对于土木工程专业的学生来说是一门必修课，对于其他专业的学生来说是一门选修课，而对于其他工程技术人员来说，学习这门课程也是有用的。1建筑材料的定义及其分类1） 定义：任何建构筑物都是用材料按一定的要求构筑而成，建筑工程中所使用的所有材料通称为建筑材料。知识点滴：万里成城：（体现我国古代建筑工程的高度成就，表现我国古代劳动人民的聪明才智）总长度大约有十万里以上！所用建筑材料：土、石、木料、砖、石灰。关外有关、城外有城，其材料运输量之浩大、工程之艰巨世所罕见。知识点滴：河北赵州石桥建于1300多年前（桥长约51m，净
2、跨37m），建造该桥的石材为青白色石灰岩。比意大利人建石拱桥晚400多年,但在主拱肋与桥面间设计“敞肩拱”，比外国早了1200多年。2） 分类：按化学组成分类按使用功能分类2土木工程与材料的关系（1）材料是保证土木工程质量的基础。材料是构成土木工程建（构）筑物的物质基础，当然也是其质量基础。在一般土木建筑工程的总造价中，与材料有关的费用占50%以上（2）在实际工程中，材料的选择、使用及管理，对工程成本影响很大。比如广东某跨海桥，其桥面原来使用的钢纤维混凝土，使用一年以后出现了许多裂纹，后来要铲去重新铺沥青混凝土，从而大大增加了工程的造价。（3）材料对土木建筑工程技术进步起了一个促进作用。例如钢
3、材及水泥的大量应用和性能改进，取代了过去的砖、石、土木，使得钢筋混凝土结构已占领了土木工程结构材料的主导地位。现代玻璃、陶瓷、塑料、涂料等新型材料的大量应用，又把许多建筑物装扮得绚丽多彩。3建筑材料的技术标准国家标准有三大类：（1）国家标准如GB175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥其中“GB”为国家标准的代号，“175”为标准编号，“1999”为标准颁布年代号，“硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥”为该标准的技术（产品）名称，上述标准为强制性国家标准，任何技术（产品）不得低于此标准。此外，以“GB/T”为推荐性国家标准代号，它表示也可以执行其他标准，是非强制性的。（2）行业标准如JC/T479-
4、92建筑生石灰其中“JC”为建材行业的标准代号，“T”表示推荐标准；“479”为此类技术标准的二类类目顺序号；“92”为标准颁发年代号。（3）地方标准（DBJ）和企业标准（QB）:国际标准大致有以下几类：团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公司的标准。如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。国际标准化组织标准，代号ISO。4建筑材料的发展趋势最早使用的建筑材料是石材、木材和泥土，后来发展为使用石灰、砖瓦等，再到后来就到钢筋混凝土，还发展了各种新型的墙体材料等。（1）轻质、高强；（2）发展多功能材料；（3）廉价、低耗能；（4）由单一材料向复合材料及制
5、品发展；（5）扩大装配式预制构件的工厂化生产；（6）用工农业废料、废渣等代替自然资源为原料，向环保方向发展；（7）发展更多花色品种的装饰材料。5，本课程的学习任务：建筑材料是土木工程类专业的一门技术基础课。本课程的任务是使学生具有建筑材料的基本知识,在进行建筑工程设计、施工和工程监理时能正确认识和利用建筑材料的物理、化学和力学性质，并掌握各类建筑材料所具有的使用功能，也为以后相关课程的学习打下基础。；第2章建筑材料的基本性质【教学重点与难点】重点：材料的强度等力学性质。难点：孔隙率对材料性能的影响。第一节材料的化学组成、结构及构造一材料的组成对性质的影响1）材料的组成是指材料的化学成分和矿物组
6、成。材料组成是材料性质的基础，它对材料的性质起着决定性的作用。材料化学组成相同但矿物组成不同也会导致性质的巨大差异。例如：钢材中的C元素对钢材性质的影响.2）材料的矿物组成是指元素组成相同，但分子团形成形式各异的现象。例：水泥中各矿物组成不同，对强度、水化热、凝结速度等的影响也不同。二材料的结构对性质的影响（1）宏观结构：材料的宏观结构是指可用肉眼能观察到的外部和内部的结构。常见的有：1，致密结构：钢材、有色金属、玻璃、天然的致密石材和铝合金等；2，多孔结构：加气混凝土、泡沫塑料、刨花板等；3，微孔结构：石膏、烧土制品；4，纤维结构：木材、玻璃纤维、矿棉等；5，层状或片状结构：胶合板、复合木地
7、板、纸面石膏板等；6，散粒结构：石子、砂等；7,纹理构造:花岗岩、大理石等。（2）细观结构：用光学显微镜可以观察到的微米级组织结构称为细观结构。如混凝土中可以观察到的粗细颗粒、水泥石以及孔隙等。（3）微观结构用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来研究的原子、离子、分子层次上的组成形式。土木工程材料的使用状态均为固体，固体材料的微观结构基本上可分为晶体、玻璃体、胶体三类，不同结构的材料，各具不同特性。晶体结构：具有强度高、硬度较大、有确定的熔点、力学性能各异的共性，建筑材料中的金属材料何非金属材料中的石膏都是典型的晶体结构。玻璃体微观结构的特点：是组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序混沌状态.胶体：
8、是建筑材料中常见的一种微观结构形式。如水玻璃等.第二节材料的物理性质一密度根据体积的表现形式不一样，有密度、体积密度和堆积密度三种概念。1，密度：是指材料的在绝对密实状态下，单位体积的干质量。计算公式：密度的测定办法：1）测质量：烘干（烘箱）-干燥（干燥器）-称量（天平）；2）测体积：（a）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、玻璃等（b）外观不规则的坚硬颗粒，如砂、石等，可由排水法测得；（c）可研磨的非密实材料，如砌块、石膏等，V可采用密度瓶测定。2，表观密度：是指材料的在自然状态下，单位体积的干质量。计算公式：表观密度的测定：（1）外形规则的材料，如砖，可直接测量体积得到；
9、（2）外形不规则的，可采用封腊排水法测定体积；思考题：对同种物质，试比较密度和表观密度的大小？【例题】、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、密度、吸水率。解：1）表观密度：o=m1/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3孔隙率P=V孔/Vo100%=37%V孔/1462.8100%=37%故孔的体积：V孔=541.236cm3，求密实物质的体积：V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm32）求密度：=m1/V=2487/921.6=2.7g/cm33）求含水率：W
10、=(m2-m1)/m1100%=(2984-2487)/2487100%=20%3，堆积密度：是指粉末状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。计算公式：一般采用容积筒测定容量升的大小视颗粒的大小而定，一般砂子采用1L的容量升，石子采用10L，20L，30L的容量升。常用材料的密度、表观密度和堆积密度值参见教材二材料的密实度和孔隙率、填充率和空隙率1，材料的密实度：是指材料的体积内，被固体物质充满的程度，用D表示，2，材料的孔隙率P：是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。材料的孔隙可分为闭口孔和开口孔。材料内部孔隙示意计算公式：3，材料的填充率D：它是指散粒状材料堆积体积中，颗粒
11、体积所占的百分率。4，空隙率P：它是指散粒状材料堆积体积中，颗粒间空隙体积所占的百分率。三材料与水有关的性质1，亲水性和憎水性：材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质；常见的憎水性材料有：沥青、石蜡和塑料等，常用做防水、防潮材料。2，吸水性：材料在水中吸收水分的性质，称为吸水性，有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法：（1）质量吸水率：（2）体积吸水率：3，吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质，称为吸湿性；4，耐水性：材料耐水性指材料长期在水的作用下不破坏、强度不明显下降的性质。一般用软化系数KR表示，KR0.85的为耐水材料5，抗渗性，指抵抗压力水渗透的性
12、质。用抗渗等级P表示，如P6表示材料的最大渗水压力为0.6MPa;6，抗冻性，指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏,强度也不显著下降的性质。一般用抗冻等级F表示，如F10，表示在标准试验条件下，材料强度下降不大于25，质量损失不大于5，所能经受的冻融循环次数最多为10次。四材料与热量有关的性质1， 导热性：导热性指当材料两侧有温度差时热量由高温侧向低温侧传递的能力，用导热系数来表示。思考题1：影响材料导热系数的主要因素有哪些？答：（1）材料的化学组成和物理结构：如金属比非金属导热系数大（2）孔隙状况：孔隙率越大，导热系数越小；（3）含水率：受潮后导热系数较大；（4）环境的温度：温度越高
13、，导热系数越大。思考题2：为什么保温隔热材料使用过程中一定要注意防潮防冻？答：因为空气、水和冰的导热系数依次增加，故保温材料在受潮、受冻后，导热系数可增大100倍左右。2， 材料的热容量：指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。3， 耐燃性和耐火性：材料在空气中遇火燃烧的性能称为耐燃性。（1） 非燃烧材料：砖、天然石材、混凝土、砂浆、金属材料等；（2） 难燃烧材料：石膏板、水泥石棉板等；（3） 燃烧材料：胶合板、纤维板、木材等。第三节材料的力学性质一强度、比强度和强度等级1，强度：材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。在外力作用下，材料抵抗破坏的能力称为强度。根据外力作用方式的不
14、同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等形式。()抗压()抗拉()抗折()抗剪课堂例题：用直径为10mm的钢筋做抗拉强度实验，测得破坏时的拉力为31.5kN,求此钢筋的抗拉强度？2，比强度：指材料强度与其表观密度之比。3，强度等级：强度等级是按照强度的大小进行分级；塑性材料一般按照材料的抗拉极限强度进行分级，如钢材分为Q195,215,235,255,275等；脆性材料一般按照材料的极限抗压强度进行分级的，如水泥一般分为42.5，52.5，62.5等二弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。（弹性模量的定义）材料在外力作
15、用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。如：钢材的应力应变曲线；三韧性与脆性1，脆性：材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。如砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土和铸铁等；2，韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。如建筑钢材、木材和塑料等；四硬度和耐磨性1，硬度：是指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。金属材料等的硬度常用压入法测定，如布氏硬度法，是以单位压痕面积上所受的压力来表示。陶瓷等材料常用刻划法测定。工程中有时用硬度来间接推算材料的强度，如回弹法用于测定混凝土表面硬度，间接推算混凝土强度。2，耐磨性：是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性与材料的组成结构及强度、硬度有关。在土木工程中，道路路面、工业地面等受磨损的部位，选择材料需考虑其耐磨性。第四节材料的耐久性材料的耐久性：材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之
