【正文】 5 建筑工程材料　　本章主要介紹建筑工程材料的基本性質(zhì)、砌筑材料、氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土、建筑鋼材、木材和建筑功能材料。要求重點掌握各種 (類 )材料的性質(zhì)、功能并學(xué)會正確、合理選擇與應(yīng)用建筑材料。本章中石灰、石膏、水泥、混凝土、砂漿、建筑鋼材和防水材料等因用量大、用途廣泛，應(yīng)注意重點學(xué)習(xí)和掌握，其他材料可作一般了解。 本章提要本 章 內(nèi) 容 建筑工程材料 砌筑材料 氣硬性膠凝材料 水泥　 混凝土 建筑砂漿　 建筑鋼材 木材 建筑功能材料 建筑工程材料　　 建筑工程材料 是建筑結(jié)構(gòu)物中使用的各種材料及制品，它是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)?！　〗ㄖこ滩牧嫌胁煌姆诸惙椒?。按 功能與用途 分類，可以分為 結(jié)構(gòu)材料、防水材料、保溫材料、吸聲材料、裝飾材料、地面材料、屋面材料等。按 化學(xué)成分 分類時，可將建筑材料分為 無機材料、有機材料和復(fù)合材料 ， 如圖 。 ? 建筑工程材料的分類 圖 建筑工程材料按化學(xué)成分分類 　　目前我國絕大多數(shù)建筑材料都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它包括產(chǎn)品規(guī)格、分類、技術(shù)要求、驗收規(guī)則、代號與標(biāo)志、運輸與儲存及抽樣方法等。 ?　　建筑材料生產(chǎn)企業(yè)必須按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并控制其質(zhì)量。建筑材料使用部門則按照標(biāo)準(zhǔn)選用、設(shè)計、施工，并按標(biāo)準(zhǔn)驗收產(chǎn)品。 ?　　我國的建筑材料標(biāo)準(zhǔn)分為 國家標(biāo)準(zhǔn)、部委行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 。 建筑工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化 　　 國家標(biāo)準(zhǔn)和部委行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 都是全國通用標(biāo)準(zhǔn)，是國家指令性文件，各級生產(chǎn)、設(shè)計、施工等部門均必須嚴(yán)格遵照執(zhí)行。按要求執(zhí)行的程度分為 強制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn) （以 /T表示）?！　?建筑材料有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及其代號主要有： 國家標(biāo)準(zhǔn)GB；建筑工程國家標(biāo)準(zhǔn) GBJ；建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ；建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JG；國家建筑材料工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) JC；石油化學(xué)工業(yè)部或中國石油化學(xué)總公司標(biāo)準(zhǔn) SH；冶金部標(biāo)準(zhǔn) YB；化工部標(biāo)準(zhǔn) HG；林業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) LY；國家級專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ZB；中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) CECS；地方標(biāo)準(zhǔn) DB；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Q等。 　　標(biāo)準(zhǔn)的表示方法由 標(biāo)準(zhǔn)名稱、部門代號、標(biāo)準(zhǔn)編號、批準(zhǔn)年份 四部分組成。如 《 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 》 （ GB/T1591—94 ）、 《 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 》 （ GB175—1999 ）等?！　」こ讨惺褂玫慕ㄖ牧铣仨殱M足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外，有時還必須滿足有關(guān)的設(shè)計規(guī)范、施工及驗收規(guī)范（或規(guī)程）等的規(guī)定?！　?工程中有時還會涉及到國外的標(biāo)準(zhǔn)。 (1)密度 ?　　材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為材料的密度 。材料的密度大小取決于材料的組成與材料的微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)材料的組成與微觀結(jié)構(gòu)一定時，材料的密度為常數(shù)。 ?　　除少數(shù)材料如鋼、鋁合金、玻璃等外，大多數(shù)建筑材料均含有一定數(shù)量的孔隙。為測得含孔材料的絕對密實體積，須將材料磨成細(xì)粉末，使材料內(nèi)部的所有孔隙外露，用排開液體的方法來測定。 建筑工程材料基本物理性質(zhì) 不同狀態(tài)下材料的密度(2)視密度 ?　　材料在自然狀態(tài)下不含開口孔隙時，單位體積的質(zhì)量稱為 材料的視密度 。 ?　　測定材料的視密度時，直接采用排水法測定材料的體積。 ?(3)體積密度 ?　　材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為 材料的體積密度 。 ?　　測定材料的體積密度時，材料的質(zhì)量可以是任意含水狀態(tài)下的，但必須說明含水情況?！　×硗?，通常所指的體積密度是材料在氣干狀態(tài)下的，稱為氣干體積密度，簡稱 體積密度 。材料在絕干狀態(tài)時，則稱為 絕干體積密度 。 ?　　材料的孔隙率越大，含水率越小，則材料的體積密度越小。 (4)堆積密度 ?　　散粒材料或粉末狀材料在自然堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為 堆積密度 。 ?　　測定材料的堆積密度時，材料的質(zhì)量可以是任意含水狀態(tài)下的，但須說明材料的含水率。通常所指的堆積密度是在氣干狀態(tài)下的，稱為 氣干堆積密度 ，簡稱 堆積密度 。材料在絕干狀態(tài)時，稱為 絕干堆積密度 。 ?　　材料的堆積密度與材料的體積密度、含水率、堆積的緊密程度等有關(guān)。 　　在建筑工程中，計算材料的用量、構(gòu)件及建筑物的自重、材料的配合比以及材料的運輸量與儲存量時經(jīng)常要用到材料的密度、視密度、體積密度和堆積密度等 （表 ）（詳見 P125)。 ?(1)密實度 ?　　材料體積（自然狀態(tài)）內(nèi)固體物質(zhì)的充實程度稱為 材料的密實度 。密實度反映材料的密實程度，其值越大，材料越密實。 ?(2)孔隙率 ?　　 孔隙率 是指材料內(nèi)部孔隙體積占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率，分為 總孔隙率 （簡稱孔隙率）、 開口孔隙率 和 閉口孔隙率 。 ? 材料的密實度和孔隙率　　 ① 孔隙率 　　材料內(nèi)部所有孔隙的體積與材料在自然狀態(tài)下體積的百分率稱為材料的孔隙率。 ?　　 ② 開口孔隙率 　　材料內(nèi)部開口孔隙的體積與材料在自然狀態(tài)下體積的百分率稱為材料的開口孔隙率。 ?　 　 ③ 閉口孔隙率 　　材料內(nèi)部閉口孔隙的體積與材料在自然狀態(tài)下體積的百分率，稱為材料的閉口孔隙率。 ?　　 ④ 空隙率 　　散粒材料在堆積狀態(tài)下，顆粒間空隙的體積占堆積體積的百分率，稱為空隙率。 （ 1） 親水性和憎水性 ?　　水分子與不同固體材料表面之間相互作用的情況不同?！　∫话阏J(rèn)為當(dāng)潤濕邊角 ≤90176。時，水分子之間的內(nèi)聚力小于水分子與材料之間的相互吸引力，這種材料稱為 親水材料 ?！　‘?dāng)潤濕邊角＞ 90176。時，水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料之間的相互吸引力，材料表面不會被水浸潤，這種材料稱為 憎水材料 。 ? 材料與水有關(guān)的性質(zhì)?。?2） 含水率 ?　　材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量之比，稱為 材料的含水率 。 ?(3)吸水率 ?　　材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，稱為 材料的吸水性 。當(dāng)材料吸水飽和時，其含水率稱為吸水率。材料的吸水率與材料的孔隙特征有關(guān)。材料中的孔隙細(xì)微而連通，其吸水率較大；粗大的封閉的孔隙，其吸水率較低。 (4)吸濕性 ?　　材料在潮濕的空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為 材料的吸濕性。 例如，木材的吸濕性較大，這不僅增加其重量，而且還會降低材料的強度。保溫材料吸濕性大將大大降低其保溫隔熱的性能。 ?(5)耐水性 ?　　材料抵抗水破壞作用的能力稱為 材料的耐水性 。一般情況下，材料隨含水量的增加其強度都有不同程度的降低。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示，即材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度與材料在干燥狀態(tài)下抗壓強度之比。軟化系數(shù)的范圍一般在 0～ 1之間波動。 (6)抗?jié)B性 ?　　材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為 材料的抗?jié)B性 。材料的抗?jié)B性一般用抗?jié)B系數(shù)表示?？?jié)B系數(shù)越小的材料表示其抗?jié)B性越小。材料的抗?jié)B性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)?？紫堵实投沂欠忾]孔隙的材料具有較高的抗?jié)B性。 ?(7)抗凍性 ?　　材料在水飽和狀態(tài)下，能夠經(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。即以規(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)，以此作為抗凍等級，用符號 Dn表示。 （ 1） 強度和變形 ?　　材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為 材料的強度 。材料受外力作用時，其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。外力增加，應(yīng)力相應(yīng)增大，直至材料內(nèi)部質(zhì)點間結(jié)合力不足以抵抗所承受的外力時，材料即發(fā)生破壞。材料破壞時，應(yīng)力達到極限值，這個極限應(yīng)力即為 材料的強度 ?！　〔牧系膹姸雀鶕?jù)所受外力作用形式不同分為 抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度 等。 ? 材料的基本力學(xué)性質(zhì)　　　材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力撤除后能完全恢復(fù)到原始狀態(tài)的性質(zhì)稱為 材料的彈性 。這種可恢復(fù)的變形稱為 彈性變形 。　　衡量材料抵抗變形能力的指標(biāo)是 彈性模量 。彈性模量越大，材料越不容易變形，即材料的剛度好?！　×硗?，材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力撤除后有部分變形不能恢復(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 。 （ 2） 硬度和耐磨性 ?　　 材料的硬度 是材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。材料的硬度越大，其耐磨性越好。工程中有時也可用硬度來間接推算材料的強度?！　〔牧系哪湍バ耘c材料的組成成分、結(jié)構(gòu)、強度、硬度等有關(guān)。在建筑工程中，對于用作踏步、臺階、地面、路面等的材料，一般都應(yīng)具備較高的耐磨性。 （ 3） 脆性和韌性 ?　　材料在外力作用下，當(dāng)外力達到一定數(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 材料的脆性 。具有這種性質(zhì)的材料稱為 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，產(chǎn)生較大的變形而不破壞的性質(zhì)，稱為 材料的韌性 。建筑工程中對于要求承受沖擊荷載和有抗震要求的結(jié)構(gòu)。（ 1） 耐久性 ?　 　材料的耐久性 是指用于建筑工程的材料，在環(huán)境的多種因素作用下，經(jīng)久不變質(zhì)、不破壞，長久地保持其使用性能的性質(zhì)。 ?　　材料在建筑物使用過程中，除其內(nèi)在原因使其組成、構(gòu)造發(fā)生變化以外，還要長期受到使用條件及各種自然因素的作用。 　　材料的耐久性是一項綜合性質(zhì)，各種材料耐久性的具體內(nèi)容，因其組成和結(jié)構(gòu)不同而異。 材料的耐久性和裝飾性?。?2） 裝飾性 ?　　建筑是技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，而建筑藝術(shù)的發(fā)揮，除建筑設(shè)計外，在很大程度上取決于建筑材料的裝飾性。 ?　　材料的裝飾性通常通過材料的色彩、透明性、光澤、表面質(zhì)感和形狀尺寸等裝飾功能達到美化建筑物的目的。 ? 砌筑材料　　 粘土磚 是由粘土制成磚坯，經(jīng)過干燥，然后入窯燒至 900～ 1000℃ 而成?！　≌惩链u的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 240mm115mm53mm。粘土磚的主要強度指標(biāo)是它的抗壓強度。粘土磚的強度等級有 MU MU2 MU MU15和 MU10。MU表示砌體中的塊體，后面的數(shù)值表示粘土磚的強度大小，單位為 MPa。 燒結(jié)磚 粘土磚　(1)蒸壓灰砂磚 ?　　 蒸壓灰砂磚 是以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱 灰砂磚 ?！　≌魤夯疑按u的強度等級有 MU2 MU MU15和 MU10。 ? 其他磚　(2)蒸壓粉煤灰磚 ?　　 蒸壓粉煤灰磚 是以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱 粉煤灰磚 。灰砂磚和粉煤灰磚的規(guī)格尺寸與普通燒結(jié)磚相同?！　≌魤悍勖夯掖u的強度等級有 MU2 MUMU15和 MU10。 ?(3)硅酸鹽砌塊 ?　　 硅酸鹽砌塊 是以爐渣為骨料，以粉煤灰、碎石灰、磷石膏等工業(yè)廢料為膠結(jié)料，加水?dāng)嚢?、振動成型、蒸養(yǎng)而成。這種砌塊不能用于防潮層以下的部位，一般情況下只作填充物使用。　　硅酸鹽砌塊的強度等級有 MU MU1 MU MU5。 ? 　　 石材 包括由天然石材中開采所得的毛石及經(jīng)加工制成板狀、塊狀或特定形狀的石材。 建筑工程常用天然石材有以下幾種：(1)石灰?guī)r ?　　石灰?guī)r主要成分為碳酸鈣或白云石。容重為 960～ 2500kg/m3，抗壓強度為 220～ 1400kg/cm2，耐用年限為 20～ 40年。質(zhì)地較硬，易于琢磨，多用于建筑物的基礎(chǔ)、墻身、臺階等處，石灰?guī)r還是制造水泥的主要材料。 ?? 石材(2)砂巖 ?　　砂巖主要成分為二氧化硅和石英顆粒等。容重為 220～ 2500kg/m3，抗壓強度為 480～ 1400kg/cm2，耐用年限為 20～ 180年，其品質(zhì)好壞隨粘結(jié)物質(zhì)的種類而異，多用于基礎(chǔ)、墻身、臺階、紀(jì)念碑及其他裝飾處。 ?(3)大理石 ?　　大理石由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成。容重為2600～ 2700kg/m3，抗壓強度為 700～ 1200kg/cm2，耐用年限為 40～ 100年。顏色多樣，紋理美麗、自然，易于雕琢磨光，建筑上主要用于建筑裝飾工程。 (4)花崗巖 ?　　花崗巖是巖漿巖中分布最廣的一種巖石。其主要造巖礦物有石英、長石、云母和少量暗色礦物。　　花崗巖堅硬致密，抗壓強度高，在 120～ 250MPa之間，表觀密度在 2600～ 2700kg/m3之間。耐磨性好，耐久性高，使用年限可達數(shù)十年至數(shù)百年。 ? 氣硬性膠凝材料　　將建筑上凡是經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用，把能夠?qū)⑸畈牧匣驂K狀材料粘結(jié)成整體的材料稱為膠凝材料 ?！　“椿瘜W(xué)成分分，膠凝材料有 有機膠凝材料 和 無機膠凝材料 。有機膠凝材料如各種瀝青、樹脂、橡膠等。無機膠凝材料按硬化條件分為 氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料 。 　 　 生產(chǎn)石灰所用的原料主要是含碳酸鈣為主的天然巖石，常用的是石灰石和白堊等。石灰一般是天然巖石在立窯中進行煅燒而成。煅燒后生成生石灰，其主要成分為氧化鈣（ CaO）。 ? 石灰 石灰的生成（ 1） 石灰的熟化 ?　　 石灰的熟化 ，又稱 消解 。它是生石灰（ CaO）與水作用生成熟石灰（ Ca(OH)2）的過程。在熟化過程中，放出大量的熱，體積迅速增加 1～ 。建筑工程中常用經(jīng)熟化后的熟石灰，如石灰膏等。 石灰的熟化和硬化（ 2） 石灰的硬化 ?　　石灰的硬化包括 干燥硬化