建筑材料(第版)全套课件.ppt

建建 筑筑 材材 料料第1章 绪论一、建筑材料的定义和分类一、建筑材料的定义和分类l 建筑材料的定义 建筑工程中所使用的各种材料及制品，都统建筑工程中所使用的各种材料及制品，都统称为建筑材料。称为建筑材料。如：水泥、钢材、木材、混如：水泥、钢材、木材、混凝土、石材、砖、石灰、石膏、建筑塑料、凝土、石材、砖、石灰、石膏、建筑塑料、沥青、玻璃、建筑陶瓷等。沥青、玻璃、建筑陶瓷等。l建筑材料的分类1.按材料的化学成分分类按材料的化学成分分类 按材料的化学成分来分，分为无机材料、有机材按材料的化学成分来分，分为无机材料、有机材料和复合材料三大类，如表料和复合材料三大类，如表1-1。表表1-1 建筑材料的分类建筑材料的分类 建建筑筑材材料料无无机机材材料料金属材料金属材料钢、铁及其合金、铝及铝合金钢、铁及其合金、铝及铝合金非金属材料非金属材料天然石材天然石材砂、石及石材制品砂、石及石材制品烧土制品烧土制品砖、瓦、玻璃及陶瓷制品砖、瓦、玻璃及陶瓷制品胶凝材料及制品胶凝材料及制品石灰、石膏、水泥、砂浆、混凝土石灰、石膏、水泥、砂浆、混凝土及硅酸盐制品及硅酸盐制品有有机机材材料料植物材料植物材料木材、竹材木材、竹材沥青材料沥青材料石油沥青、煤沥青及其制品石油沥青、煤沥青及其制品合成高分子材料合成高分子材料塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶、土工合成材料塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶、土工合成材料复复合合材材料料有机材料与无机非金有机材料与无机非金属材料复合属材料复合聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等金属材料与无机非金金属材料与无机非金属材料复合属材料复合钢筋混凝土、钢纤维混凝土等钢筋混凝土、钢纤维混凝土等金属材料与有机材料金属材料与有机材料复合复合有机涂层铝合金板、塑钢门窗等有机涂层铝合金板、塑钢门窗等 2.2.按材料的使用功能分类按材料的使用功能分类 按使用功能来分，分为结构材料、墙体材料和按使用功能来分，分为结构材料、墙体材料和功能材料三大类：功能材料三大类：（1 1）结构材料：主要是指构成结构物受力构件、）结构材料：主要是指构成结构物受力构件、用于承受荷载的材料。用于承受荷载的材料。（2 2）墙体材料：是指建筑物内、外及分隔墙体所）墙体材料：是指建筑物内、外及分隔墙体所采用的材料，有承重和非承重两类。采用的材料，有承重和非承重两类。（3 3）功能材料：是指具有某些特殊功能的材料，）功能材料：是指具有某些特殊功能的材料，用于满足建筑物或构筑物的适用性。用于满足建筑物或构筑物的适用性。二、二、建筑材料在工程建设中的地位和作用建筑材料在工程建设中的地位和作用l建筑材料是一切建筑工程的物质基础l材料费用一般占建筑工程总造价的5070%l建筑材料的正确选择和合理使用，对建筑工程的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大的意义l建筑工程对材料的基本要求建筑工程对材料的基本要求必须具备足够的强度(strength)，能够安全地承受设计荷载及自重；轻质(lightweight)。材料自身的质量以轻为宜(即表观密度较小)，以减轻下部结构和地基的负荷；具有与使用环境相适应的耐久性(durability)，以减少维修费用；美观(beautiful)。用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；特定功能(multi-function)。用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声等。三、建筑材料的发展及趋势三、建筑材料的发展及趋势l随着社会生产力的发展而发展原始时代天然材料：木材、岩石、粘土封建时代砖、瓦、石灰、三合土18世纪中叶钢材、水泥19世纪钢筋混凝土20世纪预应力混凝土、高分子材料21世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材 万里长城 胡夫金字塔上海金茂大厦三峡大坝l建筑材料的发展趋势高性能：轻质、高强、高耐久性。多功能：具备多种优异性能。节约资源、能源：充分利用地方材料，尽量少用天然资源,大量使用工业废渣、垃圾等废弃物生产建筑材料。采用低能耗、无环境污染的生产技术，优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。环保：产品可再生循环和回收利用，无污染废弃物以防止二次污染。发展预制技术：在产品型式方面逐步提高构件化、单元化水平。四、建筑材料的技术标准四、建筑材料的技术标准l中国技术标准国家标准：GB行业标准：建工行业标准（JG）、建材行业标 准（JC）、交通行业标准（JT）地方标准：DB企业标准：QB例：GB 175 2007 普通硅酸盐水泥 标准代号 编号 批准年份 标准名称l外国技术标准国际标准：ISO（International Standard Organization）美国国家标准：ANS（American National Standard美国材料与试验学会标准：ASTM（American Society for Testing and Materials）英国标准：BS（British Standard）五、本课程的任务和学习方法五、本课程的任务和学习方法l任务获得建筑材料的基础知识掌握建筑材料的技术性质、应用及检测方法正确评价、选择和使用各种常用材料l学习方法着重学好主要内容材料的技术性质和应用原料生产组成构造性质应用检验运输验收储存注意了解事物的本质和内在联系要知道形成材料性质的内在原因和这些性质之间的相互关系引起材料性质变化的内因和外因同一类不同品种的材料，不但要学习它们的共性，更要了解它们各自的特性实验课是本课程的重要教学环节验证基本理论，学习实验方法做实验时，要严肃认真，一丝不苟了解实验条件对实验结果的影响，因而对实验结果作出正确的分析和判断第2章 建筑材料的基本性质本章内容第一节第一节 材料的物理性质材料的物理性质第二节第二节 材料与水有关的性质材料与水有关的性质第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质第四节第四节 材料的热工性质材料的热工性质第五节第五节 材料的耐久性材料的耐久性第一节第一节 材料的物理性质材料的物理性质固体物质闭口孔隙开口口孔隙材料体积组成示意图材料体积组成示意图一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度定义定义 指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。公式公式式中：密度，g/cm m材料在干燥状态下(105+5 烘干至恒重）的质量，g v材料在绝对密实状态下的体积，cm测试方法测试方法 将岩石粉碎磨细，干燥后用李氏瓶测定体积，材料磨得越细越好，测得的体积越接近真实体积。密度定义定义指材料在自然状态下，单位体积的质量。公式公式式中：0表观密度，g/cm或Kg/m m材料的质量，g或Kg v0材料自然状态下的体积，cm或m 测试方法测试方法 对于规则形状的材料，可用量具测得其体积；对于不规则形状的材料，可采用静水称量法和封蜡法测定。表观密度定义定义 粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。公式公式 式中：o堆积密度，Kg/m m 材料的质量，Kg vo材料的堆积体积，m测试方法测试方法 将干燥的散粒材料试样装入规定尺寸的容器来测定的。不同的装料方式，颗粒排列的松紧程度不同，材料的堆积密度又可分为自然堆积密度、紧密堆积密度。堆积密度常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度材料名称材料名称密度密度(g/cm(g/cm3 3)表观密度表观密度(kg/m(kg/m3 3)堆积密度堆积密度(kg/m(kg/m3 3)石灰岩2.62.818002600花岗岩2.73.020002850水泥2.83.112001300混凝土用砂2.52.61 4501650混凝土用石2.62.91 4001700普通混凝土21002500粘土2.52.71 6001800钢材7.857 850铝合金2.72.92 7002 900烧结普通砖2.52.71 5001 800建筑陶瓷2.52.71 8002 500红松木1.551.60400800玻璃2.452.552 4502 550泡沫塑料1050密实度定义定义 材料体积中固体物质充实的程度。公式公式 密实度反映材料的密实程度，D越大，材料越密实，含有孔隙的材料，密实度均小于1。二、材料的密实度和孔隙率二、材料的密实度和孔隙率孔隙率定义定义 材料体积中孔隙体积所占的比例。公式公式 孔隙率与密实度的关系：P+D=1材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料的密实程度，通常采用孔隙率表示。孔隙特征孔隙构造孔隙构造 连通的孔：彼此连通且与外界相通 封闭的孔：相互独立且与外界隔绝孔隙大小孔隙大小 微孔、细孔、大孔 封闭孔封闭孔连通孔连通孔填充率填充率定义定义 散粒材料在某种堆积体积内被其颗粒填充的程度。公式公式 三、材料的填充率和空隙率三、材料的填充率和空隙率定义定义 散粒材料在某种堆积体积内，颗粒之间的空隙体积所占的比例。公式公式空隙率与填充率的关系：P+D=1空隙率的大小反映了散粒材料颗粒间相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂量的依据。空隙率材料在空气中与水接触时，根据材料表面被水润湿的情况，分亲水性材料和憎水性材料两类。当材料分子与水分子间的相互作用力大于水分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。此时在材料、水和空气的三相交点处，沿水滴表面所引切线与材料表面所成夹角90，这种材料属于亲水性材料。第二节第二节 材料与水有关的性质材料与水有关的性质亲水性与憎水性亲水性与憎水性如果材料分子与水分子间的相互作用力小于水本身分子间的作用力，则表示材料不能被水润湿。此时，润湿角90180，这种材料称为憎水性材料。大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。材料润湿边角吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率为材料浸水后在规定时间内吸入水的质量（或体积）占材料干燥质量（或干燥时体积）的百分比。质量吸水率：吸水性吸水性体积吸水率：材料吸水率的大小与材料的孔隙率和孔隙构造特征有关。材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分比。计算式为：吸湿性吸湿性材料在长期饱和水作用下不被破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示。计算式为：耐水性耐水性抗渗性是指材料在压力水作用下抵抗水渗透的性质。材料的抗渗性可用渗透系数表示。抗渗性抗渗性材料的抗渗性也可以用抗渗等级Pn来表示。抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用(冻融循环)而不被破坏，强度也无显著降低的性能。材料的抗冻性用抗冻等级Fn表示。n表示材料试件经n次冻融循环试验后，质量损失不超过5%，抗压强度降低不超过25%。n的数值越大，说明抗冻性愈好。抗冻性抗冻性材料传导热量的性能称为导热性。材料的导热性用导热系数表示。导热系数的物理意义是指，单位厚度的材料，当两个相对侧面温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。第三节第三节 材料的热工性质材料的热工性质导热性导热性式中：材料的导热系数(W/(mK)。Q传导的热量(J)。d材料的厚度(m)。A材料传热的面积(m2)。z传热时间(s)。t1t2材料两侧的温度差(K)。材料的导热系数越小，其热传导能力越差，绝热性能越好。工程上把0.175W/(mK)的材料称为绝热材料。材料加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量。热容量用比热表示，1g材料温度升高或降低1K时，所吸收或放出的热量称为比热。比热的计算式为：式中：Q材料的热容量(J)。C材料的比热容，J/(gK)。m材料的质量(g)。t1t2材料受热或冷却前后的温差(K)。热容量热容量 比热容与材料质量的积，称为材料的热容量值，即材料温度上升1K须吸收的热量或温度降低1K所放出的热量。材料比热容对保持室内温度稳定作用很大，比热容大的材料能在热流变化、采暖、空调不均衡时，缓和室内温度的波动；屋面材料也宜选用比热容大的材料。常用材料的热性质见下表。材料名称材料名称导热系数，导热系数，W/(W/(m mK K)比热容，比热容，kJ/(kJ/(kgkgK K)铜3700.38钢550.46石灰岩2.663.230.7490.846花岗岩2.913.450.7160.92大理岩2.450.875普通混凝土1.80.88粘土空心砖0.640.92松木0.170.352.51玻璃2.73.260.83泡沫塑料0.031.30水0.604.187密闭空气0.0231常用材料的热性质指标常用材料的热性质指标 材料在温度变化时产生的体积变化。一般材料在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩。温度变形在单向尺寸上的变化称为线膨胀或线收缩，材料的热变形性常用线膨胀系数来衡量，其计算式如下：热变形性热变形性式中：线膨胀系数(1/K)。L材料的变形量(mm)。t2t1材料在升、降温前后的温度差(K)。L材料原来的长度(mm)。材料的线膨胀系数一般都较小，但由于土木工程结构的尺寸较大，温度变形引起的结构体积变化仍是关系其安全与稳定的重要因素。工程上常用预留伸缩缝的办法来解决温度变形问题。第四节第四节材料的力学性质材料的力学性质材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力，称为强度。当材料承受外力作用时，内部就产生应力。随着外力逐渐增加，应力也相应增大。直至材料内部质点间的作用力不能再抵抗这种应力时，材料即破坏，此时的极限应力值就是材料的强度。强度强度根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪和抗弯(抗折)强度。材料受力示意图(a)拉力；(b)压力；(c)剪切；(d)弯曲材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为：式中：f材料的抗压、抗拉、抗剪强度，MPa F材料承受的最大荷载，A材料的受力面积，mm2式中：f材料的抗弯(折)强度，MPa F材料承受的最大荷载，L两支点之间的距离，mm b材料受力截面的宽度，mm h材料受力截面的高度，mm材料的抗弯强度的计算式为：材料的强度主要取决于它的组成和结构。一般说材料孔隙率越大，强度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，强度也不相同。材料在外力作用下产生变形，若除去外力后变形随即消失，这种性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。材料在外力作用下产生变形，若除去外力后仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。不能恢复的变形称为塑性变形。弹性与塑性弹性与塑性材料的弹性和塑性变形曲线材料受力破坏时，无显著的变形而突然断裂的性质称为脆性。在常温、静荷载下具有脆性的材料称为脆性材料。在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质称为韧性或冲击韧性。脆性与韧性脆性与韧性第五节第五节材料的耐久性材料的耐久性材料的耐久性是指其在长期的使用过程中，能抵抗环境的破坏作用，并保持原有性质不变、不破坏的一项综合性质。由于环境作用因素复杂，耐久性也难以用一个参数来衡量。工程上通常用材料抵抗使用环境中主要影响因素的能力来评价耐久性，如抗渗性、抗冻性、抗老化和抗碳化等性质。环境对材料的破坏作用，可分为物理作用、化学作用和生物作用，不同材料受到的环境作用及程度也不相同。影响材料耐久性的内在因素很多，除了材料本身的组成结构、强度等因素外，材料致密程度、表面状态和孔隙特征对耐久性影响很大。工程上常用提高密实度、改善表面状态和孔隙结构的方法来提高耐久性。第3章 石 材本章内容l 第一节第一节 天然岩石的分类天然岩石的分类l 第二节第二节 天然石材的技术性质天然石材的技术性质l 第三节第三节 建筑中常用岩石的特性与应用建筑中常用岩石的特性与应用l 第四节第四节 石材的加工类型与选用原则石材的加工类型与选用原则l 第五节第五节 人造石材人造石材 天然石材 建筑用石材 人工石材天然石材天然石材是由天然岩石开采的，经过或不经过加工而制得的石材。天然石材资源丰富，使用历史悠久，是古老的建筑材料之一。世界上有许多著名的古建筑是由天然石材建造而成，如意大利的比萨斜塔，我国的赵洲桥等。赵州桥赵州桥 罗马斗兽场罗马斗兽场 目前，石材作为结构材料已很大程度上被钢筋混凝土、钢材所取代。由于天然石材具有抗压强度高、耐久性、耐磨性及装饰性好等优点，因此，在建筑工程中的使用目前仍然相当普遍，较多的用作建筑装饰材料、基础和墙身等砌筑材料以及混凝土的骨料。随着合成高分子材料的兴起，人造石材（人造大理石、人造花岗岩等）作为装饰材料也得到极大的发展和应用。第一节第一节 天然岩石的分类天然岩石的分类 天然岩石，通常可分为岩浆岩、沉积岩浆岩、沉积岩岩和变质岩变质岩三大类。一、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，它因地壳变动，熔融岩浆由地壳内部上升后冷却而成。根据形成条件的不同，岩浆岩又分为以下三类。1、深成岩 深成岩是岩浆在地壳深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢且较均匀冷却而形成的岩石。其矿物全部结晶且晶粒较粗，构造致密，具有抗压强度高、吸水率小、表观 密度大及抗冻性、耐磨性好等特点。建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩、辉长岩、橄榄岩、闪长岩等。2、喷出岩 喷出岩喷出岩是岩浆岩喷出地表时，在压力骤减和冷却较快的条件下而形成的岩石。由于结晶条件差，多呈隐晶质或玻璃体结构。当喷出的岩浆形成的岩层很厚时，其结构接近深成岩。当喷出岩凝固成比较薄的岩层时，常呈多孔构造，近于火山岩。工程上常用的喷出岩有玄武岩、安山岩和辉绿岩等。3、火山岩 火山岩火山岩是火山爆发时岩浆被喷到空中，急速冷却后形成的岩石。火山岩为玻璃体结构且呈多孔构造。如火山灰、火山渣、浮石和凝灰岩等。火山灰、火山渣可作为水泥的混合材料。浮石可作轻混凝土的骨料。花岗岩花岗岩辉绿岩辉绿岩闪长岩闪长岩玄武岩玄武岩二、沉积岩 沉积岩沉积岩是地表的各类岩石经长期风化、搬运、沉积和再造作用而形成的岩石，呈层状构造，表观密度小，空隙率和吸水率较大，强度低，耐久性也较差。根据生成条件，可分成三种：1、机械沉积岩机械沉积岩 ：由自然风化而逐渐破碎松散的岩石，经风、雨、冰川、沉积等机械力的作用而重新压实或胶结而成的岩石，如砂岩、页岩等。2、化学沉积岩化学沉积岩：由溶解于水中的矿物质经聚积、沉积、重结晶、化学反应等过程而形成的岩石。如石膏、白云石等。3、有机沉积岩有机沉积岩：由各种有机体的残骸沉积而成的岩石。如石灰岩、硅藻土等。三、变质岩 变质岩是地壳中原有的各类岩石，在地层的压力或温度作用下，原岩石在固体状态下发生再结晶作用，而使其矿物成分、结构构造以至化学成分发生部分或全部改变而形成的新岩石。沉积岩形成变质岩后，其建筑性能有所提高，如石灰岩和白云岩变质后得到的大理岩，比原来的岩石坚固耐久。而深成岩经变质后产生片状构造，性能反而下降，如花岗岩变质后成为片麻岩则易于分层剥落，耐久性差。第二节第二节 天然石材的技术性质天然石材的技术性质一、表观密度 岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。根据表观密度可分为：轻质石材（表观密度小于1800kg/m3）和重质石材（表观密度大于或等于1800kg/m3）。表观密度的大小，常间接地反映出石材的一些物理力学性能。一般情况下，同种石材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性、导热性越好。二、吸水性 天然石材的吸水率一般较小，但由于形成条件、密实程度等情况的不同，石材的吸水率波动也较大，如花岗岩吸水率通常小于0.5%。，而多孔的贝类石灰岩吸水率可达15%。石岩石吸水后强度降低，抗冻性、耐久性能下降。根据吸水率的大小，将岩石分为低吸水性（吸水率1.5%）、中吸水性（吸水率介于1.5-3%）和高吸水性（吸水率3%）的岩石。三、耐水性 当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水饱和情况下，强度会明显下降。石材的耐水性以软化系数表示。软化系数大于或等于0.9的为高耐水性石材、软化系数为0.7-0.9属中耐水性石材、软化系数0.6-0.7为低耐用水性石材，一般软化系数小于0.8的石材不允许用于重要建筑。四、抗冻性 抗冻性是石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指标，用石材在水饱和状态下所能经受的冻融循环次数来表示。在规定的冻融循环次数内,无贯穿裂纹,重量损失不超过5%,强度降低不大于25%,则为抗冻性合格。一般室外工程饰面石材抗冻次数应大于25次。五、耐热性 耐热性与石材的矿物组成有关，在高温下造岩矿物会产生分解或变质，而且由于各种造成矿物的热膨胀系数不同，受热后会产生内应力以致崩裂。六、强度 石材的强度取决于造岩矿物岩石的构造。石材的抗压强度是划分石材强度等级的依据，采用边长为70mm的立方体试件用标准方法进行测试。根据砌体结构设计规范（GBJ3-88）的规定，天然石材的强度等级可分为MU100、MU80、MU60、MU50、，U40、MU30、MU20、MU15、MU10等九个等级，七、硬度 石材的硬度取决于矿物组成的硬度与构造，由致密坚硬矿物组成的石材，其硬度就高，岩石的硬度以莫氏硬度表示。八、耐磨性 耐磨性是石材抵抗磨擦、边缘剪切以及撞击等复杂作用的性质。耐磨性包括耐磨损性（石材受磨擦作用）和耐磨耗性（石材同时受磨擦与冲击作用）两个方面。耐磨损性是以单位磨擦面积所产生的质量损失的大小来表示；耐磨耗性是以单位质量所产生的质量损失的大小来表示。一般而言，石材的强度高，则耐磨性也较好。九、抗风化性 由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥落的过程，称为风化。对石材表面进行磨光、喷涂等处理，可有效地防止风化的产生。十、放射性 少数天然石材中含有某些放射性元素，若超过标准（见天然石材产品放射防护分类控制标准）对人体的健康不利。第三节第三节 建筑中常用岩石的特性与应用建筑中常用岩石的特性与应用一、花岗岩 它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性好。花岗岩主要用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面，外墙饰面雕塑。二、大理岩 它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，主要矿物组成为方解石和白云石。大理岩主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。三、石灰岩 它属于沉积岩，主要矿物成分为方解石，呈层状构造。石灰岩常用于砌筑建筑工程的基础、桥墩、台阶等，或作为骨料大量用于混凝土中。四、砂岩 它属沉积岩，其主要造岩矿物有石英及少量的长石、方解石和白云石等，呈层状结构。砂岩常用于基础、墙身、人行道、踏步等。第四节第四节 石材的加工类型与选用原则石材的加工类型与选用原则一、石材的加工类型 1、块状石材 块状石材多为砌筑石材。分为毛石和料石两类（1）毛石（又称片石或块石）毛石是由爆破直接获得的石块。毛石常用于砌筑毛石基础、勒脚、墙身、堤坝和配制毛石混凝土等。（2）料石 料石是经人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略加凿制而成，至少应有一个面的边角整齐，以便互相合缝。2、板材 板材是用致密岩石经凿平、锯断、磨光等各种加工方法制作而成的厚度一般为20mm的板状石材，如花岗石板材、大理石板材等。3、散粒石料 建筑工程中的散粒石料，主要指碎石、卵石和色石渣三种。碎石和卵石常用作混凝土骨料；卵石还可作为园林、庭院等地面的铺砌材料；色石渣是由天然大理石或花岗岩等残碎料加工而成，有各种色彩，可供做为人造大理石、水磨石、水刷石、斩假石、干粘石及其它饰面粉刷骨料之用。二、石材的选用原则 建筑工程中应根据建筑物的类型、环境条件等慎重选用石材，使其既符合工程使用条件，又经济合理。一般应考虑以下几点：力学指标耐久性质感与色彩经济性环保性第五节第五节 人造石材人造石材 用人工方法加工制造的具有天然石材的花纹和纹理的合成石，称为人造石材。以人造花岗石、大理石和水磨石用的最多。人造石材具有质轻、强度高、耐污染、耐腐蚀、施工方便等优点，是现代建筑理想的装饰材料。根据人造石材使用的胶结材料的不同可分为以下四种：树脂型人造石材水泥型人造石材复合型人造石材烧结型人造石材第4章 气硬性胶凝材料本章内容l 第一节第一节 石灰石灰l 第二节第二节 石膏石膏l 第三节第三节 水玻璃水玻璃 l胶凝材料：在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料有机胶凝材料如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃 各种水泥气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展其强度。水硬性不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。石灰水泥 第一节第一节 石灰石灰l石灰的早期发现与应用考古学家认为，石灰石烧成石灰是偶然发现。其中有些石块受热失去强度，遇水后裂为白色粉末（应用生石灰却需要一定知识才行）。石灰石埃及的齐阿普斯金字塔；希腊人雕刻石像等。石灰稳定地基罗马人修筑道路，中国建造的西藏佛教塔和万里长城都已加以应用。一、石灰的生产工艺l石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。l化工副产品主要有电石渣(消化电石而得)等:块状块状生石灰生石灰熟石灰熟石灰煅烧石灰石(内含CaCO3)温度在温度在900900左右时左右时温度过高时温度过高时温度过低时温度过低时正火石灰欠火石灰过火石灰二、石灰的消化和硬化l石灰的消化石灰的消化 烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟化”，故消石灰亦称“熟石灰”。目的：使生石灰具有粘性和塑性。特点：放热和膨胀（12.5倍）理论加水实际加水量(24.3%70%)熟化方法 根据熟化时加水量的不同，石灰的方式分为两种。1、熟化为熟石灰粉：将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。2、熟化为石灰膏：将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。严格控制加水量和加水速度 不同品质的石灰熟化速度不同：活泼性大的石灰：加水要快，水量充足，并加速搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为“过烧”现象；活泼性小的石灰：加水要慢，水量少，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，称为“过冷”现象。l石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：石灰浆的干燥硬化（结晶作用）滞流在孔隙自由水蒸发或被周围砌体吸收，使石灰粒子密实，蒸发后使Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶，数量少，强度不高（缓慢）石灰浆的碳化（碳化作用）氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体。只有在有水的条件下才能进行。结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。由于空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。原因原因三、石灰的技术要求和技术标准l技术要求有效氧化钙和氧化镁含量 石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。按公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ 05794)规定，有效氧化钙含量用中和滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。生石灰产浆量和未消化残渣含量 产浆量是单位质量(1Kg)的生石灰经消化后，所产石灰浆体的体积(L)。石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。未消化残渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在5mm圆孔筛上的残渣占试样的百分率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。二氧化碳(CO2)含量 CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（CaO+MgO）含量相对降低，导致石灰的胶结性能的下降。生石灰试样1g放于坩埚内，在高温电炉中于58020灼烧结晶水，再将试样9501000高温 1h，冷却至室温。以以试验前后试样质量的差与原试样质量的百分比计算CO2含量。消石灰游离水含量 游离水含量，指化学结合水以外的含水量。生石灰消化时加入的水比理论需水量多很多，多加的水残留于青氢氧化钙中，残余水分蒸发后，留下孔隙会加剧消石灰粉碳化作用，因而影响其使用质量。取试样100g，在100105烘箱中烘干至恒重，冷却至室温。以以试验前后试样质量的差与原试样质量的百分比计算游离水含量。细度 细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准建筑生石灰粉(JCT48092)和建筑消石灰粉(JCT 48192)以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制。试验方法是，称取试样50g，倒入0.9mm、0.125mm套筛内进行筛分，分别称量筛余物，按原试样计算其筛余百分率。l技术标准技术标准 建筑石灰按现行标准建筑生石灰(JCT 479一92)、建筑生石灰粉(JCT 48092)和建筑消石灰粉(JCT48192)规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类。见下表。钙质石灰和镁质石灰中氧化镁含量(%)界限石灰石灰种类种类生石灰生石灰生石灰粉生石灰粉消石灰粉消石灰粉钙质石灰5 5 5 5 4 生石灰技术标准 根据氧化镁含量按上表分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表。项项 目目 钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 1.(CaO+Mg0)含量()不小于 9085808580752.未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余量)()不大于 51015510153.C02()不大于 57968104.产浆量(Lkg)不小于2.82.32.02.82.32.0生石灰粉技术标准 根据氧化镁含量分为钙质石灰和镁质石灰两类后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和细度等项目的指标，分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表。项项 目目 钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 1.(CaO+Mg0)含量()不小于 8580758075702.C02()不大于791181012细度0.9mm筛筛余()不大于 0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余()不大于 7.012.018.07.012.018.0消石灰粉技术标准 消石灰粉按氧化镁含量4时称为钙质消石灰粉，4氧化镁含量24时称为镁质消石灰粉，24氧化镁含量30时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。项项 目目钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 白云石消石灰白云石消石灰 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品1(CaO+Mgo)含量()不小于 7065606560556560552游离水()0.42.00.42.00.42.0 3体积安定性 合格合格-合格合格-合格合格-4.细度0.9mm筛筛余()不大于 000.5000.5000.50.125mm筛余()不大于 310153101531015四、石灰的技术性质l可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。l硬化慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的强度也不高。如1：3石灰砂浆28天抗压强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。l硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。l耐水性差 氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡，会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去，其硬化就会被阻止，所以石灰不易在潮湿的环境中应用。五、石灰的应用和贮存l石灰的应用砌筑工程和抹面装饰工程 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。灰砂砖和硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌，经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。蒸压灰砂砖蒸压加气砼砌块加固软土地基 在软土地基中打入生石灰桩，可以利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到地基承载力的目的。用于道路工程的垫层 石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土，或与粘土、砂石、矿渣制成三合土，用于道路工程的垫层。三合土用作铺筑步道砖的垫层用于道路路面基层 在道路工程中，随着半刚性基层在高等级路面中的应用，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石广泛用于路面基层。石灰稳定用于土路面基层l石灰的贮存磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防水措施。块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。第二节第二节 石膏石膏1.建筑石膏2.高强石膏一、石膏的生产一、石膏的生产型半水石膏型半水石膏1.石膏的水化二、建筑石膏的凝结与硬化二、建筑石膏的凝结与硬化 半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全部转变成二水石膏。2.石膏的凝结硬化 凝结：可塑性浆体失去可塑性，开始产生强度的过程。硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。三、建筑石膏的技术要求和特性三、建筑石膏的技术要求和特性1、技术要求：建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三级。2、特点：凝结硬化快早期强度发展快，但后期强度并不高 微膨胀性：石膏硬化过程中产生1%左右的膨胀 孔隙率高，吸声性、吸湿性较强防火性强但耐火性差耐水性与抗冻性较差，石膏及制品只能在干燥环境中使用四、建筑石膏的应用四、建筑石膏的应用l纸面石膏板l装饰石膏板l吸声用穿孔石膏板l石膏艺术制品 l室内抹灰和粉刷 第三节第三节 水玻璃水玻璃l什么是水玻璃？碱金属硅酸盐的水溶液：R2O nSiO2+H2O 其中R=Na、Kl什么是水玻璃的模数？n:氧化硅SiO2与碱金属氧化物R2O的摩尔比l模数对水玻璃性能的影响 模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好l水玻璃的制备方法：湿法：R2OnSiO2+H2O 水玻璃 干法：R2OnSiO2 R2O nSiO2 R2O nSiO2+H2O 水玻璃l水玻璃硬化过程 水玻璃与空气中的CO2反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成SiO2而硬化。l水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠 其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和SiO2的形成。l水玻璃的特性 良好的胶结能力 耐热性好、不燃烧 较好的耐酸性能 耐水性和耐碱性差l水玻璃在建筑上应用水玻璃在建筑上应用 配制耐酸混凝土与砂浆配制耐酸混凝土与砂浆 配制耐热混凝土与砂浆配制耐热混凝土与砂浆 配制快凝防水剂配制快凝防水剂 加固地基基础加固地基基础第5章 水 泥本章内容1 1 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥2 2 其它品种的水泥其它品种的水泥l水水泥泥是是最最主主要要的的建建