土木工程材料课件(复习材料)(最新版)ppt.ppt

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1、 土木工程材料 Civil engineering materials 建筑材料是一切建筑工程的物质基础。建建筑材料是一切建筑工程的物质基础。建筑材料工业推动着建筑业的发展，是国民经筑材料工业推动着建筑业的发展，是国民经济的重要基础工业之一。济的重要基础工业之一。建筑材料建筑材料是房是房屋建筑工程专业的一门专业基础课。本课程屋建筑工程专业的一门专业基础课。本课程主要讲解建筑材料的品种、组成、性能与应主要讲解建筑材料的品种、组成、性能与应用及技术标准、检验方法等知识。理论联系用及技术标准、检验方法等知识。理论联系实际，重点突出水泥、普通混凝土及材料基实际，重点突出水泥、普通混凝土及材料基本性质的

2、基础上，广泛地介绍目前国内已有本性质的基础上，广泛地介绍目前国内已有的各种建筑材料及发展中的新材料、新技术，的各种建筑材料及发展中的新材料、新技术，合理选择建筑材料。尽量引用了最新技术标合理选择建筑材料。尽量引用了最新技术标准和规范。准和规范。1.绪论2.建筑材料的基本性质3.气硬性胶凝材料4.水泥5.混凝土6.建筑砂浆7.砌筑材料8.沥青及沥青混合物9.金属材料10.木材及其制品11.建筑功能材料12.土木工程材料试验绪论一.建筑材料的分类 用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。1.按化学成分分类：1.1 无机材料：金属材料：黑色金属材料钢、铁有色金属材料铝、铜、 合金非金属材料：

3、天然石材大理石、花岗石陶瓷和玻璃砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃 无机胶凝材料石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土水泥、砂浆、混凝土1.2 有机材料： 木材、沥青、塑料、涂料、油漆1.3 复合材料：金属与非金属复合 钢筋混凝土、钢纤维混凝土有机与无机复合 玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土2. 按用途分类 结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩绝热材料: 塑料、橡胶、泡沫混凝土卫生工程材料：金属管道、塑料、陶瓷二.建筑材料的发展： 随生产力发展而发展原始时代天然材料：木材、岩石、

4、竹、粘土石器、铁器时代金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫 ：石材、石灰砂浆罗马圆形剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆18世纪中叶钢材、水泥 (J.Aspdin,1824）19世纪钢筋混凝土（1890-1892）； 中国，189820世纪预应力混凝土、高分子材料21世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材胡夫金字塔，高146.59m, 底部232m建方，用 230多万块、每块重2.5T的岩石砌成，万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫 ：石材、石灰砂浆罗马斗兽场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆三

5、. 建筑材料在国民经济中的地位和作用1.建筑材料是发展建筑业的物质基础 材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%； “十五”期间我国全社会固定资产投资总规模为2224万亿元。固定资产投资的6070将用于建筑设施建设或工程安装，从而转化为建筑业的产值，而建筑业产值中的3040又要转化为对建材业的需求，尤其是对水泥产品的需求。2002年，我国共生产水泥约70000万吨，比2001年大幅增长了12. 7%，占世界产量的三分之一左右，超过亚洲产量的50%强。我国水泥行业，为我国 经济持续、快速发展做出了重要贡献。 2002年水泥产量的大幅度增长与我国持续快速稳定增长的宏观经济形势密切 相关。今年我国

6、经济增长速度将达到8，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料工业在国民经济建设中意义重大2.必须恰当选择和合理使用原材料材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量3.发展绿色建材四四. .建筑材料课程的作用、任务和学习方法建筑材料课程的作用、任务和学习方法1.1.作用作用1.1 1.1 为后续课程的学习提供必要的知识为后续课程的学习提供必要的知识1.2 1.2 为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下基础筑材料打下基础2.2.任务任务 2.1 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求了解材料在建筑物上所起的作用和要求2.

7、2 2.2 了解常用材料的生产、成分和构造了解常用材料的生产、成分和构造2.3 2.3 掌握常用材料的技术性质，掌握常用材料的技术性质， 以及影响材料性质以及影响材料性质的主要因素及其相互关系的主要因素及其相互关系2.4 2.4 掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格2.5 熟悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。2.6 掌握常用材料的选用原则和方法。2.7 掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材 料的施工注意事项3.学习方法3.1 重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能常用材料水泥、砼、石灰、石膏、砂石、玻璃、钢材、木材、沥青、高分

8、子材料主要的水泥、（混凝土）砼、钢材、砂石每种材料：原料生产工艺组成成分构造性质应用检验储存以及它们之间的相互关系重点：性质和应用， 质检的基本原理（引起材性变化的内因和外因）3.2 学习材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准GB-国家标准GBJ-建筑工程国家标准JGJ-建设部行业标准JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准ZB-国家级专业标准 例：国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175-1999 标准名称部门代号编号批准年份ASA- American Standard Association 美国标准ASTM American Soci

9、ety for Testing MaterialsBS- British Standard 英国标准DIN Deutsch Industrie Normen 德国标准ISO-International Standard Organization 国际标准协会3.2 重视学好试验学习常用建筑材料的检验方法合格性判断和验收对实验数据、试验结果进行分析判别培养从事科学研究的能力 2022-7-2922一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质l材料的体积构成材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的同的物理状态物理状态，因而表现出不同的

10、体积。，因而表现出不同的体积。材材料料内内部部体体积积构构成成闭口孔隙（体积为闭口孔隙（体积为Vb ） 开口孔隙开口孔隙(体积为体积为Vk)材料内部固体物质体积（材料内部固体物质体积（V V）材料单位总体积材料单位总体积V0 = V + VP （VP为材料孔隙为材料孔隙总体积）总体积）（VP = Vb + Vk） 干燥材料在干燥材料在绝对密实绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以 表表示。示。 一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开

11、液体的方法得到其体积。到其体积。 实际工程中所使用的钢材、玻璃等材料一般情况下认为实际工程中所使用的钢材、玻璃等材料一般情况下认为是绝对密实状态。是绝对密实状态。l绝对密实体积绝对密实体积一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质 材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙）。一般以体积（含内部孔隙）。一般以V0 表示。表示。 形状规则的材料可根据其尺寸计算其自然体形状规则的材料可根据其尺寸计算其自然体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其自然体积。后用排开液体的方

12、法得到其自然体积。 l材料的自然体积材料的自然体积一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质l材料的堆积体积材料的堆积体积定义定义：粉状或粒状材：粉状或粒状材料，在堆积状态下的料，在堆积状态下的总体外观体积。总体外观体积。特征特征：松散堆积状态：松散堆积状态下的体积较大，密实下的体积较大，密实堆积状态下的体积较堆积状态下的体积较小。一般以小。一般以 V1 表示。表示。一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质 几种密度的比较几种密度的比较比较项目比较项目密度密度表观密度表观密度堆积密度堆积密度材料状态材料状态绝对密实绝对密实自然状态自然状态堆积状态堆积状态材料体积材料体积VV0V1

13、计算公式计算公式= m / V0 = m / V01=m/ V1应用应用判断材料性质判断材料性质用量计算、体积计算用量计算、体积计算一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质二、材料的孔隙率和空隙率二、材料的孔隙率和空隙率孔隙对材料性能的影响孔隙对材料性能的影响 材料的孔隙率是指材料的孔隙率是指材料内部孔隙材料内部孔隙的体积占材料的体积占材料总体积的百分率。总体积的百分率。 空隙率的大小反映了空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充散粒材料的颗粒互相填充的致密程度的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。计算砂率的依据。二、材料的孔隙率

14、和空隙率二、材料的孔隙率和空隙率孔隙率与空隙率的区别孔隙率与空隙率的区别比较项目比较项目孔隙率孔隙率空隙率空隙率适用场合适用场合个体材料内部个体材料内部堆积材料之间堆积材料之间作作 用用可判断材料性质可判断材料性质可进行材料用量计算可进行材料用量计算计算公式计算公式）（1001P）（100101P1 1、材料的、材料的亲水性亲水性与与憎水性憎水性 与水接触时，材料表面与水接触时，材料表面能被水润湿能被水润湿的性质称为的性质称为亲水性亲水性； 材料表面材料表面不能被水润湿不能被水润湿的性质称为的性质称为憎水性憎水性。 （）亲水性材料（）亲水性材料 （）憎水性材料（）憎水性材料 90 90三、材料

15、与水有关的性质三、材料与水有关的性质 材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的料的分子结构分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。间的内聚力。三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质2、材料的吸水性、材料的吸水性 材料在材料在水中水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸收水分的能力，称为材料的吸水性。 吸水性的大小以吸水性的大小以吸水率吸水率来表

16、示。来表示。（1） 质量吸水率质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以材料在干燥状态下的质量百分比，并以Wm表示。表示。三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质 （2） 体积吸水率体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占 材料自然体积的百分率，并以材料自然体积的百分率，并以WV表示。表示。三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质（3）影响材料吸水性的因素）影响材料吸水性的因素 材料的吸水率与其材料的吸水率与其孔隙率孔隙率有关，更与其有

17、关，更与其孔隙特征孔隙特征有关。有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。3、材料的吸湿性、材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中潮湿空气中吸收水分的吸收水分的性质。用含水率性质。用含水率h表示表示 三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质 当当空气中湿度空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的在较长时间内稳定时，材料的吸湿和吸湿和干燥干燥过程处于过程处于平衡状态平衡状态，此时材料的，此时材料的含水

18、率含水率保持不保持不变，其含水率称为变，其含水率称为平衡含水率平衡含水率。吸水率与含水率的区别吸水率与含水率的区别三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质4、 材料的耐水性材料的耐水性 材料的耐水性是指材料材料的耐水性是指材料长期长期在在饱和水饱和水的作用下不破坏，的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示：表示：式中：式中： KR 材料的软化系数；材料的软化系数； fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度（材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；）； fg 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（

19、MPa）。）。gbRffK 三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质u软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。料吸水后性质变化的重要特征之一。u一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。三、材料与水

20、有关的性质三、材料与水有关的性质u软化系数的波动范围在软化系数的波动范围在0至至1之间。工程中通常将之间。工程中通常将KR0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 。 三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质 5、抗冻性、抗冻性 （1）抗冻性是指材料在）抗冻性是指材料在吸水饱和状态吸水饱和状态下，能经受反复下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。冻融循环作用而不破坏

21、，强度也不显著降低的性能。 （2）材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细）材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力应力 增大，会使材料遭到局部破坏。增大，会使材料遭到局部破坏。 随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。种破坏称为冻融破坏。 三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质 （3）抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表失不超

22、过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。示，或称为抗冻等级。 （4）材料的抗冻等级可分为）材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受等，分别表示此材料可承受15次、次、25次、次、50次、次、100次、次、200次的冻融循环。次的冻融循环。 三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质 影响抗冻性的因素影响抗冻性的因素 1、密实度（孔隙率）密实度（孔隙率） 密实度越高则其抗冻性越好。密实度越高则其抗冻性越好。 2、孔隙特征孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差。开口孔隙越多则其抗冻性越差。3、材料的强度材料的强度 强度越高则其抗冻性越

23、好。强度越高则其抗冻性越好。4、材料的耐水性材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好。耐水性越好则其抗冻性也越好。5、材料的吸水量大小材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差。吸水量越大则其抗冻性越差。三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质6、材料的抗渗性、材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗用渗透系数或抗渗等级表示。透系数或抗渗等级表示。 （1）渗透系数）渗透系数K :式中：式中：K渗透系数（渗透系数（cm / h）; Q渗水量（渗水量（cm3 ）; A渗水面积渗水面积(cm2)； H材料两侧的水压差（材料两侧的水

24、压差（cm）d试件厚度试件厚度 （cm）；）；t渗水时间渗水时间 （h）。）。材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。AtHQdK 三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质（2） 抗渗等级抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等为单位）来表示抗渗等级。如级。如P4、P6、P8、P10等，表示试件能承受逐步增等，表示试件

25、能承受逐步增高至高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水压而的水压而不渗透。不渗透。三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质（3）影响材料抗渗性的因素）影响材料抗渗性的因素 材料亲水性和憎水性材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；于亲水性材料； 材料的密实度材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高；密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。差。三、材料与水有关的性质三、材料与水有关的性质 1、导热性、导热性 当材料两面存在温度差时，热量通过建筑

26、材料传递的当材料两面存在温度差时，热量通过建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数 表示：表示：式中：式中：导热系数，导热系数，W/（mK）；）；Q传导的热量，传导的热量，J； a材料厚度，材料厚度，m； Z热传导时间，热传导时间，h； （t2t1）材料两面温度差，材料两面温度差，K； A材料传热面积，材料传热面积，m）（12ttAZQa四、材料的热工性质四、材料的热工性质四、材料的热工性质四、材料的热工性质）（12ttmQC四、材料的热工性质四、材料的热工性质dR四、材料的热工性质四、材料的热工性质R1四、材料的热工性质四、材料的热工性质

27、4、材料的温度变形性、材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数变化。用线膨胀系数表示。表示。 L =（t2 t1） L 式中：式中：L线膨胀或线收缩量线膨胀或线收缩量 ，mm 或或 cm； （t2t1）材料前后的温度差，材料前后的温度差，K； 材料在常温下的平均线膨胀系数，材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K L材料原来的长度，材料原来的长度，mm或或m。 四、材料的热工性质四、材料的热工性质 材料的线膨胀系数材料的线膨胀系数与材料的组成和结与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对构有关，常选择合适

28、的材料来满足工程对温度变形的要求。如钢筋和混凝土的结合。温度变形的要求。如钢筋和混凝土的结合。四、材料的热工性质四、材料的热工性质1、材料的强度、材料的强度 材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。五、材料的力学性质五、材料的力学性质 （1 1）弹性）弹性 材料在外力作用材料在外力作用下产生变形，当外力下产生变形，当外力取消后能够完全恢复取消后能够完全恢复原来形状的性质称为原来形状的性质称为弹性。这种完全

29、恢复弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。（或瞬时变形）。 弹性材料的弹性材料的-曲线图曲线图五、材料的力学性质五、材料的力学性质（2 2）塑性）塑性 材料在外力作用材料在外力作用下产生变形，如果外下产生变形，如果外力取消后，仍能保持力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑能恢复的变形称为塑性变形性变形( (或永久变形或永久变形) )。 b a 变形变形荷载荷载 0Aab弹性变形弹性变形ob塑性变形塑性变形五、材料的力学性质五、材料的力学性质 大部分无机非

30、金属材料大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。普通混凝土、砂浆等。 脆性材料的另一特点是抗脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。意发挥这类材料的特性。 材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。形，材料的这种性质称为脆性。荷载荷载变形变形五、材料的力学性质五、材料的力学性质 （1 1）硬度）硬度 材料的硬度是

31、材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻刻划、压入其表面的能力。通常用划、压入其表面的能力。通常用刻划法刻划法， 回弹法回弹法和和压入法压入法测定材料的硬度。测定材料的硬度。4.4.硬度和耐磨性硬度和耐磨性五、材料的力学性质五、材料的力学性质 刻划法刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为的顺序，分为1010个硬度等级。个硬度等级。 回弹法回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土用于测定混凝

32、土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。等的表面硬度并间接推算其强度。五、材料的力学性质五、材料的力学性质 （2 2）耐磨性）耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：用磨耗率表示，计算公式如下：式中：式中：G 材料的磨耗率，材料的磨耗率， （g/cm2）；）；m1 材料磨损前的质量，（材料磨损前的质量，（g）；）；m2 材料磨损后的质量，（材料磨损后的质量，（g）；）；A材料试件的受磨面积材料试

33、件的受磨面积 ，（，（cm2）。）。AmmG21五、材料的力学性质五、材料的力学性质l材料的材料的耐久性耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。使用性能的性质。l材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括破坏作用包括物理物理、化学化学、机械机械及及生物生物的作用。的作用。物理作用物理作用 有干湿变化、温

34、度变化及冻融变化等。有干湿变化、温度变化及冻融变化等。化学作用化学作用 包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。机械作用机械作用 包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用生物作用 包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。蚀而破坏。六、材料的耐久性与环境协调性六、材料的耐久性与环境协调性环境协调性环境协调性 对资源和能源消耗少，对环境污染小，对资

35、源和能源消耗少，对环境污染小，循环再生利用率高。循环再生利用率高。 目前，提倡目前，提倡“绿色建材绿色建材”六、材料的耐久性与环境协调性六、材料的耐久性与环境协调性1 1、材料的组成对性质的影响、材料的组成对性质的影响 化学组成化学组成化学元素及化合物的种类与数量。化学元素及化合物的种类与数量。 矿物组成矿物组成天然的，人工烧制的。天然的，人工烧制的。 相相组织均匀的物质。组织均匀的物质。2 2、材料的结构对性质的影响、材料的结构对性质的影响 （1 1）宏观结构）宏观结构 （2 2）亚微观结构）亚微观结构 包括纳米微观结构包括纳米微观结构 （3 3）微观结构）微观结构v 晶晶 体体 按一定的规

36、则在空间呈有规律的排列。按一定的规则在空间呈有规律的排列。v 非晶体非晶体 不定形。不定形。 原因：熔融物质急冷，来不及成晶而成。原因：熔融物质急冷，来不及成晶而成。 如玻璃体如玻璃体( (粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰) )， 化学潜能大，一定条件下发生化学反应。化学潜能大，一定条件下发生化学反应。3 3、材料的构造对性能的影响、材料的构造对性能的影响 具有特定性质的材料结构单元间的相互组合具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。搭配情况。 与结构的区别与结构的区别： 构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系

37、。 如材料的孔隙、层理、纹理、疵病等。如材料的孔隙、层理、纹理、疵病等。 2022-7-29732022-7-2974掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、 石膏技术要求、性质熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用了解：石灰的生产、石灰的品种 本章教学目标2022-7-2975胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成固体，并在变化过程中把一些散粒材料或块状材料胶结成具有一定强度的整体的材料。定义与分类2022-7-2976胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶等气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料：各种水泥石灰石膏水玻璃2022-7-2977气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化

38、， 保持并发展其强度的胶凝材料。水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能 更好地在水中硬化，保持 并继续发展其强度的胶凝材料。2022-7-2978水硬性胶凝材料不仅可以在 凝结硬化，还可以 得到更好的凝结硬化。气硬性胶凝材料 在 凝结硬化。只能只能空气中空气中空气中空气中在水中在水中1、石灰-石膏时期2022-7-29792、石灰-火山灰时期3、水泥时期2022-7-29802.1 石 膏2022-7-2981|石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。膏。|2.1.1 石膏的

39、原料、生产及品种石膏的原料、生产及品种|1.石膏的原料石膏的原料|根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：|（1）无水石膏无水石膏（CaSO4）：也称）：也称硬石膏硬石膏，它，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。料。2022-7-2982|（2）天然石膏天然石膏（CaSO42H2O）：也称）：也称生石膏或生石膏或二水石膏二水石膏，大部分天然石膏矿为生石膏，是生产，大部分天然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。建筑石膏的主要原料。|（）（）建筑石膏建筑石膏 （CaSO41/2 H2O） 也称也称熟石膏熟石

40、膏或半水石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为内部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏和型半水石膏。型半水石膏。 |（4）化工石膏：指含有CaSO42H2O成分的化学工业副产品。 2022-7-29832022-7-2984脱硫石膏OHOHCaSOOHCaSO224170107242112122022-7-29850125 0.13MPa42422112122CCaSOH OCaSOH OH O ，1）.建筑石膏2）.高强石膏型半水石膏型半水石膏2022-7-2986|型半水石膏与型半水石膏与型半水石膏型半水石膏相比，结相比，结晶颗粒较

41、粗，比表面积较小，强度高，因晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为此又称为高强石膏高强石膏。3）.可溶性硬石膏 当加热温度升高到170200时，半水石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏（CaSO4）。此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。当加热温度升高到200250时，石膏中残留的水很少，凝结硬化非常缓慢，但遇水后还能逐渐凝结硬化非常缓慢，但遇水后还能逐渐生成半水石膏直至二水石膏。生成半水石膏直至二水石膏。2022-7-29874）.死烧石膏 当加热温度高于400时，石膏完全失水，成为不溶性硬石膏（CaSO4）。此无水石膏就失此无水石膏就失去了凝结硬化性能。但

42、去了凝结硬化性能。但当加入激发剂混合磨细后，又可恢复水化硬化能力，成为无水石膏水泥。它可制作石膏灰浆、石膏板和其它石膏制品。5）.高温煅烧石膏 温度高于800时，部分硬石膏分解出中CaO，磨细后的产品即为磨细后的产品即为高温煅烧石膏。OHCaSOOHOHCaSO242242211212022-7-2988 建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。 此反应实际上也是半水石膏的

43、溶解和二水石膏沉此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。石膏以胶体微粒自水中析出。2022-7-2989随着二随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了摩擦力和粘结断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了摩擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石

44、膏的初凝初凝；而后随着晶体颗粒间摩擦力和粘结力的增大，；而后随着晶体颗粒间摩擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的终凝终凝。 石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的构，这一过程称为石膏的硬化硬化。石膏浆体的凝结和硬。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。化，实际上是交叉

45、进行的。2022-7-2990（）凝结硬化速度快）凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终左右，终凝时间不超过凝时间不超过30min，这对于普通工程施，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐、酒精废液等。物胶、亚硫酸盐、酒精废液等。2022-7-2991（）凝结硬化时体积微膨胀（）凝结硬化时体积微膨胀 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后

46、的结晶过程，其体积不仅不晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（会收缩，而且还稍有膨胀（0.2%1.5%），这种膨胀不会对石膏造成），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。材料干燥时的开裂。2022-7-2992 建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，通常加入的水要比水化所需的水量多，因此，通常加入的水要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成

47、孔隙，造成石膏内部形的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部形成大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度成大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为为800kg/31000 kg/3，抗压强度约为，抗压强度约为Pa5Pa。2022-7-2993（）良好的隔热、吸音和（）良好的隔热、吸音和“呼吸呼吸”功能功能 石膏硬化体中大量的微孔，使其石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能是表面微孔对声音传导

48、或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，开口孔结构， 使石膏具有呼吸水蒸使石膏具有呼吸水蒸气的功能。气的功能。2022-7-2994（）防火性好，但耐水性差（）防火性好，但耐水性差 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结晶水，左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。火势的蔓延，具有良好的防火效果。 由于硬

49、化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。建筑石膏硬化体的耐水性较差。2022-7-2995（6 6）具有一定的调温调湿性）具有一定的调温调湿性 主要是因为其导热系数小、热容量大和孔隙率主要是因为其导热系数小、热容量大和孔隙率大。大。（7 7）耐水性和抗冻性差）耐水性和抗冻性差 主要是因为其孔隙率大、吸水性强。主要是因为其孔隙率大、吸水性强。 （8 8）有良好的装饰性和可加工性）有

50、良好的装饰性和可加工性 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。加工性。2022-7-29962. 石膏的技术要求1）.强度:抗折强度、抗压强度2）.细度：0.2mm方孔筛筛余（10%）3）.凝结时间:初凝时间（3min）、终凝时间（30min）见表21（P12）2022-7-2997eg:建筑石膏2.5GB97762022-7-2998（1 1） 石膏砂浆