建筑與裝飾材料-第一章

建筑與裝飾材料建筑經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)主講人:邱海軍2012.12第一章建筑材料的基本性質(zhì)

補(bǔ)充知識(shí)建筑材料組成建筑構(gòu)件，建筑構(gòu)件和建筑構(gòu)造組成建筑物。不同的建筑物構(gòu)件的功能、作用不同，要求建筑材料應(yīng)具有不同的性質(zhì)，該性質(zhì)主要取決于材料的組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)。材料的組成無機(jī)非金屬材料金屬材料有機(jī)材料3第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)一、材料的組成：1、無機(jī)非金屬材料：

由金屬和非金屬元素組成，其化學(xué)成分常以其氧化物含量百分?jǐn)?shù)的形式表示。金屬元素和非金屬元素按照一定的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特征構(gòu)成礦物，礦物具有一定的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。無機(jī)非金屬材料可由不同的礦物組成，其性質(zhì)受礦物組成及其含量的影響。4第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)燒制水泥熟料的原料有：鈣質(zhì)原料（如石灰石）、硅質(zhì)原料（如砂巖、硅石）、鋁質(zhì)原料（如粉煤灰、鋁礬土）及鐵質(zhì)原料（如鐵礦石、硫酸渣、銅渣）。制水泥的原料還有：熟料、石膏、混合材（如礦渣、粉煤灰、爐渣、脫硫石膏、工業(yè)廢渣等等）。硅酸鹽水泥的主要化學(xué)成分是：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。還有MgO、K2O、Na2O、SO3等等。其含量大約為：CaO=64~67%，SiO2=20~23%，Al2O3=4~8%，F(xiàn)e2O3=3~6%。水泥熟料的主要礦物組分是：硅酸三鈣(3CaO.SiO3簡寫成C3S）、硅酸二鈣(2CaO.SiO2簡寫成C2S）、鐵鋁酸四鈣（4CaO.Al2O3.Fe2O3簡寫成C4AF）、鋁酸三鈣（3CaO.Al2O3簡寫成C3A）。含量大約為C3S=52~60%，C2S=22~28%，C3A=4~15%，C4AF=4~15%）。

硅酸鹽水泥中若提高硅酸三鈣的含量，其硬化速度和強(qiáng)度都將提高。5第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)2、金屬材料：

金屬材料的化學(xué)成分以其元素的百分含量。金屬的化學(xué)成分的改變將明顯的改變其性質(zhì)。鋼筋：合金，主要因素Fe，由于C元素的含量不同，生鐵、鋼的性質(zhì)明顯的不同。3、有機(jī)材料：分子量極大的聚合物組成，主要組成因素是C、H，以及O、N、S等因素。6第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)酚醛樹脂是酚與醛在催化劑存在下縮合生成的產(chǎn)品。涂料工業(yè)中主要使用油溶酚醛樹脂制漆。酚醛漆的優(yōu)點(diǎn)是干燥快，漆膜光亮堅(jiān)硬、耐水性及耐化學(xué)腐蝕性好。缺點(diǎn)是容易變黃，不宜制成淺色漆、耐候性不好。酚醛漆主要用于防腐涂料、絕緣涂料、一般金屬涂料、一般裝飾性涂料等方面。7第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)材料的結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)晶體非晶體致密結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)孔隙尺寸構(gòu)成形態(tài)微孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu)聚集結(jié)構(gòu)

二、材料的結(jié)構(gòu)8第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)二、材料的結(jié)構(gòu)1、微觀結(jié)構(gòu)

微觀結(jié)構(gòu)是指材料內(nèi)部在原子、離子、分子層次的結(jié)構(gòu)，用電子顯微鏡和X射線的衍射分析手段來研究。根據(jù)質(zhì)點(diǎn)在空間中分布形態(tài)不同，分為晶體和非晶體。1）、晶體晶體是指質(zhì)點(diǎn)在空間中做周期性排列的固體。單個(gè)晶體具有固定的幾何外形、各向異性和最小內(nèi)能。晶體材料由鎖個(gè)晶體組成，各向同性、最小內(nèi)能、化學(xué)穩(wěn)定性。晶體材料主要包括：金屬、礦物和人工合成晶體。9第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)2）、非晶體不具有明顯晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，也稱作玻璃體。玻璃體具有各向同性、無一定的熔點(diǎn)、加熱時(shí)只能逐漸軟化。具有化學(xué)活性，例如石灰與水在常溫下就能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。常見的非晶體包括：瀝青、玻璃、石蠟等。10第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)11第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)12第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)2、亞微觀結(jié)構(gòu)

用光學(xué)顯微鏡觀察研究的結(jié)構(gòu)層次。包括晶體粒子的粗細(xì)、形態(tài)、分布形態(tài)。金屬的晶體組織。玻璃體、膠體及材料內(nèi)部的孔隙形態(tài)、大小、分布等。3、宏觀結(jié)構(gòu)（構(gòu)造）

用放大鏡或直接用肉眼即可分辨的結(jié)構(gòu)層次。

按照其孔隙尺寸可分為：1）、致密結(jié)構(gòu)（金屬、玻璃、石材）、2）、微孔結(jié)構(gòu)（水泥制品、石膏制品、燒土制品）、3）、多孔結(jié)構(gòu)（加氣混凝土、泡沫塑料）13第一章建筑材料的基本性質(zhì)補(bǔ)充知識(shí)按照構(gòu)成形態(tài)可分為：1）、聚集結(jié)構(gòu)（水泥混凝土、砂漿、塑料）2）、纖維結(jié)構(gòu)（木材、巖棉、玻璃纖維）3）、層狀結(jié)構(gòu)（膠合板、紙面石膏板）4）、散粒結(jié)構(gòu)（粉煤灰、沙子、膨脹珍珠巖）14第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)一、與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1、密度定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量，計(jì)算公式為：ρ=m/Vρ:密度（㎏/m3或者g/cm3）m:材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的質(zhì)量（㎏或者g）V:材料在絕對(duì)密實(shí)下的體積（m3或者cm3）材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的的體積，不包括材料孔隙在內(nèi)的實(shí)體積。開口孔隙、閉口孔隙、細(xì)粉、李氏瓶、排水法、視密度。15第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)2、表觀密度：多孔固體材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。ρ0=m/V0ρ0:密度（㎏/m3或者g/cm3）m:材料的質(zhì)量（㎏或者g）V0:材料在自然狀態(tài)下的體積（m3或者cm3）干表觀密度。16第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)3、堆積密度：粉狀、顆粒狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

ρ’0=m/V’0ρ’0:堆積密度（㎏/m3或者g/cm3）m:材料的質(zhì)量（㎏或者g）V’0:材料堆積體積（m3或者cm3

）氣干堆積密度。17第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)18第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)4、密實(shí)度：材料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)所充實(shí)的體積與材料體積的比值。

D=（V/V0）×100%=(ρ0/ρ)×100%對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料，D=1。對(duì)于大部分材料D<1。5、孔隙率：材料內(nèi)部孔隙體積占材料總體積的百分率。

P=（V0-V/V0）×100%=(1-ρ0/ρ)×100%=1-D開口孔隙率PK、閉口孔隙率PB。PK+PB=1材料密實(shí)程度主要由孔隙率P表示。P的大小、空隙結(jié)構(gòu)、空隙尺寸及其分布對(duì)材料的性能影響很大。具體表現(xiàn)在建筑材料的強(qiáng)度、吸水性、防水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱性、吸聲性、保溫性等方面。

常見建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度見表1-1.19第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)6、填充率：散料材料的堆積體積中，顆粒體積與堆積體積的比值。D’=（V0/V’0）×100%=(ρ’0/ρ0)×100%7、空隙率：散料材料的堆積體積中，顆粒之間空隙體積與堆積體積的比值。P’=【（V’0-V0）/V0】×100%=(1-ρ’0/ρ0)×100%=1-D’D’+P’=1空隙率主要作為控制混凝土骨料級(jí)配和砂率的依據(jù)。20第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)1、親水性和憎水性（浸潤角為鈍角或者銳角，建筑材料分為憎水材料和親水材料）21第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)2、吸水性質(zhì)量吸水率和體積吸水率。質(zhì)量吸水性是指建筑材料在飽和狀態(tài)下，吸收水分的質(zhì)量占干燥材料質(zhì)量的百分比。

W質(zhì)=【（m吸-m干）/m干】×100%體積吸水率是指建筑材料在飽和狀態(tài)下，吸收水分的體積占干燥材料體積的百分比。

W體=【（m吸-m干）/m干】÷ρw×100%材料吸水率一般指的是質(zhì)量吸水率。吸水后對(duì)建筑材料的材質(zhì)是不利的。

W體=W質(zhì)×ρ022第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)3、吸濕性建筑材料在干燥的狀態(tài)下，吸收空氣中水分的性質(zhì)。吸濕性用含水率表示：

W含=【（m含-m干）/m干】×100%當(dāng)材料的含水率與空氣濕度相平衡時(shí)，其含水率稱為平衡含水率。當(dāng)材料吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，含水率就為吸水率。

課本例題1-2.23第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)4、材料抵抗水的破壞作用的能力稱為材料的耐水性。主要是是對(duì)材料的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的劣化作為評(píng)定耐水性的主要指標(biāo)。

K軟=f飽/f干軟化系數(shù)大于0.8的建筑材料為耐水材料。24第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)5、抗?jié)B性：是材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。

Q=KAtH/d，K=Qd/AtH式中Q為單位時(shí)間滲流量，A為過水?dāng)嗝?，H為水頭壓力，d為滲流路徑長度，K為滲透系數(shù)，t為時(shí)間。滲透系數(shù)越大，材料的抗?jié)B性能越差。25第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)抗?jié)B等級(jí)：《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）

抗?jié)B等級(jí)用字符P表示，防水混凝土設(shè)計(jì)用抗?jié)B等級(jí)表示?？?jié)B等級(jí)是以28d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，所能承受的最大靜水壓力來確定?；炷恋目?jié)B等級(jí)分為P4、P6、P8、P10、P12等五個(gè)等級(jí)，相應(yīng)表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0及1.2MPa的靜水壓力而不滲水。26第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)6、抗凍性：建筑材料在吸水飽和后，經(jīng)過多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)?；炷量箖鲂砸话阋钥箖龅燃?jí)表示?？箖龅燃?jí)是采用齡期28d的試塊在吸水飽和后，承受反復(fù)凍融循環(huán)，以抗壓強(qiáng)度下降不超過25％，而且質(zhì)量損失不超過5％時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定的?；炷羷澐譃橐韵驴箖龅燃?jí)：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等九個(gè)等級(jí)，分別表示混凝土能夠承受反復(fù)凍融循環(huán)次數(shù)為10、15、25、50、100、150、200、250和300次。

抗凍等級(jí)≥F50的混凝土稱為抗凍混凝土。

27第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的基本物理性質(zhì)三、材料的人工性質(zhì):導(dǎo)熱性、熱容量、比熱容、溫度變形性。28第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)材料受到外力作用后，都會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形。當(dāng)外力超過一定限度后，材料將被破壞。

材料的力學(xué)性質(zhì)是指在外力的作用下，材料產(chǎn)生變形和抵抗破壞的性質(zhì)。一、材料的強(qiáng)度（一）、材料強(qiáng)度

強(qiáng)度是材料在外力（荷載）作用下，抵抗破壞的能力。外力—應(yīng)力—分子力—抵抗極限--極限強(qiáng)度?？箟?、抗拉、抗剪、抗（拉彎、壓彎）強(qiáng)度。材料的強(qiáng)度是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按照國家的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得的。29第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)30第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)1、抗壓、抗拉，計(jì)算公式：F=P/A

2、抗彎，計(jì)算公式F=M/W31第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)32第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)影響材料強(qiáng)度的因素:1）、材料的組成和構(gòu)造。（無機(jī)物、金屬、無機(jī)物。以及孔隙率的影響、各向同性）2）、實(shí)驗(yàn)條件的影響。（機(jī)械設(shè)備、試件的取樣、加載速率等）3）、材料的含水率和溫度。（二）、強(qiáng)度等級(jí)建筑材料按照其強(qiáng)度值，劃分為若干個(gè)等級(jí)?；炷粒篊10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C60等。水泥砂漿M2.5、M5、M7.5、M10等普通水泥：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。磚砌體：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。比強(qiáng)度：材料強(qiáng)度與其表觀密度的比值。評(píng)價(jià)建筑材料是夠輕質(zhì)高強(qiáng)。見表1-3.33第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)二、彈性和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)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。

彈性模量：材料在彈性變形階段內(nèi)，正應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的正應(yīng)變的比值。E=σ/ε。慣性矩I。EI-材料的剛度。彈性模量表見1-4.塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，在外力去除后不能恢復(fù)的那部分變形。彈塑性變形。34第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)三、脆性和韌性工程構(gòu)件在斷裂前發(fā)生明顯的塑性變形，稱為韌性斷裂。斷裂前不發(fā)生或只有少量宏觀塑性變形，則為脆性斷裂。由于脆性斷裂沒有明顯的“征兆”，因而危害性極大，應(yīng)盡量予以避免。沖擊試樣的沖擊吸收功除以試樣缺口底部處橫截面積的商。用“aK”表示。ak=Ak/F。

沖擊韌性或沖擊功試驗(yàn)（簡稱“沖擊試驗(yàn)”），因試驗(yàn)溫度不同而分為常溫、低溫和高溫沖擊試驗(yàn)三種；若按試樣缺口形狀又可分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗(yàn)兩種。Q235A、Q235B、Q235C、Q235D。低溫環(huán)境和振動(dòng)要求的構(gòu)件材料要求沖擊韌性。35第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)36第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)37第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)四、硬度和耐磨性1、硬度：建筑材料表面的堅(jiān)硬程度。實(shí)驗(yàn)方法分為回彈法和壓入法?；貜椃ǎ河糜跍y(cè)定材料表面硬度，來推測(cè)材料內(nèi)部的強(qiáng)度。檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度在我國使用已達(dá)四十余年,因其簡便、靈活、準(zhǔn)確、可靠、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)而倍受工程檢測(cè)人員的青睞,是我國目前工程檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)儀器之一。當(dāng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量有懷疑時(shí),均可運(yùn)用回彈法進(jìn)行檢測(cè)。壓入法：將硬物壓入材料表面，通過壓痕的面積和深度來測(cè)定材料的硬度。一般指鋼球壓入法。38第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)39第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)40第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)41第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)2、耐磨性材料受外界物質(zhì)的摩擦作用而減少質(zhì)量和體積的想象稱為磨損。耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力，用磨損率來表示。N=（m1-m2）/A建筑材料的耐磨性與強(qiáng)度、硬度、材料組成有關(guān)系。42第一章建筑與裝飾材料的基本性質(zhì)

第三節(jié)材料的聲學(xué)性質(zhì)和裝飾性質(zhì)一、材料的聲學(xué)性質(zhì)生源發(fā)出的聲波傳到材料表面有三種現(xiàn)象：反射、透射、折射。發(fā)射產(chǎn)生雜音。透射對(duì)相鄰房間產(chǎn)生干擾。二、吸聲性能а和隔聲性能τ見教材了解。三、材料的裝飾性

指材料對(duì)覆蓋建筑物外觀美化的效果。裝飾效果主要表現(xiàn)在色彩、質(zhì)感、尺寸、形狀、紋理等方面。

1、色彩：指材料對(duì)光反射的一種效果，主要為暖色調(diào)和冷色調(diào)。2、質(zhì)感：指裝飾材料的外表面的組織結(jié)構(gòu)、花紋圖案、顏色、光澤等綜合性的感覺。3、尺寸、紋理、形狀：滿足建筑外形、協(xié)調(diào)環(huán)境、感覺舒適的綜合內(nèi)容。43第一章建筑與裝飾材料的基