建筑材料第一、二章

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1、建筑材料主讲： 2011. 02. 28第一章 绪 论建筑材料的定义和分类1建筑材料与工程结构的关系2建筑材料与人类和环境的关系3建筑材料课程特点与学习内容4一、建筑材料的概述建筑材料定义：土建工程中所用材料的总称 ，包括水泥、砂 、石、木材、金属、沥青、合成树脂、塑料等。建筑材料是建筑工程的物质基础, 它直接关系到建筑物的结构形式、 建筑质量和建筑造价 。建筑材料分类：根据材料来源不同, 建筑材料可分为天然材 料和人造材料; 根据使用部位不同, 可分为墙体材料、楼地面材料和屋面材料; 根据材料功能不同, 可分为结构材料、装饰材料、绝热材料、吸声材料和防水材料等。简单的分类常根据组成物质的种类

2、及化学成分将建筑材料分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。建筑材料分类二、建筑材料与工程结构的关系1、 材料是一切建筑工程的物质基础 2、 材料决定构筑物的功能和使用寿命 3、 工程质量很大程度上取决于材料的质量控制 4、 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 5、 材料的价值决定工程的造价 6、 “材料构件结构” 7、 “材料结构性能组成” 建筑材料与工程结构之间是相互促进、相互依 存的。 建筑材料在工程建设中占据举足轻重的地位 。因此，要合理选用材料，就必须对不同材料进行比较 ，了解各种材料的特性，包括材料的强度与破坏特性、 变形性能、耐久性能等多方面性质。材料是建筑工程的

3、物质基础大坝三、建筑材料与人类和环境的关系v 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。 v 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，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。 v 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。 v 材料的发展方向是“绿色建筑材料”、“生态建筑材料 ”、材料的再循环使用。 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。 人类利用材料的两种方式： (a) 以物资为基础的利用方式就地取材；(b) 以需求导向的利用方式研发新材

4、料。 人类的历史是按照制造生产工具所用材料的种类划分的 。(a) 史前的石器时代；(b) 青铜器时代；(c) 铁器时代;(d) 今天的人工各成时代。最初的建筑材料石材、木材、粘土、竹材、草砖、瓦、玻璃、钢铁、混凝土等人工合成材料v 从目前我国的建筑材料现状来看，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。 v 这是因为这些材料有比较成熟的生产工艺和应用技术， 使用性能尚能够满足目前的消费要求。v 与发达国家相比，目前存在的问题有： 品种少； 质量档次低； 生产和使用能耗大； 浪费严重等问题。 v 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。现状与存在

5、的问题发展方向 可持续发展1. 原材料充分利用工业废料、能耗低、可循环使用、不破 坏生态平衡、有效保护天然资源；2. 生产和使用过程不产生环境污染；3. 产品可再生循环和回收利用；4. 产品性能轻质、高强、多功能，不仅对人畜无害，而且能净化空气、抗菌、防静电、防电磁波等。5. 加强材料的耐久性设计和研究。6. 主要产品和配套产品同步发展，并解决好利益平衡关系 。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

6、标准DB; 企业标准则仅适用于本企业，代号为QB; 国际标准ISO。四、建筑材料课程特点与学习内容v 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； v 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 性质的影响； v 节约材料、改善性能及防护处理的原则和方法； v 主要常用建筑材料的质量检验方法及相应的技术标准； v 建筑材料发展方向。(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； (3) 记忆的方法：列表、对比。 本课程学习方法：课堂要求：1、上课不迟到早退，有特殊情况要提前请假

7、 2、上课必须带上课本、纸和笔，上课期间手机调为静音 3、按时完成作业 各教学环节占总分比例：期末考试成绩占50%；作业 完成情况占20%；课堂问答情况占10%；出勤情况占20% 。第二章 建筑材料基本性质建筑材料的物理性质1建筑材料与工程结构的关系2建筑材料与人类和环境的关系3建筑材料课程特点与学习内容4材料与质量有关的性质 材料的密度材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 按下式进行计算：式中：密度, 单位是kg/m3；m 材料的质量，单位是kg；V 材料的绝对密实体积，单位是m3。 对于固体块状材料而言，绝对密实状态下的体积指的是不 包括孔隙在内的体积；对于固体散粒材料则指的

8、是不包括其 空隙在内的体积。这种材料实际上是不存在的。为了研究问 题方便起见, 常将密实度较高的材料, 如钢材、玻璃和4 的 水看成是绝对密实的。绝对密实状态的近似值称为视密度。 材料的表观密度(又称作体积密度) 表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。 按下式进行计算：式中：0密度, 单位是kg/m3；m 材料的质量，单位是kg；V0材料的绝对密实体积，单位是m3。 材料在自然状态下的体积, 若只包括孔隙在内而不含有 水分,此时计算出来的表观密度称为干表观密度; 若既包括材 料内的孔隙, 又包括孔隙内所含的水分, 则计算出来的表观 密度称为湿表观密度。材料的密度和表观密度常用来计算材料的

9、密实度、孔( 空) 隙率、材料和构件自重、运输量以及在一定空间中不同 材料的堆放量等。材料与质量有关的性质 材料的密实度密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。 按下式进行计算：式中：D材料的密实度, 常以百分比表示。凡具有孔隙的固体材料, 其密实度都小于1。材料的密度 与表观密度越接近, 材料就越密实。材料的密实度大小与 其强度、耐水性和导热性等很多性质有关。 例普通粘土砖0 = 1900kg/ m3 ,= 2500kg/ m3 , 试求砖的密实度。解：故普通粘土砖的密实度为76% 。材料与质量有关的性质 材料的孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的 百分率。按下式进行计算

10、：式中：P材料的孔隙率, 以百分比表示。材料的孔隙率和密实度是从两个不同的角度来说明材料 的同一性质。对于散粒材料, 如砂、石子等，也可用上式计 算其空隙率，即材料颗粒间的空隙, 而不是材料颗粒的内部 孔隙率。 例仍为上题之普通粘土砖, 求其孔隙率P 为多少？解：故普通粘土砖的孔隙率为24% 。材料与质量有关的性质 材料的吸水性材料与水有关的性质材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料吸水性的 大小用吸水率来表示。式中：W质材料的质量吸水率;W体材料的体积吸水率;m饱材料吸水饱和后的质量, kg;m干材料烘干到恒重时的质量, kg;V0 材料在自然状态下的体积, m3;W 水的密度, kg

11、/ m3。材料与水有关的性质 材料的吸湿性材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。材 料吸湿性的大小用含水率来表示。式中：W含 材料的含水率;m含 材料含水时的质量, kg;m干 材料烘干到恒重时的质量, kg。材料可以从湿润空气中吸收水分, 也可以向干燥的空 气中扩散水分, 最终使自身的含水率与周围空气湿度持平 , 此时材料的含水率称为平衡含水率。材料与水有关的性质 材料的耐水性式中：K饱材料的软化系数;f饱 材料在饱和状态下的抗压强度, MPa;f干 材料在干燥状态下的抗压强度, MPa。材料的软化系数范围在01 之间, 当软化系数大于0 .80 时,便认为该材料是耐水的。在潮湿的

12、环境及浸泡在水中的 构件, 应选用软化系数大的材料, 因为软化系数越大, 意味着 材料的耐水性能越好。材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强 度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软 化系数K软：材料与水有关的性质 材料的抗渗性材料的抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。 材料的抗渗性可用抗渗等级来表示, 即用材料抵抗压力水 渗透的最大水压力值来确定, 其抗渗等级越高, 则表明材 料的抗渗性能越好。材料的抗渗性还可用渗透系数K表示 , 渗透系数的计算方法如下式:式中: K 渗透系数, m/ h ;Q 透水量, m3 ;d 试件厚度, m;A 透水面积, m2 ;t

13、 时间, h;H 静水压力水头, m。材料的渗透系数越大, 表明材料的透水性越好, 抗渗 性越差。建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺 陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内 部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的 渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能 腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料 的破坏。材料与水有关的性质材料抗渗性能的好坏, 主要决定于材料本身孔隙率的大 小及孔隙的特征。密实材料, 具有封闭口孔或极微细孔的 材料, 一般是不会透水的;具有较大孔隙率, 且孔径大并且 开口连通孔的材料,其抗渗性往往较差。 材料的抗冻性材料与水有

14、关的性质材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻 结成冰，体积膨涨所产生的冻胀压力造成材料的内应力， 会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破 坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。抗冻性是指材 料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏 ，强度也不显著降低的性能。抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降 低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或 称为抗冻等级。材料的抗冻等级可分为D15、D25、D50、 D100、D200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次 、100次、200次的冻融循环。材料受到冻融循环作用次数 越多, 所遭受的损害也

15、越严重。材料的抗冻性与材料的强 度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。材料与温度有关的性质 材料的导热性当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传 导至另一面的性质，称为材料的导热性。用导热系数 表示。材料的导热系数越小, 则材料的绝热性能越好 。材料传热能力主要与传热面积、传热时间、传热材料 两面温度差及材料的厚度、自身的导热系数大小等因素 有关, 可用下面公式计算:式中: 材料的导热系数, W/ (mK) ;Q材料传导的热量, J;d 材料的厚度, m;A 材料导热面积, m2 ;t 材料传热时间, s;T2 - T1 传热材料两面的温度差, K。材料与温度有关的性质 材料的热容量材

16、料加热时吸收热量, 冷却时释放热量的性质称为热容量, 材料单位质量的热容称为比热容 c , 可用下式进行计算:式中: Q材料吸收或放出的热量, J;m材料的质量, kg;c比热容, J/ ( kgK) ;T2 - T1 材料受热或冷却前后的温度差, K。导热系数、热容量系数综合表示材料的热工性能, 对于 建筑物的保温、隔热, 实现建筑节能具有重要意义。材料的力学性质材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情 况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随 着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点 所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。在工程上， 通常采用破坏试验法对材料的强度进行实测。将预先制作的 试件放置在材料试验机上，施加外