建筑材料 教案

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一般讲,建筑物的安全性与可靠性主要取决于结构承重材料,而使用功能与建筑质量 水平决定与建筑功能材料。
(2)按成分划分
⎧ ⎪ ⎪
⎪⎪⎧金属材料⎩⎨⎧黑有色色金金属属
⎪⎪⎪⎪⎪无机材料⎪⎪⎪⎩⎪⎨非金属材料⎪⎩⎪⎨⎧天胶 烧然凝 土石材 制材料 品
⎪ ⎪
⎧植物材料
建筑材料 ⎪⎨有机材料⎪⎨沥青材料
⎪ ⎪
3、放射性 材料中放射性元素放出的射线,会对人的健康产生影响,这种性能称为材料的放射性。
§1-7 材料的组成、结构和构造
1、组成
⎜⎛ 化学组成
⎜ 矿物组成
⎜ ⎝
相组成
“界面相”是目前研究、改善和提高材料技术性质的“热点。
2、结构





⎪ 宏观结构





⎪⎪ ⎨
细观结构


⎪ 微观结构



2、通过做实验,培养基本实验技能,为日后从事科研工作打好基础。
学习方法:以材料的技术性质、质量检验及工程应用为重点,注意材料成分、构造、
生产过程等对其性能的影响,掌握各项性能间的有机联系。重视实验课与习题作业。
第一章 建筑材料的基本性质
一、授课提纲及讲解内容
1、物理性质
主要搞懂密度与表观密度、密度与孔隙率、孔隙率与空隙率之间的联系和区别。
4、学习目的和方法
这部分没有作业,讲解目的是要学生对建材知识有初步认识。
二、讲解时间
50min。
三、讲稿与板书(*加黑部分为黑板板书内容)
(一)建筑材料的定义和分类
1.定义:建筑材料是指各类建筑工程中应用的各种材料及其制品。它是一切工程建设 的物质基础。
2.分类: (1)按使用性能划分
⎧结构承重材料:要求有 较好的强度和耐久性 ⎪⎨墙体围护材料:要求有较好的绝热性能和隔音效果 ⎪⎩建筑功能材料:要求在某些方面有特殊功能
CaCO3 ⎯9⎯0⎯0οc→ CaO + CO2 ↑
注意:欠火石灰与过火石灰形成及危害。 2、熟化
CaO + H 2O → Ca(OH )2
注意“陈伏”作用。 根据“有效钙+镁”含量,生石灰及消石灰粉分为钙质和镁质两种石灰,每种石灰又 分为一、二、三 3 个等级。 3、硬化
Ca(OH )2 + CO2 + nH 2O → CaCO3 + (n + 1)H 2O
V0
ρ0
D 和 P 从两个不同侧面来反映材料的密实程度,两者关系为 P + D = 1。 D 和 P 通常
用百分数表示。 3、堆积密度、填充率和空隙率 堆积密度是指粉状、粒状和纤维材料在堆积状态下(包括了颗粒内部的孔隙和颗粒之
间的空隙),单位体积所具有的质量:
ρ

0
=
m V0′
ρ

0
的大小,不仅取决于材料的
绪论
一、授课提纲及讲解内容
1、建筑材料的定义和分类
定义中强调材料的多样性。分类有两种:一按成分,二按用途。
2、建筑材料在建筑工程中的地位
强调: ①材料费/投资比例之大;②材料用量之多; ③材料对结构的形式影响;④新材料出现对施工的影响。
3、建筑材料的发展趋势
分五个方面讲:①原材料;②工艺;③性能;④形式;⑤研究方向。
二、讲解时间
2×50min。
三、讲稿与板书(*加黑部分为黑板板书内容)
1、基本概念 胶凝材料是指经过自身的物理化学作用后,能够由浆体变成固体的物质。使用的目的 主要是胶结散粒材料和块体材料。 气硬性胶凝材料:只能在空气中硬化。 水硬性胶凝材料:不仅在空气中,而且在水中也能硬化。
§2-1 石 灰
1、生产
⎪⎩高分子材料
⎪⎪⎪⎪⎪复合材料⎪⎪⎪⎨⎧非 非 非金金金属 属 属
+ + +
非金属 有机材料 金属材料
⎪ ⎪
⎪⎩金属材料 + 有机材料
⎪⎩
(二)建筑材料在建筑工程中的地位
1、建筑材料是各项基本建设的重要物质基础,一般材料费占工程投资的 60%。
2、建材品种、质量及规格,直接影响工程的坚固、耐久、适用、美观和经济性,并
ρ
0
,而且还与材料的疏密度有关,还受材料含水程度
的影响。
填充率 D′ 是指散粒材料在堆积体积中,被颗粒填充的程度。空隙率 ρ ′ 是颗粒之间的
空隙所占堆积体积的比例。即
D′
=
V0 V0′
=
ρ

0
ρ0

P′
=
V0′ − V0 V0′
=1−
ρ

0
ρ0
P′ 和 D′ 从两个侧面反映材料颗粒互相填充的疏密程度。
§1-4 材料的热工性能
材料传导热量的性能称为导热性。其大小用导热系数表示:
λ = Qd (T2 − T1 ) At
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。
C= Q m(T2 − T1 )
比热与材料质量之积称为材料的热容量。它表示整个材料温度升高 1K 所吸收或降低 1K 所放出的热量。热容量大的材料便于调节室温,缓和室内温度波动。
抗渗性主要与材料的孔隙率和孔隙特征有关。
抗冻性
是指材料在水饱和状态下,抵抗多次冻融循环而不破坏,同时强度也不严重降低的性
质。表示方法也有二:
一是抗冻标号 D25、D50 ......D300 。二是冻融 15 次失重率是否满足要求。
测试抗冻标号有慢冻、快冻两种方法。材料受冻条件:温度、湿度、孔隙。材料孔隙 越大,水饱和程度越高,降温愈快,温度愈低,愈容易冻坏。
维护社会可持续发展。
3、在性能上,力求产品轻质、高强、耐久、美观,并高性能化和多功能化。
4、在形式上,发展预制装配技术,提高构件尺寸和单元化水平。
5、在研究方向上,研究和开发化学建材和复合材料,促进新型建材的发展。
(四)学习目的和方法
学习目的:
1、掌握建筑材料的基础知识,具有合理选择与使用建筑材料的能力。
测得含孔材料的V 时,一般用磨细的方法来求得。
表观密度 ρ0 ,一般是指材料在气干状态下的 ρ0 ,在烘干状态下的 ρ0 ,称为干表观密
度。 2、密实度与孔隙率
密实度是指材料体积内被固体物质所填充的程度;孔隙率是指材料体积内,孔隙体积所 占的比例。即
D = V = ρ0 V0 ρ
P = V0 − V = 1 − ρ
P ⋅ O,P ⋅ S,P ⋅ P,P ⋅ F 特点与应用;
4、特性水泥与专用水泥:一般了解; 5、水泥应用:品种与标号选择,验收,贮运,受潮鉴别,质量仲裁。
二、讲解时间
8×50min。
三、讲稿与板书(*加黑部分为黑板板书内容)
1、基本概念 水泥呈粉末状,是一种水硬性胶凝材料。水泥既可用以制造各种砼结构与构件,又常 用来做灌浆材料,以加固地基与基础。 按 GB4131-84 水泥命名原则,用于一般土木工程的水泥为通用水泥,如硅酸盐水泥, 普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥,又号称五大水泥;适用专门用途的水泥称 为专用水泥如道路水泥,砌筑水泥,油井水泥等;具有比较突出的某种性能的水泥,称为特 性水泥,如快硬水泥,抗硫酸盐水泥,低热水泥等。最近又推出一种叫做复合水泥的品种。 每种水泥又按其胶砂强度的大小,分为若干强度等级。
硅酸盐模数 n ,二是密度。 n 愈大,粘性愈大;密度愈大,粘性愈好。水玻璃应用:
1、加固土壤,提高地基承载能力; 2、涂刷材料表面,提高建筑物抗风化能力; 3、配制防水剂,用于赌漏; 4、配制水玻璃矿渣砂浆,修补砖墙裂缝; 5、配制专门用途的砂浆和砼。
第三章 水 泥
一、授课提纲及讲解内容
1、水泥命名与分类; 2、硅酸盐水泥:定义,原料,生产,矿物组成,凝结硬化,技术性质,侵蚀; 3、掺混合材水泥:混合材定义,分类,开发意义,混合材水泥,
§1-2 材料的力学性质
1、变形性质
弹性变形:外力除去后可完全消失的变形。
塑性变形:外力除去后不能消失的变形。
脆性材料:材料在破坏前有明显的塑性变形者。
塑性材料:材料在破坏前无明显的塑性变形者。
E=σ 弹性模量: ε 。
徐变与松弛:在长期不变外力作用下,变形逐渐增大的现象叫徐变;在长期荷载作用 下,如总变形不变,而引起应力逐渐降低的现象,成为应力松弛。
KR
=
R水饱和 R干
一般认为,K R > 0.85 的材料是耐水性的,要求长期受水浸泡或潮湿环境中的重要建
筑物 K R > 0.85 ,次要建筑物 K R > 0.70 。
4、抗渗性与抗冻性
抗渗性
是指材料抵抗压力水渗透的性质,表示方法有二。
一是渗透系数 K
=
Q At
d H
;二是抗渗标号 S2、S4、S6 ......S12 。
§1-3 材料与水有关的性质
1、亲水性与憎水性 材料很快将水吸入内部或使水在材料表面散开来,这种与水的亲和性称为亲水性。 材料不吸水或使水呈珠状存在于材料表面,这种不易被润湿的性质成为憎水性。
2、吸水性与吸湿性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性,用吸水率表示;
ω wa
质量吸水率
=
m1 − m m
×100%
ω wa
体积吸水率
=
m1 − m ×100% ρ wv0
材料在空气中,能自发地吸收空气中的水分的性质称为吸湿性,用含水率表示:
ω wc
=
mh − m ×100% m
材料在气干状态下的含水率,称为平衡含水率,在饱和面干状态状下的含水率即为吸水 率。
3、耐水性 是指材料长期处于水的作用下不破坏,其强度也不严重降低的性质,用软化系数表示:


⎧ 致密结构
⎪ ⎪
按孔隙分
⎪ ⎨
多孔结构
⎪ ⎪⎪ ⎨
⎪ ⎩
微孔结构
⎧ 堆聚结构

⎪ ⎪
按存在状态分

⎪⎩
⎪ ⎪
纤维结构
⎨ ⎪
层状结构
⎪⎩ 散粒结构
⎧晶体结构
⎪ ⎨
玻璃体结构
⎪ ⎩
胶体结构
第二章 气硬性胶凝材料
一、授课提纲及讲解内容
1、什么是胶凝材料、气硬性胶凝材料、水硬性胶凝材料? 2、石灰:注意讲清楚过火石灰、欠火石灰、陈伏几个概念,及为什么说石灰是气硬 性胶凝材料内容。 3、石膏:主要应用。 4、水玻璃:主要讲其的多用途性。
2、硬化
CaSO4

1 2
H 2O
+
3 2
H
2O

CaSO4

2H
2O
建筑石膏按强度、细度、凝结时间分为优等、一等、合格三个等级。
3、应用
石膏应用于室内装饰、抹灰、粉刷,还常用来制造石膏板和石膏制品。石膏板是很好的
一种装饰、绝热、吸声材料。
§2-3 水玻璃
水玻璃,又名泡化碱,主要成分 Na2 ⋅ nSiO2 。影响水玻璃粘性和强度的主要因素一是
§1-5 材料的耐久性
是指材料在使用过程中,能长期抵抗各种环境因素而不破坏,且能保持原有性质的性 能。环境因素有:
⎧物理作用:干湿、温度 、冻融、磨蚀等 ⎪⎨化学作用:酸、碱、盐液及有害气体 ⎪⎩生物作用:虫、菌
耐久性是一个综合指标。提高耐久性措施:一是提高材料本身的密实性;二是在材料 表面覆盖。
§1-6 材料的其他性质
2、材料的强度 理论强度:指按材料结构质点引力计算的强度,一般都很高。 实际强度:按材料在荷载下实际具有的强度,一般远远低于理论强度。原因是材料内 部都存在很多缺陷。 通常意义上的强度是指材料的实际强度,常用强度有:压、拉、弯、剪强度。 3、其他性质 脆性:外力下,直到断裂前都不出现明显塑性变形性质。 韧性:在冲击、振动荷载下,材料能承受很大变形而不致破坏的性质。 疲劳极限:交替荷载作用下,应力也随时间作交替变化,这种应力超过某一限度而长 期反复会造成材料的破坏,这个限度叫做疲劳极限。 硬度:受外界物质的摩擦作用而减小质量和体积的现象。 磨损:同时受摩擦和冲击两种作用,而减小质量和体积的现象。
1、装饰性能 是指材料具有美化整个建筑物,并可保护建筑物,改善室内环境条件的性能。所以说装 饰性能实际上也是一个综合性能。
选用装饰材料要考虑颜色、光泽、透明度、表面组织、形状尺寸、成本造价以及多功能 性。
2、防火性能 是指材料在使用状态下,抵抗火灾作用的性能。按燃烧性能可将材料分为燃烧材料、难 燃材料和非燃烧材料。
是一个综合指标。
6、其他性质
装饰性、防火性、放射性。
二、讲解时间
3×50min。
三、讲稿与板书(*加黑部分为黑板板书内容)
§1-1 材料的物理性质
1、密度与表观密度
密度 ρ = m ; V
表观密度 ρ0
=
m V0
V —材料在绝对密实状态下的体积,是指不包括孔隙体积在内的固体所占有的实体积。
V0 —材料在自然状态下的体积,或称表观体积,是指包括内部孔隙的体积。
注意:硬化是由碳化和结晶析水两个过程完成的。而且两个过程都是在空气中进行的。
4、应用
石灰膏配制砌筑和抹面砂浆,石灰乳作粉刷材料,石灰粉配制三合土做基础垫层。
§2-2 建筑石膏
1、生产
CaSO4

2H
2O
⎯1⎯07~⎯170⎯οC → CaSO4

1 2
H
2O
+1
1 2
H
2O
注意:加热温度不易高于170οC 。
2、力学性质
变形性质有弹塑性变形、脆塑性材料、弹性模量、徐变和松弛几个内容。强度主要了
解材料实际强度为什么比理论强度低许多。其他性质有脆性、韧性、疲劳、硬度、磨损等,
一般了解即可。
3、触水性质
搞明白亲水性与憎水性、吸水性与吸湿性、耐水性、抗渗、抗冻性概念。
4、热工性质
主要是绝热性能,指标导热系数。
5、耐久性
在一定程度上影响工程结构形式与施工方法。
3、建筑工程许多技术问题的突破,往往依赖于建材问题的解决。
4、新材料的出现,又将促进结构设计及施工技术的革新。
(三)建筑材料的发展趋势
Baidu Nhomakorabea
1、在原材料上,利用再生资源、工农业废渣、废料,保护土地资源。
2、在工艺上,引进新技术,改造淘汰旧设备,降低原材料与能耗,减少环境污染,
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