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1、建筑材料,建筑材料,李伟华 主编,第1章 绪 论 第2章 建筑材料的基本性质 第3章 气硬性胶凝材料 第4章 水 泥,第1章 绪 论,1.1 建筑材料的定义和分类 1.2 建筑材料在工程建设中的地位 1.3 我国建筑材料的发展概况和趋势 1.4 建筑材料的技术标准 1.5 建筑材料课程的性质、目的、任务和学习方法,1.1 建筑材料的定义和分类,1.按照化学成分分类,表1-1 建筑材料分类,2.按照使用功能分类 (1)结构材料 结构材料是指构成建筑物或构筑物的受力构件或结构(如梁、板、柱、地基、基础、框架等)部位所使用的材料。,1.1 建筑材料的定义和分类,(2)围护材料 围护材料是指用于建筑物
2、围护部位的材料，如墙体、门窗、屋面等部位所用的材料。 (3)功能材料 功能材料是指具有某种特殊建筑功能的材料，如防水材料、绝热材料、吸声材料、隔声材料、装饰材料、采光材料等。,1.2 建筑材料在工程建设中的地位,1.3 我国建筑材料的发展概况和趋势,1.4 建筑材料的技术标准,(1)国家标准 国家标准在全国范围通用，由国家标准化行政主管部门编制，国家质量监督检验检疫总局审批并颁布。 (2)行业或部门标准 行业或部门标准在全国性的行业范围通用，当没有国家标准而又需要在全国某个行业统一技术要求时制定，由中央部委标准机构指定有关的研究机构、院校或企业等起草，报主管部门审批，国家质量监督检验检疫总局备
3、案后发布。 (3)地方标准 地方标准在某地区范围内执行，凡是没有国家标准和行业标准时，可以由相应地区根据生产厂家或企业的技术力量，以能保证产品质量的水平，制定有关的标准。 (4)企业标准 企业标准只限于本企业内部使用，在没有国家标准和行业标准时，企业为了控制生产质量而制定的技术标准，必须以保证材料质量，满足使用要求为目的。,1.5 建筑材料课程的性质、目的、任务和学习方法,第2章 建筑材料的基本性质,2.1 建筑材料的物理性质 2.2 建筑材料的力学性质 2.3 建筑材料的耐久性,2.1 建筑材料的物理性质,2.1.1 建筑材料与质量有关的性质 1.密度,图2-1 材料的体积组成示意图,2.1
4、 建筑材料的物理性质,2.表观密度 3.堆积密度,图2-2 堆积体积示意图,2.1 建筑材料的物理性质,4.孔隙率与密实度 5.空隙率与填充率,表2-1 常见建筑材料的基本物理性质参数,2.1.2 建筑材料与水有关的性质 1.亲水性和憎水性,2.1 建筑材料的物理性质,图2-3 材料被水润湿示意图 a)亲水性材料 b)憎水性材料,2.吸水性 (1)质量吸水率 材料在吸水饱和时，所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分数。,2.1 建筑材料的物理性质,(2)体积吸水率 材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料总体积的百分率。 3.吸湿性 4.耐水性 5.抗渗性 6.抗冻性 2.1.3 建筑材料与
5、热有关的性质 为保证建筑物具有良好的室内小气候，降低建筑物的使用能耗，因此要求材料具有良好的热工性质。通常考虑的热工性质有导热性、热容量。 1.导热性 2.热容量,2.1 建筑材料的物理性质,表2-2 常用建筑材料的热导率和比热容指标,2.2 建筑材料的力学性质,1.材料的强度,表2-3 材料受力作用示意图及计算公式,2.2 建筑材料的力学性质,表2-3 材料受力作用示意图及计算公式,表2-4 钢材、木材和混凝土的强度比较,2.材料的弹性与塑性,2.2 建筑材料的力学性质,图2-4 弹塑性材料的变形曲线,3.材料的脆性与韧性,2.3 建筑材料的耐久性,(1)物理作用 物理作用包括环境温度、湿度
6、的交替变化，即冷热、干湿、冻融等循环作用。 (2)化学作用 化学作用包括大气和环境水中的酸、碱、盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用，以及日光、紫外线等对材料的作用。 (3)生物作用 生物作用包括菌类、昆虫等的侵害作用，导致材料发生腐朽、虫蛀等而破坏。 (4)机械作用 机械作用包括荷载的持续作用，交变荷载对材料引起的疲劳、冲击、磨损等。,第3章 气硬性胶凝材料,3.1 石灰 3.2 建筑石膏 3.3 水玻璃 3.4 菱苦土,3.1 石灰,3.1.1 石灰的生产 生产石灰的原材料有石灰岩、白垩等天然矿物岩和化工副产品。其中含有碳酸钙（）以及少量的碳酸镁（MgCO3）等杂质。 3.1.2 石灰的
7、熟化和陈伏 生石灰在使用前，一般要加水使之熟化成熟石灰粉（消石灰粉）或石灰膏。 3.1.3 石灰的硬化 石灰浆体的硬化包括干燥、结晶、碳化三个交错进行的过程。 3.1.4 石灰的技术性质 石灰的技术性质同其他胶凝材料相比，具有以下特点：,3.1 石灰,(1)良好的保水性和可塑性 熟化形成的氢氧化钙晶体极细，总比表面积很大，使得颗粒表面吸收一层较厚的水膜，即具有良好的保水性。 (2)凝结硬化慢，强度低 从石灰的凝结硬化机理中可以看出，石灰浆体的凝结硬化速度很慢，通常决定于通风和环境的湿度；晶体的析出和干燥产生的强度很低，如13的石灰砂浆28d抗压强度仅为0.20.5MPa。 (3)耐水性差 作为
8、一种气硬性胶凝材料，石灰浆体的强度主要产生于氢氧化钙晶体的析出以及浆体的干燥。 (4)体积收缩大 石灰浆体在硬化过程中有大量的富余水挥发，使得石灰浆体内部毛细孔失水收缩，引起体积收缩。 3.1.5 石灰的技术标准和应用,3.1 石灰,1.石灰的技术标准,表3-1 建筑生石灰的技术标准(JC/T 4791992),表3-2 建筑生石灰粉的技术标准(JC/T 4801992),3.1 石灰,表3-3 建筑消石灰粉的技术标准(JC/T 4811992),2.石灰的应用 (1)拌制灰土或三合土 灰土就是将消石灰粉和粘土按一定比例拌和均匀，夯实而成。,3.1 石灰,(2)配制混合砂浆和石灰乳 用石灰膏、
9、水泥、砂按一定比例配合制成的混合砂浆，广泛用于墙体砌筑和抹灰工程；用石灰膏与砂、纸筋、麻刀等配置的石灰砂浆广泛用于内墙、顶棚的表面抹灰。 (3)生产硅酸盐制品 随着建筑节能的需要，能耗低的产品越来越得到推广。 (4)生产碳化石灰板 将磨细的生石灰粉、纤维状材料(玻璃纤维、植物纤维等)或轻质的骨料按比例混合，经过搅拌、成形，再通入二氧化碳气体进行人工碳化，制成的轻质板材称为碳化石灰板。 (5)利用生石灰生产无熟料水泥 用矿渣、粉煤灰、火山灰质材料与石灰石共同磨细，可制得无熟料水泥。,3.2 建筑石膏,3.2.1 石膏的生产与种类 生产石膏的原材料有天然二水石膏或含二水硫酸钙的化工副产品和废渣，其
10、化学分子式是CaSO42H2O，常用的是天然石膏。 1.建筑石膏 2.模型石膏 3.高强石膏 3.2.2 建筑石膏的凝结与硬化 1.建筑石膏的水化 2.建筑石膏的凝结硬化 3.2.3 建筑石膏的技术性能,3.2 建筑石膏,根据国家标准建筑石膏(GB 97761988)的规定，建筑石膏按技术要求分为优等品、一等品和合格品三个等级，技术要求包括强度、细度和凝结时间，见表34。建筑石膏的标记顺序为：产品名称、抗折强度及标准号，如抗折强度为25MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏25 GB 9776。 3.2.4 建筑石膏的技术特点 ()凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体凝结硬化速度很快。,表3-4 建筑石膏
11、等级标准(GB/T 97762008),3.2 建筑石膏,()凝结硬化时的体积微膨胀性 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀(0.2%1.5%)。 ()硬化后的孔隙率大，质量轻，但强度低 建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多。 ()良好的隔热、吸声和“呼吸”功能 石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，因此使其具有较强的吸声能力。,3.2 建筑石膏,()防火性好，但耐水性差 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用或遇火
12、后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效阻止火势的蔓延，因此具有良好的防火效果。 (6)有良好的装饰性和可加工性 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。 3.2.5 建筑石膏及其制品的应用 建筑石膏的用途广泛，主要用于室内抹灰、粉刷，生产各种石膏板及装饰制品，生产石膏砌块和空心砌块，用作水泥原料中缓凝剂和激发剂等。 1.室内抹灰及粉刷 2.制作纸面石膏板,3.2 建筑石膏,(1)普通纸面石膏板 普通纸面石膏板是以建筑石膏为主要原材料，掺加纤维和外加剂构成芯材，并与护面纸牢固结合在一起的建筑板材。 (2)耐水纸面石膏板 耐水纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料
13、，掺入了适量耐水外加剂构成耐水芯材，并与耐水的护面纸牢固粘接在一起的轻质建筑板材。 (3)耐火纸面石膏板 耐火纸面石膏板是以建筑石膏为主，掺入了适量无机耐火纤维增强材料构成芯材，并与护面纸牢固粘接在一起的耐火轻质建筑板材。 3.制作石膏砌块和石膏空心砌块 4.石膏空心条板 3.2.6 建筑石膏的验收与储运,3.2 建筑石膏,建筑石膏产品出厂前必须进行出厂检验。出厂检验项目包括细度、标准稠度用水量、强度及凝结时间四项。建筑石膏自生产之日算起，贮存期为3个月。3个月后应重新进行质量检验，以确定其等级。建筑石膏一般采用袋装，可用具有防潮的及不易破损的纸袋或其他复合袋包装。包装袋上应清楚标明产品标记、
14、制造厂名、生产批号和出厂日期、质量等级、商标和防潮标志。,3.3 水玻璃,3.3.1 水玻璃的硬化 水玻璃在空气中吸收二氧化碳形成无定型的硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化其反应式如下： 3.3.2 水玻璃的性质 (1)粘接强度高 水玻璃硬化中析出的硅酸凝胶具有很强的粘附性，因而水玻璃有良好的粘接能力。 (2)耐热性好 水玻璃不燃烧，在高温下，硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不明显降低，因而水玻璃具有很好的防火、耐热性。 (3)耐酸性强 硅酸凝胶不与酸类物质反应，能够经受氢氟酸、过热(300以上)磷酸、高级脂肪酸或油酸以外几乎所有的无机酸和有机酸的作用，因而水玻璃具有很好的耐酸性。 (4)耐碱性、耐水性
15、差,3.3 水玻璃,3.3.3 水玻璃的应用 (1)配制耐酸砂浆和耐酸混凝土 用水玻璃作胶凝材料，与耐酸骨料配制的耐酸砂浆和耐酸混凝土，能经受大多数无机酸和有机酸(氢氟酸除外)的腐蚀作用。 (2)配制耐热砂浆和耐热混凝土 用水玻璃和耐热骨料配制而成。 (3)制作防酸、防风化的涂料 水玻璃硬化后组织致密，隔绝性强。,3.3 水玻璃,(4)加固地基、提高土壤的不透水性 将水玻璃加入水泥浆，或水玻璃加入铝酸钠，配成浆料，灌入地基土壤内，或者将水玻璃与氯化钙溶液交替灌入地基土壤内，由于水玻璃与所添加的物质发生化学反应，包裹土壤颗粒，填充空隙、吸收土壤中的水分而膨胀，可以防止水分透过，同时提高土壤的密实
16、程度，从而提高地基的承载能力。 (5)修补砌体缝隙 将水玻璃、矿渣、氟硅酸钠按适当比例配合，压入砖石砌体的缝隙中，可起到粘接补强的作用。 (6)配制水玻璃加矾速凝防水剂 加入蓝矾(硫酸铜)、红矾(重铬酸钾)、紫矾(铬矾)、明矾(硫酸铝钾)几种矾料各一份溶于60份的沸水中，待冷却至50后投入400份水玻璃中，经搅拌而成。,3.3 水玻璃,(7)作为辅助材料 作膨胀蛭石、膨胀珍珠岩制品的粘结剂，制成保温、吸声装饰板材。,3.4 菱苦土,3.4.1 菱苦土的水化、硬化 菱苦土用水拌和时，能生成Mg（OH）2，其结构疏松，胶结能力较差。工程中使用时，通常加入MgCl2、MgSO4、FeCl3、FeSO4等盐类水溶液拌和，以改善其性能。试验证明，用水调拌菱苦土时将生成Mg(OH)2 ，浆体凝结很慢，硬化后强度很低。若以氯化镁水溶液来调制gO时，可以加速其水化反应，并且能形成新的水化产物。这种新的水化产物硬化后的强度较高（4060Pa）。水化反应如下： 3.4.2 菱苦土的特性及应用,3.4 菱苦土,菱苦土与植物纤维能很好粘接，而且碱性较弱，不会
