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1、建筑设计基础l主讲教师：张 勇 学习的意义建筑设计基础是研究建筑各组成部分的 组合原理、构造方法及建筑空间环境的设计 原理的一门综合性技术课题。是从事建筑设 计、施工等工作必备的基本知识。近代建筑科学技术的发展离不开综合相 关学科的成就。从某种意义上，综合就是创 造。仅靠建筑设计人员是不可能完成的。结 构设计或施工技术人员必须懂得建筑技术。 l 建筑材料章节为建筑工程类专业 的技术基础课。本课程的目的是为学习 建筑设计、建筑施工、结构设计专业课 程提供建筑材料的基本知识，并为今后 从事专业技术工作能够合理选择和使用 建筑材料打好基础。l 从本章的目的及任务出以，课程 内容着重于材料的性质和应用
2、，对这两 方面内容提出如下要求：l 1、在材料性质方面：掌握材料 的组成、性质及技术要求；了解材料组 成及结构对材料性质的影响；了解外界 因素对材料性质的影响；了解各主要性 质间的相互关系；初步学会主要建筑材 料的试验方法。l 2、在材料应用方面：根据工程 要求能够合理地选用材料；熟悉有关国 家标准或行业标准；了解材料使用方法 的要点；学会混凝土配合比设计第五章 建筑材料 第一节 概论第二节 建筑基本材料第三节 建筑结构材料第四节 建筑功能材料内容： 1.1、建筑材料的定义和分类1.2、建筑材料工程结构关系1.3、建筑材料组成结构性能关系1.4、建筑材料人类环境关系 1.5、建筑材料课程的特点
3、与学习内容 第一节 概 论 1.1 建筑材料的定义建筑材料:是人类建造活动所用一切材 料的总称.人类社会的基本活动如衣、食、住 、行、无一不直接或间接地和建筑材料密切 相关如常见的粘土砖、石材、石灰、木材 、水泥、混凝土、钢材、陶瓷砖、沥青卷材 、玻璃、各种油漆、涂料、PVC管等等。 1.2 建筑材料的分类l一、按化学成分 l 无机材料金属材料、非金属材料l 有机材料植物材料、沥青材料、合 成高分子材料l 复合材料：有机无机、金属非金 属、金属有机二、按建筑工程中的功能分 l 承重材料和非承重材料，防水材料、 饰面材料、保温隔热材料、吸声材料。无机材料l金属材料： 黑色金属钢铁、不锈钢 l 有
4、色金属铝、铜、铝合金l非金属材料：天然石材花岗岩、大理石等 烧土制品粘土砖、瓦、陶瓷胶凝材料石灰、石膏、水泥玻璃平板玻璃、玻璃砖 无机纤维材料玻璃、碳纤维有 机 材 料植物材料：木材、竹材、植物纤维等 沥青材料：煤、石油沥青、各类卷材 合成高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂复 合 材 料有机无机：树脂混凝土、纤维增强塑料等金属非金属：钢筋混凝土、钢纤维混凝土 金属无机材料：涂覆钢板、涂覆铝合金板、 塑铝管、塑钢门窗等 按使用功能分类建筑结构材料构成建筑物受力构件（ 梁、板、柱、基础、框架）和结构所用的材 料。常用石材、混凝土、钢材、钢筋混凝土 等。墙体材料构成建筑物内外和分隔室内 空间所用的材料。
5、砖、砌块、复合板材等。建筑功能材料具有某种特殊功能的非 承重材料。如防水材料、吸声材料、装饰材 料等等。1.3 建筑材料与建筑结构的关系l 建筑材料的更新是新型结构出现与 发展的基础。l 新的轻质高强材料的不断涌现，为 结构向大跨度、轻型化和新型结构形式发 展提供了前提条件。1.4建筑材料的结构性能组 成l 要合理地选用材料，就必须对不同材 料进行l 比较，了解各种材料的特性，包括强 度与破坏l 特性、变形性能、耐久性能等多方面1.5 建筑材料人类环境关 系l 建筑材料是人类与自然环境之间的重 要媒介，直接影响人类的生活与社会环境 。 l 人类大量建造的基础设施对生存环境 发挥着巨大的积极作用
6、，同时也带来不容 忽视的消极作用，即大量地消耗地球的资 源和能源，在相当程度上污染了自然环境 和破坏生态平衡。 l 从人类社会可持续发展的前景出发， 建筑材料也要注意可持续发展的方向。l “绿色建筑材料”、“生态建筑材料 ”、材料的再循环使用。 复习思考：1、预习教材。2.1、 天然石材2.2、 石灰2.3、 石膏2.4、 水玻璃2.5、 水泥2.6、 木材2.7、 建筑塑料 第二节第二节 建筑基本材料建筑基本材料2.1 石 材岩石的基本性质常用建筑石材2.1.1 岩石的基本性质石材是天然岩石不经机械加工 或镜机械加工而的到的材料的统称。 一.造岩矿物天然岩石是矿物的集合体，组 成岩石的矿物称
7、为造岩矿物。石英 是结晶的二氧化硅长石 是钾，钠钙等的铝硅酸盐 的晶体角闪石，辉石，方解石 白云石岩石的结构与性质二.岩石的结构与性质1.岩石大多数属于结晶晶体 ，少数属于玻璃质结构两者相 比结晶质的较玻璃质的强度高 ，化学稳定性及耐久性好。2.岩石的孔隙率较大，则岩 石的强度，抗冻性，耐水性及 耐久性等会显著下降。2.1.2 常用建筑石材l一.常用建筑石材（一）花岗岩l 它属于深成岩，是火成岩中分布 最广的岩石，其主要的矿物组成为长石 ，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗 风化性好及耐久性高，耐酸性好。l 花岗岩主要用于基础，挡土墙， 勒脚，踏步地面，外墙饰面雕塑。石灰岩和大理岩l（二）石灰岩
8、l 它属于沉积岩，主要由方解石组 成l石灰岩可用与基础，墙体，挡土墙等砌 体。l（三）大理岩l 它属于副变质岩，由石灰岩或白 云岩变质而成，主要矿物组成为方解石 和白云石。大理岩主要用于室内的装修 ，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏 步。2.2 石 灰 内容: 石灰的原料与生产石灰的熟化与硬化 石灰的特性与应用石灰质量要求2.2.1 石灰的原料与生产l 1.生产石灰的原料主要是碳酸钙为主的 天然 岩石。CaCO3CaO+CO2（900-1100度）即的生石灰，其内部孔隙大，晶粒小，体 积密度小，与水作用快。l 2.欠火石灰：温度控制不够产生的，它 只是降 低了石灰的利用率，不会带来危 害。l
9、3.过火石灰： 是由于温度过高得到的 石灰，它的结构致密，孔隙率小，体积密 度大2.2.2 石灰的熟化与硬化l（一）石灰的熟化l 生石灰（氧化钙）与水发生作用生成 熟石灰（氢氧化钙）的过程，称为石灰的 熟化或消解。l CaO+H2OCa(OH)2l 熟石灰又称消石灰，有两种熟化形式 即：石灰膏与消石灰(二) 石灰的硬化l 石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化 和炭化硬化. 机理:l 干燥硬化砌体吸水、空气l 碳化硬化碳化生成CaCO3l 由于空气中的二氧化碳少,且生成的 碳酸钙负在表面阻止反应的进行因此石 灰浆体硬化慢,强度低,也不耐水。2.2.3石灰的特性、质量要求与应 用l(一).石灰的特性:l
10、 1.保水性与可塑性好 2.凝结硬化慢,强 度低l 3.耐水性差 4.干燥收缩大l(二).石灰的的质量要求l 建筑生石灰的技术要求为有效氧化钙 和有效氧花镁的含量,二氧化碳含量及细度 并按此划分优等品,一等品,合格品,P216表 5-5。l 建筑消石灰的技术要求为有效氧化 钙和有效氧化镁含量,游离水含量,体积 安定性及细度,并由此划分优等品,一等 品,合格品见表3-4 (三).石灰的应用l 拌制灰土或三合土、 配制水泥石 灰砂浆、l 石灰砂浆、 石灰膏罩白、 制作碳 化石灰板、l 制造加气混凝土砌块、 粉煤灰 砌块等l 配制无熟料水泥：矿渣石灰磨 细2.3 石 膏l 建筑工程中将能够把散粒状材
11、料或 块状黏结成一个整体的材料称为胶凝材 料。它分为无机胶凝材料和有机胶凝材 料。无机胶凝材料按硬化条件分为气硬 胶凝材料和水硬胶凝材料。l一.建筑石膏的凝结与硬化l（一）建筑石膏的水化l CaSO41/2H2O+3/2H2O= CaSO42H2Ol(二）建筑石膏的凝结与硬化l 从加水开始拌和一直到浆体刚开始 失去可塑性的过程称为浆体的初凝，对 应的时间为初凝时间；从加水开始拌和 一直到浆体完全失去可塑性，并开始产 生强度的过程称为浆体的硬化，对应的 时间称为终凝时间。2.3.1 建筑石膏的质量和应用l1.建筑石膏的质量要求：l 主要有强度，细度和终凝时间。并按 强度，细度和终凝时间划分为优等
12、品，一 等品，和合格品。各等级建筑石膏的初凝 时间不得小于6min,终凝时间不得大于 30min.l2.建筑石膏的应用建筑石膏的用途很广，主要用于室内 摸灰，粉刷，和生产各种石膏板2.3.2 建筑石膏的特性l建筑石膏的特性：l1）凝结硬化快l2）凝结硬化时体积膨胀l3）孔隙率大与体积密度小l4）保温性和吸收性好l5）强度较低l6）具有一定的调温和调湿性能l7）防火性好，但耐火性较差l8）耐水性，抗掺性，抗冻性差2.4 水 玻 璃2.4.1 水玻璃的组成l 俗称泡花碱石英砂苛性钠l品种: l硅酸钠水玻（Na2O.nSiO2） l硅酸钾水玻璃（ K2O.nSiO2 ） l硅酸锂水玻璃（ Li2O.
13、nSiO2 ） l通式：R2O.nSiO2 n-水玻璃模数l 二氧化硅与氧化钠的摩尔数的比 值称为水玻璃的摩尔数l 水玻璃的浓度越高,则水玻璃的密 度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的 黏结力与强度,耐热性与耐酸性越高.l 水玻璃的模数越高,则水玻璃的密 度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的 黏结力与强度,耐热性与耐酸性越高2.4.2 水玻璃的硬化l 碳化硬化水玻璃吸水空气中的二氧 化碳,析出二氧化硅凝胶,并逐渐干燥脱水 成为氧化硅而硬化l l Na2O.nSiO2+CO2+mH2O- nSiO2.mH2O+Na2CO3晶体（SiO2）胶体(nSiO2.mH2O)晶体(nSiO2) 2.4.3
14、 水玻璃的碱性质与应用l(1)水玻璃的性质l a.黏结力强,强度较高 b.耐酸性好l c.耐热性好 d.耐碱性和耐水性差l(2).水玻璃的应用l水玻璃可用作耐热和耐酸材料外,还有 以下用途:l a.涂刷材料表面 b.提高抗风化能力l c.加固土壤 d.配置速凝防水剂 l e.修补砖墙裂缝2.5 水 泥 Cementl内容提要： l 重点介绍硅酸盐水泥的矿物组成 、水化硬化机理、影响水化因素；硅酸 盐水泥主要技术性质；水泥石的腐蚀和 防止；同时介绍了其它掺混合材的水泥 、特种水泥；达到正确的选择和使用水 泥。 2.5.1 硅酸盐水泥l 定义 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 Portland Cement. 一.硅酸盐水泥熟料的矿物组成与特性1.定义:煅烧时由生料脱水和分解出 的CaO,AL2O3,SiO2,Fe2O3,在约1450度的高温 下相互间产生化学反应,生成一些以硅 酸盐为主的新的化合物,称为水泥熟料.硅酸盐四种矿物2.四种熟料矿物:硅酸三钙(C3S),硅酸 二钙(C2S),铝酸三钙(C3A),铁铝酸四钙 (C4AF)3. 四种矿物的比例对水泥性质的影响:如提高C3S的含量,可得到高强硅酸 盐水泥;提高C3S和C3A的含量,即可制
