建筑材料理论培训教材

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第一章建筑材料基本性质

本章为全书重点之一。在讨论具体性质之前，要求同学理解不同材料，在结构物中的功用不同，所处的环境不同，对其性质的要求也不同。本章所讨论的各种性质都是建筑材料经常要考虑的性质。掌握或了解这些性质的概念（包括定义、表示方法、实用意义等）对以后讨论各种材料意义重大。

建筑材料的性质可归纳为：物理性质、力学性质、化学性质、耐久性等。

第一节材料的组成与结构

一、材料的组成

材料的组成是决定材料性质的内在因素之一。主要包括：化学组成和矿物组成。

二、材料的结构

材料的性质与材料内部的结构有密切的关系。材料的结构主要分成：宏观结构显微结构微观结构。

第二节材料的物理性质

一、表示材料物理状态特征的性质

1、体积密度：材料在自然状态下单位体积的质量称为体积密度。

2、密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度。

3、堆积密度：散粒材料在规定装填条件下单位体积的质量称为堆积密度。

注意：密实状态下的体积是指构成材料的固体物质本身的体积；自然状态下的体积是指固体物质的体积与全部孔隙体积之和；堆积体积是指自然状态下的体积与颗粒之间的空隙之和。

4、表观密度：材料的质量与表观体积之比。表观体积是实体积加闭口孔隙体积，此体积即材料排开水的体积。

5、孔隙率：材料中孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。

6、开口孔隙率：材料中能被水饱和（即被水所充满）的孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。

7、闭口孔隙率：材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。即闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率。

8、空隙率：散粒材料在自然堆积状态下，其中的空隙体积与散粒材料在自然状态下的体积之比的百分率。

二、与各种物理过程有关的材料性质

1、亲水性：当水与材料接触时，材料分子与水分子之间的作用力（吸附力）大于水分子之间的作用力（内聚力），材料表面吸附水分，即被水润湿，表现出亲水性，这种材料称为亲水材料。

2、憎水性：当水与材料接触时，材料分子与水分子之间的作用力（吸附力）小于水分子之间的作用力（内聚力），材料表面不吸附水分，即不被水润湿，表现出憎水性，这种材料称为

憎水材料。

3、吸水性：材料吸收水分的能力称为吸水性，用吸水率表示。吸水率有两种表示方法：质量吸水率体积吸水率质量吸水率是材料在浸水饱和状态下所吸收的水分的质量与材料在

绝对干燥状态下的质量之比。体积吸水率是材料在浸水饱和状态下所吸收的水分的体积与材料在自然状态下的体积之比。

4、含水率：材料在自然状态下所含的水的质量与材料干重之比

例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状态下的体积为40立方厘米，质量为85.50克，吸水饱和后的质量为89.77克，烘干后的质量为82.30克。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、含水率。解：密度=干质量/密实状态下的体积=82.30/40×（1-0.24）=2.7克/立方厘米

开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积=（89.77-82.3）÷1/40=0.187

闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053

表观密度=干质量/表观体积=82.3/40×（1-0.187）=2.53

含水率=水的质量/干重=（85.5-82.3）/82.3=0.039

第三节材料的力学性质

一、材料在外力作用下的变形性质

1、弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力消除后，能够完全恢复原来形状的性质称为弹性，这种变形称为弹性变形。

2、塑性变形：材料在外力作用下产生变形而不出现裂缝，当外力消除后，不能够自动恢复原来形状的性质称为塑性，这种变形称为塑性变形。

二、强度

材料抵抗在应力作用下破坏的性能称为强度。强度通常以强度极限表示。强度极限即单位受力面积所能承受的最大荷载。有关材料的力学性质，在《材料力学》中有详尽的论述，本书不作要求。

注意：对于以力学性质为主要性能指标的材料，通常按其强度值的大小划分成若干等级或标号。脆性材料（混凝土、水泥等）主要以抗压强度来划分等级或标号，塑性材料（钢材等）以抗拉强度来划分。强度值和强度等级或标号不能混淆，前者是表示材料力学性质的指标，后者是根据强度值划分的级别。

第二章石材

本章的重点内容为常用建筑石材，其他内容不作要求。

一、砌筑用石材的规格

1、料石：截面的宽度、高度不小于200毫米，且不小于长度的1/4。

2、细料石：叠砌面的凹入深度不大于10毫米。

3、粗料石：叠砌面的凹入深度不大于20毫米。

4、毛料石：外形大致方正，一般不加工，高度不小于200毫米，叠砌面的凹入深度不大于25毫米

5、毛石：形状不规则，中部厚度不小于200毫米。主要用于基础、毛石混凝土。

二、常用建筑石材

1、花岗岩：主要矿物组成是长石、石英，为全晶制，块状结构，通常有灰、白、黄、红等多种颜色，具有很好的装饰性。抗风化性及耐久性高，耐酸性好，使用年限高。

2、石灰岩：主要由方解石组成，常呈灰、白等颜色，可用于基础、挡土墙等石砌体，破碎后可用于配制混凝土。它也是生产石灰和水泥等的原料。

3大理石：主要矿物组成是方解石和白云石。构造致密，呈块状，常呈白、浅红、浅绿等斑纹，装饰效果好。其吸水率小、杂质少、质地坚硬。

第三章气硬性胶凝材料

本章的重点是建筑石膏和石灰。

第一节石膏

一、石膏的化学组成

生产石膏的原料主要为含硫酸钙的天然石膏（又称生石膏）或含硫酸钙的化工副产品和磷石膏、氟石膏、硼石膏等废渣，其化学式为CaSO4.2H2O,也称二水石膏。将天然二水石膏在不同的温度下煅烧可得到不同的石膏品种。如将天然二水石膏在107~1700c的干燥条件下加热可得建筑石膏。

二、建筑石膏的凝结与硬化

将建筑石膏加水后，它首先溶解于水，然后生成二水石膏析出。随着水化的不断进行，生成的二水石膏胶体微粒不断增多，这些微粒比原先更加细小，比表面积很大，吸附着很多的水分；同时浆体中的自由水分由于水化和蒸发而不断减少，浆体的稠度不断增加，胶体微粒间的黏结逐步增强，颗粒间产生摩擦力和黏结力，使浆体逐渐失去可塑性，即浆体逐渐产生凝结。继续水化，胶体转变成晶体。晶体颗粒逐渐长大，使浆体完全失去可塑性，产生强度，即浆体产生了硬化。这一过程不断进行，直至浆体完全干燥，强度不在增加，此时浆体已硬化人造成石材。

浆体的凝结硬化过程是一个连续进行的过程。从加水开始拌合一直到浆体开始失去可塑性的过程称为浆体的初凝，对应的这段时间称为初凝时间；从加水拌合开始一直到浆体完全失去可塑性，并开始产生强度的过程称为浆体的硬化，对应的时间称为终凝时间。

三、建筑石膏的特性、质量要求与应用

（一）建筑石膏的特性

建筑石膏与其他胶凝材料相比有以下特性：

1、结硬化快

2、凝结硬化时体积微膨胀

3、孔隙率大与体积密度小

4、保温性与吸声性好

5、强度较低