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1、/ 我自考网整理 建筑材料 建筑材料 绪 绪 论 论 一、建筑材料及其分类一、建筑材料及其分类 建筑材料可从不同角度加以分类，如按材料在建筑物中的部位，可分为承重构件（梁、板、柱） 、屋 面、墙体、地面等材料；如按材料的功能，可分为结构材料、装修材料、防水材料、隔热材料等；如按化 学成分，可分为无机材料、有机材料和复合材料。 建筑材料的分类 黑色金属（铁、碳钢、合金钢） 金属材料 有色金属（铝、锌、铜及其合金） 天然石材（包括混凝土用砂、石） 烧结制品（烧结砖、饰面陶瓷等） 玻璃及其制品 水泥、石灰、石膏、水玻璃 混凝土、砂浆 无机材料 非金属材料 硅酸盐制品 木材、竹材 植物质材料 植物纤维
2、及其制品 塑料 涂料 合成高分子材料 胶粘剂 石油沥青及煤沥青 有机材料 沥青材料 沥青制品 玻璃纤维增强塑料 聚合物混凝土 沥青混凝土 复合材料 无机非金属材料与有机 材料复合 水泥刨花板等制品 二、建筑材料产品及其应用的技术标准二、建筑材料产品及其应用的技术标准 标准是指对重复事物和概念所做的统一规定，它以科学、技术和实践的综合成果为基础，经有关方面 协商一致，由主管机构批准发布，作为共同遵守的准则和依据。 从选择和使用建筑材料角度来看，主要有两类标准：产品标准、它是保证产品的适用性，对产品必须 达到的某些或全部要求所制定的标准。工程建设标准。它是对基本建设中各类的勘察、规划、设计、施工、
3、 安装、验收等需要协调统一的事项所制定的标准。 标准按适用领域和有效范围，分为国家标准（GB） 、行业标准（建筑材料 JC，建筑工程 JCJ，石油工 业 SH，冶金工业 YB 等） 、地方标准和企业标准。 实行标准化对经济、技术、科学及管理等社会实践有着重要意义，这样就能对重复性事物和概念达到 统一认识。 国际标准大致可以分为以下几类：团体标准和公司标准。美国材料与试验协会标准（ASTM） 。区域性 标准。前联邦德国工业标准（DN） 、日本工业标准（JIS） 。国际标准化组织（ISO） 。 第一章 第一章 建筑材料的基本性质 建筑材料的基本性质 第一节 第一节 材料的组成及结构材料的组成及结构
4、 材料的组成及结构是决定材料性质的基本因素。/ 我自考网整理 一、材料的组成：化学组成和矿物组成化学组成和矿物组成。 无机非金属材料的化学组成，通常以化学分析获得的各种氧化物含量的百分率（%）来表示。 根据化学组成仅能有限的了解材料的个别性质。有时化学组成相同的材料，其性质却不尽相同，这是 由于矿物的组成不同所致。 二、材料的结构 （一）宏观结构宏观结构：是指用肉眼或放大镜能观察到的毫米级构造状况，包括组成的基本单元形状、结合 形态、孔隙大小及数量等。宏观结构有如下类型： 散粒结构散粒结构：由单独的颗粒组成，不与其他颗粒相结合，如砂、石子。 聚集结构聚集结构：材料中的颗粒通过胶结材料彼此牢固的
5、结合在一起，如各种混凝土、某些天然岩石等。建 筑陶瓷和烧结砖也属于这种结构。 多孔结构多孔结构：材料中含有大量的、粗大或微小的（10 3 1mm） 、均匀分布的孔隙，这些孔隙或者连通， 或者封闭。加气混凝土、泡沫混凝土、发泡塑料、石膏制品等所特有的结构。 致密结构致密结构：材料在外观上和内部结构上都是致密的，金属、玻璃等材料即具有这种结构特征。这种材 料的体积密度大，导热性、强度等性能较高。 纤维结构纤维结构：是木材、纤维制品所特有的结构，其在平行纤维和垂直纤维方向上的强度、导热性及其他 一些性质明显不同，即各向异性。 层状结构层状结构：或称叠合结构，是板材常见的结构。如木胶合板、纸面石膏板、
6、层状填料的塑料。 （二）显微结构显微结构：是指用光学显微镜和电子显微镜观察到的构造状况，其尺度为 10 7 10 4 m。研究金 属材料显微结构的方法为金相分析金相分析，通过显微镜可观察到金属的显微形貌图像（如铁素体、珠光体等） 。 研究岩石、水泥、陶瓷等无机非金属材料显微结构的方法称为岩相分析岩相分析，通过显微镜可以分析出其显微结 构。 无机非金属材料按其显微结构可分为晶体和玻璃体。无机非金属材料按其显微结构可分为晶体和玻璃体。晶体又分为单晶体和多晶体。晶体又分为单晶体和多晶体。晶体具有一定的熔 晶体具有一定的熔 点和几何形状，点和几何形状，其性质其性质（强度、（强度、导热性等）导热性等）在
7、各个方向上是不同的，在各个方向上是不同的，即各向异性。即各向异性。建筑材料为多晶体，建筑材料为多晶体，材 材 料中每个晶体是无序排列的，一般情况下可认为是各向同性的。 料中每个晶体是无序排列的，一般情况下可认为是各向同性的。 玻璃体无固定熔点和几何形状，但具有化学活性。玻璃体呈各向同性，其强度低于晶体。玻璃体无固定熔点和几何形状，但具有化学活性。玻璃体呈各向同性，其强度低于晶体。 晶相（指晶体的种类）不同，即矿物组成不同，其性质自然不同。组成材料的晶粒越细小、分布越均 匀，则材料受力状态越均匀，强度越高，脆性越小，耐久性越高。晶体与晶体或晶体与玻璃体之间的界面 结合的越好，则材料的强度和耐久性
8、越高。 （三）微观结构微观结构：指原子（离子或分子）排列结构。对于晶体来说称为晶体结构，其尺度约为 10 10 m。 研究方法有 X 射线结构分析。物质内部的微观结构决定了材料的机械强度、硬度、熔点及其他重要性质。 材料中的晶体，按构成空间结晶格子的质点间键的特性，分为如下几种： 原子晶体原子晶体：是由原子构成的晶体，原子间以共价键相联系，结合较牢固，这种晶体以强度、硬度和熔 点高而著称。原子晶体又分单质晶体（金刚石、石墨等）和以两种元素组成的化合物晶体（石英、刚玉、 某些碳化物和氮化物等） 。 离子晶体离子晶体：是由正、负离子构成的晶体，正、负离子之间以离子键相联系。离子键的强弱遵守库仑定
9、律，它对晶体性质有显著影响。强度、硬度和熔点也较高，但波动大。二水石膏和硬石膏就属这种晶体， 前者强度和硬度较低，而且不耐水。 无机非金属材料的晶体（如方解石、长石等） ，通常既存在共价键，又存在离子键。 无机非金属材料的晶体（如方解石、长石等） ，通常既存在共价键，又存在离子键。 分子晶体分子晶体：由分子构成的晶体，分子之间靠微弱的分子间力（范德华力）相联系。分子晶体的硬度小、 熔点低。冰是常见的分子晶体。 冰是常见的分子晶体。 玻璃体微观结构与上述晶体不同，玻璃体微观结构与上述晶体不同，其质点其质点（原子、（原子、离子或分子）离子或分子）呈无序排列，呈无序排列，其特点是短程其特点是短程（短
10、距离 （短距离 内）有序，长程无序。 内）有序，长程无序。 无机非金属材料大部分是硅酸盐材料无机非金属材料大部分是硅酸盐材料。 硅酸盐按严格的化学概念是指由二氧化硅和金属氧化物所形成 的盐类。硅酸盐晶体是以硅氧四面体（ SiO4 4 ）为基本结构单元与其他金属离子结合而成。硅氧四面体 单元可以组成链状构造、层状构造、架状构造和岛状构造的硅酸盐晶体。 （四）建筑材料的孔隙：大多数建筑材料在宏观或显微结构层次上含有一定数量和大小的孔隙，如混/ 我自考网整理 凝土、烧结砖。 孔隙形成的原因：水分的占据作用、水分的占据作用、外加的发泡作用外加的发泡作用、火山爆发作用、火山爆发作用、焙烧作用焙烧作用。焙
11、烧形成孔隙的途 径有二：一是材料在高温下出现熔融的同时，材料内部由于某些成分的作用产生气体而膨胀，形成孔隙， 如陶粒：二是材料中掺入的可燃材料（如木屑、煤屑等） ，在高温下燃烧掉，留下孔隙，如微孔烧结砖。 孔隙的类型：孔隙按其基本形态特征可分为如下三种：连通孔隙、封闭孔隙、半封闭孔隙连通孔隙、封闭孔隙、半封闭孔隙。 空隙对材料性质的影响：孔隙的数量、大小及形态特征对材料许多性质都有影响。 （1）材料体积密度 减小； （2）材料受力的有效面积减少，强度降低； （3）由于体积密度的减小，导热系数和热容随之减小； （4）透气性、透水性、吸水性变大，一般来说，多孔材料对气体及水的扩散、透过较为容易，如
12、果孔隙 是孤立的，孔壁是由不透气材料构成，则不透气、不透水； （5）抗冻性是否降低，则要视孔隙大小和形态 特征而定。有些孔隙反而能提高抗冻性。 第二节 第二节 材料的物理性质材料的物理性质 一、基本物理性质 材料在自然状态下单位体积的质量称为体积密度体积密度。所谓材料在自然状态下的体积，是指构成材料的固 固 体物质的体积与全部孔隙体积体物质的体积与全部孔隙体积之和。体积密度与含水情况有关，在测定含水状态下的体积密度时，应同时 测定含水量，并加注明。如未注明均指绝对干燥材料的体积密度。 材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度密度。材料在绝对密实状态下的体积是指构成材料的固体 物质本身的体积，
13、或称实体积。体积密度小于密度。测量材料绝对密实状态下体积的简单方法是将材料磨 成细粉，以消除材料内部的孔隙，用排水法求得的粉末体积即为材料绝对密实状态下的体积。 对于密实材料，因孔隙很少，可不必磨成细粉，直接以排水法求得的体积作为绝对密实状态下体积的 近似值。按该体积计算出的密度称为表观密度（或视密度）表观密度（或视密度） 。 对于密实材料，在精确度要求不高的情况下，表观密度可以代替密实材料的密度或体积密度。 孔隙率孔隙率是指材料中孔隙体积与材料在自然状态自然状态下的体积之比的百分率，或称总孔隙率总孔隙率。 建筑材料的孔隙率在很大范围内波动，如平板玻璃的孔隙率接近于零，而发泡塑料的孔隙率却高达
14、 95%以上。 开口孔隙率开口孔隙率是指材料中能被水所饱和（即被水所充满）的孔隙体积与材料在自然状态自然状态下的体积之比的 百分率。闭口孔隙率为总孔隙率与开口孔隙率之差。 散粒材料（砂、石子、水泥等）在规定装填条件下单位体积（包括散粒材料中颗粒在自然状态下的体 积和颗粒之间的空隙体积）的质量称为堆积密度堆积密度。堆积密度的大小与材料装填于容器中的条件或材料堆积 状态有关。工程上通常所说的堆积密度是指松堆密度松堆密度。 散粒材料散粒材料在自然堆积状态下，其中的空隙体积与散粒材料在自然堆积状态下的体积之比的百分率称为 空隙率空隙率。 二、与各种物理过程有关的性质 亲水性和憎水性：材料与水接触时，首
15、先遇到的问题就是材料是否能被水所润湿。润湿是水被材料表 面吸附的过程，它和材料本身的性质有关。 当水与材料在空气中接触时，在材料、水和空气交点处，沿水滴表面做切线，此切线和水与材料接触 面所成的夹角称为润湿角或接触角。当润湿角小于等于小于等于 90，材料分子与水分子间相互作用力（吸附力） 大于水分子之间的作用力（内聚力） ，材料表面吸附水分，即被水润湿，表现出亲水性亲水性，这种材料称为亲 亲 水材料水材料。当润湿角大于润湿角大于 90时，材料分子与水分子间相互作用力小于水分子之间的作用力，材料表面不吸 附水分，即不被水润湿，表现出憎水性憎水性，这种材料称憎水材料憎水材料。上述概念也适用其他液体对材料的润湿情 况，相应称为亲液材料亲液材料或憎液材料憎液材料。 材料吸收水分的能力称为吸水性吸水性，吸水性用吸水率吸水率表示。体积吸水率体积吸水率就是材料的开口孔隙率开口孔隙率。一般提 到的吸水率，如未加说明均指质量吸水率质量吸水率。 材料吸水率，不仅与材料的亲水性或憎水性有关，也与孔隙率大小孔隙率大小及孔隙形态特征孔隙形态特征有关。 各种材料吸水率的范围变化很大：花岗岩为 0.02%0.7%，普通混凝土为 2%4%，烧结普通砖为 8%15%，多孔的绝热材料一般均大于 100%。高度多孔的材料，其吸水率宜用体积吸水率表示，因为体积/ 我自考网整理 吸水率不可能超过 100%。 吸水
