【正文】 1 建筑材料： 緒 論 一、建筑材料的定義與分類 定義 ①?gòu)V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(jī)非金屬材料 非金屬材料 有機(jī)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(shí)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(guó)）→鐵器（戰(zhàn)國(guó)） —— 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(guó)建筑材料的應(yīng)用 我國(guó)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(dòng)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(jì)的萬里長(zhǎng)城； ? 福建泉州的洛陽橋； ? 山西五臺(tái)山木結(jié)構(gòu)的佛光寺大殿； ? 河北趙州橋。 ? 建國(guó)以來建材及建材工業(yè)的發(fā)展 （ 2）建國(guó)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(fèi)用一般占建筑工程總造價(jià)的 5070%； “ 十五 ”期間我國(guó)全社會(huì)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(duì)建材業(yè)的需求，尤其是對(duì)水泥產(chǎn)品的需求。 2020年，我國(guó)共生產(chǎn)水泥約 70000萬噸，比2020年大幅增長(zhǎng)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(qiáng)。我國(guó)水泥行業(yè)，為我國(guó) 經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。） 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(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 設(shè)計(jì)、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(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)化，以確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。 ? 供需雙方，必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行材料的 驗(yàn)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(guó)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)均有相應(yīng)的代號(hào) ，其表示方法由標(biāo)準(zhǔn)名稱、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、發(fā)布順序號(hào)和發(fā)布年號(hào)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(hào)： GB推薦標(biāo)準(zhǔn)： T發(fā)布順序號(hào)： 5101發(fā)布年號(hào)： 1998 年 各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)代號(hào) 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(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； G BJ —— 建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； G B/ T ——推薦國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo) 準(zhǔn) 代 號(hào) 及 名 稱標(biāo)準(zhǔn)級(jí)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(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； 建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；推薦國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo) 準(zhǔn) 代 號(hào) 及 名 稱標(biāo)準(zhǔn)級(jí)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(yàn)方法、應(yīng)用和保管 等基本知識(shí)。 ? 掌握建筑材料的性能和應(yīng)用，是學(xué)習(xí)本課程的重點(diǎn)。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(duì)密實(shí)體積 Ｖ 干燥材料在絕對(duì)密實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小。 堆積體積（開口 +閉口 +實(shí)體 +間隙） （一）材料的密度 ： 指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量 mV?? 實(shí)際密度的測(cè)量： 1）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等 ： 量測(cè)幾何體積－稱重－代入公式 2）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材 等： 磨成細(xì)粉－ 李氏比重瓶法測(cè)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(cè)量：工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定 例：砂表觀密度 ρs 的測(cè)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(jì)算、體積計(jì)算判斷材料性質(zhì)應(yīng)用計(jì)算公式V0V材料體積堆積狀態(tài)自然狀態(tài)近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)材料狀態(tài)堆積密度體積密度表觀密度實(shí)際密度比較項(xiàng)目用量計(jì)算、體積計(jì)算判斷材料性質(zhì)應(yīng)用計(jì)算公式材料體積堆積狀態(tài)自然狀態(tài)近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)材料狀態(tài)堆積密度體積密度表觀密度實(shí)際密度比較項(xiàng)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(cè)定？材料含水后對(duì)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(duì)密實(shí)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(duì)于含 孔材料，三者的測(cè)試方法要點(diǎn)如下：測(cè)定密度時(shí)，需先將材料磨細(xì)，之后采用排出液體或水的方法來測(cè)定體積。測(cè)定表觀密度時(shí)，直接將材料放入水中，即直接采用排開水的方法來測(cè)體積；測(cè)定堆積密度時(shí)，將材料直接裝入已知體積的容量筒中，直接測(cè)試其自然堆積狀態(tài)下體積。 ③含水與否對(duì)密度、表觀密度無影響，因密度、表觀密度均是對(duì)干燥狀態(tài)而言的。含水對(duì)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(shí)度 顆粒材料空 隙 5 密實(shí)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(duì)于絕對(duì)密 實(shí)材料， 因 ρ 0 =ρ ，故密實(shí)度 D =1 或 100%。 ②對(duì)于大多數(shù)土木工程材料， 因 ρ 0 ＜ ρ ，故密實(shí)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粒互相填充的致密程度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算砂 率的依據(jù)。 ★孔隙率與空隙率的區(qū)別 計(jì)算公式可進(jìn)行材料用量計(jì)算可判斷材料性質(zhì)作 用堆積材料之間個(gè)體材料內(nèi)部適用場(chǎng)合空隙率孔隙率比較項(xiàng)目計(jì)算公式可進(jìn)行材料用量計(jì)算可判斷材料性質(zhì)作 用堆積材料之間個(gè)體材料內(nèi)部適用場(chǎng)合空隙率孔隙率比較項(xiàng)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(jì)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(xì)粉后取 50g，用排水法測(cè)得絕對(duì)密實(shí)體積為 cm3 。試計(jì)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(qiáng)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(diǎn)所能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破壞。 在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。 ? 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等。 ? 抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度的計(jì)算： maxFf A? ? 抗彎強(qiáng)度的計(jì)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(shí)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(dá)到一定程度時(shí)，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(jī)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(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。 在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。 ②韌性： 材料在沖擊或動(dòng)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(shí)單位面積所消耗的功表示。計(jì)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(shí)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(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物