建筑材料之1-3章

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1、建 筑 材 料,第一章 绪 论,目的与要求： 掌握建筑材料的定义和分类 了解建筑材料在建筑工程中的地位 了解建筑材料的发展趋势 重点与难点： 建筑材料的分类,1.1 我国建筑材料及 建材工业的发展,早在远古，人类就直接使用天然资源作为建筑材料，如块石、泥土、树枝和树叶以及将它们简单加工的材料如夯土、草泥等； 而将天然资源进行不同程度深加工，生产出来的建筑材料，也就成为古代与现代人类建 造各种类型建筑物的基础。,始建于公元前7世纪 总长度大约有十万里以上 所用建筑材料： 土、石、木料、砖、石灰 砖石材料就达1亿m3 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。,万里长城,河北赵州

2、石桥,建于1300多年前（桥长约51m，净跨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,赵州石桥,全球最高建筑前10位 建筑名称 层数 高度米 竣工年份 1台北台北 101 508 2004 2吉隆坡佩特纳斯大厦 88 452 1996 3芝加哥西尔斯大厦 108 443 1974 4上海金茂大厦 88 421 1998 5香港国际金融中心 88 415 2003 6广州中信广场 80 391 1997 7深圳地王大厦 69 384 1996 8纽约帝国大厦 102 381 1931 9香港中环广场 78

3、374 1992 10香港中国银行大厦 72 369 1990,绪论,世界最高的建筑(左起)：台北101大楼、芝加哥席尔斯大楼、吉隆坡双子星大楼、上海金茂大厦、际金融中心、纽约帝国大厦,1.2 建筑材料在工程建设中的地位,*材料、结构、施工和经济四者的关系如下： （1）材料是一切建筑的物质基础，在建筑工程中建材所占的投资比例为50-70%左右； “十五”期间我国全社会固定资产投资总规模为2224万亿元。固定资产投资的6070将用于建筑设施建设或工程安装，从而转化为建筑业的产值，而建筑业产值中的3040又要转化为对建材业的需求，尤其是对水泥产品的需求。2002年，我国共生产水泥约70000万吨，

4、比2001年大幅增长了12.7%，占世界产量的三分之一 左右，超过亚洲产量的50%强。我国水泥行业， 为我国经济持续、快速发展做出了重要贡献。,（2）材料决定了建筑结构的设计方法； （3）必须恰当选择和合理使用 材料质量的优劣，原材料配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量 （4）材料决定了施工的方法； 例：水泥混凝土的特点是抗压强度高、 抗拉强度低; 因此，水泥混凝土只适合设计为耐压构件；,建筑材料的发展趋势,（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

5、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；,1.3 建筑材料的分类与技术标准,建筑材料的定义：,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,建筑材料是指在建筑工程中所使用的各种材料或制品的总称；,1.3.1 按使用功能分类： （a)结构材料；(b)功能材料；（c)墙体材料；,结构 材料,功能 材料,墙体 材料,用做受力构件 和结构所用的 材料；,砖混结构：砖、混凝土、钢筋；,具有某些特殊功能的建筑材料；,钢木结构：建筑钢材、木材等；,防水材料：沥青及其制品,绝热材料：石棉、矿棉等；,吸声材料：泡沫塑料；,

6、采光材料：窗用玻璃；,装饰材料：涂料、陶瓷、玻璃；,用做墙体的 材料；,承重墙体材料：普通砖；,非承重墙体材料：大孔砖；,1.3.2 按化学成分 无机材料、有机材料和复合材料三类：,材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准 GB-国家标准 GBJ-建筑工程国家标准 JGJ-建设部行业标准 JC-国家建材局行业标准 YB-冶金部行业标准 JTJ-交通部行业标准 SD-水电行业标准 ZB-国家级专业标准,例：国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175-1999 标准名称部门代号编号批准年份,1.3.3 建筑材料的标准化,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

7、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。,1.4 本课程的内容和任务,学习本课程的基本要求是：,（1）熟练掌握建筑工程中常用的建筑材料的品种、规格、性能以及其合理利用；,（3）掌握常用建筑材料的主要物理、化学和 力学性能，材料的组成与性能的相互关系；,（2）了解材料在储运、验收中的基本原则；,（4）了解主要建筑材料的组成和生产过程，并对材料性质的形成因素有必要的理解；,（5）了解材料管理、节约材料、改善性能及防护处理的原则；,（6）熟悉常用材料的实验原理、实验方

8、法， 并初步具有材料实验的基本测量技能，有 处理分析实验数据的能力，为以后开发、 研制新材料打下基础；,（7）了解各类建筑材料的发展,复习要点： 掌握建筑材料的定义和分类？ 了解建筑材料的发展趋势？,第二章 建筑材料的基本性质,力学性质：材料的强度、弹性和塑性、脆性与韧性； 与水有关的性质：亲水性和疏水性、吸水性和吸湿 性；耐水性；抗渗性和抗冻性； 热工性能：比热、导热性； 耐久性能: 组成结构、构造与材料性质的关系. 教学重点、难点: 材料的物理、力学性质,教学目的与要求： 物理性质：密度、表观密度、堆积密度；孔隙率、 填充率度和空隙率,2.1 材料的基本物理性质,2.1.1.1 实际密度（

9、简称密度）: 指的是材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量， 计算公式为：,上式 密度（g/cm3)；,m材料在干燥状态下的质量（g）；,V材料在绝对密实状态下的体积（cm3)。,2.1.1 材料的基本物性参数,注意:绝对密实状态下的体积是指不包含材料内部孔隙的真实体积；,对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定； 但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的；,有孔隙材料的体积测定方法： 一般采用密度瓶法测定有孔材料的实体积,思考题： 如何测量有孔隙材料的密度？,*测量有孔隙材料密度的方法与步骤：,取材料样品,烘 干,冷却到室温,称量质量,测定

10、体积,密 度,烘箱105-110C,干燥器,天 平,密度瓶,2.1.1.2 表观密度：,指的是材料在自然状态下，单位体积所具有的质量；,计算公式为：,上式, 表观密度（kg/m3),m材料在干燥状态下的质量（kg）;,Vo材料在自然状态下的体积（m3);,*自然状态下的体积Vo= 密实状态下的体积V +孔隙体积V孔,思考题：如何测定 材料的表观密度？,取材料样品,磨 细,烘 干,烘箱1050C1100C,冷却到室温,干燥器,称量质量 m,天平,一、测定材料的干质量m:,二、测定材料的自然体积Vo,（1）对于形状规则的材料，如砖、石块等： 用游标卡尺可定材料的自然体积； 对于六面体，测定长、宽、

11、高； 对于圆柱体，测定其直径和高； （2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石 等，采用排液法确定其自然体积；,*排液法测定不规则材料自然体积V石：,三、计算材料的表观密度 ：,指的是散粒（粒状、粉状或纤维状）材料在自然堆积状态下，单位体积的质量； 计算公式为：, 堆积密度（kg/m3) m材料在干燥状态下的质量（kg）； 材料在堆积状态下的体积（m3);,2.1.1.4 堆积密度：,？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？,（1）首先采用前述方法测定其干质量m; （2）然后采用容量升来测定砂子、石子的堆积体积 ，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体积； b）石子采用10L、20L

12、、30L的容量升来测定其堆积体积； （3）利用公式计算堆积密度：,2.1.2 材料的密实度和孔隙率,2.1.2.1密实度：,是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，用D来表示。,2.1.2.2 孔隙率：,是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率，用P表示。,P=（V0-V）/V0100%,=（1-V/V0）100%,密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。,一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，则：,其强度越高；,吸水越少；,抗渗性和抗冻性越好；,但是导热性差；,P7表2.1 常用材料的密度、表观密度、堆积密度和 孔隙率,2.1.3 材料的填充率与空隙率：

13、,2.1.3.1填充率 是指散粒材料（如砂子、石子等）在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。 填充率一般用D来表示，按下式计算：,或,2.1.3.2空隙率,空隙率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，用P表示：,空隙率的大小反映了散粒 材料的颗粒之间 相互填充的致密程度；,思考：空隙率与孔隙率有什么区别？,2.1.4 材料与水有关的性质,2.1.4.1亲水性和憎水性 （1）亲（憎）水性： 材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称为亲水性，否则为憎水性； （2）亲（憎）水性材料： 具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青，

14、石蜡、塑料等； ？思考：1）材料亲水和憎水的原因是什么？ 2）防水防潮材料应优先选用哪种材料？,是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大 小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式。 1）质量吸水率：,2.1.4.2吸水率,材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料 自然体积的百分率。,思考：材料的亲水性和吸水性有什么区别？,2）体积吸水率：,是指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质； 吸湿性的大小用含水率表示。,含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率 用W 含表示； 计算公式如下：,2.1.4.3 吸湿性,干燥的材料,吸收空气中的水分,潮 湿 的 材 料,平衡含水率,平衡含水率：当材料中

15、所含水分与空气湿度达到 相对平衡时的含水率。,释放水分,2.1.4.4耐水性,耐水性：是指材料长期在饱和水的作用下， 其强度也没有显著下降的性质； 一般用软化系数表示：,2.1.4.5 抗渗性,抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质；,2.1.5 材料的热性质：,2.1.5.1材料的导热性： 是指材料存在温差时，热量能从材料的一面 通过材料本身传到另一面的性质,导热性一般用 导热系数 表示,（1）导热系数越小，材料的隔热保温性能越好； （2）金属材料的导热系数大于非金属材料的导 热系数 （3）细小而封闭的孔隙，导热系数越小；开口 而粗大、连通的孔隙，导热系数越大；,注意：,2.1.5.2比热容：,是指材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质。,*什么叫比热：,是指单位质量的材料，在温度升高或下降 1K时，吸收或放出的热量。,P12几种常见材料的导热系数和比热,2.1.5.4 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，亦称为温度变形；,温度变形一般用热膨胀