半岛体育app建筑材料第一节 建筑材料概述 一、建筑材料的分类（了解）(p55图2--1)按化学成分有：有机材料、无机材料和复合材料按在建筑物中的功能分为：承重材料、自承重材料、保温和隔热材料、吸声和隔声材料、防水材料和装饰材料。 按用途分为：结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料和其他用途的材料。 二、发展趋势 建筑工程中，材料费一般占建筑总造价的50%甚至70%，因此是研制和开发高性能复合型和绿色环保型建筑材料是建筑材料的发展趋势。 第二节 常用建筑材料 一、水泥（掌握） 水泥呈粉末状，与水混合后，经物理化学作用能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体，所以水泥是一种良好的矿物胶凝材料。水泥浆体不但能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化、保持并继续增长其强度，故水泥属于水硬性胶凝材料。常用来制造各种混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土构件和建筑物，也常用于配制砂浆，以及用作灌浆材料等。(一)水泥的生产和种类 水泥的生产是以石灰质原料(如石灰石)与粘土质原料(如粘土、页岩)为主要原料，加少量铁矿粉按一定比例配合、磨细成生料粉(干法生产)或生料浆(湿法生产)，经均化后煅烧到部分熔融，生成以硅酸钙为主要成分的粒块状熟料，冷却后加入适量的石膏，共同研磨成粉末状，即制成硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是一种最基本的水泥。水泥的品种：1.硅酸盐水泥----水泥熟料 0％一5％的石灰石或粒化高炉矿渣石膏2.普通硅酸盐水泥-----水泥熟料 6% ~ 15％混合材料石膏3.矿渣硅酸盐水泥(矿渣水泥) -------水泥熟料粒化高炉矿渣石膏4.火山灰质硅酸盐水泥(火山灰水泥) ----水泥熟料火山灰质混合材料石膏5.粉煤灰硅酸盐水泥------水泥熟料粉煤灰适量石膏(二)水泥的性质1.水泥硬化过程是水泥水化反应的过程，需在潮湿条件下或在水中进行-水硬性材料2.水泥硬化过程可产生大量水化热。3.水泥凝结时间硬化速度与水泥颗粒细度、温度及用水量有关.颗粒越细硬化越快.温度越高，硬化越快，加水适量硬化快。4.普通水泥硬化过程中，在空气中体积收缩，在水中体积略有增大。5.水泥凝固过程可分为初凝和终凝。 初凝：自水泥加水拌合时起，到水泥浆(标准稠度)开始失去可塑性为止所需的时间。 终凝：水泥加水拌合到水泥浆完全失去可塑性，开始产生强度所需的时间。 初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min；普通水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于600min。6.水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。(三)水泥强度等级及应用范围1.水泥强度等级（标号） 是表示水泥强度的重要指标。水泥强度是指采用水泥胶砂的测定来检验强度，而不是水泥净浆的强度。将水泥、标准砂及水按规定比例（水泥：标准砂：水=1：3：0.5）制成标准试件(40mm×40mm×160mm)，在标准条件下养护，测定其3天和28天时的抗折强度和抗压强度，划分其强度等级。按3天强度的大小分为普遍型和早强型(用R表示)。品种强度等级（MPA）硅酸盐水泥42.552.562.542.5R52.5R62.5R普通水泥32.542.552.532.5R42.5R52.5R矿渣、火山灰、粉煤灰水泥32.542.552.532.5R42.5R52.5R2.水泥特性与适用范围(主要内容) p---59硅酸盐水泥-------凝结硬化快早期强度高、水化热大、抗冻性好，适用重要结构、预应力构件、冬-季施工，不适于大体积混凝土、海水等作用工程 普通水泥---------早期强度高、水化热大、抗冻性好，应用最广、用量大，不适于大体积混凝土 矿渣、火山灰、粉煤灰水泥------抗渗、耐蚀、水化热小，适用地下、水下、厚大体积混凝土 二、木材（了解） 木材美观，富于装饰性，但由于受天然生长中产生的木节、斜纹、质地不均匀等因素限制，力学性能变化较大。木材易燃，故防火性能差。(一)分类 按树种分：1.针叶树种，纹理顺直、材质均匀、耐腐蚀、易加工，主要工程用材2.阔叶树材，树质坚硬，纹理美观，多用于装饰工程 按建筑型材分类：1.原木：伐倒后经修枝后按一定长度锯断的木材。2.板材：断面宽度为厚度的3倍及3倍以上的型材。3.枋材：断面宽度不及厚度3倍的型材。 按木材综合利用分为：胶合板、刨花板、硬质纤维板和贴面碎木板等。(二)物理力学性质1.物理性质(1)含水率 当木材中细胞壁内被吸附水充满而细胞腔与细胞间隙中没有自由水时，该木材含水率被称为纤维饱和点，一般为25％～35％。纤维饱和点是木材物理力学性质发生改变的转折点，是木材含水率是否影响其强度和湿胀干缩的临界点。2.力学性质 木材的抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度均具有明显的方向性。P--63影响木材强度的因素：(1)含水率----含水率在纤维饱和点以下时，其强度随含水率增加而降低(2)负荷时间---持久强度低于短期强度(3)温度---长期高温环境中引起缓慢碳化使强度降(4)缺陷(疵病)-----会导致木材强度的降低(三)在工程中的应用1.结构----------屋架、梁柱、檩椽、门窗、临时支护结构、模板等。2.装饰装修----室内装饰与装修中得以广泛应用。地板、护墙板、木花格、木制装饰 三、建筑钢材（掌握） 建筑钢材是指用于建筑结构中的钢结构和钢筋混凝土结构的钢材。 建筑钢材：型钢、钢板、钢管、钢筋、钢丝和钢绞线等。 钢材特点：材质均匀、性能可靠、强度高而结构自重轻；具有良好的塑性和韧性，能承受较大的冲击荷载和振动荷载，既可以采用焊缝连接，又可以采用螺栓和铆钉连接，便于装配，易于拆卸。适用于重型工业厂房、大跨度结构、可装配移动的结构以及高耸结构和高层建筑。但易锈蚀，需经常进行维护，维护费高.且耐火性差。 在钢筋混凝土中，钢材能弥补混凝土抗拉、抗弯、抗剪和抗裂性能低的缺点。(一)钢材的分类1.按冶炼方法分类：平炉钢、氧气转炉钢和电炉钢 建筑用钢一般采用的是平炉钢和氧气转炉钢。2.按脱氧程度分类：镇静钢特殊镇静钢(代号Z及TZ)、半镇静钢(B)和沸腾钢(F)3.按化学成分分类：（1）碳素钢：低碳钢(C：0.25％)、中碳钢(C：0.25％～0.6％)和高碳钢（C：0.6%~1.3%） （2）合金钢：低合金钢：合金含量小于5％ 中合金钢：合金含量5％～10％ 高合金钢：合金含量大于10％ 钢的含碳量越高，钢材的硬度、强度越高，但其塑性、韧性越差。 硫(S)、磷(P)是钢材中的有害物质，含量越高，其脆性越大。 加入少量合金元素(锰,钛,硅,矾等),使钢材强度增大,弹性,韧性以及可焊性提高。4.按用途分类 根据用途不同：结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐酸钢、耐热钢等)。 建筑工程常用的钢材多为普通碳素钢中的结构钢和低合金钢，轧材占绝大部分。(二)钢材的技术性能 钢材的主要技术性能包括：抗拉性能、冲击韧性、疲劳强度、硬度、冷弯性能、时效反应、焊接性能等。1.抗拉性能 抗拉性能是建筑钢材最重要和最常用的性能。通过拉伸试验可以测出弹性极限(或比例极限)、屈服强度、抗拉强度及伸长率等技术指标。抗拉性能：应力-应变曲线）弹性阶段O------A、 （2）屈服阶段A------B、 （3）强化阶段B------C、 （4）颈缩阶段C-----D屈服强度fy是钢材的重要指标，是钢材弹性变形转变为塑性变形的转折点。如果钢材在超过屈服强度下工作，将会引起塑Leabharlann Baidu变形。钢材在正常使用情况下，不允许超过屈服点。设计中通常是以屈服点作为强度取值的依据。 屈服强度与抗拉强度的比值称屈强比。在一定范围内，屈强比小，则表明钢材在超过屈服点工作时结构的可靠性较高，较为安全。2.冲击韧性：冲击韧性是指在冲击荷载作用下，钢材抵抗破坏的能力。3.疲劳强度：钢材承受规定次数交变荷载发生破坏时所能承受的最大应力称为疲劳强度。 钢材在交变荷载的作用下，在远低于抗拉强度时突然发生断裂破坏，称为疲劳破坏。4.硬度：材料表面抵抗变形的能力。5.冷弯性能：钢材在常温下承受弯曲变形的能力。承受弯曲变形程度越大，说明钢材冷弯性能越好。6.钢材的冷加工强化与时效反应将钢材在常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使之产生一定的塑性变形，强度明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程称为钢材的冷加工强化。 时效分自然时效和人工时效，通过时效处理钢筋强度进一步提高。 工程中常对钢筋进行冷拉或冷拔加工，以期达到提高钢材强度和节约钢材的目的。7.焊接性能：可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，在焊缝及甚附近过热区不产生裂缝及硬脆倾向.焊接后的力学性能，特别是强度不得低于原材料。(三)建筑常用钢材（熟悉） 建筑工程用钢有钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢两类，前者主要用型钢和钢板，后者主要采用钢筋和钢丝，二类钢制品所用的原料钢钢种多为碳素钢和低合金钢。1.钢筋混凝土、预应力混凝土用钢(1)钢筋钢筋混凝土用常用的钢筋为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋等，一般按外形可分为光面筋及变形钢筋(螺纹筋、月牙纹筋等)。 钢筋混凝土用钢筋要有足够的强度，还要有一定的塑性，要求钢筋在断裂前应有足够的变形。 钢筋直径：6、8、10、12.14、16、18、20、22.25、28、32.36、40mm等不同规格。钢筋按强度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级，屈服及抗拉强度逐级增加，塑性逐级降低。(2)钢丝及钢铰线。 预应力混凝土用钢丝具有强度高、柔性好、无接头等优点。主要用于大跨度屋架及薄腹梁、大跨度吊车梁、桥梁、电杆、轨枕等的预应力构件。钢铰线mm三种，主要用于大跨度、大负荷的后张法预应力屋架、桥梁和薄腹梁等结构的预应力筋。2.钢结构用钢(1)型钢：角钢、工字钢、槽钢和薄壁型钢(2)钢板：厚钢板、薄钢板和扁钢(带钢)(3)钢管：无缝钢管、焊接钢管 四、气硬性胶凝材料（熟悉）(一)建筑石膏 生产石膏的原料主要为含硫酸钙的天然二水石膏，将其在107℃～170℃干燥条件下加热，脱去部分水分即得熟石膏，也称半水石膏。2.建筑石膏的主要性能(1)凝结硬化快浆体在几分钟内便开始失去可塑性，30min内完全失去可塑性而产生强度。(2)凝结硬化时体积微膨胀使石膏制品的表面光滑、细腻、尺寸精确、形体饱满、装饰性好。(3)孔隙率大导热系数小，吸声性较好，属于轻质保温材料。(4)具有一定的调湿性(5)防火性好，但耐久性、耐水性、抗渗性、抗冻性差3.建筑石膏的应用：（1）室内抹灰和粉刷 （2）石膏板制品：纸面石膏板、纤维石膏板、装饰石膏板和空心石膏板(二)石灰 石灰(生石灰CaO)是建筑工程上使用较广的矿物胶凝材料之一。其原料分布很广，生产工艺简单，成本低廉，性能良好，所以应用广泛。石灰的主要成分是氧化钙，呈白色或灰色块状，是一种气硬性胶凝材料。 熟化：CaO（生石灰） H2O-→Ca（OH）2（熟石灰）大量水化热 熟石灰和易性好，且后期在空气中硬化又有较高的强度，所以熟石灰作为胶结材料被广泛使用在工程建设中(如石灰浆、石灰膏就属于熟石灰)。 石灰在熟化过程中会吸水膨胀(约为原体积3-3.5倍)，因此，未完全熟化的石灰不得用于拌制砂浆，以防止抹灰后爆灰起鼓。 硬化：Ca（OH）2 CO2----→CaCO3 H2O熟石灰[Ca(OH)2]与空气中的二氧化碳化合后生成碳酸钙和水的过程称为石灰的硬化。石灰的硬化过程是在空气中进行的，因此，称其为气硬性材料。由于空气中二氧化碳较少，故熟石灰的硬化过程比较缓慢。 石灰中粉末越多，质量越次，在储运过程中应当注意防潮。 应用：（1）室内墙面抹灰--------在石灰膏中加入砂、麻刀、纸筋等。 （2）砌墙--------------------白灰砂浆、水泥石灰混合砂浆 （3）基础--------------------灰土或三合土 （4）硅酸盐制品 （5）碳化石灰板五、砌墙砖（熟悉） 按所用材料：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖、炉渣砖制作工艺：烧结砖、非烧结砖 有无穿孔：空心砖、实心砖1.烧结砖 凡是通过焙烧而制得的砖称为烧结砖，包括普通粘土砖、烧结多孔砖、烧结空心砖等。(1)普通粘土砖 生成：粘土经配料、调制成型、干燥、高温焙烧而制成。 标准尺寸：240×115×53mm强度：MUl0、MUl5、MU20、MU25及MU30五个等级(以10块砖样的抗压强度平均值确定)。性能：抗压强度较高，有-定的保温隔热作用，其耐久性较好,原料广泛。 应用：墙体材料及砌筑柱、拱、烟囱及基础等。碎砖可用作混凝土的骨料或碎砖三合土。但由于生产普通粘土砖会破坏土地，大部分城市目前已禁止使用。 （2）烧结多孔砖 烧结多孔砖以粘土、页岩等为主要原料，经焙烧而成。在砖的大面上规则地安排了若干贯穿孔洞，其特点是：孔多而小，孔洞率≥15％，孔洞垂直于大面，即受压面。M型：190 X 190 X 190mm；P型：240X115X90mm。这种砖主要用于六层以下建筑物的承重部位。 强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MUl0五个等级。(3)烧结空心砖 烧结空心砖使用的原料及生产工艺与烧结多孔砖基本相同。其特点主要是：孔洞个数较少但洞腔较大，孔洞率≥30％，孔洞垂直于顶面，平行于大面。强度不高，因而多用于做非承重墙。2.非烧结砖 是利用工业废渣中的硅质成分，与外加的钙质材料在热环境中反应生成具有胶凝能力和强度的硅酸盐而使砖具有强度和耐久性，因而称为非烧结砖 品种有：蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、炉渣砖六、建筑砂浆(新增,熟悉)1.组成与用途（50：27时有口误，石应改为水） 建筑砂浆是由水泥或石灰、砂、水按照一定的配合比拌合而成的胶凝材料。 （1）砌筑砂浆砌筑砌体(如砖、石、砌块)结构 （2）抹面砂浆建筑物内外表面(如墙面、地面、顶棚)的抹面，大型墙板、砖石墙的勾缝，以及装饰装修材料的粘结2.强度等级 砌筑砂浆强度等级是以边长为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试块，按养护标准条件至28d的抗压强度的平均值并考虑具有95％强度保证率而确定的。 强度等级M2.5、M5、M7.5、M10、M15、M20等六个等级。 七、建筑砌块(熟悉)砌块是供砌筑用的人造块材，尺寸比砌墙砖要大1.混凝土空心砌块 分类：按原材料分 （1）普通混凝土砌块 （2）工业废渣骨料混凝土砌块 （3）天然轻骨料混凝土砌块 （4）人造轻骨料混凝土砌块等 按砌块型体尺寸分：小型砌块、中型砌块按承重性能：承重砌块和非承重砌块2.加气混凝土砌块 特点：具有容重轻、耐火、承重和保温等特殊性能。第三节 混凝土和钢筋混凝土 一、混凝土（掌握） 混凝土是由水泥、砂、石子、水和外加剂按一定比例配合，经搅拌、运输、浇筑、捣实、养护而形成的一种人造石，简写为“砼”。 优点： （1）原材料来源广且造价低； （2）具有良好可塑性； （3）可调配性好； （4）抗压强度高； （5）与钢筋的共同工作性好； （6）耐久性好； （7）耐火性好； （8）生产工艺简单、能耗低； （9）可浇注成整体建筑物以提高抗震性，也可预制成各种构件再进行装配。 缺点：自重大，比强度小，抗拉强度低.脆性大；受拉时抗变形能力小、容易开裂；导热系数大，保温隔热性差；硬化较慢，生产周期长等。 （一）混凝土组成材料及其要求 普通混凝土的基本组成材料为水泥、水、砂子、石子，另外还常加入外加剂和掺合料。在这些组成材料中，碎石起骨架作用，砂填充石子的空隙。水泥与水形成水泥浆包裹骨料表面并填充骨料的空隙。水泥浆硬化前，润滑骨料，使混凝土拌合物具有一定的和易性；水泥浆硬化后，将骨料粘结成一个整体，使其具有一定的强度、耐久性等性能。1.水泥（品种.标号） 水泥在混凝土中起胶结作用，所以是最重要的材料。水泥强度等级应与混凝土强度等级相匹配,一般水泥标号约为混凝土强度等级的1.5-2.0倍。在同等混凝土强度下，水泥标号过高或过低，会导致混凝土内水泥用量的过少或过多。2.砂和石子 （1）砂：砂的颗粒直径在0.15～5.0mm之间。建筑用砂的质量要求：①含杂质量少。②有良好的级配（级配是指砂子不同粒径的组合情况）（2）石子：混凝土常用的石子有碎石和卵石，碎石坚硬易粘结牢靠，卵石易拌合，但强度偏低。对石子的要求和砂子一样，一要有良好的级配和含杂质少。要求石子的强度应为混凝土的1.5倍以上。3.水：要求不含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质、油脂和糖类。ph值值小于4，硫酸盐含量超过1％的水，都不宜使用。4.外加剂 混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质。掺量不大于水泥质量的0.5%（特殊情况除外）。 （1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括：减水剂、引气剂和泵送剂等。 （2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括：缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 （3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括：引气剂、防水剂、抗冻剂和阻锈剂等。 （4）改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、防水剂、脱模剂等。 （二）混凝土配合比 混凝土的配合比通常是指混凝土中水泥、水、砂、石四种主要组成材料用量（重量）之间的比例关系。表示方法：①以1m3混凝土中各材料的用量（kg）来表示②以水泥的质量为1，用各材料间的质量比来表示 当掺外加剂或掺合料时，其用量以水泥用量的质量百分比来表示。 配合比的设计：确定三个比例关系：①水灰比_____水与水泥的关系②砂率_______砂的质量占砂、石总质量的百分比③单位用水量_水泥浆与骨料的关系 合理的配合比使混凝土既满足结构强度要求，又有较好的和易性，即施工时好拌制、好浇注，还可节省水泥，降低成本。 （三）混凝土的技术性质1.混凝土拌合物的和易性 是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇注、振捣），并获得均匀密实结构的性质。良好的和易性要求混凝土有良好的流动性、粘聚性和保水性。2.混凝土的强度 （1）混凝土强度等级。混凝土强度是按立方体抗压强度来确定的。它是用边长为15cm的混凝土立方体试件，在标准条件（温度20±3C，相对湿度95％以上）下，养护到28天，测得的抗压强度（MPa）来确