【正文】 ，不僅會(huì)影響工程的使用，而且滲入的水還會(huì)帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。 材料的抗凍等級(jí)可分為Ｆ 1Ｆ 2Ｆ 50、Ｆ 100、Ｆ 200 等，分別表示此材料可承受 15 次、 25次、 50 次、 100 次、 200 次的凍融循環(huán)。 5. 抗凍性 材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。 材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。 4. 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。前者是材料的吸濕過程，后者是材料的干燥過程。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。質(zhì)量吸水率ｗ m 的計(jì)算公式為： 體積吸水率 39。當(dāng)材料的潤(rùn)濕角 θ ＜９０ ? 時(shí)，為親水性材料；當(dāng)材料的潤(rùn)濕角 θ ＞９０ ? 時(shí)，為憎水性材料。 材料具有親水性或憎水性的根本原因在于 材料的分子結(jié)構(gòu)。空隙率 P， 按下式計(jì)算： ρ 0—材料的表觀密度 。039。 在 土木建筑工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的自重，配料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料的表觀體積中包含有內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可 能影響其總質(zhì)量（有時(shí)還影響其表觀體積）。 2. 材料的密度 材料的密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算： 式中： ρ —密度 , g/cm3 或 kg/m3 m—材料的質(zhì)量， g 或 kg V—材料的絕對(duì)密實(shí)體積， cm3 或 m3 測(cè)試時(shí)，材料必須是絕對(duì)干燥狀態(tài)。一般以 V0 表示材料的表觀體積。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。 亞微觀結(jié)構(gòu) 亞 微觀結(jié)構(gòu)也稱作細(xì)觀結(jié)構(gòu)，是介于微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式。材料的微觀結(jié)構(gòu)，基本上可分為晶體與非晶體。如膠合板、迭合人造板、蜂窩夾芯板、以及某些具有層狀填充料的塑料制品等。 (3）微孔結(jié)構(gòu)，是指微細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)。宏觀構(gòu)造，按孔隙尺寸可以分為： （ 1）致密結(jié)構(gòu)，基本上是無孔隙存在的材料。 礦物組成是無機(jī)非金屬材料中化合物存在的基本形式。 掌握工地配 置材料的配置原理及方法，了解這些材 料的施工注意事項(xiàng) 重點(diǎn)掌握材料的基本理論、基本知識(shí)、基本技能 常用材料 —— 水泥、砼、石灰、石膏、玻璃、鋼材、木材、瀝青、高分子材料 主要的 —— 水泥、砼、鋼材 每種材料：原料 —— 生產(chǎn)工藝 —— 組成成分 —— 構(gòu)造 —— 性質(zhì) —— 應(yīng)用 —— 檢驗(yàn) —— 儲(chǔ)存以及它們之間的相互關(guān)系 重點(diǎn)：性質(zhì)和應(yīng)用， 質(zhì)檢的基本原理（引起材性變化的內(nèi)因和外因） 學(xué)習(xí)材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) :國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GBJ建筑工程國(guó)家標(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) YB冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JTJ交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SD水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ZB國(guó)家級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 例：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 GB1751999 標(biāo)準(zhǔn)名稱 —— 部門代號(hào) —— 編號(hào) —— 批準(zhǔn)年份 ASA American Standard Association 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ASTM – American Society for Testing Materials BS British Standard 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN – Deutsch Industrie Normen 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ISOInternational Standard Organization 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 重視學(xué)好試驗(yàn) 學(xué)習(xí)常用建筑材料的檢驗(yàn)方法 —— 合格性判斷和驗(yàn)收 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析判別 培養(yǎng)從事科學(xué)研究的能力 參考書 范文昭 主編． 建筑材料 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ．土木工程材料， 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 主編 . 土木工程材料典型題解析及自測(cè)試題 西北工業(yè)大學(xué)出版社 第一章 建筑材料的基本性質(zhì) 第一節(jié) 材料的組成與結(jié)構(gòu) ?材料的組成 化學(xué)組成 無機(jī)非金屬建筑材料的化學(xué)組成以各種氧化物含量來表示。 2020 年水泥產(chǎn)量的大幅度增長(zhǎng)與我國(guó)持續(xù)快速穩(wěn)定增長(zhǎng)的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)密切相關(guān)。 ： 無機(jī)材料：金屬材料： 黑色金屬材料 —— 鋼、鐵 有色金屬材料 —— 鋁、銅、 合金 非金屬材 料：天然石材 —— 大理石、花崗石 陶瓷和玻璃 —— 磚、瓦、衛(wèi)生陶瓷、 玻璃 無機(jī)膠凝材料 —— 石灰、石膏、水玻璃 砂漿、混凝土 —— 水泥、砂漿、混凝土 有機(jī)材料： 木材、瀝青、塑料、涂料、油漆 復(fù)合材料：金屬與非金屬?gòu)?fù)合 —— 鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土 有機(jī)與無機(jī)復(fù)合 —— 玻璃鋼、瀝青混凝土、聚合物混凝土 2. 按用途分類 結(jié)構(gòu)材料：磚、石材、砌塊、鋼材、混凝土 防水材料：瀝青、塑料、橡膠、金屬、 聚乙烯膠泥 飾面材 料：墻面磚、石材、彩鋼板、 彩色混凝土 吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、 膨脹珍珠巖 絕熱材料 : 塑料、橡膠、泡沫混凝土 衛(wèi)生工程材料：金屬管道、塑料、陶瓷 二 .建筑材料的發(fā)展： 隨生產(chǎn)力發(fā)展而發(fā)展 原始時(shí)代 —— 天然材料：木材、巖石、竹、粘土 石器、鐵器時(shí)代 —— 金字塔（ 20203000 BC)：石材、石灰、石膏 萬里長(zhǎng)城 （ 200 BC):條石、大磚、石灰砂漿 布達(dá)拉宮 ：石材、石灰砂漿 羅馬園劇場(chǎng) （ 7080 AC):石材、石灰砂漿 18 世紀(jì)中葉 —— 鋼材、水泥 (,1824） 19 世紀(jì) —— 鋼筋混凝土（ 18901892）； 中國(guó)， 1898 20 世紀(jì) —— 預(yù)應(yīng)力混凝土、高分子材料 21 世紀(jì) —— 輕質(zhì)、高強(qiáng)、節(jié)能、高性能綠色建材 三 . 建筑材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 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。今年我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度將達(dá)到 8％， GDP 將突破 10 萬億元大關(guān)。 金屬材料以元素含量來表示。 相組成 材料中結(jié)構(gòu)相近性質(zhì)相同的均勻部分。例如鋼鐵、有色金屬、致密天然石材、玻璃、玻璃鋼、塑料等。如石膏制品、粘土磚瓦等。 (6）散粒結(jié)構(gòu)，是指松散顆粒狀結(jié)構(gòu)。 晶體結(jié)構(gòu)的特征是其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（離子、原子、分子）按照特定的規(guī)則在空間周期性排列。如金屬材料晶粒的粗細(xì)及其金相組織，木材的木纖維，混凝土中的孔隙及界面等。 材料的絕對(duì)密實(shí)體積：干材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。 材料的堆積體積： 粉狀或粒狀材料，在堆集狀態(tài)下的總體外觀體積。含孔材料則必須磨細(xì)后采用排開液體的方法來測(cè)定其體積。因此，材料的表觀密度除了與其微觀結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)外，還與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān) 4. 材料的堆積密度 堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。 5 . 材料的密實(shí)度 密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。0 Vm??0 〈 ρ ，故密實(shí)度 D ? 1 或 D ? 100%。ρ 0， —材料的堆積密度 空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取ＳH水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水分子本身之間的內(nèi)聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于水分子本身之間的內(nèi)聚力。水在親水性材料表面可以鋪展開，且能通過毛細(xì)管作用自動(dòng)將水吸入材料內(nèi)部；水在憎水性材料表面不僅不能鋪展 開，而且水分不能滲入材料的毛細(xì)管中，見圖 11 圖 1－ 1 材料潤(rùn)濕示意圖 （ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料 材料能吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。039。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。由此可見，在空氣中，某一材料的含水多少是隨空氣的濕度變化的。衡量材料耐水性的指標(biāo)是材料的軟化系數(shù) KR： 軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在 0 至 1 之間。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步 加劇，這種破壞稱為凍融破壞。材料的抗凍性與材料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。 滲透系數(shù) 材料的滲透系數(shù)可通過下式計(jì)算 : ? 抗?jié)B等級(jí) 材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母 P 及可承受的水壓力（以 為單位）來表示抗?jié)B等級(jí)。導(dǎo)熱系數(shù)的定義和計(jì)算式如下所示： 2. 熱容量和比熱 材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。K) 熱阻的倒數(shù)１／Ｒ稱為材料層（墻體或其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)）的傳熱系數(shù)。這種變化表現(xiàn)在單向尺寸時(shí)，為線 膨脹或線收縮，相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)為線膨脹系數(shù)（ α ）。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。 ?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。脆性材料的另一特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。計(jì)算公 式如下： 4. 硬度和耐磨性 ①硬度 材料的硬度是材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。這些破壞作用包括物理、化學(xué)、機(jī)械及生物的作用。在寒冷地區(qū)，凍融變化對(duì)材料會(huì)起著顯著的破壞作用。 ?機(jī)械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。木材等有機(jī)質(zhì)材料常因生物作用而破壞。處于暴露環(huán)境的有機(jī)材料，其耐久性以抗老化能力來表示。 ?解 ?該石材的軟化系數(shù)為 : 第三章 建筑砂漿 砂漿是由膠結(jié)料、細(xì)骨料、摻加料和水按照適當(dāng)比例配制而成的建筑材料。 砌筑砂漿用水泥的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇。消石灰粉不得直接用于砌筑砂漿中。 (3）對(duì)外加劑的要求 與混凝土中摻加外加劑一樣，為改善砂漿的某些性能，也可加入塑化、早強(qiáng)、防凍、緩凝等作用的外加劑。表示砂漿流動(dòng)性大小的指標(biāo)是沉入度，它是以砂漿稠度儀測(cè)定的，其單位為ｍｍ。 加入適量的微沫劑或塑化劑，能明顯改善砂漿的保水性和流動(dòng)性。分層度過小，容易發(fā)生干縮裂縫，故通常砂漿分層度不宜小于１０㎜。標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為 ㎜立方體試件一組 ６塊，標(biāo)養(yǎng)至 28ｄ，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度平均值（ MPa）。計(jì)算公式如下： 式中 fm——砂漿 28ｄ抗壓強(qiáng)度（ MPa）； ｆ ce—水泥的實(shí)測(cè)強(qiáng)度（ MPa）； C/W—灰水比。 砌筑砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度 砌筑砂漿必須有足夠的粘結(jié)力，才能將磚石粘結(jié)為堅(jiān)固的整體，砂漿粘結(jié)力的大小，將影響砌體的抗剪強(qiáng)度、耐久性、穩(wěn)定性及抗振能力。 （ 1）砌筑砂漿配制強(qiáng)度（ fm， 0）的確定 fm， 0=f2 + 式中 fm， 0——砂漿的配制強(qiáng)度，精確至 ； f2——砂漿設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（即砂漿抗壓強(qiáng)度平均值（ MPa）； σ ——砂漿現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，精確至 。 fm， 0——砂漿的配制強(qiáng)度，精確至 。 Ｑ D—每立方米砂漿的摻加料用量，精確至１㎏；石灰、粘土膏使用時(shí)的稠度為 120 士 5ｍｍ；對(duì)于不同稠度的石灰膏，可按表 54 進(jìn)行換算。 ?(６ ) 試配與調(diào)整 按計(jì)算配合比，采用工程實(shí)際使用材料進(jìn)行試拌，測(cè)