【正文】 木材的等級與防護 根據(jù)木材的缺陷情況，木材通常分為一、二、三、四等。結(jié)構(gòu)和裝飾用木材一般選用等級較高的木材。 按照承重結(jié)構(gòu)的受力要求對木材進(jìn)行分級，分為 I、 II、 III 三級。一般 I 級材用于受拉或受彎構(gòu)件； II 級材用于受彎或受壓的構(gòu)件； III 級材用于受壓構(gòu)件及次要受彎構(gòu)件。 木材的防腐：一是破壞真菌的生存條件，二是應(yīng)用化學(xué)防腐劑。化學(xué)防腐劑分為水溶性防腐劑、油質(zhì)防腐劑、膏狀防腐劑三類。 木材的防火：主要有表面涂敷法和溶液浸注法兩種。 石材：建筑工程用石材分為天然石材和人造石材兩種，我們重點說一下天然石材。 定義：凡是從天然巖石中開采出來，經(jīng)加工或未加工的石材，統(tǒng)稱為天然石材。 巖石的分類：按形成條件分為：火成巖，沉積巖，變質(zhì)巖。 火成巖又稱巖漿巖，又可分為：深成 巖，噴出巖，火山巖。建筑中常用的火成巖有：花崗巖、玄武巖等。 沉積巖：建筑工程中常用的沉積巖有石灰?guī)r，砂巖等。 變質(zhì)巖：建筑中常用的變質(zhì)巖有大理巖、石英巖等。 建筑石材的技術(shù)性能：密度、抗壓強度、抗凍性、耐水性 建筑石材的選用原則：應(yīng)考慮其裝飾性、耐久性、經(jīng)濟性。裝飾性是指用于建筑物飾面的天然石材，必須考慮其色彩及天然紋理與建筑物周圍的環(huán)境的協(xié)調(diào)性，充分體現(xiàn)建筑物的藝術(shù)美。耐久性是指應(yīng)根據(jù)建筑物的特點，選擇合適的石材，以保證建筑物的耐久性。 經(jīng)濟性是指在石材具有良好的裝飾性及耐久性的前提下，應(yīng)當(dāng)遵循經(jīng)濟性原 則。 粘土： 粘土的組成： 化學(xué)組成：粘土是含水鋁硅酸鹽的混合體，所以主要成分是二氧化硅，氧化鋁和結(jié)晶水。 礦物組成：主要由高嶺石類、蒙脫石類和單熱水白云母組成，并含有云母、鐵鹽和氧化鐵等有害雜質(zhì)。 粘土的性質(zhì)：主要包括可塑性與結(jié)合性、收縮、粘土的稀釋性能、粘土原料的燒結(jié)性能、耐火度， 可塑性與結(jié)合性：粘土的可塑性常用塑限、液限、可塑性指數(shù)、可塑性指標(biāo)和相應(yīng)含水率來反應(yīng)可塑性的大小。 塑限是粘土由固態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)時的含水量。液限是粘土由流動狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)時的含水量。可塑性指數(shù)則為液限與 塑限之差。從粘土與水相互關(guān)系來看，塑限表示粘土被水濕潤后，形成水化膜，使粘土粒子能相對滑動而產(chǎn)生可塑性的含水量。液限反映粘土粒子與水分子親和力的大小。 可塑性指數(shù)表示粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍。 可塑性指標(biāo)是指在工作水分下，粘土受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時應(yīng)力與應(yīng)變的乘積。在采用這一參數(shù)時還應(yīng)測出與之相應(yīng)的含水率。可塑性指標(biāo)表征粘土的成型性能。與可塑性相似的另一個性質(zhì)是粘土的結(jié)合性。粘土能將非可塑性原料粘合，使之成為可以成型的泥團，并在干燥后具有一定強度，這種性能稱為結(jié)合性。粘土的可塑性愈強，其結(jié)合力 也愈大。可以根據(jù)可塑指數(shù)或可塑性指標(biāo)將粘土按可塑性能分類： 強塑性粘土：指數(shù)大于 15 或指標(biāo)大于 ； 中等塑性粘土：指數(shù)為 7～ 15，指標(biāo)為 ～ ； 弱塑性粘土：指數(shù)為 1～ 7，指標(biāo)小于 ； 非塑性粘土：指數(shù)小于 1 例題： （ 1） 針入度是表示瀝青的（ ） A、粘結(jié)性 B、塑性 C、溫度敏感性 D、耐久性 答案： A （ 2） 關(guān)于低碳鋼受拉時應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線的四個階段的說法，（ ）是不正確的 A、 OA 段為彈性階段，在 OA 段內(nèi)，應(yīng)變隨著應(yīng)力的增加成比例增大。 B、 AB 段為屈服階段，在 AB 段內(nèi)，當(dāng)荷載增大，應(yīng)力應(yīng)變不再成正比例關(guān)系。 C、 在 AB 段， B 上點是這一階段應(yīng)力最高點，稱為屈服上限，即平時我們所說的屈服點 D、 BC 段為強化階段。對應(yīng)于最高 點 C 的應(yīng)力稱為抗拉強度。 答案： C （ 3） 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法順序正確的是：（ ） A、 代表屈服點的字母 — 屈服點數(shù)值 — 質(zhì)量等級符號 — 脫氧程度符號 B、 代表屈服點的字母 — 質(zhì)量等級符號 — 屈服點數(shù)值 — 脫氧程度符號 C、 質(zhì)量等級符號 — 代表屈服點的字母 — 屈服點數(shù)值 — 脫氧程度符號 D、 質(zhì)量等級符號 — 屈服點數(shù)值 — 代表屈服點的字母 — 脫氧程度 符號 答案： A （ 4） 理論上，木材的強度中（ ）最大 A、順紋抗拉強度 B、順紋抗壓強度 C、抗彎強度 D、橫紋抗拉強度 答案： A （ 5） 承重木結(jié)構(gòu)板材的選用不正確的是（ ） A、 I 級材用于受拉或受彎構(gòu)件 B、 II 級材用于受拉或受彎構(gòu)件 C、 II 級材用于受彎或受壓彎的構(gòu)件 D、 III 級材用于受壓構(gòu)件及次要受彎構(gòu)件 答案： B （ 6） 下列不屬于火成巖的是（ ） A、深成巖 B、噴出巖 C、火山巖 D、石灰?guī)r 答案： D （ 7） 關(guān)于木材的性質(zhì)，下列說法中不正確的是（ ） A、 木材的纖維飽和點是 指當(dāng)木材中無自由水，而細(xì)胞壁內(nèi)吸附水達(dá)到飽和時的含水率。 B、 木材的平穩(wěn)含水率是指木材中的含水量與周圍環(huán)境濕度相平衡時的含水率。 C、 當(dāng)木材的含水率在纖維飽和點以下時，隨著含水率的增大，木材體積產(chǎn)生膨脹 D、 當(dāng)木材的含水率在纖維飽和點以上，隨著含水率的增大，木材體積產(chǎn)生膨脹 答案： D 第十一講 材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)、材料的性能與應(yīng)用。 一、內(nèi)容提要： 本講主要是講解材料的物理性質(zhì)、材料的力學(xué)性質(zhì)、石膏膠凝材料、石灰膠凝材料以及水玻璃等問題。 二、本講的重點： 石膏膠凝材料和 石灰膠凝材料的性能與應(yīng)用。 本講的難點是：材料的物理性質(zhì)、材料的力學(xué)性質(zhì)中一些概念的區(qū)分以及一些指標(biāo)的計算。 三、 內(nèi)容講解： 材料科學(xué)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識 1. 1 材料的組成：是指材料的化學(xué)成分或礦物成分。它不僅影響著材料的化學(xué)性質(zhì)，而且也是決定材料物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。 各種材料具有本身特有的化學(xué)成分和礦物成分，不同組成的材料，各具不同的化學(xué)、物理及力學(xué)性質(zhì)，因此，材料組成是材料性質(zhì)的基礎(chǔ)，對材料的性質(zhì)起著決定性作用。 材料的結(jié)構(gòu) 材料結(jié)構(gòu)一般分為宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)三個層次。材料的微觀結(jié)構(gòu)是指物質(zhì)的原子、分子層次上的結(jié)構(gòu)，決定著材料的強度、硬度、彈塑性等性質(zhì)。 材料的結(jié)構(gòu)是指組成物質(zhì)的質(zhì)點是以什么形式聯(lián)結(jié)在一起，物質(zhì)內(nèi)部這種微觀結(jié)構(gòu)， 與材料的物理、力學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。 固態(tài)物質(zhì)按其內(nèi)部原子的排列情況可以分為兩大類：晶體與非晶體。在晶體中，原子 (或分子 )在三維空間做有規(guī)則的周期性重復(fù)排列；非晶體則不然，原子 (或分子 )散亂 分布，或者只有些局部的短程規(guī)則排列。這一點是 晶體與非晶體的根本區(qū)別。一般固態(tài)金屬與合金都是晶體，而玻璃類物質(zhì)是非晶體。 由于內(nèi)部原子的排列情況不同，晶體與非晶體的性質(zhì)也不同。構(gòu)成晶體的質(zhì)點是按一定的規(guī)則在空間呈有規(guī)律的排列，因此晶體具有一定的幾何外形和固定的熔點，顯示各向異性，但實際應(yīng)用的晶體材料，通常是由許多細(xì)小的晶粒雜亂排列而成，故晶體材料在宏觀上顯示為各向同性。晶體也存在缺陷，晶體缺陷影響著材料的性質(zhì)。而非晶體沒有固定的熔點，沒有固定的幾何外形，各向同性，固態(tài)的非晶體實際上是一種過冷狀態(tài)的液體，也稱為玻璃態(tài)。． 材 料的化學(xué)成分相同，如果所形成的結(jié)構(gòu)不同，其性能差異也很大。如石英和硅藻土，其成分雖然都是二氧化硅，但其性能相差很大。 材料的基本性質(zhì)： (3)材料的親水性與憎水性 材料的親水性：材料在空氣中與水接觸時，能被水潤濕的性質(zhì)，稱材料的親水性，如磚、砼、木材等。 材料的憎水性：材料在空氣中與水接觸時，不能被水潤濕的性質(zhì)，稱材料的憎水性，如石蠟、瀝青 (4)材料的吸水性與吸濕性 材料的吸水性：是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)。材料的吸水性以吸水率表示。 材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。 吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。潮濕材料在干燥空氣中也會放出水分，稱為材料的吸濕性。材料的吸濕性用含水率表示；含水率系指材料內(nèi)部所含水的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分率。 (5)材料的抗?jié)B性與耐水性 材料的抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性，或不透水性。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù) 來表示。滲透系數(shù)是指一定厚度的材料，在單位壓力水頭作用下，在單位時間內(nèi)透過單位面積的水量。 ． 材料的耐水性是指材料長期在水作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。材料的耐水性用軟化系數(shù)來表示，可用下式表示： (6)材料的抗凍性 ： 材料的抗凍性：材料在水飽和狀態(tài)下， 能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，也不嚴(yán)重降低強度的性質(zhì)，稱為材料的抗凍性。 、 。 材料的抗凍性用抗凍等級表示?？箖龅燃壥且砸?guī)定的試件、在規(guī)定的試驗條件下，測得其強度降低不超過規(guī)定值，并無明顯損壞和剝落時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來確定。 (七 )導(dǎo)熱性與比熱 當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時，熱量將由溫度高的一側(cè)，通過材料傳遞到溫度低的一側(cè)， 材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱為導(dǎo)熱性。 材料導(dǎo)熱性可用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為 lm 的材料， 當(dāng)溫度改變 1K 時，在 ls 時間內(nèi)通過 lm2 面積的熱量。 比熱是指 lkg 重的材料，在溫度改變 1K 時所吸收或放出的熱量。 例 試判斷下列中說法正確的項（ ） A、 材料的吸水性是指材料在浸水狀態(tài)下吸入水分的能力 B、 材料的抗?jié)B性是指材料在壓力的作用下，材料抵抗水滲透的性能，用滲透系數(shù)來表示。 C、 材料的吸濕性是指材料吸收空氣中水分的能力。 D、 材料的軟化系數(shù) k 越小，其耐水性越好。 答案為（ D） 、材料的力學(xué)性質(zhì) 材料的力學(xué)性質(zhì)是指材料在 外力作用下的變形性和抵抗破壞的性質(zhì)。 (1)材料的強度與硬度 材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強度。根據(jù)外力作用的形式不同，材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度及抗剪強度等。 硬度是指材料表面抵抗硬物壓人或刻劃的能力。材料的硬度愈大，其強度愈高。 (2)材料的彈性與塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性。材料的這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形，彈性變形屬可逆變形，其大小與外力成正比，此時應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱 為材料的彈性模量。 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為材料的塑性，這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形，塑性變形為不可逆變形。 (3)材料的脆性與韌性 材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)到一定數(shù)值時，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性，具有這種性質(zhì)的材料稱脆性材料。 材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時產(chǎn)生較大的變形而不破壞的性質(zhì)稱為韌性。 無機氣硬性膠凝材料 膠凝材料：是指在一定條件下 通過自身的一系列變化而把其它材料膠結(jié)成具有強度的整體的材料。建筑上用來將散粒材料 (如砂、石子等 )或塊狀材料 (如磚、石塊等 )粘結(jié)成為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料按其化學(xué)成分可分為無機膠凝材料和有機膠凝材料兩大類。 無機膠凝材料：以無機礦物為主要成分，當(dāng)其與水或水溶液拌和所形成的漿體，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)變化后產(chǎn)生膠結(jié)力而把其它材料膠結(jié)成為具有強度的整體。無機膠凝材料按其硬化條件的不同又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。 水硬性膠凝材料：是指既能在空氣中硬化，又能在水中硬化并保持和發(fā)展其強度，如 硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥。 氣硬性膠凝材料：是指只能在空氣中硬化，并能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強度的 膠凝材料，如石膏、石灰、水玻璃等。 石膏膠凝材料：包括建筑石膏、高強石膏、硬石膏水泥等，用途：可用于粉刷和制備砌筑砂漿， 還可制成各種石膏制品。 石灰是以碳酸鈣為主要成分的原料 (如石灰石、白堊等 )，經(jīng)過高溫下適當(dāng)?shù)撵褵?，分解和排出二氧化碳后所得到的產(chǎn)品，其主要成分是氧化鈣。 、石膏膠凝材料 石膏膠凝材料是一種以粉末狀半水硫酸鈣 (CaS04? H2O)為主的氣硬性膠凝材料。如建筑石膏、高強石膏等。生產(chǎn)石膏膠凝材料的原料有天然二水石膏、硬石膏和工業(yè)副產(chǎn)品石膏。建筑中使用最多的石膏膠凝材料是建筑石膏，其次是高強石膏，此外還有硬石膏水泥等。 作為氣硬性膠凝材料的石膏，通常是天然二水石膏經(jīng)過低溫煅燒、脫水、磨細(xì)而成。 二水石膏在受熱脫水過程中，根據(jù)不同條件，得到各種半水石膏和無水石膏的變體，并具有各自不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。如下圖所示： 用途：（ 1）室內(nèi)抹灰，粉刷（ 2）制成多孔的石膏制品（ 3）制作模型或雕塑（ 4）制作裝飾涂料的填料以及人造大理石（ 5）制作各種石膏板。 （ 2） 高