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1、东北农业高校讲义课程名称：建筑材料（Construction Material）适用专业：农水、水电、农建、工管主讲老师：刘东绪 论(Introduction)教学目的与要求：1.驾驭建筑材料在国民经济建立中的地位，理解本课程的性质2.驾驭建筑材料的分类，理解我国建筑材料的开展历史和开展方向3.驾驭绿色建材的根本概念4.理解绿色建材的开展历史和开展概况重点和难点：1.建筑材料的科技攻关性2.绿色建材的概念时间安排：3学时一、建筑材料在国民经济建立中的地位1.物质根底任何一项建筑工程的落成总是要取决于人力、机具、材料这三大要素。事实上，贯穿在整个施工过程中的人力组织、机具调配，目的多是在合理地组
2、合起各种建材及制品，构成所须要的建筑实体。因此，可以说建筑材料是各项根本建立的重要物质根底。这主要表达在：在任何一项建筑工程中，用于建筑材料的费用都占有相当大的比重。例如：一般工程用于建筑材料的费用往往占工程总造价的3050，在有些水利工程中，甚至要占到7080。而大部分建筑材料的消费多属于国家的重要原材料工业，因此，建筑材料是否合理选用，不仅关系到工程造价，也影响到整个国民经济。2.技术经济性（1）建筑材料的品种、性能和质量，在很大程度上确定着房屋建筑的坚实、适用和美观，又在很大程度上影响着构造形式和施工进度。因此，建筑设计和施工方法的革新那，建筑材料必需先行。而工程的构造型式和施工方法会对
3、建筑材料提出具体的要求：高层和大跨度建筑物的构造材料要求轻质、高强；屋面或地下防水要求防水材料密实度高、不透水性好；冷库建筑所用的墙体材料应具有较高的绝热效能；礼堂、影剧院、音乐厅堂的建筑，为使其有较好的音响效果就要选用质量好的吸声材料；大型的公共建筑、纪念性建筑要求较高的外墙饰面材料；等等。由此可见，建筑材料的合理选用并最大限度地发挥材料本身的效能是满意各种建筑物功能要求的重要保证。（2）节约能源，已经成为经济建立中日益急迫的问题。建筑业耗能很大，约占国家总能耗的2540，这包括消费建材用能、施工现场用能以及建成运用中的用能三个方面，这些都与建材的改革及合理选用有关。（3）爱护环境、治理污染
4、（Protecting Environment, Improving Pollution）随着工业的开展，越来越多的工业废渣急待利用。假如充分利用工业废渣消费建材，不仅可以有效地爱护环境，而且可以节约能耗，改善能源利用状况，降低建材本钱，进步工程经济效益。3.科技攻关性（科技：science and technology） （1）建筑工程中很多技术问题的打破，往往依靠于建筑材料问题的解决。例如：建筑工程中建筑物自重大、施工人员劳动强度大等问题，随着新兴材料空心砖一般粘土砖尺寸：24011553；承重粘土空心砖尺寸：290190140（90）；240180（175）115、加气混凝土砌块、轻质墙
5、板的出现得到改善。（2）新材料的出现，将促使构造设计及施工技术的革新。例如，轻质墙板的出现，使得一些建筑可以采纳装配式构造设计，并且可以采纳机械化施工方法，从而可以减轻施工人员的劳动强度，加快施工进度。二、建筑材料的分类（分类：classification）建筑材料是指各类土木建筑工程（水利、房屋、道路、港口）中所运用的材料。建筑工程中运用的材料品种繁多、用处不一，按其根本成分可以分为以下三类，见表01。表01 建筑材料分类无机材料金属材料黑色金属：钢、铁有色金属：铝、铜等及其合金非金属材料自然石材：砂、石及各种岩石制品烧土制品：粘土砖、瓦、陶瓷等胶凝材料：石灰、石膏、水玻璃、菱苦土、水泥等玻
6、璃：平板玻璃、平安玻璃、装饰玻璃等以胶凝材料为基料的人造石材：砼、水泥制品、硅酸盐制品有机材料植物质材料木材、竹材沥青材料石油沥青、煤沥青、沥青制品高分子材料塑料、涂料、胶粘剂复合材料无机有机复合材料沥青混凝土、聚合物混凝土金属非金属复合材料钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合板其它复合材料水泥石棉制品三、我国建筑材料的开展历史我国在建筑材料的消费和运用上有着悠久的历史。1.在公元前二百年以前就有了相当兴旺的砖瓦业（“秦砖汉瓦”），并修建了著名遐迩的万里长城；2.公元七世纪隋代李春在河北赵县建立的安济石拱桥以及有着1100多年历史的山西五台县佛光寺大殿的木构造至今仍旧完好；3.明代宋应星的“天工开
7、物”一书对我国古代劳动人民制造砖瓦、陶瓷、钢铁器具、烧制石灰及颜料消费等成就进展了总结，是我国建筑材料的珍贵历史材料。4.解放以后，党和国家特别重视建筑材料的消费，建筑钢材、水泥、玻璃以及其他建筑材料消费有了大幅度的增长，但与世界先进程度相比，还存在着肯定的差距。为此，我们应大力加强新兴建筑材料的讨论与应用，以满意经济开展的须要。四、建筑材料的开展方向为了适应建筑工业化、建筑工程现代化，进步建筑物的工程质量和运用功能要求，建筑材料今后应朝着以下几个方向开展： 努力研制轻质高强的材料，进步建筑材料的比强度（材料的抗压强度与表现密度之比），以减小承重构造的截面尺寸，降低构件的自重，从而减轻建筑物的
8、自重，降低运输费用和施工人员的劳动强度。 开展高效能的建筑材料，改善建筑物围护构造的质量，进步建筑物的运用功能。 主动创建条件，努力开展合适机械化施工的材料和制品，并力求使制品尺寸标准化、大型化，从而便于实现建筑四化“设计标准化、构造装配化、预制工厂化、施工机械化”。 充分利用自然材料和工业废料消费建筑材料，大搞综合利用，化害为利、变皮为宝，改善能源利用状况，为人类造福。五、本课程的性质建筑材料是一门专业根底课，主要讨论工程中常用建材及制品的品种、规格、性能及应用，主要建材及制品的原料和消费工艺对其性能的影响，节约材料、改善性能以及防护处理的有关措施，材料的质量标准（我国标准分类见表02）和检
9、验方法等。它不但为后续的专业课供给必要的根底学问外，也为在工程理论中解决建筑材料的问题供给肯定的根本理论学问和根本试验技能。六、本课程的教学环节及要求教学环节：课堂教学试验课要求：通过学习，应使学生对工程中常用建筑材料的性能、运用条件、质量限制、检验以及储存保管等方面的根本理论、根本学问有一个系统的理解和驾驭。表02 我国标准分类标准种类代号表示依次（例）国家标准GB（强迫性标准）GB/T（举荐性标准）GBn（内控标准）代号、标准编号、公布年头（GB1295891）行业标准（部标准）JC（建材行业强迫性标准）JC/T（建材行业举荐性标准）YB（冶金行业强迫性标准）YB/T（冶金行业举荐性标准）
10、代号、标准编号、公布年头（JC/T47992）专业标准ZB代号、专业类号、标准号、公布年头（ZBQ1500289）地方标准DB（地方强迫性标准）DB/T（地方举荐性标准）代号、行政区域、标准号、公布年头（DB14 32391）企业标准QB代号/企业代号、依次号、发布年头（QB/203 41392）七、绿色建材 （一）根本概念20世纪人类社会开展发生了宏大的变更。空间技术方面：1969年7月20日，美国的“阿波罗11号”宇宙飞船首次胜利登上月球，在月球上留下了“个人一小步，人类一大步”的蹒跚脚印,人类实现了梦寐以求的遨游太空的志向，这是人类文明进程中的一个里程碑；信息技术方面：国际互联网缩短了时
11、空间隔 ，“天际若比邻”，将人们的工作、学习、生活以及人际交往方式带入了崭新的天地；生物技术方面：人类基因密码解密，使人类在分子程度上相识自己，开场了由后工业社会、信息社会跨入生物社会的历程。但是，科学技术是一把双刃剑，也正是在以科学技术为名义的乐观主义的煽情下，人类也一步步走向深渊。人类开发宇宙的范围越来越大，而自己赖以生存的领地却越来越小。在人类文明进程加快的同时，人类自身生活环境的危机也日益“凸显”：人口爆炸性增长（population explosion）（人口过度增长会加剧对于资源的消耗和自然环境的破坏，目前世界人口为65亿，人口专家预料，地球人口承载力是80亿，而结合国的低调人口预
12、料数值为到2050年世界人口将到达89亿，那么，人口超过80亿后怎么办？）、资源日益匮乏（resources shortage）（石油和煤炭是全球两大战略性能源，属于不行再生资源，有专家预料，根据目前已探明的储量和开采速度，石油还可以再用40年，煤炭还可以烧230年，那么，石油和煤炭枯竭了以后怎么办？答案是应大力开发风能、太阳能、生物质能等可再生能源，有专家预料，到2050年，以生物质能为重要组成部分的可再生能源，将供给全球60的电力和40的干脆燃料，我国于2005年月通过了中华人民共和国可再生能源法，并将于2006年1月1日起正式执行，以推动我国可再生能源的开展）、森林锐减（根据结合国粮农组
13、织2001年的报告，全球森林面积从1990年的39.6亿公顷下降到2000年的38亿公顷。全球每年消逝的森林近千万公顷，巴西森林资源极为丰富，到达3亿多公顷，绝大部分是热带雨林（亚马逊河流域），占世界林木总蓄积量的21，但是，这些珍贵资源正在遭遇消灭性的破坏，几十个跨国公司在那里大肆采伐，每天至少有100万棵树被毁。如今，巴西森林覆盖率已从400年前的80削减到约60）、土地沙化（desertification of land）（沙丘间隔 北京仅为75km，哈尔滨每年常见的扬沙天气、沙尘暴都说明了土地沙化的严峻性。全球由于沙漠化每年失去的土地达6万km2；由于土壤退化，世界每年失去的耕地面积相
14、当于爱尔兰的国土）、气候变暖异样（专家指出，在过去一个世纪里全球平均气温上升了0.6，到2100年，可能增加4.3，全球变暖将导致生态系统失衡，气候变暖主要是由于温室效应造成的，由于温室效应和周期性涨潮的双重影响，西太平洋岛国图瓦卢的大部分地方即将被海水沉没，包括首都的机场及部分住宅和办公室。图瓦卢前总理佩鲁曾声称图瓦卢是“地球暖化的第一个受害者”，另外，温室效应还会使得一些史前致命病毒重见天日，严峻威逼人类生命）等等。全部这些已成为社会经济持续开展的严峻障碍。在经济开展的前提下，在资源环境问题上，肯定要避开掠夺性开采（excessive exploitation），我们要为子孙后代留条后路，
15、这是人类面临的严峻问题。材料问题与环境亲密相关。1.1988年第一届国际材料科学讨论会上，首次提出了“绿色材料”的概念，绿色已经成为人类环保愿望的标记。2.1992年6月，结合国在巴西里约热内卢召开了环境与开展各国首脑会议，我国李鹏总理参与了此次会议，会议通过了“21世纪议程”宣言，确认了21世纪人类社会的开展思路：战略方针：可持续开展（sustainable development）开展原则：循环再生、协调共生、持续自然建筑产业作为国家的支柱产业之一，它对资源的利用占据着重要位置，从产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户。建材行业是建筑产业的根底。近些年来，随着建筑材料科学的不断进步，新
16、型建筑材料不断涌现。为保证工程具有优良的运用功能，避开新型建筑材料开展对环境造成损害，并能源源不断地为工程建立供给质量牢靠的材料，我国建筑材料的开展就应不断调整开展思路。“绿色建材”就是根据上述原则所开发研制的新型建材。“绿色建材”也称为生态建材、环保建材、安康建材，它是指采纳清洁的消费技术，少用自然资源，大量采纳工业或城市固体废弃物以及农植物秸秆，所消费的无毒、无污染、无放射性，有利于环保和人体安康的建材。（二）绿色建材在国外的开展“绿色建材”首先在欧、美、日等工业兴旺国家开展起来。1.1992年世界环境与开展大会召开以后，1994年结合国设立了“可持续产品”开发工作组，对产品制定了一系列绿
17、色标准，大力推行绿色产品标记。2.各国政府相应出台了一些扶持政策和法规，以此来推动“绿色建材”的开展。如德国对于在工程中实际应用并被确认为“绿色建材”的赐予肯定的财政补贴，以此来推动“绿色建材”的运用。欧洲各国均推行了绿色环保建材的认证，国家明令非绿色建材制止上市经营，并且制定了各种检测标准。日本早在1988年就开场推广“绿色建材”。如秩文小野水泥株式会社已建成日产50t的生态水泥消费线；日本东陶公司已成批消费防霉、防菌、保健型陶瓷制品；铃木公司开发消费出可净化空气的预制板。在兵库、九州等地建成一批安康型住宅，为推动“绿色建材”的开展起到了推动作用。（三）绿色建材在国内的开展（改革开放政策：r
18、eform and opening policy）我国建材的开展，在改革开放以来有了较大的开展，一些主要建材产品的产量居世界第一位。全国建材总产量年产3740亿t，同时每年建材工业耗用原材料50亿t以上，能源消耗2.3亿t标煤，约占全国耗能总量的15，同时排出大量废气、废水、废渣。运用了两千多年的粘土实心砖至今仍旧是主要墙体材料。1996年，我国消费粘土实心砖7000亿块，代价是毁田6660ha，能耗6000万t标煤。上述数据说明我国建材工业走的是一条高能耗、高污染、低效益的道路，是一个污染严峻，生态破坏较大的产业。因此开展“绿色建材”，是21世纪我国建材工业的必定出路。我国特别重视可持续开展
19、战略，1992年世界环境与开展大会召开之后，1994年国家环保局设立了中国环境标记产品认证委员会，制定了环境标记的评定标准，上海、北京等地已经开展了对“绿色建材”的研制、认证工作。近几年，我国的绿色建材已经获得初步成果。1.墙体材料利用工业废渣所消费的空心砖、砌块将渐渐取代粘土实心砖。我国新型墙体材料的应用比例从1990年的4.3进步到1996年的16.3，规划2000年到达25，京、津、沪等10大城市到达50。2.人造板材中国建材讨论院开发消费的HB彩乐板利用白色污染废弃物，采纳刨花板的消费技术消费而成。3.石膏板以磷石膏、氟石膏、脱硫石膏代替自然石膏。上海已经建成年产3000万m2的脱硫石
20、膏板消费线，采纳脱硫石膏消费技术是我国解决若干地区梅（酸）雨问题的措施之一。4.水泥水泥消费企业在我国属于高能耗、高污染的企业，历来是环保治理的重点。据统计，每消费1t水泥将排放1tCO2。目前我国年产水泥约5亿t，每年大气中将增加5亿tCO2，到2010年将增加到7亿t，这个数据是特别惊人的，将会增加温室效应。目前我国年产粉煤灰1亿t，年产矿渣约8000万t，所以今后应尽量利用这些工业废渣来消费掺混合材料的硅酸盐水泥，从而限制CO2排放量，推动绿色建材的开展。八、绪论授课内容总结介绍了建筑材料在国民经济中的地位、建筑材料在土木工程专业课程体系中的位置、建筑材料的分类，回忆了我国建筑材料的开展
21、历史，分析了我国建筑材料的开展方向，并对绿色建材进展了讨论。第一章 建筑材料的根本性质(basic character of construction materials)教学目的与要求：1.驾驭建筑材料的根本物理性质和有关参数2.驾驭建筑材料的根本力学性质和有关参数重点和难点：1.建筑材料密实度与孔隙率之间的关系2.建筑材料吸水性能的评价3.建筑材料耐水性、抗渗性、抗冻性的评价4.建筑材料弹性、塑性的评价时间安排：3学时由于建筑材料在建筑物中用于各种不同的建筑部位，承受各种不同的荷载及四周环境介质的作用，因此，要求建筑材料应具有相应的不同性质。作为构造物的材料要承受各种外力的作用，因此选用构
22、造物的材料应具有所需的力学性能；屋面防水材料、地下防潮材料则应具有良好的耐水性和抗渗性；建筑物的内墙应具有保温、绝热、吸声、隔声的性能；外墙和屋面则要能长期经受风吹、日晒、雨淋、冰冻的破坏作用；在具有酸、碱、盐类物质腐蚀的部位，材料还应有较高的化学稳定性等。 选择、运用、分析、评价建筑材料，都应熟知它们的各种性能。材料品种不同，性能也不一样，归纳起来大体有物理性质、化学性质和力学性质。这里着重介绍物理性质和力学性质，化学性质分解到每章具体材料中去介绍。1.1材料的物理性质(physical character of material)一、材料与质量有关的性质1.密度：材料在肯定密实状态下单位体
23、积的质量，计算公式为：式中：材料的密度，kgm3； m材料的质量，kg； V材料在肯定密实状态下的体积，m3。材料在肯定密实状态下的体积，指的是材料不包含孔隙体积在内的固体物质所占的体积。这种材料事实上是不存在的。为了讨论问题便利起见，常将密实度较高的材料，如钢材、玻璃和4的水看成是肯定密实的，作为肯定密实状态的近似值，此时计算出的密度称为视密度。2.容重（又称表观密度）：材料在自然状态下单位体积的质量，计算公式为：式中：材料的表现密度kgm3； m材料的质量，kg； V0材料在自然状态下的体积，m3。材料在自然状态下的体积是指包括内部孔隙在内的外形体积。材料内部的孔隙可以分为：材料内部的孔隙
24、材料在自然状态下的体积，若只包括孔隙在内而不含有水分，此时计算出来的容重称为干容重（此时材料处于烘干状态）；材料在自然状态下的体积，若既包括材料内的孔隙，又包括孔隙内的水分，此时计算出来的容重称为湿容重（此时材料处于气干状态）材料的密度、容重常用来计算材料的密实度、孔（空）隙率、材料和构件自重、运输量以及在肯定空间中不同材料的堆放量等。几种常用材料的密度与表观密度值见表11。3.密实度（1）概念是指固体材料中固体物质的充溢程度，即材料的肯定密实体积与其总体积之比，即式中：D材料的密实度，常以百分数表示。（2）说明凡具有孔隙的固体材料，其密实度都小于l。材料的密度与容重越接近，材料就越密实。材料
25、的密实度大小影响着材料的强度、耐水性和导热性等性质。4.孔隙率（1）概念是指材料中的孔隙体积占材料总体积的百分数，即式中：P材料的孔隙率，以百分数表示。上式说明材料的密实度和孔隙率是从两个不同的角度说明了材料的同一性质：材料疏松或致密的程度。5.散粒材料、粉状材料的密度、容重、空隙率（1）密度砂、石子等散粒材料，水泥等粉状材料在测定其密度时，肯定体积是指砂、石子、水泥的颗粒体积（包括颗粒内部的孔隙体积），并非肯定密实状态下的体积，因此，所得的密度，事实上是材料的颗粒容重，也称为颗粒表观密度；（2）容重测定散粒材料、粉状材料的容重时，其自然状态下的体积，包括颗粒之间的空隙在内。由于散粒材料、粉状
26、材料呈松散状态，故算得的容重称为松散容重或疏松容重，也称为积累密度；（3）空隙率是指散粒材料或粉状材料颗粒之间的空隙体积占材料松散状态下总体积的百分数，计算公式为：留意：公式中的要以颗粒容重代替，要以松散容重代替。二、材料与水有关的性质（一）亲水性与憎水性固体材料在空气中与水接触时，根据其能否被水润湿，可分为亲水性材料与憎水性材料。当水滴在空气中与固体材料接触并到达平衡后，可出现如图11所示两种状况：图11 材料润湿示意图（a）亲水性材料；（b）憎水性材料在材料、水、空气三相交点处，沿水滴外表所作切线与材料外表的夹角，称为润湿边角。假如水分子间的作用力（即外表张力）小于水分子与材料分子之间的互
27、相作用力时，90，材料会被水所浸润，这种材料称为亲水性材料。例如：木材、混凝土、砖、砂石等都属于亲水性材料。越小，浸润性越好，0，材料完全被水浸润。假如即外表张力大于水分子与材料分子之间的互相作用力时，90，材料外表不会被水所浸润，这种材料称为憎水性材料。例如：沥青、石蜡等等都属于憎水性材料。增水性材料可以用作防水材料，还可以用于亲水性材料的外表处理。（二）吸水性与吸湿性1.吸水性（1）概念：材料在水中汲取水的性质称为吸水性。（2）评价指标：吸水率，包括：质量吸水率：材料在水中所能吸足水的质量，占材料枯燥时质量的百分率，即式中，材料的质量吸水率，；材料吸水饱和后的质量，kg；材料烘干到恒重时的
28、质量，kg；体积吸水率一些轻质材料，如加气混凝土、木材等，由于开口孔隙多，可能是的若干倍，因此质量吸水率往往超过100，在这种状况下，可用体积吸水率公式进展计算。体积吸水率是指材料吸水饱和时，所能吸足水的体积材料自然状态下的体积之比，即式中，材料的体积吸水率，；材料在水中吸水饱和时所能吸入水的体积，cm3；材料在自然状态下的体积，cm3；水的密度，gcm3。可见，材料的体积吸水率等于质量吸水率与材料容重的乘积。（注：）（3）影响因素：材料本身性质、孔隙率及孔隙特征。一般来说，孔隙率越大，吸水性越强。但是封闭孔隙再多，材料也是不吸水的；具有粗大开口孔隙的材料由于水分不易在孔隙中存留，其吸水率反而
29、会降低。只有那些孔隙率较大，具有开口、细小、联通孔隙的材料，才具有较大的吸水实力。2.吸湿性（1）概念：材料在潮湿的空气中汲取水蒸汽的性质，称为吸湿性。（2）评价指标：含水率。含水率：材料所含水的质量与材料枯燥状态下的质量之比，即式中，材料的含水率，； 一一材料含水时的质量，kg； 材料烘干到桓重时的质员，kg。（3）平衡含水率：材料可以在潮湿的空气中汲取水分，也可以在枯燥的空气中扩散水分，最终使自身含水率与四周空气湿度相持平，此时材料处于气干状态，材料在气干状态下的含水率称为平衡含水率。（三）耐水性1.概念：材料长期在饱和水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。2.评价指标：软化系数（）。一
30、般来说，材料在含水后将会减弱内部结合力，使得强度有不同程度的降低，即材料被水软化。3.说明：（1）01，越小，说明材料吸水饱和后，强度降低得越多，耐水性越差。（2）长期受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑物，其构造材料的应大于0.85，次要建筑物或受潮湿较轻状况下材料的应0.75。工程中通常将0.85的材料称为耐水材料。（四）抗渗性（也称不透水性）1.概念：材料反抗压力水浸透的性能称为抗渗性（或不透水性）。2.评价指标有浸透系数和抗渗等级。我国一般采纳抗渗等级，用表示。例如：等。抗渗等级是指在规定的试验条件下，当压力水不准透过试件厚度，在端面上呈现水珠时，材料所能承受的最大水压值。例如混凝土的抗
31、渗等级有共6个。表示混凝土28d龄期的标准试件能承受0.8MPa的水压而在试件端面无水的浸透现象。3.影响因素：材料抗渗性的好坏主要取决于材料本身的孔隙率及孔隙特征。（五）抗冻性1.概念：材料在水饱和状态下可以经受屡次冻融循环作用不破坏，强度也不显著降低的性质。材料在吸水饱和后，从15冰冻到20溶化，叫做经受一个冻融循环。2.评价指标：一般用抗冻等级来评价。将28d龄期的标准试件在水饱和状态下经受冻融（冰冻温度为1720，溶化温度为203），当强度损失不超过25、质量损失不超过5时材料所能承受的最大冻融循环次数即为抗冻等级，用表示。如等，等级中的数字即表示冻融循环次数。3.影响因素：材料的组织
32、、构造、强度、吸水性、耐水性等。4.说明：材料在经受屡次冻融循环作用后外表将出现开裂、剥落等现象，材料将有质量损失；与此同时其强度也将会有所下降，这是由于材料内部的孔隙水受冻结冰后，其体积增大约9，对孔壁产生很大压力（可达100MPa）的结果。所以寒冷地区选用材料，尤其是在冬季气温低于15的地区，肯定要对所用材料进展抗冻试验。1.2 材料的力学性质(mechanical character of material)任何材料在外力作用下都要产生变形，当外力超过肯定限度后，材料将被破坏。材料的力学性质就是指材料在外力作用下产生变形的反抗破坏实力方面的有关性质。一、强度及强度等级(strength
33、and strength grade)（一）强度1.概念：材料在外力（荷载）作用下反抗破坏的实力称为强度。2.分类：材料在建筑物上所受的外力主要有拉力、压力、弯曲及剪力等，因此材料反抗这些外力破坏的实力分别称为抗拉、抗压、抗弯（折）和抗剪强度，图12为材料承受各种外力的示意图。图12 材料受力示意图（a）拉力；（b）压力；（c）弯曲；（d）剪切3.计算方法（1）材料的抗拉、抗压、抗剪强度可按下式进展计算：式中：抗拉、抗压、抗剪强度，MPa； F材料受拉、压、剪破坏时的荷载，N； A材料的受力面积，mm2。（2）材料的抗弯强度（抗折强度）与材料受力状况有关。试验时将试件故在两支点上，中间作用一集
34、中力，对矩形截面的试件，其抗弯强度可按下式进展计算： 式中：材料的抗弯强度，MPa； F一材料受弯时的破坏荷载，N；L试件受弯时两支点的间距，mm；b、h材料截面宽度、高度，mm。4.说明（1）材料的强度大小主要确定于其本身的成分、构造。一般状况下，材料的容重越小、孔隙率越大、越疏松，其强度就越低。（2）不同材料具有不同的反抗外力的特性，同一种材料所表现出的各项强度性能也会有很大差异，必需讨论和驾驭这些规律，才能充分发挥材料的强度效能。例如：混凝土、砖、石材等抗压强度较高，在工程中一般用作受压构件；钢材的抗拉、抗压强度都很高，在工程中可以用作各种构件。（二）强度等级在工程应用中，很多材料按其本
35、身所具有的强度数值划分档次，确定为若干强度等级，可以作为合理选用以及质量评定的根据。二、弹性与塑性(elasticity and plasticity)（一）概念1.材料在外力作用下产生变形，外力取消后，变形可以完全复原的性质称为弹性，这种可以完全复原的变形称为弹性变形。2.材料在外力作用下产生变形，外力取消后，变形不能完全复原，而且材料不产生裂缝的性质称为塑性，这种不行复原的残留变形称为塑性变形。（二）说明：工程材料中，在外力作用下，单存的弹性变形是不存在的。1.一些材料在外力不大的状况下，外力与变形成正比，产生弹性变形；当外力超过肯定数值后，接着使出现塑性变形，如建筑钢材中的低碳钢即为此种
36、状况，见图1-3，图中0A段为弹性变形，AB段为塑性变形。2.有些材料受到外力作用后，弹性变形和塑性变形同时发生，如混凝土就是如此。图1-4说明混凝土受力后弹性、塑性变形共生，去掉外力后弹性变形ab可以复原，其塑性变形ob则要保存。 图1-3 材料弹性与塑性变形曲线 图1-4 混凝土的弹性与塑性变形曲线（三）影响因素1.与材料本身成分有关；2.与外界温度等因素有关，如材料在肯定温度和肯定外力条件下属于弹性，但当温度上升后也可能转变为塑性。（四）塑性材料与脆性材料1.划分原则在规定的加荷速度和肯定温度下进展试验，根据材料在破坏前塑性变形的显著与否来进展划分。2.具体分类（1）材料在破坏前有显著塑
37、性变形塑性材料（如低碳钢、有色金属、沥青等）；（2）材料在破坏前无显著塑性变形脆性材料（如石料、混凝土、生铁等）；三、脆性与韧性(brittleness and toughness)（一）脆性1.概念：材料在外力作用下未发生显著变形就突然破坏的现象称为脆性。如砖、石材、混凝土、陶瓷、玻璃、铸铁等都属于脆性材料。2.适用场合：脆性材料反抗冲击和振动的实力差，它们的抗压强度比其抗拉强度要高得多，因此它们主要用于根底、墙体、柱等受压的建筑部位（二）韧性1.概念：材料在动荷载（或冲击荷载）的作用下产生较大的变形尚不致破坏的性质称为韧性，也叫冲击韧性。如钢材、木材等。2.适用场合：用于路面、桥梁、吊车梁
38、以及有抗震要求的构造。四、硬度与耐磨性(hardness and abrasion resistance)（一）硬度1.概念：材料反抗其他较硬物体刻划、压入的实力称为硬度。硬度大的材料耐磨性较强，但是不易加工，所以，材料的硬度在肯定程度上可以说明材料的耐磨性和加工难易的程度。2.测定方法（二）耐磨性1.概念：材料外表反抗磨损的实力称为耐磨性。2.评价指标：磨损率（K）式中：、试件磨损前后的质量，g； A试件受磨的面积，cm2。3.说明：建筑工程中，用于地面、楼梯踏步、人行道路等部位的材料，均应考虑其硬度和耐磨性。一般来说，强度较高的材料，其硬度较大，耐磨性较好。第二章 无机胶凝材料(inorg
39、anic cementation materials)教学目的与要求：1.驾驭建筑材料的根本力学性质和有关参数2.驾驭石灰的特性、技术性质要求和应用3.驾驭石膏的特性、技术性质要求和应用4.驾驭水玻璃的特性、技术性质要求和应用5.驾驭菱苦土的特性、技术性质要求和应用6.驾驭硅酸盐水泥的概念和消费7.理解硅酸盐水泥熟料矿物组成及水化性质8.驾驭硅酸盐水泥凝合硬化概念、过程和阶段9.驾驭硅酸盐水泥凝合硬化的影响因素10.驾驭硅酸盐水泥的技术性质及要求11.理解硅酸盐水泥腐蚀的概念及类型12.驾驭硅酸盐水泥腐蚀的根本缘由及相应防腐措施13.理解一般硅酸盐水泥的概念、技术性质和要求14.理解掺混合材料
40、硅酸盐水泥的概念、技术性质和要求15.驾驭水泥强度等级、品种的选用根据以及水泥保管的留意事项重点和难点：1.建筑材料弹性、塑性的评价2.石灰熟化、硬化的机理、石膏凝合硬化的机理。3.石灰、石膏的性质和应用。4.水玻璃硬化的机理、菱苦土的正确运用5.水玻璃的性质和应用6.硅酸盐水泥的锻烧过程7.硅酸盐水泥凝合、硬化过程8.硅酸盐水泥的技术性质和要求9.硅酸盐水泥腐蚀的缘由及防腐措施10.水泥强度等级、品种的选用以及水泥的保管时间安排：7学时胶凝材料又称胶结材料，它能将散粒或块状材料粘结成整体并具有肯定的强度，在建筑工程中应用极其广泛。胶凝材科按化学性质不同可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。
41、1.有机胶凝材料：是以自然或合成高分子化合物为根本组成的一类胶凝材料，如沥青；2.无机胶凝材料：是以无机化合物为主要成分的一类胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件的不同分为气硬性和水硬性胶凝材料两大类。（1）气硬性无机胶凝材料：只能在空气中凝合、硬化、产生强度，并接着开展和保持其强度，如石灰、石膏、水玻璃等。气硬性无机胶凝材料只能用于地面上枯燥环境的建筑物；（2）水硬性无机胶凝材料：既能在空气中硬化，又能很好地在水中硬化，保持并接着开展其强度，如各种水泥。水硬性无机胶凝材料可用于地上、地下和水下的建筑物。2.1气硬性无机胶凝材料(air-setting inorganic cementation
42、materials)一、石灰（lime）石灰是人类最早运用的建筑材料之一。由于石灰的原料分布广，消费工艺简洁，运用便利，本钱不高，且具有良好的技术性能，所以目前仍广泛用于建筑工程中。（一）石灰的消费(production of lime)1.原料（1）以为主要成分的矿物和岩石（如方解石、石灰岩、大理岩等）；（2）化工副产品，例如用碳化钙（电石）制取乙炔时产生的电石渣（电石渣的主要成分为）2.消费过程：将消费石灰的原料经过10001200的高温锻烧，就可以得到生石灰：以上反响是可逆的，反响的方向取决于锻烧温度和反响体系中的分压。锻烧温度为900左右，的分解压力到达1个大气压，通常以这个温度作为的
43、分解温度。但是，实际消费中，为了加快分解反响速度，反响温度常限制在10001200。由于石灰岩的致密程度、杂质含量、块体大小、窑中温度不匀称等缘由，会生成一部分欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中含有未分解的石灰石，过火石灰则由于温度过高，其构造严密，且在石灰颗粒外表形成釉状物，以致于熟化特别缓慢，往往在已经硬化的制品中形成崩裂和隆起。3.石灰的主要成分生石灰中除了以为主要成格外，还含有少量的（因为生石灰的原料中含有少量的）。当生石灰中的含量5时，称为钙质石灰；当生石灰中的含量5时，称为镁质石灰（二）石灰的熟化(lime slaking)生石灰是块状的，除了加工成磨细生石灰粉在肯定条件下干脆运用外，
44、通常是被熟化成熟石灰粉（消石灰粉）和石灰膏。1.概念建筑施工运用石灰时，通常将生石灰加水使之消解为熟石灰，这个过程称为石灰的“熟化”（或石灰的消解）。其化学反响式为：生石灰的熟化为放热反响，熟化时体积膨胀1.53倍左右。含有杂质或锻烧不良的生石灰体积增大1.5倍左右，锻烧良好质纯的生石灰体积增大3倍左右。2.分类石灰消解作用的快慢有很大的差异。块小多孔的石灰简洁与水接触，消解速度较快；钙质石灰比镁质石灰消解速度快；过火石灰消解速度慢；杂质含量多，消解速度也慢。 根据石灰消解速度的快慢，石灰可分为： 快熟石灰 熟化速度在10min以内； 中熟石灰 熟化速度在10min30min 慢熟石灰 熟化速
45、度在30min以上。3.消解方法工地上消解石灰是在化灰池内进展的，消解方法视石灰梢解速度不同而不同。（1）快熟石灰：为避开加水石灰过热，外表形成硬壳而影响进一步消解，应先注水入池中，再将生石灰倒入水中；（2）中熟石灰：在石灰上先加一半水，以免因水分过多使石灰冷却，影响熟化速度；（3）慢熟石灰：应渐渐加水至石灰上，使石灰保持肯定温度，以加速消解过程。陈伏：为了保证石灰完全消解，石灰浆必需在池中保存两星期以上，这个过程称为“陈伏”。陈伏的目的是为了消退过火石灰的危害。（由于生石灰中的过火石灰构造严密，所以熟化速度极慢，若熟化不充分，运用后过火石灰在抹灰层中仍能熟化，产生体积膨胀，使抹灰层外表隆起和开裂。）陈伏期间石灰浆外表应保持一层水分，使之与空气隔绝，以防止碳化。4.熟化产物（1）熟石灰粉：在生石灰中匀称参加适量水，就得到分散的颗粒细小的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时常用淋灰方法。（2）石灰膏：在生石灰中参加过量的水（约为块灰质量的2.53倍），得到的浆体的石灰乳，石灰乳沉淀后除去表层多余水分后，得到的膏状物称为石灰膏。工地上调制石灰是在化灰池中进展的。（三）石灰的硬化(lime hardening)石灰浆体在空气中渐渐硬化，是由下面两个同时进展的过程来完成的。1.结晶硬化：水分蒸发，氢氧化钙从饱和溶液中渐渐结晶出来