【正文】 水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度高、耐久性好。下面僅作簡(jiǎn)單介紹。Al 2O3Al2O32SiO 2 游離 CaO、 MgO 及 SO3，其含量過(guò)高將造成水泥安定性不良；堿礦物及玻璃體等，其中的 Na2O和 K2O 含量較高時(shí)，遇到 活性骨料時(shí)，易產(chǎn)生堿 —骨料反應(yīng)，影響混凝土的質(zhì)量。SiO2（簡(jiǎn)寫為 C2S），含量為 15％～ 37％； 鋁酸三鈣 3CaO硅酸鹽水泥分 、 、 、 、 、 六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。水泥屬于水硬性膠凝材料。因此，這些材料的軟化系數(shù)小，抗凍性差。反應(yīng)式如下： Ca（ OH） 2＋ CO2＋ nH2O → CaCO 3 ＋（ n＋ 1） H2O CaCO3 晶體相互交叉連生或與氫氧化鈣共生，構(gòu)成較精密的結(jié)晶網(wǎng)，使硬化漿體強(qiáng)度進(jìn)一步提高。 其反應(yīng)如下： CaO＋ H2O=Ca（ OH） 2 生石灰熟化時(shí)放出大量熱，體積增大 1～ 倍。消化時(shí)間短，直接加水即可?？芍谱髂Ｐ偷窨?。故其強(qiáng)度較低。 膠凝材料根據(jù)化學(xué)成分分為無(wú)機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料兩大類。因此，用于室內(nèi)外的飾面石材應(yīng)經(jīng)檢測(cè)，使用上應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。但其耐老化性能不及天然花崗石，故多用于室內(nèi)裝飾。目前常用的人造石材有下述四類?？筛鶕?jù)石材在建筑物中的用途和部位及所處環(huán)境，選定其主要技術(shù)性質(zhì)能滿足要求的巖石。當(dāng)用于室外時(shí)，因大理石抗風(fēng)化能力差，易受空氣中二氧化硫的腐蝕，而使表面層失去光澤，變色并逐漸破損。建筑用毛石，一般要求石塊中部厚度不小于 150mm，長(zhǎng)度為 300～ 400mm，質(zhì)量約為 20～ 30kg，其強(qiáng)度不宜小于 10MPa，軟化系數(shù)不應(yīng)小于 。 （ 3）抗鉆性 指石材鉆孔時(shí)，其難易程度的性質(zhì)。石材的耐磨性包括耐磨損與耐磨耗兩方面。 表 石材強(qiáng)度等級(jí)的換算系數(shù) 立方體邊（ mm） 200 150 100 70 50 換算系數(shù) 1 （ 2）沖擊韌性 石材的沖擊韌性決定于巖石的礦物組成 與構(gòu)造。 （ 5）耐熱性 石材的耐熱性與其化學(xué)成分及礦物組成有 關(guān)。巖石中含有較多的粘土或易溶物質(zhì)時(shí)，軟化系數(shù)則較小，其耐水性較差。在通常情況下，同種石材的表觀密度愈大，則抗壓強(qiáng)度愈高，吸水率愈小，耐久性好，導(dǎo)熱性好。巖體均勻致密，抗壓強(qiáng)度高，耐久性好。它的性質(zhì)決定于膠結(jié)物的種類及膠結(jié)的致密程度。 有機(jī)沉積巖－－由各種有機(jī)體的殘骸沉積而成的巖石。 火山灰－－顆粒粒徑小于 2mm，具有火山灰活性，磨細(xì)后在常溫和有水的情況下，可與石灰反應(yīng)生成具有水硬性膠凝能力的水化物。 火山碎屑巖－－是火山爆發(fā)時(shí)，巖漿被噴到空中而急速冷卻后形成的巖石。由單一礦物組成的巖石叫單礦巖；由兩種或更多種礦物組成的巖石叫多礦巖。 二、石材的應(yīng)用 重質(zhì)致密的塊體石材，常用于砌筑基礎(chǔ)、橋涵、擋土墻、護(hù)坡、溝渠與隧道襯砌等，是主要的石砌體材料； 散粒石料，如碎石、礫石、砂等，則廣泛用作混凝土骨料、道碴和鋪路材料等； 輕質(zhì)多孔的 塊體石材常用作墻體材料，粒狀石料可用作輕混凝土的骨料； 堅(jiān)固耐久、色澤美觀的石材可用作建筑物的飾面或保護(hù)材料。正確、經(jīng)濟(jì)的選用石材。 化學(xué)作用包括酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液及氣體對(duì)材料產(chǎn)生的侵蝕作用，使材料產(chǎn)生質(zhì)的變化而破壞。 材料的耐磨性與材料的組成成分、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、 硬度等有關(guān)。不同材料的硬度測(cè)定方法不同，通常采用的有刻劃法和壓入法兩種。建筑材料中大部分無(wú)機(jī)非金屬材料均為脆性材料，如天然巖石、陶瓷、玻璃、普通混凝土等。有些材料在受力時(shí)，如建筑鋼材，當(dāng)所受外力小于彈性極限時(shí)，僅產(chǎn)生彈性變形；而外力大于彈性極限后，則除了彈性變形外，還產(chǎn)生塑性變形。材料在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量 E 為常數(shù)，其值等于應(yīng)力 ζ與應(yīng)變 ε的比值，即 式中 : ζ——材料的應(yīng)力（ MPa）； ε——材料的應(yīng)變； E——材料的彈性模量（ MPa）。比強(qiáng)度是按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，其值等于材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。 b——斷面寬度 (mm)。 根據(jù)外力作用形式的不同，材料的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度等，均以材料受外力破壞時(shí)單位面積上所承受的力的大小來(lái)表示?？?jié)B等級(jí)是以規(guī)定的試件、在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大靜水壓力來(lái)確定，以符號(hào) Pn 表示，其中 n 為該材料所能承受的最大水壓力的十倍的 MPa數(shù)，如 P P P P P12 等 ,分別表示材料能承受 、 、 、 、 的水壓而不滲水。 （三）材料的耐水性 材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。 （ 1）質(zhì)量吸水率 質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，內(nèi)部所吸水分的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率，用下式計(jì)算： W 質(zhì) ———— 材料的質(zhì)量吸水率 （％）； m 濕 ————材料在吸水飽和 狀態(tài)下的質(zhì)量（ g）； m 干 ————材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ g）。時(shí)，材料表面吸附水，材料能被水潤(rùn)濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱親水性材料。表示，因 Va＝ V’0－ V0，則 P’值可用下式計(jì)算： 三、材料與水有關(guān)的性質(zhì) （一） 親水性與憎水性 （ 1）親水性與憎水性 親水性：材料能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)，如磚、混凝土等。 表 常用建筑材料的密度、表觀密度堆積密度及孔隙率 材料名稱 密度（ g/cm3） 表觀密度（ kg/m3） 堆積密度（ kg/m3） 孔隙率（％） 鋼材 ～ 7850 — 0 花崗巖 ～ 2500～ 2900 — ～ 石灰?guī)r ～ 1800～ 2600 1400～ 1700（碎石） — 砂 ～ — 1500～ 1700 — 粘土 ～ — 1600～ 1800 — 水泥 ～ — 1200～ 1300 — 燒結(jié)普通磚 ～ 1600～ 1900 — 20～ 40 燒結(jié)空心磚 ～ 1000～ 1480 — — 紅松木 ～ 400～ 600 — 55～ 75 二、材料的密實(shí)度與孔隙率 （ 1）密實(shí)度（ Dense Degree） 密實(shí)度是指材料的固體物質(zhì)部分的體積占總體積的比例，說(shuō)明材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充填的程度，即反映了材料的致密程度，按下式計(jì)算： 按孔隙的特征，材料的孔隙可分為開(kāi)口孔隙和閉口孔隙兩種，二者孔隙率之和等于材料的總孔隙率?？捎孟率奖硎荆? 式中 : ρ039。在測(cè)定有孔隙的材料密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉以排除其內(nèi)部孔隙，經(jīng)干燥至恒重后，用密度瓶（李氏瓶）測(cè)定其實(shí)際體積，該體積即可視為材料絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。 建筑材料的基本物理性質(zhì) 建筑材料在建筑物的各個(gè)部位的功能不同，均要承受各種不同的作用，因而要求建筑材料必須具有相應(yīng)的基本性質(zhì)。另外，在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)稱國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其代號(hào)為 “1SO”。建筑材料的發(fā)展歷程如圖 。在上古時(shí)期，人工合成類居于天然山洞或樹(shù)巢中，隨后逐步采用粘土、石、木等天然材料建造房屋。 建筑、材料、結(jié)構(gòu)、施工四者是密切相關(guān)的。 建筑材料在建筑工程中的地位 建筑材料和建筑設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑經(jīng)濟(jì)及建筑施工等一樣，是建筑工程學(xué)科的一部分，而且是極為重要的部分。隨著工業(yè)的發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)和鋁合金結(jié)構(gòu)所占的比例將會(huì)逐漸加大。 瀝青砼 c、合成高分子材料有塑料、涂料、合成橡膠等。 1. 金屬材料：有鋼、鐵及其合金，鋁、銅等。 建筑材料的定義 建筑材料的定義有廣義與狹義兩種 : 1. 廣義的建筑材料是指建造建筑物和構(gòu)筑物的所有材料， 包括使用的各種原材料、半成品、成品等的總稱。因?yàn)?，建筑材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。它涉及材料的選用、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及加工等諸方面。 在其使用過(guò)程中，能抵御周圍環(huán)境的影響與有害介質(zhì)的侵蝕，保證建筑物和構(gòu)筑物的合理使用壽命。 印花玻璃 玻璃幕墻 有機(jī)材料 有機(jī)材料，包括植物材料、瀝青材料及合成高分子塑料。 鋁合金板 建筑結(jié)構(gòu)材料 建筑結(jié)構(gòu)材料主要 是指構(gòu)成建筑物受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)所用的材料，如梁、板、柱、基礎(chǔ)、框架及其它受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)等所用的材料。如防水材料、絕熱材料，吸聲和隔聲材料、采光材料、裝飾材料等。而建筑施工和安裝的全過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是按設(shè)計(jì)要求把建筑材料逐步變成建筑物的過(guò)程。從根本上說(shuō)，材料是基礎(chǔ)，材料決定了建筑和施工方法。隨著生活水平的提高和住房條件的改善，建筑裝飾材料更是豐富多彩，產(chǎn)業(yè)蓬勃興旺。 （ 2）建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》 JGJ55 一 2020。又如，根據(jù)建筑物 各種不同部位的使用要求，有些材料應(yīng)具有防水、絕熱、吸聲等性能；對(duì)于某些工業(yè)建筑，要求材料具有耐熱、耐腐蝕等性能。 實(shí)際密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量，按下式計(jì)算： 式中 : ρ－ 實(shí)際密度（ g/cm3 ）； m－材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ g）； V－材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（ cm3）。對(duì)于外形規(guī)則的材料，其測(cè)定很簡(jiǎn)便，只要測(cè)得材料的重量和體 積，即可算得表觀密度。若以搗實(shí)體積計(jì)算時(shí)，則稱緊密堆積密度。相反，對(duì)要求高強(qiáng)或不透水的建筑物或部位，則其所用的材料孔隙率應(yīng)很小。 當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水、空氣三相的交界點(diǎn)，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸面的夾角 θ，稱為潤(rùn)濕邊角 。 上述概念也適用于其它液體對(duì)固體的潤(rùn)濕情況，相應(yīng)稱為親液材料和憎液材料。 材料的吸濕性用含水率表示。 滲透系數(shù)的物理意義是：一定厚度的材料，在一定水壓力下，在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)單位面積的水量。 用符號(hào) Fn 表示，其中 n 即為最大凍融循環(huán)次數(shù)， 如 F2 F50 等。 表 材料的抗壓、抗拉、抗剪、抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式 強(qiáng)度類別 受力作用示意圖 強(qiáng)度計(jì)算式 附注 抗壓強(qiáng)度 fc(MPa) AFfc ? F——破壞荷載 (N)。常用建筑材料的強(qiáng)度見(jiàn)表 所示。 表 鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較 材料 表觀密度 ρ0(kg/m3) 抗壓強(qiáng)度 fc(MPa) 比強(qiáng)度 fc/ρ0 低碳鋼 7860 415 松木 500 (順紋 ) 普通混凝土 2400 四、材料的彈性與塑性 材 料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)，稱為彈性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。 脆性材料抵抗沖擊荷 載或振動(dòng)荷載作用的能力很差。其計(jì)算公式為 式中 : αK— 材料的沖擊韌性指標(biāo)（ J／ mm2）； AK— 試件破壞時(shí)所消耗的功（ J）； A—試件受力凈截面積（ mm）。工程中有時(shí)也可用硬度來(lái)間接推算材料的強(qiáng)度。 此外，材料的強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐磨性等也與材料的耐久性有密切關(guān)系。 復(fù)習(xí)思考題 何謂材料的實(shí)際密度、表觀密度和堆積密度？如何計(jì)算？ 何謂材料的密實(shí)度和孔隙率？?jī)烧哂惺裁搓P(guān)系？ 某一塊狀材料的全干質(zhì)量為 100g，自然狀態(tài)體積為 cm3 ，絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積為 33cm3 ，試計(jì)算其密度、表觀密度、密實(shí)度和孔隙率。從廣義而言，各種混凝土也屬這一類。而組成巖石的礦物稱為造巖礦物。建筑上常用的深成巖有花崗巖、正長(zhǎng)巖、橄欖巖、閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖等。常用作高強(qiáng)混凝土的骨料，也用其鋪筑道路路面等。根據(jù)沉積巖的生成條件，可分為以下三種： 機(jī)械沉積巖－－由自然風(fēng)化而逐漸破碎松散的巖石及砂等，經(jīng)風(fēng)、雨、冰川、沉積等機(jī)械力的作用而重新壓實(shí)或膠結(jié)而成的巖石，如砂巖、頁(yè)巖等。其塊石可作基礎(chǔ)、墻身、階石及路面等，其碎石是常用的混凝土骨料。大理石構(gòu)造致密，密度大，但硬度不大，易于分割。 天然石材的技術(shù)性質(zhì)、加工類型及選用原則 一、技術(shù)性質(zhì) 天然石材的技術(shù)性質(zhì)，可分為物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。石材吸水后，會(huì)降低顆粒之間的粘結(jié)力，從而使強(qiáng)度降低。能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)越多，則抗凍性越好。 （ 1）抗壓強(qiáng)度 石材的抗壓強(qiáng)度，是以三個(gè)邊長(zhǎng)為 70mm 的立方體試塊的抗壓破壞強(qiáng)度的 平均值表示。凡由致密、堅(jiān)硬礦物組成的石材，其硬度就高。 （ 2）磨光性 指石材能否磨成平整光滑表面的性質(zhì)。