土木工程材料全教案.ppt

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1、土木工程材料全 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望n n绪论n n第一部分土木工程材料的性质n n第二部分基本材料n n第三部分建筑功能材料n n第四部分土木工程材料试验结束语绪论绪论n n土木工程材料的发展是随着人类社会生产力的不断发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质量等方面的要求愈来愈高，这种要求与工程材料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相互矛盾的关系。工程材料的生产与使用就是在不断的解决这个矛盾的过

2、程中不断向前发展的。同时相关学科的进步也为工程材料的发展提供了有利的条件。n n古代人类最初是古代人类最初是“穴居巢处穴居巢处”。n n火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。n n铁器时代以后有了简单的工具，工程材料（木材、砖、石铁器时代以后有了简单的工具，工程材料（木材、砖、石等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。n n在漫长的在漫长的封建社会封建社会中，生产力停滞不前，土木工程材料的中，生产力停滞

3、不前，土木工程材料的发展也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。发展也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。n n资本主义资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展，的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展，交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、港口等，推动了土木工程材料的前进，在港口等，推动了土木工程材料的前进，在18191819世纪相继世纪相继出现了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的出现了钢材、水泥

4、、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。结构材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。n n工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于是各种装饰材料层出不穷。是各种装饰材料层出不穷。n n为了适应建筑工业的自动化和建议不提高土木工为了适应建筑工业的自动化和建议不提高土木工程质量的要求，工程材料今后的发展将

5、有以下几程质量的要求，工程材料今后的发展将有以下几个趋势：个趋势：1.1.尽可能的提高材料的强度，降低材料的自重；尽可能的提高材料的强度，降低材料的自重；2.2.研究并生产多功能、高效能的材料；研究并生产多功能、高效能的材料；3.3.由单一材料向复合材料及其制品发展；由单一材料向复合材料及其制品发展；4.4.对材料的耐久性将引起更大的重视；对材料的耐久性将引起更大的重视；5.5.建筑制品的生产，讲向预制化、单元化发展，建筑制品的生产，讲向预制化、单元化发展，构件尺寸日益增大；构件尺寸日益增大；6.6.大量利用工农业废料、废渣、生产廉价的、低大量利用工农业废料、废渣、生产廉价的、低性能的材料及制

6、品；性能的材料及制品；7.7.利用现代科学技术及手段，在深入认识材料的利用现代科学技术及手段，在深入认识材料的内在结构对性能影响的基础上，按指定的要求，内在结构对性能影响的基础上，按指定的要求，设计与制造更新品种的土木工程材料。设计与制造更新品种的土木工程材料。n n土木工程材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无土木工程材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。机材料，有机材料和复合材料。见表见表1 1建筑材料分类建筑材料分类按功按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见见表表建筑材料分类建筑材料分类2

7、 2建筑材料建筑材料 是建筑施工专业的一门重是建筑施工专业的一门重要技术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和要技术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用，技术与标准，检验方法与保管等内容。应用，技术与标准，检验方法与保管等内容。n n在学习中，应主要以下几点：在学习中，应主要以下几点：1.1.材料的组成和结构是决定材料性质的内在因素，只有了材料的组成和结构是决定材料性质的内在因素，只有了解材料性质与组成构造的关系才能掌握材料的性质。解材料性质与组成构造的关系才能掌握材料的性质。2.2.同类材料存在共性；同类材料的不同品种还存在着特性。同类材料存在共性；同类材料的不同品种还存在

8、着特性。学习时应掌握各种材料的共性，再运用对比的方法掌握不学习时应掌握各种材料的共性，再运用对比的方法掌握不同品种材料的特性，便于理解。同品种材料的特性，便于理解。3.3.使用时材料的性质会受到外界环境条件的影响，学习时使用时材料的性质会受到外界环境条件的影响，学习时要运用已学过的物理，化学等基础知识加深理解，提高分要运用已学过的物理，化学等基础知识加深理解，提高分析和解决问题的能力。析和解决问题的能力。4.4.材料实验是本门的一个重要环节，因此必须上好实验课，材料实验是本门的一个重要环节，因此必须上好实验课，通过实验培养动手能力，获取感性知识，了解技术标准与通过实验培养动手能力，获取感性知识

9、，了解技术标准与检验方法。检验方法。返回键返回键建建筑筑材材料料无无机机材材料料非金属材料非金属材料天然石材：石子，砂，毛石，料石天然石材：石子，砂，毛石，料石烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃 胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土，各种砂浆混凝土，各种砂浆硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块绝热材料：石棉，矿棉，玻璃

10、棉，膨胀珍珠岩绝热材料：石棉，矿棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩金属材料金属材料黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金有色金属：铝，锌，铜及其合金有有机机材材料料植物质材料植物质材料木材，竹材，软木，毛毡木材，竹材，软木，毛毡沥青材料沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品石油沥青，煤沥青，沥青防水制品高分子材料高分子材料塑料，橡胶，涂料，胶粘剂塑料，橡胶，涂料，胶粘剂复复合合材材料料无机非金属材料和无机非金属材料和有机材料的复合有机材料的复合聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻璃钢璃钢返回键返回键建建筑筑材材料

11、料建筑结构材料建筑结构材料砖混结构砖混结构：石材，砖，水泥混凝土，：石材，砖，水泥混凝土，钢筋钢筋钢木结构：建筑钢材，木材钢木结构：建筑钢材，木材墙体材料墙体材料砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块及砌块墙板：混凝土墙板、石膏半、墙板：混凝土墙板、石膏半、复合墙板复合墙板建筑功能材料建筑功能材料防水材料：沥青及其制品防水材料：沥青及其制品 绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩石胀珍珠岩石吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃采光材料：窗用玻璃 装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝装饰材

12、料：涂料、塑料装饰材料、铝材材返回键返回键布达拉宫宫体主楼布达拉宫宫体主楼1313层，高层，高117.2117.2米米,东西长东西长360360米，全部为米，全部为石木结构，宫墙厚达石木结构，宫墙厚达2525米，墙身全部用花岗岩砌筑米，墙身全部用花岗岩砌筑,仅仅五世达赖灵塔就用黄金五世达赖灵塔就用黄金1111万万9 9千两，大小珍珠千两，大小珍珠40004000多颗。多颗。返回键返回键悉尼海上歌剧院是悉尼的标志，世界最豪华的文化建筑之悉尼海上歌剧院是悉尼的标志，世界最豪华的文化建筑之一。这座一。这座“船帆屋顶剧院船帆屋顶剧院”是从是从6666个国家个国家233233位设计师的位设计师的蓝图中，

13、选中丹麦乔恩蓝图中，选中丹麦乔恩-厄特宗的作品，从厄特宗的作品，从19591959年施工到年施工到19731973年，耗资年，耗资1.041.04亿美元才得完成。亿美元才得完成。返回键返回键第一部分第一部分土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质n n土木工程的各个部位都处于不同的环境条件并起一定的作用。土木工程的各个部位都处于不同的环境条件并起一定的作用。如梁、板、柱以及承重的墙体主要承受各种荷载作用；如梁、板、柱以及承重的墙体主要承受各种荷载作用；房屋屋面要承受风霜雨雪的作用且能保温、防水；房屋屋面要承受风霜雨雪的作用且能保温、防水；基础除承受建筑物全部荷栽外，还要承受冰冻及地下水的侵

14、蚀；基础除承受建筑物全部荷栽外，还要承受冰冻及地下水的侵蚀；墙体要起到抗冻、隔声、保温隔热等作用。墙体要起到抗冻、隔声、保温隔热等作用。这就要求用于不同工程部位的材料应具有相应的性质。这就要求用于不同工程部位的材料应具有相应的性质。这些性质归纳起来可分为：这些性质归纳起来可分为：一、物理性质一、物理性质 与各种物理过程（水、热作用）有关的性质；与各种物理过程（水、热作用）有关的性质；二、力学性质二、力学性质 材料在荷载作用下的变形及抵抗变形的能力；材料在荷载作用下的变形及抵抗变形的能力；三、耐久性三、耐久性 材料在使用环境中，受到各种作用（物理作用、化学作用材料在使用环境中，受到各种作用（物理

15、作用、化学作用及生物作用等）而影响使用功能。及生物作用等）而影响使用功能。工程材料所具有的各种性质，主要取决于材料的组成和结构状态，同工程材料所具有的各种性质，主要取决于材料的组成和结构状态，同时还受到环境条件的影响。为了能够合理地选择和正确地使用材料，时还受到环境条件的影响。为了能够合理地选择和正确地使用材料，必须了解材料的各种性质以及性质与组成、结构状态的关系。必须了解材料的各种性质以及性质与组成、结构状态的关系。第一章第一章材料的基本性质材料的基本性质n n第一节材料物理性质n n第二节材料的力学性质第一节第一节材料物理性质材料物理性质n n材料的结构特征参数材料的结构特征参数（一）材料

16、的密度（一）材料的密度 密度是指材料的质量与其体积之比。根据材料所处密度是指材料的质量与其体积之比。根据材料所处状态不同，可分为密度、体积密度和堆积密度。状态不同，可分为密度、体积密度和堆积密度。密度密度材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。按下式计算：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。按下式计算：n n=m/v=m/v式中式中密度密度,g/cm3,g/cm3或或kg/m3kg/m3；m-m-材料的质量，材料的质量，g g或或kgkg；vv材料在绝对密实状态下的体积，（即材料体积内固态物质的实体材料在绝对密实状态下的体积，（即材料体积内固态物质的实体积），积），cm3cm3

17、或或m3m3。材料密度的大小取决于材料的组成及微观结构，因此相同组成及微观材料密度的大小取决于材料的组成及微观结构，因此相同组成及微观结构的材料其密度为一定值。结构的材料其密度为一定值。在建筑材料中，除金属、玻璃等少数材料外，都含有一些孔隙。为了在建筑材料中，除金属、玻璃等少数材料外，都含有一些孔隙。为了测得含孔材料的密度，应把材料磨成细粉，除去孔隙，经干燥后用李测得含孔材料的密度，应把材料磨成细粉，除去孔隙，经干燥后用李氏瓶测定其实体积。材料磨得越细，所测得的体积越接近绝对体积。氏瓶测定其实体积。材料磨得越细，所测得的体积越接近绝对体积。n n体积密度体积密度(表观密度表观密度)材料在自然状

18、态下，单位体积的质量称为体积密度。按下式材料在自然状态下，单位体积的质量称为体积密度。按下式计算：计算：0=m/vo0=m/vo式中式中0-0-体积密度，体积密度，g/cm3g/cm3或或kg/m3kg/m3；m-m-自然状态下材料的自然状态下材料的质量，质量，g g或或kgkg；v0v0材料在自然状态下的体积，材料在自然状态下的体积，cm3cm3或或m3m3。在自然状态下，材料体积内常含有孔隙。一些孔之间相互连在自然状态下，材料体积内常含有孔隙。一些孔之间相互连通，且与外界相通称为开口孔。一些孔互相独立，不与外界通，且与外界相通称为开口孔。一些孔互相独立，不与外界相通称为闭口孔，如图相通称为

19、闭口孔，如图1-11-1。一般材料在使用时，其体积为包。一般材料在使用时，其体积为包括内部所有孔在内的体积即自然状态下的体积，如砖、混凝括内部所有孔在内的体积即自然状态下的体积，如砖、混凝土、石材等。有的材料如砂、石，在拌制混凝土拌合料时，土、石材等。有的材料如砂、石，在拌制混凝土拌合料时，因其内部的开口孔被水所填入因其内部的开口孔被水所填入,因此体积内只包括材料的实体因此体积内只包括材料的实体积及内部的闭口孔积及内部的闭口孔.为了区别这两种情况为了区别这两种情况,常将包括所有孔隙常将包括所有孔隙在内的密度称为体积密度在内的密度称为体积密度.把只包括闭口孔在内时的密度称为把只包括闭口孔在内时的

20、密度称为 视密度视密度.用用,表示。表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际表示。表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义。体积时有实用意义。在自然状态下，材料内往往含有水分，其质量将随含水程度在自然状态下，材料内往往含有水分，其质量将随含水程度而改变，故测定体积密度时应注明其含水程度。一般指的是而改变，故测定体积密度时应注明其含水程度。一般指的是材料在气干状态下的体积密度，干燥材料的体积密度称为干材料在气干状态下的体积密度，干燥材料的体积密度称为干体积密度。体积密度。材料的体积密度主要取决于材料的密度、宏观结构以及含水材料的体积密度主要取决于材料的密度、宏观结构以及含水程度。程度。n

21、 n堆积密度堆积密度 粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单位体积的质粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度。按下式计算：量称为堆积密度。按下式计算：=m/v=m/v式中式中-材料的堆积密度，材料的堆积密度，kg/m3kg/m3；m-m-材料的质材料的质量，量，kgkg；vv材料的堆积体积，材料的堆积体积，m3m3。材料在堆积状态下，其堆积体积不但包括所有颗材料在堆积状态下，其堆积体积不但包括所有颗粒内的孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大粒内的孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大小不但取决于材料颗粒的体积密度，而且还与堆小不但取决于材料颗粒的体积密度，而且还与堆积的疏密程度有关。

22、积的疏密程度有关。在土木工程中，进行配料计算、确定材料堆放空在土木工程中，进行配料计算、确定材料堆放空间及运输量、材料用量及构件自重等经常用到的间及运输量、材料用量及构件自重等经常用到的材料的密度、体积密度和堆积密度的数值，见表材料的密度、体积密度和堆积密度的数值，见表1-11-1常用材料的密度、表观密度，堆积密度常用材料的密度、表观密度，堆积密度。n n二)材料的密实度与孔隙率密实度密实度是指材料体积内，被固体物质充实的程度。以D表示，并按下式计算：D=V/V0孔隙率孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占有的比例。以P表示，并按下式计算：P=（V-V0）/V0=1-D=1-/0n n孔隙率与密实

23、度从两个不同侧面来反映材料的致密程度，孔隙率与密实度从两个不同侧面来反映材料的致密程度，即即D+P=1D+P=1。建筑材料的许多工程性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻建筑材料的许多工程性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性、导热性、吸声性等都与材料的致密程度有关。这些性质除取决于孔隙率性等都与材料的致密程度有关。这些性质除取决于孔隙率的大小外，还与孔隙的构造特征密切相关。孔隙特征主要的大小外，还与孔隙的构造特征密切相关。孔隙特征主要指孔隙的种类（开口孔与闭口孔）、孔径的大小及孔的分指孔隙的种类（开口孔与闭口孔）、孔径的大小及孔的分布等。实际上绝对的闭口孔是不存在的。在建筑材料中，布等

24、。实际上绝对的闭口孔是不存在的。在建筑材料中，常以在常温、常压下水能否进入孔中来区分开口与闭口。常以在常温、常压下水能否进入孔中来区分开口与闭口。因此，开口孔隙率（因此，开口孔隙率（PkPk）是指常温常压下能被水所饱和的）是指常温常压下能被水所饱和的孔体积（即开口孔体积孔体积（即开口孔体积VkVk）与材料体积之比。闭口孔隙率）与材料体积之比。闭口孔隙率（PBPB）便是总孔率）便是总孔率P P与开口孔隙率与开口孔隙率Pk-Pk-之差。之差。由于孔隙率的大小及孔隙特征对材料的工程性质有不同的由于孔隙率的大小及孔隙特征对材料的工程性质有不同的影响，因此常采用改变材料的孔隙率及孔隙特征的方法来影响，因

25、此常采用改变材料的孔隙率及孔隙特征的方法来改善材料的性能，例如对水泥混凝土加强养护提高密实度改善材料的性能，例如对水泥混凝土加强养护提高密实度或加入引气剂，引入一定数量的闭口孔，都可以提高混凝或加入引气剂，引入一定数量的闭口孔，都可以提高混凝土的抗渗及抗冻性能。土的抗渗及抗冻性能。n n二、材料与水有关的性质二、材料与水有关的性质（一）（一）亲水性与憎水性亲水性与憎水性材料与水接触时出现两种不同的现象，如图材料与水接触时出现两种不同的现象，如图1-61-6所示，这所示，这是由于水与固体表面之间的作用情况不同。若材料遇水后是由于水与固体表面之间的作用情况不同。若材料遇水后其表面能降低，则水在材料

26、表面易于扩展。这种与水的亲其表面能降低，则水在材料表面易于扩展。这种与水的亲合性称为亲水性。表面与水亲合能力较强的材料称为亲水合性称为亲水性。表面与水亲合能力较强的材料称为亲水性材料。亲水性材料遇水后呈图性材料。亲水性材料遇水后呈图1-21-2（a a）的现象，其润湿）的现象，其润湿边角（固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与水和边角（固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角）固体接触面所成的夹角）90o90o。与此相反，当材料与水。与此相反，当材料与水接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性。憎水性材料遇接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性。憎水性材料遇水呈图水呈图1-

27、21-2（b b）的现象，）的现象，90o90o。工程材料中，各种无机胶凝混凝土、石料、砖瓦等均为亲工程材料中，各种无机胶凝混凝土、石料、砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所组成，与极性分子水之间有水性材料，它们为极性分子所组成，与极性分子水之间有良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防腐材料，也的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防腐材料，也可以对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。可以

28、对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。n n（二）（二）吸湿性与吸水性吸湿性与吸水性吸湿性吸湿性 材料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称材料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，即吸入水与干燥为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，即吸入水与干燥材料的质量之比。材料的吸湿性主要取决于材料的组成及材料的质量之比。材料的吸湿性主要取决于材料的组成及结构状态。一般说，开口孔隙率较大的亲水性材料具有较结构状态。一般说，开口孔隙率较大的亲水性材料具有较强的吸湿性。材料的含水率还受到环境条件的影响，它随强的吸湿性。材料的含水率还受到环境条件的影响，它随环境的温度

29、和湿度的变化而改变。最后材料的含水率将与环境的温度和湿度的变化而改变。最后材料的含水率将与环境湿度达到平衡状态，与空气湿度达到平衡时的含水率环境湿度达到平衡状态，与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。此时的含水状态称为气干状态。称为平衡含水率。此时的含水状态称为气干状态。吸水性吸水性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用质量吸水率，即材料吸入大小用吸水率表示，吸水率常用质量吸水率，即材料吸入水的质量与材料干质量之比表示：水的质量与材料干质量之比表示：n nWW质质=（mm饱饱-m-m干）干）/m/m干干n n

30、式中式中WW质质材料的质量吸水率，材料的质量吸水率，%；mm饱饱材料吸水饱和后的质量，材料吸水饱和后的质量，g g或或kgkg；mm干干材料在干燥状态下的质量，材料在干燥状态下的质量，g g或或kgkg；n n对于高度多孔的材料的吸水率常用体积吸水率表对于高度多孔的材料的吸水率常用体积吸水率表示，即材料吸入水的体积与材料自然状态下体积示，即材料吸入水的体积与材料自然状态下体积之比。之比。n nWW体体=V=V水水/V/V干干=（mm饱饱-m-m干）干）/0V/0V干干n n式中，式中，WW体体材料的体积吸水率，材料的体积吸水率，%；ww水的密度，水的密度，g/cm3g/cm3；V V干干材料在

31、自然状态下的体积，材料在自然状态下的体积，cm3cm3；V V水水材料吸水饱和时，水的体积，材料吸水饱和时，水的体积，cm3cm3。由于在自然状态下，吸入水的体积与开口孔体积由于在自然状态下，吸入水的体积与开口孔体积相等，因此材料体积吸水率与开口孔隙率数值相相等，因此材料体积吸水率与开口孔隙率数值相等。等。n n将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水率的关将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水率的关系系n n材料吸水率的大小不仅取决于材料对水的亲憎性材料吸水率的大小不仅取决于材料对水的亲憎性还取决于材料的孔隙率及孔隙特征。密实材料及还取决于材料的孔隙率及孔隙特征。密实材料及具有闭口孔的材料是不吸水

32、的；具有粗大孔的材具有闭口孔的材料是不吸水的；具有粗大孔的材料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其开口料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其开口孔隙率；而那些孔隙率较大，且具有细小开口连孔隙率；而那些孔隙率较大，且具有细小开口连通孔的亲水性材料往往具有较大的吸水能力。通孔的亲水性材料往往具有较大的吸水能力。材料在水中吸水饱和后，吸入水的体积与孔隙体材料在水中吸水饱和后，吸入水的体积与孔隙体积之比称为饱和系数。材料含水后，不但可使材积之比称为饱和系数。材料含水后，不但可使材料的质量增加，而且会使强度降低，保温性能下料的质量增加，而且会使强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积

33、膨降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。可见材料中含水对材料的性能往往是不利的。胀。可见材料中含水对材料的性能往往是不利的。n n（三）耐水性（三）耐水性材料在水的作用下，其强度不显著降低的性质称材料在水的作用下，其强度不显著降低的性质称为耐水性。为耐水性。一般材料含水后，将会以不同方式减弱材料的内一般材料含水后，将会以不同方式减弱材料的内部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示：水性用软化系数表示：n nK=f1/fK=f1/f式中式中KK材料的软化系数；材料的软化系数；f1f1材料在吸水饱和状态下的抗压强度，材料在吸水饱

34、和状态下的抗压强度，MPaMPa；ff材料在干燥状态下的抗压强度，材料在干燥状态下的抗压强度，MpaMpa。材料的软化系数波动在材料的软化系数波动在0-10-1之间，软化系数越小，之间，软化系数越小，说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越差。处于水中或潮湿环境中的重要结构物所选用差。处于水中或潮湿环境中的重要结构物所选用的材料其软化系数不得小于的材料其软化系数不得小于0.850.850.900.90。因此软化。因此软化系数大于系数大于0.850.85的材料，可认为是耐水的。干燥环的材料，可认为是耐水的。干燥环境下使用的材料可不考虑耐水性。境下使用的

35、材料可不考虑耐水性。返回键返回键材料材料 名称名称 密密 度度g/cm3g/cm3表观密度表观密度g/cm3g/cm3堆积密度堆积密度g/cm3g/cm3钢钢 材材 7.857.85松松 木木 1.551.550.400.800.400.80水水 泥泥 2.803.202.803.2090013009001300砂砂 2.662.662.652.651450165014501650碎石（石灰碎石（石灰石）石）2.602.802.602.802.602.601400170014001700普通混凝土普通混凝土 2.602.601.952.501.952.50普通黏土砖普通黏土砖 2.602.60

36、16.01.9016.01.90返回键返回键返回键返回键第二节第二节材料的力学性质材料的力学性质n n一一.强度及强度等级强度及强度等级n n根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等，抗压、抗拉、抗剪强度的计算公式如下强度等，抗压、抗拉、抗剪强度的计算公式如下:n nf=F/Af=F/A式中式中ff材料的强度，材料的强度，MpaMpa；FF材料破坏时的最大荷载，材料破坏时的最大荷载，N N；AA材料受力截面积，材料受力截面积，mm2mm2。n n材料的抗弯强度用

37、下式计算材料的抗弯强度用下式计算n nf f弯弯=3FL/2bh2=3FL/2bh2不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点。相不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点。相同种类的材料，其强度随孔同种类的材料，其强度随孔隙率及宏观结构特征的不同有很大差异。一般说，隙率及宏观结构特征的不同有很大差异。一般说，材料的孔隙率越大，强度越低，两者有近似直线材料的孔隙率越大，强度越低，两者有近似直线的比例关系，如图的比例关系，如图1-51-5所示。所示。材料的强度除与组成和结构有关外，其强度值还材料的强度除与组成和结构有关外，其强度值还受试件的形状、尺寸、表面受试件的形状、尺寸、表面状态、温度、湿度及试验时

38、的加荷速度等因素影状态、温度、湿度及试验时的加荷速度等因素影响，因此国家规定了试验方法，测定强度时应严响，因此国家规定了试验方法，测定强度时应严格遵守。格遵守。n n强度等级强度等级为了掌握材料的力学性质，合理选择材料，将材料按极限强度(或屈服点)划分成不同的等级，即强度等级。如石材、混凝土、红砖等脆性材料主要用于抗压，因此以其抗压极限强度来划分等级，而钢材主要用于抗拉，故以其屈服点作为划分等级的依据。“比强度”比强度是评价材料是否轻质高强的指标。它等于材料的强度与体积密度之比，其数值大者，表明材料轻质高强。n n二、脆性与韧性二、脆性与韧性脆性脆性材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性

39、变形，材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性变形，不出现塑性变形不出现塑性变形而突然破坏的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆而突然破坏的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强度比抗拉强度大得多，可达几性材料。脆性材料的抗压强度比抗拉强度大得多，可达几倍到几十倍。脆性材料抵抗冲击或振动荷载的能力差，故倍到几十倍。脆性材料抵抗冲击或振动荷载的能力差，故常用于承受静压力作用的工程部位如基础、墙体、柱子、常用于承受静压力作用的工程部位如基础、墙体、柱子、墩座等。属于此类的材料如石材、砖、混凝土、铸铁等。墩座等。属于此类的材料如石材、砖、混凝土、铸铁等。韧性韧性材料在冲

40、击、振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时材料在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时也能产生一定的塑性变形而不致破坏的性质称为韧性（或也能产生一定的塑性变形而不致破坏的性质称为韧性（或冲击韧性）。建筑钢材、木材、沥青混凝土等属于韧性材冲击韧性）。建筑钢材、木材、沥青混凝土等属于韧性材料。用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要料。用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。材料的韧性用冲击试验来检验。考虑材料的韧性。材料的韧性用冲击试验来检验。常用材常用材料的强度表料的强度表1-21-2n n材料的理论强度与实际强度材料的理论强度与实际强度材料在外力作用下，抵抗

41、破坏的能力称为强度。当材料受材料在外力作用下，抵抗破坏的能力称为强度。当材料受到外力、荷载、变形限制、温度等作用都可使其内部产生到外力、荷载、变形限制、温度等作用都可使其内部产生应力。当应力增大到一定数值时，不同的材料可出现两种应力。当应力增大到一定数值时，不同的材料可出现两种情况：一种是当应力达到某一值（屈服点）后，应力不再情况：一种是当应力达到某一值（屈服点）后，应力不再增加就能产生较大的塑性变形，使构件失去使用功能，却增加就能产生较大的塑性变形，使构件失去使用功能，却并未达到极限应力值。另一种是应力未能使材料出现屈服并未达到极限应力值。另一种是应力未能使材料出现屈服现象就直接达到材料的极

42、限应力值而出现断裂。这两种情现象就直接达到材料的极限应力值而出现断裂。这两种情况下的应力值都可称为材料的强度，前者如建筑钢材以屈况下的应力值都可称为材料的强度，前者如建筑钢材以屈服点值作为钢材的设计依据，而几乎所有的脆性材料都属服点值作为钢材的设计依据，而几乎所有的脆性材料都属于后者。于后者。n n从理论上讲，材料受外力作用产生破坏的原因主要是由于从理论上讲，材料受外力作用产生破坏的原因主要是由于拉力造成质点间结合键断裂的缘故。或者产生脆裂，或者拉力造成质点间结合键断裂的缘故。或者产生脆裂，或者产生晶界面的滑移。材料受压破坏，实际上也是由于压力产生晶界面的滑移。材料受压破坏，实际上也是由于压力

43、作用引起内部产生拉应力或剪应力而造成的破坏。作用引起内部产生拉应力或剪应力而造成的破坏。三三.材料的受力变形材料的受力变形材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时还伴随内力，同时还伴随着材料的变形。根据变形的特点，可将变形分为弹性变形着材料的变形。根据变形的特点，可将变形分为弹性变形和塑性变形。和塑性变形。1 1）.弹性变形弹性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质复原来形状的性质称为弹性。这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。称为弹性。这种能够

44、完全恢复的变形称为弹性变形。2 2）.塑性变形塑性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后仍保持变形后材料在外力作用下产生变形，当外力取消后仍保持变形后的形状和尺寸，并的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形。塑性变形。实际上，只有单纯的弹性或塑性的材料是不存在的。各种实际上，只有单纯的弹性或塑性的材料是不存在的。各种材料在不同的应力材料在不同的应力下，表现出不同的变形性能。下，表现出不同的变形性能。n n四、硬度和耐磨性四、硬度和耐磨性 硬度是材料抵抗其他物体刻划，压入其表面出现硬度是材料抵抗其他物体刻划，

45、压入其表面出现塑性变形的能力塑性变形的能力，通常，矿物的硬度采用刻划法，通常，矿物的硬度采用刻划法测定其莫氏硬度，钢材，木材，混凝土采用钢球测定其莫氏硬度，钢材，木材，混凝土采用钢球压入法测定其布氏硬度（压入法测定其布氏硬度（HBHB）。）。n n耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，通常用磨损耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，通常用磨损率率K K表示，即表示，即n nK=M1-M2/AK=M1-M2/An n其中其中M1M1，M2M2表示磨损前后的质量，表示磨损前后的质量，g g；n nAA受损面积，受损面积，cm2cm2。返回键返回键返回键返回键返回键返回键材材 料料抗抗 压压抗抗 拉拉抗抗 弯弯

46、花岗岩花岗岩100250581014普通黏土砖普通黏土砖7.5301.64.0普通混凝土普通混凝土7.56019松木（顺纹）松木（顺纹）30508012060100建筑钢材建筑钢材24015002401500第二部分第二部分基本材料基本材料n n第二章第二章 墙体材料墙体材料n n第三章第三章 天然石材天然石材n n第四章第四章 无机气硬性胶凝材料无机气硬性胶凝材料n n第五章第五章 水泥水泥n n第六章第六章 水泥混凝土水泥混凝土n n第七章第七章 建筑砂浆建筑砂浆n n第八章第八章 防水材料防水材料n n第九章第九章 建筑钢材建筑钢材n n第十章第十章 木材及其制品木材及其制品返回键返回键

47、第二章第二章墙墙体体材材料料n n墙体材料是指用来砌筑、拼装或用其他方法构成承重或非承重墙的材料，他在整个建筑中起承重、传递重力、围护和隔断等作用。在一座房屋建筑中，墙体占整个建筑物质量的60%以上。n n在墙体材料中，粘土砖仍为我国主要的墙体材料。由于我国人口不断增长，耕地不断减少，能源紧张，因此发展新型墙体材料势在必行。n n第一节砌墙砖n n第二节建筑砌块n n第三节第三节建筑人造板建筑人造板 返回键返回键返回键返回键第一节第一节砌砌墙墙砖砖n n砌墙砖可以分为烧结砖和非烧结砖两大类，并有空心和实心两种。n n一、烧结普通砖n n烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过制

48、备，成型、干燥和灼烧而成的。n n烧结普通砖的技术要求包括外观指标、标号和耐烧结普通砖的技术要求包括外观指标、标号和耐久性能，并根据此将其分成特等，一等和二等三久性能，并根据此将其分成特等，一等和二等三个等级。个等级。n n1.1.外观指标外观指标 烧结普通砖的外形为规则的正平行六烧结普通砖的外形为规则的正平行六面体，现行标准尺寸为面体，现行标准尺寸为240 x115x53mm240 x115x53mm，通常将，通常将240 x115mm240 x115mm的平面称为大面，的平面称为大面，240 x53mm240 x53mm的平面的平面称为条面，称为条面，115x53mm115x53mm的的

49、平面称为顶面。平面称为顶面。如图如图n n砖的外观指标包括尺寸偏差砖的外观指标包括尺寸偏差，弯曲，裂纹、颜色、，弯曲，裂纹、颜色、完整面、棱角以及表面突出高度等并符合规定。完整面、棱角以及表面突出高度等并符合规定。n n在烧砖时由于焙烧温度不均匀会出现欠火砖以及在烧砖时由于焙烧温度不均匀会出现欠火砖以及过火砖。欠货砖色浅、敲击声哑，孔隙多、强度过火砖。欠货砖色浅、敲击声哑，孔隙多、强度低、耐久性差、不宜使用。过火砖的色深，声脆、低、耐久性差、不宜使用。过火砖的色深，声脆、强度高、耐久性好、但容易产生酥砖和罗纹砖，强度高、耐久性好、但容易产生酥砖和罗纹砖，欠火砖、酥砖和罗纹砖不得作为合格品出厂。

50、欠火砖、酥砖和罗纹砖不得作为合格品出厂。n n2.标号砖的标号按抗压抗折强度确定，并分为200、150、100、75四个标号。n n3.耐久性能砖的耐久性能由抗冻实验、泛霜实验、石灰爆裂实验和吸水率实验来确定。n n二。二。非烧结砖非烧结砖n n非烧结砖包括：经常压蒸汽养护硬化而成的蒸养非烧结砖包括：经常压蒸汽养护硬化而成的蒸养砖（蒸养粉煤灰砖、蒸养矿渣砖、蒸养煤渣砖）；砖（蒸养粉煤灰砖、蒸养矿渣砖、蒸养煤渣砖）；经高压蒸汽养护硬化而成的蒸压砖（蒸压灰砂砖、经高压蒸汽养护硬化而成的蒸压砖（蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰、蒸压矿渣砖）；以石灰为胶凝材料，蒸压粉煤灰、蒸压矿渣砖）；以石灰为胶凝材料，加入骨