【正文】 1 建筑材料： 緒 論 一、建筑材料的定義與分類 定義 ①廣義上建筑材料 是指用于建筑工程中所有材料的總稱。不僅包括構(gòu)成 建筑物的材料 ，而且包括在 建筑工程施工中的一些輔助性材料 。 建筑工程 是指一般的工業(yè)與民用建筑的 房屋建筑工程 ，以及與房屋建筑工程構(gòu)造形式 類似的構(gòu)筑物 。 ②狹義上建筑材料 是指 組成建筑物的材料 。 分類 按化學(xué)成分分： 無機非金屬材料 非金屬材料 有機非金屬材料 黑色 金屬 建筑材料 金屬材料 有色金屬 復(fù)合材料 按使用功能分： 建筑結(jié)構(gòu)材料 鋼筋、混凝土等 建筑材料 墻體材料 磚、砌塊、板材等 建筑結(jié)構(gòu)材料 防水、裝飾、絕熱材料等 二、建筑材料在建筑工程中的地位和作用 。 ，建筑材料投資占 60%以上。 ，建筑功能的實現(xiàn)，必須有品種多樣質(zhì)量良好的建筑材料。 。 三、建材及建材工業(yè)的發(fā)展 天然山洞或樹巢（ 18000年前）→木骨泥墻、陶器（西安半坡遺址， 6000年前）→土瓦，三合土（石灰、黃砂、粘土混合）抹面的土坯墻，石灰、磚瓦（ 3000年前的西周）→大塊空心磚和墻壁裝修磚（ 25002020年前的戰(zhàn)國）→鐵器（戰(zhàn)國） —— 現(xiàn)代水泥混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。 （ 1）歷史上我國建筑材料的應(yīng)用 我國的建筑材料主要是 天然石材、木材、磚、石灰 等一些材料。古代勞動人民在建筑材料的生產(chǎn)和使用方面，取得了許多 重大成就。 ? 建成于公元前 7世紀的萬里長城； ? 福建泉州的洛陽橋； ? 山西五臺山木結(jié)構(gòu)的佛光寺大殿； ? 河北趙州橋。 ? 建國以來建材及建材工業(yè)的發(fā)展 （ 2）建國以來建材及建材工業(yè)的發(fā)展 水泥、鋼材、建筑陶瓷、普通玻璃 2 （建筑材料是發(fā)展建筑業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)：材料費用一般占建筑工程總造價的 5070%； “ 十五 ”期間我國全社會固定資產(chǎn)投資總規(guī)模為 22～ 24萬億元。固定資產(chǎn)投資的 60％～ 70％將用于建筑設(shè)施建設(shè)或工程安裝，從而轉(zhuǎn)化為建筑業(yè)的產(chǎn)值，而建筑業(yè)產(chǎn)值中的 30％～ 40％又要轉(zhuǎn)化為對建材業(yè)的需求，尤其是對水泥產(chǎn)品的需求。 2020年，我國共生產(chǎn)水泥約 70000萬噸，比2020年大幅增長了 12. 7%，占世界產(chǎn)量的三分之一左右，超過亞洲產(chǎn)量的 50%強。我國水泥行業(yè)，為我國 經(jīng)濟持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻。） 四、建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)及其作用 按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： ? 建材工業(yè)企業(yè)必須嚴格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行 設(shè)計、生產(chǎn) ，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 ? 建筑材料的使用者必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 選擇、使用 質(zhì)量合格的材料，使設(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)化，以確保工程質(zhì)量，加快施工進度，降低工程造價。 ? 供需雙方，必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行材料的 驗收 ，以確保雙方 的合法權(quán)益。 建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分類 國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 等，分別由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理部門批準(zhǔn)并頒布。 各級標(biāo)準(zhǔn)均有相應(yīng)的代號 ，其表示方法由標(biāo)準(zhǔn)名稱、標(biāo)準(zhǔn)代號、發(fā)布順序號和發(fā)布年號組成。例如： 《 燒結(jié)普通磚 》 GB / T 5 1 0 1 － 1 9 9 8《 燒結(jié)普通磚 》 GB / T 5 1 0 1 － 1 9 9 8標(biāo)準(zhǔn)名稱：燒結(jié)普通磚標(biāo)準(zhǔn)代號： GB推薦標(biāo)準(zhǔn)： T發(fā)布順序號： 5101發(fā)布年號： 1998 年 各級標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)代號 QB —— 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DB —— 地方標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)JGJ —— 建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； JC —— 國家建材局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JT —— 交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； YB —— 冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；SD —— 水電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； LY —— 林業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部分）GB —— 國家標(biāo)準(zhǔn)； G BJ —— 建筑工程國家標(biāo)準(zhǔn)； G B/ T ——推薦國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo) 準(zhǔn) 代 號 及 名 稱標(biāo)準(zhǔn)級別企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； 國家建材局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； 冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；水電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； 林業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部分）國家標(biāo)準(zhǔn)； 建筑工程國家標(biāo)準(zhǔn)；推薦國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo) 準(zhǔn) 代 號 及 名 稱標(biāo)準(zhǔn)級別 五、本課程的作用、內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法 3 本課程的作用 建筑材料科學(xué)與工程，本身是一門科學(xué)技術(shù)，是學(xué)好其它專業(yè)課的基礎(chǔ)。 本課程的內(nèi)容 ? 本課程主要講述建筑工程中常用建筑材料的 原材料及生產(chǎn)工藝、品種與規(guī)格、主要技術(shù)性質(zhì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢驗方法、應(yīng)用和保管 等基本知識。 ? 掌握建筑材料的性能和應(yīng)用，是學(xué)習(xí)本課程的重點。必須懂得 如何選擇和使用建筑材料。 第一章 材料的基本性質(zhì) 一、材 料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) （ 1）材料的體積構(gòu)成 體積是材料占有的空間尺寸。 由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。 封閉孔隙（體積為 V b ）開口孔隙（體積為 V k ）固體物質(zhì)（體積為 V ）材料在自然狀態(tài)下總體積： V 0 ＝ V + V p 孔 隙體積： V p ＝ V b + V kV p ——孔隙體積 （ 2） 絕對密實體積 Ｖ 干燥材料在絕對密實狀態(tài)下的體積。 即材料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。 (實體體積 ) （ 3） 表觀體積 V0 包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。 其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。 （實體體積 +閉口體積） （ 4）材 料的堆積體積 0V? 粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下的總體外觀體積。 包含顆粒內(nèi)部孔隙和顆粒之間的空隙在內(nèi)的體積。 松散堆積狀態(tài)下的體積較大，密實堆積狀態(tài)下的體積較小。 堆積體積（開口 +閉口 +實體 +間隙） （一）材料的密度 ： 指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量 mV?? 實際密度的測量： 1）對近于絕對密實的材料：金屬、玻璃等 ： 量測幾何體積－稱重－代入公式 2）對有孔隙的材料：磚、混凝土、石材 等： 磨成細粉－ 李氏比重瓶法測試 ：材料單位表觀體積的質(zhì)量。0 0mv?? 4 材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。 表觀體積的測量：工程中砂石材料，直接用排水法測定 例：砂表觀密度 ρs 的測定（ kg/m3） 0s0 2 1 1000mm m m? ???＝ （ ） 式中： m0——砂試樣的烘干質(zhì)量， g； m1——砂試樣、水及容量瓶總質(zhì)量， g。 m2——水及容量瓶總質(zhì)量， g。 3. 堆積密度 39。0 39。0mV? ? 用量計算、體積計算判斷材料性質(zhì)應(yīng)用計算公式V0V材料體積堆積狀態(tài)自然狀態(tài)近似絕對密實狀態(tài)絕對密實材料狀態(tài)堆積密度體積密度表觀密度實際密度比較項目用量計算、體積計算判斷材料性質(zhì)應(yīng)用計算公式材料體積堆積狀態(tài)自然狀態(tài)近似絕對密實狀態(tài)絕對密實材料狀態(tài)堆積密度體積密度表觀密度實際密度比較項目39。39。00Vm??39。39。Vm??Vm??00Vm??V ?0V ? 例 11 材料的密度、表觀密度、堆積密度有何區(qū)別？如何測定？材料含水后對三者有什么影響？ 解 :① 密度： mV?? 表觀密度：0 0mV?? 堆積密度： 39。39。0mV?? V 為材料的絕對密實體積 。 V0 為材料的表觀體積 (固、液、氣） 。 0V? ，為材料的堆積體積 ②對于含 孔材料，三者的測試方法要點如下：測定密度時，需先將材料磨細，之后采用排出液體或水的方法來測定體積。測定表觀密度時，直接將材料放入水中，即直接采用排開水的方法來測體積；測定堆積密度時，將材料直接裝入已知體積的容量筒中，直接測試其自然堆積狀態(tài)下體積。 ③含水與否對密度、表觀密度無影響，因密度、表觀密度均是對干燥狀態(tài)而言的。含水對堆積密度的影響則較復(fù)雜．一般來說是使堆積密度增大。 （二） 材料的密實度 顆粒材料空 隙 5 密實度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。 00 100 100VD V ??? ? ? ?％ ％ ①對于絕對密 實材料， 因 ρ 0 =ρ ，故密實度 D =1 或 100%。 ②對于大多數(shù)土木工程材料， 因 ρ 0 ＜ ρ ，故密實度 D ＜ 1 或 D ＜ 100%。 （三）孔隙率 材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。000 100 1 100VVP V ???? ? ? ? ?％ （ ） ％ （四）空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆積體積中 , 顆粒之間的空隙體積所占的比例。 0 0 0 0001 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0V V VP VV ?????? ? ? ? ? ? ? ? ???％ （ ） ％ （ ） ％ 空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭??？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計算砂 率的依據(jù)。 ★孔隙率與空隙率的區(qū)別 計算公式可進行材料用量計算可判斷材料性質(zhì)作 用堆積材料之間個體材料內(nèi)部適用場合空隙率孔隙率比較項目計算公式可進行材料用量計算可判斷材料性質(zhì)作 用堆積材料之間個體材料內(nèi)部適用場合空隙率孔隙率比較項目％）（ 1 0 01 0 ?????P ％）（ 100100 ???????P 例 12 某工地所用卵石材料的密度為 、表觀密度為 、堆積密度為 1680 kg/m3，計算此石子的孔隙率與空隙率？ 解 : 石子的孔隙率 P 為： 0000 1 1 % VP VV ???? ? ? ? ? ? ? ? 石子的空隙率 P? 為： 0 0 0 00 0 01 .6 81 1 1 3 5 .6 3 %2 .6 1V V VP VV ?????? ? ? ? ? ? ? ? ??? 例 13 有一塊燒結(jié)普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重 2900g，其絕干質(zhì)量為 2550g。磚的尺寸為250Ｘ 115Ｘ 53mm，經(jīng)干燥并磨成細粉后取 50g，用排水法測得絕對密實體積為 cm3 。試計算該磚的吸水率、密度、孔隙率、飽水系數(shù)。 解 : 該磚的吸水率為 2 9 0 0 2 5 5 01 0 0 % 1 0 0 %2550gbm gMMW M? ?? ? ? ? 該磚的密度為 350 2 .6 9 /1 8 .6 2m g c mV? ? ? ? 6 表觀密度為 30 0 2550 1 .7 4 /2 5 1 1 .5 5 .3m g c mV? ? ? ??? 孔隙率為 0 1 .7 41 1 3 5 .3 %2 .6 9P ??? ? ? ? ? 二、材料的力學(xué)性質(zhì) 材料的強度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多 由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發(fā)生破壞。 在工程上，通常采用破壞試驗法對材料的強度進行實測。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。 ? 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強度等。 ? 抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度的計算： maxFf A? ? 抗彎強度的計算： max232w FLf bh? （ 1）彈性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。 （ 2）塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且 不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。 ①脆性： 材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破壞，并無明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。 大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷 、玻璃、普通混凝土、砂漿等。 特點是抗壓強度高而抗拉、抗折強度低。 在工程中使用時，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。 ②韌性： 材料在沖擊或動力荷載作用下，能吸收較大能量而不破壞的性能，稱為韌性或沖擊韌性。 韌性以試件破壞時單位面積所消耗的功表示。計算公式如下： kk Wa A? a k 材料的沖擊韌性， J/mm2 Ｗ k試件破壞時所消耗的功， J； A材料受力截面積。（ mm2） （ 1） 硬度 材料的硬度是材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物