【正文】 建筑材料課程及輔導教案作者：日期： 山東大學課程情況登記表課程編號2005812021課程名稱建筑材料英文課程名稱Building Materials課程類別技術基礎課開課系所號20 開課學期(上、下)本研標志本科生課程學 時54學 分3考試類型(筆試考試無口試)開設日期結束日期課程分類必修課必修主課名稱建筑材料先修課程力學、數(shù)學、物理、化學課內總學時54實驗總學時 講課總學時38上機總學時0CAD總學時0CAI總學時0討論輔導總學時0設計作業(yè)總學時0課外總學時0課外學分0課程負責人孫紀正師資隊伍孫紀正基本面向二年級各專業(yè)教學方式講課教 材《建筑材料》參考書《建筑材料》 《土木工程材料》 《道路建筑材料》課程說明本課程屬于土建類專業(yè)的技術基礎課。利用前期學過的力學、數(shù)學、物理、化學知識，通過本課程的學習，為學習建筑、結構、施工等后續(xù)專業(yè)課提供建材基本知識，同時它還為今后從事工程實踐和科學研究打下必要的專業(yè)基礎。內容簡介(200字左右)主要介紹土建工程中常用的各種建筑材料。各種建筑材料的主要性能，質量檢驗和評定的標準及方法，如何合理地選用和應用各種建筑材料以及幾種建筑材料的配合比設計方法等。備 注建筑材料課程簡介及課程輔導教案第1章　建筑材料的基本性質本章主要講述：材料的組成、結構與性質、材料的基本物理性質、材料的力學性質、材料的耐久性 本章重點：與材料結構狀態(tài)有關的基本參數(shù)的計算、材料與水有關的性質、材料的力學性質、材料的耐久性 本章難點：與材料結構狀態(tài)有關的基本參數(shù)的計算、材料的力學性質 本章要點：材料的基本物理性質、材料的力學性質、材料的耐久性 本章基本概念：材料的密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率、耐水性、抗?jié)B性、抗凍性、強度、彈性、塑性、硬度、耐久性本章基本要求：掌握材料的基本物理性質、力學性質及與水有關的性質； 了解材料與熱有關的性質。 本章學時安排：與緒論一起共7學時本章基本內容：一、 材料的組成、結構與性質１．材料的組成(1)化學組成：無機非金屬建筑材料的化學組成以各種氧化物的含量表示。金屬材料以元素含量來表示?；瘜W組成決定著材料的化學性質,影響著物理性質和力學性質。(2)礦物組成：材料中的元素或化合物是以特定的結合形式存在著,并決定著材料的許多重要性質。礦物組成,是無機非金屬建筑材料中化合物存在的基本形式。化學組成不同,有不同的礦物。既使相同的化學組成,在不同條件下,結合成的礦物往往也是不同的。金屬材料和有機材料也與無機非金屬材料一樣,有其各自的基本組成,決定著同一種類材料的主要性質。所以說,認識各類材料的基本組成,是了解材料本質的基礎。：材料的結構決定著材料的許多性質。一般從三個層次來觀察材料的結構及其與性質的關系。(1)宏觀結構(亦稱構造)用放大鏡或肉眼即可分辨的毫米級組織稱為宏觀結構。 材料的宏觀結構中常含有孔隙或裂紋等缺陷,對材料性能有較大影響。材料的宏觀結構較易改變。(2)亞微觀結構（顯微或細觀結構)由光學顯微鏡所看到的微米級組織結構。該結構主要涉及到材料內部的晶粒等的大小和形態(tài)、晶界或界面、孔隙、微裂紋等。一般而言,材料內部的晶粒越細小、分布越均勻,則材料的強度越高、脆性越小、耐久性越好。不同組成間的界面粘結或接觸越好,則材料的強度、耐久性等越好。材料的亞微觀結構相對較易改變。(3)微觀結構 利用電子顯微鏡、X射線衍射儀等手段來研究的原子或分子級的結構。 無機非金屬材料中的晶體(或非晶體),其鍵的構成往往不是單一的,而是由共價鍵和離子鍵等共同聯(lián)結,如方解石、長石及硅酸鹽類材料等。這類材料的性質相差較大。 非晶體,又稱玻璃體,是熔融物在急速冷卻時,質點來不及按特定規(guī)律排列,所形成的內部質點無序排列(短程有序,長程無序)的固體或固態(tài)液體。因其大量的化學能未能釋放出,故其化學穩(wěn)定性較晶體差,容易和其它物質反應或自行緩慢向晶體轉換。如在水泥、混凝土等材料中使用的?；郀t礦渣、火山灰、粉煤灰等材料。 孔隙 大多數(shù)材料在宏觀結構層次或亞微觀結構層次上均含有一定大小和數(shù)量的孔隙,甚至是相當大的孔洞。這些孔隙幾乎對材料的所有性質都有相當大的影響。 (1)孔隙的分類 材料內部的孔隙按尺寸大小,可分為微細孔隙、細小孔隙、較粗大孔隙、粗大孔隙。 按常壓下水能否進入孔隙中,又可分為開口孔隙(或連通孔隙)和閉口孔隙(或封閉孔隙)。當然壓力很高的水可能會進入到部分閉口孔隙中。 (2)孔隙對材料性質的影響 通常材料內部的孔隙含量（即孔隙率)越多,則材料的體積密度、堆積密度、強度越小,耐磨性、抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性及其耐久性越差,而保溫性、吸聲性、吸水性和吸濕性等越強。 人造材料內部的孔隙是生產材料時,在各工藝過程中留在材料內部的氣孔。絕大多數(shù)的建筑材料的生產過程中均使用水做為個組成成分。為達到生產工藝所要求的工藝性質,用水量往往遠遠超過理論需水量(如水泥、石膏等的化學反應所需的水量),多余的水即形成了材料內部的毛細孔隙,即絕大多數(shù)人造建筑材料中的孔隙基本上是由水所造成的。由此可以說,凡是影響人造建筑材料內部孔隙數(shù)量、孔隙形狀、孔隙狀態(tài)或用水量的因素,均是影響材料性能的因素。在確定改善材料性能的措施和途徑時,必須考慮這些因素。二、材料的基本物理性質(1)不同狀態(tài)下的密度 1)密度：材料在絕對密實狀態(tài)下(不含內部所有孔隙體積)單位體積的質量,用下式表示。 測試時,材料必須是絕對干燥的。含孔材料則必須磨細后采用排開液體的方法來測定其體積。 2)表觀密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量,用下式表示。 測試時,材料的質量可以是任意含水狀態(tài)下的,不加說明時,是指氣干狀態(tài)下的質量。形狀不規(guī)則的材料,須涂蠟后采用排水法測定其體積。 3)堆積密度 散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質量,用下式表示。 測試時,材料的質量可以是任意含水狀態(tài)下的。無說明時,指氣干狀態(tài)下的。 (2)孔隙率： 孔隙率是指材料內部孔隙體積占材料自然狀態(tài)下體積的百分數(shù),分為開口孔隙率、閉口孔隙率、總孔隙率〈簡稱孔隙率)。 孔隙率的計算 % (3)空隙率： 散粒材料顆粒間空隙體積占整個堆積體積的百分率。 空隙率的計算 % 對于致密材料,如普通天然砂、石,可用視密度替代體積密度。 在大量配制混凝土、砂漿等材料時,宜選用空隙率（）小的砂、石。：(1)材料的親水性與憎水性： 水可以在材料表面鋪展開,即材料表面可以被水浸潤,此種性質稱為親水性,具備此種性質的材料稱為親水性材料。若水不能在材料表面上鋪展開, 即不能被浸潤，則稱為憎水性，該材料稱為憎水性材料。含毛細孔的親水性材料可自動將水吸入孔隙內。大多數(shù)建筑材料屬于親水性材料?？紫堵瘦^小的親水性材料仍可做防水或防潮材料使用,如混凝土、砂漿等。(2)吸水性與吸濕性：1)吸水性 吸水性是材料吸收水分的性質,用材料在吸水飽和狀態(tài)下的吸水率來表示。分有質量吸水率(所吸收水的質量占絕干材料質量的百分率)、體積吸水率(所吸收水的體積占自然狀態(tài)下材料體積的百分率),計算式分別如下： % % 二者的關系為： 吸水率主要與材料的開口孔隙率、親水性與憎水性等有關。 2）吸濕性 吸濕性是材料在空氣中吸收水蒸汽的性質，用含水率表示。即材料中所含水的質量與材料絕干質量的百分比稱為含水率。材料吸濕或干燥至與空氣濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率。建筑材料在正常使用狀態(tài)下,均處平衡含水狀態(tài)。 吸濕性主要與材料的組成、微細孔隙的含量及材料的微觀結構有關。3)吸水與吸濕對材料性質的影響 材料吸水或吸濕后,可削弱內部質點間的結合力,引起強度下降。同時也使材料的表觀密度、導熱性增加,幾何尺寸略有增加,使材料的保溫性、吸聲性下降,并使材料受到的凍害、腐蝕等加劇。由此可見含水使材料的絕大多數(shù)性質變差。(3)耐水性 材料長期在水作用下,保持其原有性質的能力。 對于結構材料,耐水性主要指強度,對裝飾材料則主要指顏色的變化、是否起泡、起層等,即材料不同,耐水性表示方法也不同。對于結構材料,用軟化系數(shù)()來表示,計算式如下。 材料的軟化系數(shù)=0～。長期處于潮濕或經常遇水的結構,需選用,重要結構需選用。材料的耐水性主要與其組成成分在水中的溶解度和材料的孔隙率有關。溶解度很小或不溶的材料,則軟化系數(shù)()一般較大。若材料可微溶于水且含有較大的孔隙率,則其軟化系數(shù)()較小或很小。(4)抗?jié)B性：抗?jié)B性是材料抵抗壓力水滲透的性質。常用抗?jié)B等級來表示,即材料所能抵抗的最大水壓力。材料的抗?jié)B性與其內部的孔隙率,特別是開口孔隙率有關,與材料的親、憎水性也有一定關系。(5)抗凍性：材料抵抗凍融循環(huán)作用,保持其原有性質的能力。對結構材料主要指保持強度的能力,并多以抗凍等級來表示。即以材料在吸水飽和狀態(tài)下(最不利狀態(tài))所能抵抗的最多凍融循環(huán)次數(shù)來表示。：（1）導熱系數(shù)：材料傳遞熱量的性質稱為材料的導熱性,以導熱系數(shù)來表示。導熱系數(shù)越小,材料的保溫性越好。 影響材料導熱系數(shù)的因素有: 1)材料的組成與結構。一般地說,金屬材料、無機材料、晶體材料的導熱系數(shù)分別大于非金屬材料、有機材料、非晶體材料。2)孔隙率越大,即材料越輕(小〉,導熱系數(shù)越小。細小孔隙、閉口孔隙比粗大孔隙、開口孔隙對降低導熱系數(shù)更為有利,因為避免了對流傳熱。3）含水或含冰時,會使導熱系數(shù)急劇增加。4)溫度越高,導熱系數(shù)越大(金屬材料除外)。上述因素一定時,導熱系數(shù)為常數(shù)。 保溫材料在存放、施工、使用過程中,需保證為干燥狀態(tài)。(2)熱容量：材料受熱時吸收熱量,冷卻時放出熱量的性質稱為材料的熱容量,該值等于材料的比熱(c)與質量(m)的乘積。材料的熱容量越大,則建筑物室內的溫度越穩(wěn)定。三、材料的力學性質(1)理論強度 固體材料的強度決定于結構中各質點間的結合力,即化學鍵力。材料的破壞實際上是質點化學鍵的斷裂。 實際上材料結構中含有大量缺陷,如晶格缺陷、孔隙、裂紋等。材料受力時,在缺陷處形成應力集中。 減小材料內部的缺陷(孔隙、裂紋等)可大幅度提高材料的強度。(2)材料的強度 材料的實際強度,常采用破壞性試驗來測定,根據(jù)受力形式分有抗壓強度、抗拉強度抗彎強度、抗剪強度等。 材料的強度除與前述的內部因素(組成、結構)有關外,還與外部因素,即測試條件也有相當大的關系。：(1)彈性,是指受到外力作用產生的變形,能隨外力撤消而完全恢復原狀的性質。將發(fā)生的這種變形稱為彈性變形。明顯具有這種特征的材料稱為彈性材料。受力后材料的應力與應變的比值即為彈性模量。(2)塑性,是指受到外力作用產生的變形,不能隨外力撤消而自行恢復的性質。所發(fā)生的這種變形稱塑性變形。具有這種明顯特征的材料稱塑性材料。大多數(shù)材料受力初期表現(xiàn)為彈性,達到一定程度表現(xiàn)出塑性特征,稱之為彈塑性材料。： 材料在破壞時,未出現(xiàn)明顯的塑性變形,而表現(xiàn)為突發(fā)性破壞,此種性質稱為材料的脆性。脆性材料的特點是塑性變形小,且抗壓強度與抗拉強度的比值較大(5～50倍)。無機非金屬材料多屬脆性材料。 材料抵抗沖擊振動作用,而不發(fā)生突發(fā)性破壞的性質稱為材料的沖擊韌性或韌性,或在沖擊振動作用下,吸收能量、抵抗破壞的能力稱為沖擊韌性。韌性材料的特點是變形大、特別是塑性變形大、抗拉強度接近或高于抗壓強度。術材、建筑鋼材、橡膠等屬于韌性材料。有沖擊、振動荷載時需考慮材料的韌性。四、材料的耐久性材料抵抗各種破壞因素或腐蝕介質的長期作用,保持其原有的主要性質的能力稱為材料的耐久性。材料的組成、結構、性質和用途不同,對耐久性的要求也不同。耐久性一般包括材料的抗?jié)B性、抗凍性、耐腐蝕性、抗老化性、耐溶蝕性、耐光性、耐磨性等等許多項。不同材料所要求保持的主要性質也不相同,如對于結構材料,主要要求強度不顯著降低。對裝飾材料則主要要求