認知建筑材料基礎(chǔ)知識

認知建筑材料基礎(chǔ)知識第一頁，共53頁。1

認知建筑材料的基礎(chǔ)知識

任務(wù)一建筑材料的分類、作用及檢驗與標準任務(wù)二建筑材料物理、力學、化學和耐久性能第二頁，共53頁。任務(wù)一：建筑材料的分類、作用及檢驗與標準模塊1建筑材料的分類與作用一、建筑材料的定義與分類（一）建筑材料的定義

1．廣義：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。（建筑工程中把建筑材料分為原材料和中間產(chǎn)品兩大類）2．狹義：指直接構(gòu)成建筑物和構(gòu)筑物實體的材料。第三頁，共53頁。（二）建筑材料的分類1．按化學成分建筑材料無機材料有機材料復(fù)合材料金屬材料非金屬材料植物性材料瀝青材料高分子材料建筑物第四頁，共53頁。第五頁，共53頁。2．按材料來源分建筑材料天然建筑材料人工材料土料、砂石料、石棉、木材建筑石材

石灰、水泥、瀝青、金屬材料、土工合成材料、高分子聚合物

第六頁，共53頁。3．按其功能分類建筑材料結(jié)構(gòu)材料防水材料膠凝材料如鋼筋、混凝土等如防水砂漿如石灰、水泥、混凝土裝飾材料防護材料隔熱保溫材料第七頁，共53頁。二、建筑材料的作用

建筑材料的品種、規(guī)格、性能及質(zhì)量，對建筑結(jié)構(gòu)的形式、使用年限、施工方法和工程造價都有著直接的影響。建筑工程中許多技術(shù)問題的突破，往往依賴于建筑材料的問題的解決，而新的建筑材料的出現(xiàn)，又往往促進了結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工技術(shù)的革新和發(fā)展。

第八頁，共53頁。

能否正確選擇和使用材料，不僅影響著工程造價，還直接影響著工程質(zhì)量。大材小用，優(yōu)材劣用，顯然會增加工程造價，但如果錯誤的選用材料，輕則降低工程質(zhì)量，重則造成事故，甚至房倒樓塌，這在工程中并不是罕見的。例如:(1)1965年電影“上海姑娘”中，由于不恰當采用了東北某工程比較成功的瀝青配方，用在南方某地建筑工地中的瀝青防水工程，以致在太陽暴曬下發(fā)生瀝青流淌事故，造成全面返工。

9第九頁，共53頁。(2)湖北大型水電工程—丹江口水庫，由于不重視、不講究科學施工（大躍進年代）出現(xiàn)重大事故。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有2426條裂縫，其中貫穿性裂縫17條。結(jié)果炸掉幾千方砼，添加了2m厚的砼防水滲板才解決問題。

(3)土木系西六樓門廳的4根柱子，設(shè)計砼C25，應(yīng)用425水泥，錯用了325水泥，導(dǎo)致了28天強度不合格（僅為18MPa）。所以，如果掌握了材料的性能，不但保證質(zhì)量，而且也可以加快工期。10第十頁，共53頁。任務(wù)內(nèi)容2掌握建筑材料的檢驗方法與標準一、建筑材料檢驗的重要性在工程的整個施工過程中，始終貫穿著材料的檢驗工作，它是一項經(jīng)?；?、責任性很強的工作，也是控制工程施工質(zhì)量的重要手段之一。二、建筑材料檢驗的基本技術(shù)（一）檢驗技術(shù)1.取樣試樣必須具有代表性，取樣原則為隨機取樣。2.儀器的選擇試驗儀器設(shè)備的精度要與試驗規(guī)程的要求一致，并且有實際意義。3.試驗試驗應(yīng)嚴格按照試驗規(guī)程進行。4.試驗計算與評定試驗結(jié)果應(yīng)滿足精確度與有效數(shù)字的要求。第十一頁，共53頁。（二）檢驗條件1.溫度2.濕度3.試件的尺寸與受荷面的平整度4．加荷速度（三）檢驗報告（四）檢驗的數(shù)據(jù)處理與分析1．檢驗的數(shù)據(jù)數(shù)值修約進舍規(guī)則四舍五入注意：擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5，而后面無數(shù)字或全部為0時，若所保留的未位數(shù)字為奇數(shù)（1，3，5，7，9）則進一，為偶數(shù)（2，4，6，8，0）則舍棄。第十二頁，共53頁。2．檢驗的數(shù)據(jù)分析1）算術(shù)平準值2）標準差標準差是反應(yīng)數(shù)據(jù)離散程度的參數(shù)，通常是在均值相同的情況下，對比不同系列數(shù)據(jù)的離散程度。

3）變異系數(shù)

通常是在均值不相同的情況下，對比不同系列數(shù)據(jù)的離散程度。第十三頁，共53頁。三、建筑材料檢驗的技術(shù)標準（一）技術(shù)標準的分類

技術(shù)標準通常分為基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準和方法標準。（二）技術(shù)標準的等級

根據(jù)發(fā)布單位與適用范圍，建筑材料技術(shù)標準分為國家標準、行業(yè)標準（含協(xié)會標準）、地方標準和企業(yè)標準四級。

第十四頁，共53頁。第十五頁，共53頁。任務(wù)二：建筑材料物理、力學、化學和耐久性能模塊1材料的物理性質(zhì)一、材料的基本物理性質(zhì)（一）材料的體積構(gòu)成及含水狀態(tài)1.材料的體積構(gòu)成第十六頁，共53頁。第十七頁，共53頁。2.材料的含水狀態(tài)

材料在大氣中或水中會吸附一定的水分，根據(jù)材料吸附水分的情況，將材料的含水狀況分為干燥狀態(tài)、氣干狀態(tài)、飽和面干狀態(tài)及濕潤狀態(tài)4種。第十八頁，共53頁。（二）與密度有關(guān)的性質(zhì)1．密度干燥材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為密度。注意：（1）干燥狀態(tài)的材料：烘干（烘箱）或干燥（干燥器）求?。唬?）單位：ｇ／cm３，一般不用kg/m３（3）實體積的測定

第十九頁，共53頁。2．表觀密度在自然狀態(tài)下，材料單位表觀體積的質(zhì)量，稱為表觀密度。注意：

（1）表觀體積=實體積+閉口孔隙體積（2）單位：ｇ／cm３或kg／m３均可。（3）表觀密度與材料的含水狀態(tài)有關(guān)，一般含水量增加，表觀密度增加。除有特別說明外，一般指干燥狀態(tài)時的表觀密度。第二十頁，共53頁。表觀體積的測定方法：

形狀規(guī)則的材料，用尺子測量。

形狀不規(guī)則的材料，加工成規(guī)則的形狀，用尺子測量。

不必加工的材料，如吸水率（如砂、石）很小，直接用排液法（排水法或排油法）測量。否則將材料表面封蠟，再用排水法測量。第二十一頁，共53頁。3．堆積密度：

指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。注意：（1）堆積體積=所有顆粒實體積+所有顆?？紫扼w積+顆粒之間的空隙體積；（2）堆積密度包括松裝堆積密度和緊裝堆積密度。（3）單位：kg／m3，一般不用ｇ／cm3（4）堆積體積測定：以散粒材料所占容器的容積作為堆積體積；（5）堆積密度與含水狀態(tài)有關(guān)，一般指材料干燥時的堆積密度。第二十二頁，共53頁。（三）材料的密實度與孔隙率1.密實度

密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度。以D表示，按下式計算：2.孔隙率

孔隙率指材料體積內(nèi)，孔隙體積占材料總體積的百分比。以P表示，按下式計算：材料的密實度和孔隙率之和等于1，即D+P=1。

第二十三頁，共53頁。（四）材料的填充率與空隙率1.填充率

填充率是指散粒體材料在某堆積體積內(nèi)，被其顆粒填充的程度。2.空隙率

空隙率是指散粒體材料在某堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分數(shù)表示。

材料的填充率和空隙率之和等于1。第二十四頁，共53頁。基本性質(zhì)

例1-1某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度為2.61g/cm3、堆積密度為1680kg/m3，計算此石子的孔隙率與空隙率？

解

石子的孔隙率P為：

石子的空隙率P，為：

[評注]材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？障堵适侵干⒘２牧显谄涠鸭w積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算式中ρ—密度；ρ0—材料的表觀密度；ρ，—材料的堆積密度。

第二十五頁，共53頁。例1-2有一塊燒結(jié)普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重2900g，其絕干質(zhì)量為2550g。磚的尺寸為250Ｘ115Ｘ53mm，經(jīng)干燥并磨成細粉后取50g，用排水法測得絕對密實體積為18.62cm3

。試計算該磚的吸水率、密度、表觀密度、孔隙率。解 該磚的吸水率為該磚的密度為表觀密度為

孔隙率為[評注]質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比。第二十六頁，共53頁。親水性與憎水性吸水性與吸濕性耐水性抗?jié)B性二、材料與水有關(guān)性質(zhì)27第二十七頁，共53頁。定義在空氣中與水接觸能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。（1)親水性親水材料具有親水性的材料成為親水材料。例如混凝土、水泥、砂漿均屬于親水性材料。1.親水性與憎水性材料被水潤濕示意圖28第二十八頁，共53頁。定義在空氣中與水接觸不能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。憎水材料具有憎水性的材料成為憎水材料。如，瀝青、石蠟、塑料等均屬于憎水性材料。1.親水性與憎水性（2)憎水性憎水性材料示意圖29第二十九頁，共53頁。潤濕邊角θ：材料、空氣和水三相接觸角如下圖。

親水性憎水性

親水性材料：

θ≦90°;

憎水性材料：

90°＜θ＜180°

（3）評定方法1.親水性與憎水性30第三十頁，共53頁。定義材料與水接觸時，其內(nèi)部孔隙會吸收水分，這種性質(zhì)稱為吸水性。指標（吸水率）質(zhì)量吸水率：體積吸水率：二者關(guān)系：（1）吸水性2.吸水性與吸濕性31第三十一頁，共53頁。定義材料吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。指標含水率；（2）吸濕性2.吸水性與吸濕性32第三十二頁，共53頁。

（3）影響因素

材料通過內(nèi)部開口或連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水開口孔隙越多，材料吸水率越大；開口連通孔徑較小，因毛細管作用而容易吸水。

親水性材料的吸水（濕）性比憎水性材料強親水性孔壁使水自動吸入；憎水性孔壁難以使水吸入。2.吸水性與吸濕性33第三十三頁，共53頁。1.為什么房屋一樓潮濕？如何解決？原因：地下水沿材料毛細管上升，然后在空氣中揮發(fā)。解決問題的原理與辦法阻塞毛細通道，摻加引氣劑對材料中的毛細管壁進行憎水處理。思考題34第三十四頁，共53頁。

2、某施工隊原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、容量700kg/m3的加氣混凝土砌塊。在抹灰前往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看來澆水不少，但實則吸水不多，請分析原因。

案例分析解答：加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。

35第三十五頁，共53頁。3.耐水性廣義定義：材料抵抗水破壞作用的能力。狹義定義：材料浸水飽和后不被破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。指標：軟化系數(shù)KR材料吸水飽和時的抗壓強度,MPa材料干燥狀態(tài)的抗壓強度，MPaffKwR=36第三十六頁，共53頁。

用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)選用：

軟化系數(shù)＞0.85的材料；用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則應(yīng)選用軟化系數(shù)≮0.75的材料耐水性材料選擇：3.耐水性37第三十七頁，共53頁?？?jié)B等級or滲透系數(shù)定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。指標：4.抗?jié)B性在一定時間t內(nèi)，透過材料試件的水量Q，與試件的滲水面積A及水頭差H成正比，與滲透距離(試件的厚度)d成反比。在標準試驗方法下進行透水試驗，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力來確定。38第三十八頁，共53頁。計算公式：A—透水面積cm2；t—透水時間，h；d—試件厚度，cm；H—壓力水頭，cm。Q—透水量cm3；（1）滲透系數(shù)

K的物理意義：一定厚度的材料，在單位時間、單位水壓、單位面積內(nèi)的滲水量。

滲透系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。4.抗?jié)B性39第三十九頁，共53頁。

定義：指砼或砂漿所能承受的最大水壓力。測試方法：6個試件中4個試件未出現(xiàn)滲水的最大水壓力。表示方法：若最大承水壓力為0.2MPa，表示為P2（2）抗?jié)B等級4.抗?jié)B性混凝土抗?jié)B壓力實驗40第四十頁，共53頁。模塊2材料的力學性質(zhì)

材料的力學性質(zhì)是指材料在外力作用下的變形性質(zhì)和抵抗破壞的性質(zhì)。一、材料的強度（一）強度

強度是指材料抵抗外力破壞的能力。

材料的強度按外力作用方式的不同，分為抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等第四十一頁，共53頁。（二）強度等級及比強度

第四十二頁，共53頁。1.鑄鐵造橋釀成災(zāi)禍概況：1876年6月，英國人用鑄鐵在北海的Tay灣上建造了全長3160m，單跨73.5m的跨海大橋，采用梁式-架結(jié)構(gòu)，在石材和磚砌筑的基礎(chǔ)上采用鑄鐵管做橋面。結(jié)果不到兩年，在一次臺風襲擊的夜晚，在臺風加上火車沖擊荷載的作用下橋墩脆斷、橋梁倒塌、車毀人亡。案例分析原因分析：主要是鑄鐵的橋墩在沖擊荷載作用下發(fā)生脆斷造成的。

對鋼材與鑄鐵的性能進行了深入的對比：發(fā)現(xiàn)鋼材不僅具有很高的抗壓強度很高的抗拉強度和抗沖擊韌性人們開始用鋼材建造橋梁。43第四十三頁，共53頁。2.泰坦尼克號的沉沒概況：1912年，當時世界上最大的客船泰坦尼克號初航，不幸撞上冰山，35m厚度船鋼板在水線處像拉開拉鏈一樣被撕裂，海水排山倒海般涌向船內(nèi)，約3小時后沉沒。原因分析：人們對泰坦尼克號的鋼板進行測試：發(fā)現(xiàn)其抗壓強度比現(xiàn)在鋼材還要高。對鋼板進行沖擊韌性試驗：發(fā)現(xiàn)鋼材斷裂時吸收的沖擊功很低，是韌性差的脆性材料?；瘜W分析表明:改鋼材的含S量高，導(dǎo)致鋼材的脆性增加。案例分析44第四十四頁，共53頁。（二）材料的彈性與塑性材料在外力的作用下會發(fā)生形狀、體積的改變，即變形。當外力除去后，能完全復(fù)原有形狀的性質(zhì)，稱為材料的彈性，這種變形，稱為彈性變形。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，但不破壞，除去外力后材料仍保持變形后的形狀、尺寸的性質(zhì)，稱為材料的塑性，這種變形稱為塑性變形。第四十五頁，共53頁。（三）材料的脆性與韌性

脆性是指材料在外力作用下，無明顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。

韌性是指材料在沖擊或振動荷載作用下，能夠吸收較大的能量，同時也能產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)。（四）材料的硬度與耐磨性硬度是指材料表面抵抗其它較硬物體壓入或刻畫的能力。耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。第四十六頁，共53頁。第一章材料的基本性質(zhì)練習題一、填空題1．材料的吸濕性是指材料在________的性質(zhì)。2．材料的抗凍性以材料在吸水飽和狀態(tài)下所能抵抗的________來表示。3．水可以在材料表面展開，即材料表面可以被水浸潤，這種性質(zhì)稱為________。4．材料地表觀密度是指材料在________狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。1．潮濕空氣中吸收水分2．凍融循環(huán)次數(shù)3．親水性4．自然第四十七頁，共53頁。二、單項選擇題1．孔隙率增大，材料的_

_降低。

A、密度

B、表觀密度

C、憎水性

D、抗凍性2．材料在水中吸收水分的性質(zhì)稱為________。

A、吸水性

B、吸濕性

C、耐水性

D、滲透性3．含水率為10%的濕砂220g，其中水的質(zhì)量為________。

A、19.8g

B、22g

C、20g

D、20.2g4．材料的孔隙率增大時，其性質(zhì)保持不變的是________。

A、表觀密度

B、堆積密度

C、密度

D、強度1、B

2、A

3、C

4、C第四十八頁，共53頁。三、多項選擇題1．下列性質(zhì)屬于力學性質(zhì)的有________。

A、強度

B、硬度

C、彈性

D、脆性2．下列材料中，屬于復(fù)合材料的是________。

A、鋼筋混凝土

B、瀝青混凝土

C、建筑石油瀝青

D、建筑塑料1．ABCD

2．AB第四十九頁，共53頁。四、是非判