建筑材料基础知识

建筑材料基础知识一、建筑材料的分类按其性能建筑材料可分为无机材料、有机材料和复合材料。

无机材料分为金属材料和非金属材料。

有机材料有天然的，也有人工合成的。

根据材料在建筑物中所起作用的不同，建筑材料可分为两大类:第一类是承重结构用途材料，如砖、石、混凝土、砂浆、钢铁和木材等。

第二类是特殊用途材料，如吸音板、耐火砖、防锈漆、泡沫玻璃、彩色水泥等。

建筑材料是建筑工程的物质基础。

它决定着建筑物的坚固、耐久、适用、经济和美观。

建筑材料费占整个工程费的60%以上。

必须研究各种材料的原料、组成、构造和特性，才能合理选择和正确使用建筑材料。

建筑材料的同种产品往往分成几个等级和标号。

每个等级的材料应保证一定的质量，这就是材料标准。

在材料标准中规定了材料的规格、尺寸、细度、化学成分、强度、技术指标等。

材料在出厂、验收和使用前应抽样检验，看它是否符合标准。

建筑材料标准有国家标准、部颁标准和企业内部控制标准之分。

材料标准对生产科研和使用都是必要的。

生产工厂在保证产品符合标准的条件下，致力于提高产量、降低成本和产品升级。

科研单位根据材料标准研究提高质量、改进性能和研制新品种。

使用单位根据标准正确选用建筑材料，以确保建筑成品质量并节约工料。

我国建筑材料标准和名称举例如下:GB ——国家标准;JC——国家建委建筑材料标准;HG——化学工业部标准;YB——冶金工业部标准;SY——石油工业部标准。

建筑材料的国际标准和外国标准代号和名称如下:ISO——国际标准;RILEM国际材料与结构试验研究协会。

硅酸盐水泥硅酸盐水泥在欧洲称为波特兰水泥，这是因为它与水化合所得的水泥石的颜色，与英国波特兰出产的石灰石颜色相似。

我国称它为硅酸盐水泥，从名称上即可得知，它的主要成分是硅酸钙。

硅酸盐水泥的主要原料是石灰石、粘土和铁矿粉。

水泥成品的主要矿物成分是硅酸三钙和硅酸二钙，二者合计占70%以上。

此外还有少量铝酸三钙和铁铝酸四钙。

硅酸盐水泥是浅绿灰色粉末，加入约0.5倍的水井进行拌和，可得具有塑性的膏浆。

注人模内，数小时后开始凝结而失去流动性。

然后强度与日俱增，一般28天可达到最终强度，再形成坚硬的水泥石。

根据国家标准GB175-85规定，硅酸盐水泥分为425、525、625、725四种标号。

就是将水泥与标准砂和水按一定比例混合，制成试件，28天的抗压强度，应达到425~725kg/cm2。

水泥在建筑上主要用于拌制砂浆和混凝土。

普通硅酸盐水泥简称普通水泥，它是由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料和微量石膏(约3%)共同磨细制成的水硬性胶凝材料。

根据国家标准规定，所掺非活性混合材料不得超过水泥重量的10%，所掺活性混合材料则不得超过15%。

非活性混合材料又称填充性混合材料，例如石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣等。

它们与水泥成分不起化学作用，即无化学活性，掺入它们仅起到增加水泥产量、调整水泥标号和减少水化热等作用。

活性混合材料如硅藻土、蛋白石、火山灰、粉煤灰和粒化高炉矿渣等。

其主要成分是活性氧化铝。

这些混合材料磨成细粉能与水泥水化后析出的氢氧化钙化合，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，并逐渐结晶，从而提高水泥的强度。

按照国家标准，普通水泥分为275、325、425、525、625、725等六个标号。

由于普通水泥中所掺混合材料分量较少，其性能与硅酸盐水泥相近。

矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥，它是由硅酸盐水呢熟料和粒状高炉矿渣加入微量石膏(约占3%)共同磨细制成。

水泥中粒化高炉矿渣的掺入量占全部重量的20%~70%。

矿渣水泥的水化反应分两阶段进行。

第一阶段是熟料中的硅酸三钙、硅酸二钙与水化合，第二阶段是硅酸三钙水化时析出的氢氧化钙以及掺入的石膏，与矿渣中的活性成分化合成水化硅酸钙与水化硫铝酸钙等。

由于第二阶段化学反应进行得较慢，所以矿渣水泥的早期强度比普通水泥为低，但28天的强度仍符合标准。

按照国家标准，矿渣水把为275、325、425、525和625五个标号。

矿渣水泥水化热较小，耐热性较好，耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好。

早期强度低，后期强度增长较快。

不适用于早期强度要求较高的工程，却适合于大体积混凝土结构、水下工程和蒸汽养护的混凝土构件。

水泥标号水泥标号是用以表示水泥强度的等级。

通常根据标准强度检验方法所得的28天龄期的抗压强度而定。

例如425号水泥即指该水泥试样按标准方法测得的28天龄期抗压强度在425~524kg/mf之间。

同时，该试样的3天、7天抗压强度和3天、7天、28天抗折强度也必须达到标准中相对应425号水泥的规定。

有些特种水泥，如快硬硅酸盐水泥，标号由3天抗压强度确定。

水泥划分标号等级，对合理使用水泥有重要的意义。

用软炼法测定水泥标号指标，一般是225、275、325、425、525、625等号。

标准砂按规定方法测定水泥标号时所用的符合标准规定的石英砂。

测定水泥标号时需制作水泥砂浆试件。

砂的化学成分与物理性质必然影响试件的强度。

所以，试验用砂应符合一定标准，才能准确鉴定水泥标号。

而且，为了使全国各水泥厂、各实验室的测定结果有良好的可比性，全国应使用同一种砂，即标准砂。

我国标准砂砂源在福建平潭，通称平潭标准砂，是二氧化硅含量在96%以上的石英质海砂。

经过洗)烘、筛之后，其质量达到国家标准(GBl78—77)的规定。

国际标准化组织提出的标准砂，需符合(ImR679—68)的规定。

建筑砂浆由无机胶结材料和细骨料加水拌和而成。

开始时具有流动性，便于施工。

经过几天后变成坚硬的固体。

配制砂浆所用的胶结材料有水泥、石灰、石膏等。

常用的细骨料有砂和石渣等。

按照用途的不同，砂浆可分为砌筑砂浆和抹面砂浆。

砌筑砂浆用于砌筑砖石砌体，它能将小块的砖石粘结成坚固的整体。

砌筑砂浆本身要有一定的强度。

例如砌筑砖墙常用的50号混合砂浆，其抗压强度为5Okg/c时，胶结材料既用水泥又用石灰，细骨料为中粗细的砂。

抹面砂浆用于墙、柱、地面等表面的抹面，既能保护主体结构，又有一定装饰作用。

墙、柱面抹灰，干燥环境可用石灰砂浆，一般情况可用混合砂浆，潮湿环境则用水泥砂浆。

抹面砂浆要求粘结力强，和易性好，能抹成平整的薄层。

在水泥砂浆中掺入防水剂，可以大大提高砂浆的抗掺能力，称为防水砂浆。

用于墙面、柱面、地面、天棚表面装饰用的砂浆，称为装饰砂浆。

砂浆标号用以表示砂浆强度的等级。

用7.07m×7.07m×7.07m试件，在标准条件下养护28天，测其抗压强度，以此定出砂浆标号。

一般分为0、2、4、10、25、50、75、100、150、20等标号。

0号表示未硬化的砂浆150、20号砂浆用于特殊的工程。

白色水泥凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的铁质含量少的熟料，再加入适量的石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白色水泥。

它有325、425二个标号和一级、二级、三级、四级四个等级。

其白度分别为184%、80%、75%、70%(以纯净氧化镁的白度为100%)。

白色水泥强度高，颜色洁白富于装饰效果。

常用于建筑物的外部装饰、建筑小品和雕塑艺术。

白色水泥使用时应注重搅拌工具的清洁，不使掺入杂质，以保持它的纯洁性。

白色水泥价格相当于普通水泥的3~4倍，应节约使用。

三合土三合土通常是碎砖(砖渣)、砂与熟石灰粉加水拌和而成的混合物。

常用来铺筑墙基下的垫层、地坪垫层，也可铺筑某些车间的地面。

将断砖用小锤敲击，使之碎成粒径3~5cm的小块，这就是碎砖(或称砖渣)。

砂要用较廉价的细砂(青砂)。

石灰用熟石灰粉(消石灰)。

三者的体积比为石灰=砂=碎砖=1=224或12326。

加水适量，拌和均匀，分层铺筑穷实。

最后在表面浇一层浓浆，洒上砂子，拍打平整。

三合土中的碎砖也可用碎石、卵石或矿渣代替。

砂可以用细炉渣代替。

若以粗细兼有的炉渣代替碎砖与砂，则称为石灰炉渣垫层。

石灰炉渣的常用配合比为石灰=炉渣=123(体积比)。

灰土灰土又称石灰土，或叫石灰加固处理土，是熟石灰粉与粘土的混合物，加水拌和，分层开实或压实而成。

常用于路面底层、墙基和地坪垫层。

用于灰土的土质，粘性土比砂性土好。

粘土颗粒较细，能与石灰发生化学反应而生成硅酸钙和铝酸钙，从而使土壤结团、硬化，提高强度。

灰土中消石灰剂量约为干士重的8%~12%(体积比，石灰：±＝1 :(4~6))。

若用石灰下脚料时，石灰为干土重的10%~20%(体积比，石灰:177＝18226;(2~4)〉。

可以在石灰土中掺入焦渣(又称煤渣或炉渣)，名为石灰焦渣土，也称二渣土，也可以在石灰土中掺人粗骨料（碎石、碎砖、重矿渣等)，名为石灰多合士。

碳素钢建筑工程中所用的钢，其主要化学元素是铁和碳，所以称为碳素钢。

钢中的碳不是游离的碳，而是与铁相化合的碳。

碳化铁或渗碳体是一种含碳 6.7%的铁和碳的间隙式化合物，其化学分子式为Fe3C 。

作为一种间隙化合物，它是非常硬而脆的。

随着含碳量的增加，钢的强度提高但脆性也增加，不耐冲击。

常用的碳素钢根据其机械性能分为七个钢号。

1号钢强度最低，抗拉强度为32~4okg/mrt。

常用的3号钢，抗拉强度大于7Okg/md。

但拉拉强度越大，其塑性和韧性越差。

钢的拉断伸长率，1号钢为28%以上33号钢为22%以上;而7号钢仅为8%。

建筑工程常用的钢材有钢筋、型钢(角钢、槽钢、工宇钢等)、钢板、钢管等。

合金钢合金是由两种或多种化学元素所组成的具有金属特性的物质。

合金钢是指加有一定量的一种或几种合金元素的钢种的总称。

常用的合金元素有:锤、硅、铬、镍、钨、钼、钒、钛、硼等。

建筑工程中用的是低合金钢。

其合金元素较少，但性能较碳素钢有很大改善，现行热轧钢筋，按强度分为四级。

除I级为碳素钢(3号钢，含碳量为0.1%~0.22%)外，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级全是低合金钢，其中Ⅱ级钢筋的钢号为20锰硅；Ⅲ级钢前的钢号为25锰硅；Ⅳ级钢筋的钢号为40硅2锰钛等。

低合金钢的钢号表明了碳及各合金元素的含量。

例如45硅2锰钛，牌号前面的数字是表示平均含碳量(以万分之几计)。

后边的化学元素是合金元素，当平均合金元素含量小于1.50%时，仅标明元素，一般不标明含量；平均合金元素含量为1.50%~2.49%、2.50%~3.49% ……时，则相应写成2、3……二、建筑钢材建筑钢材通常可分为钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋。

钢结构用钢主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。

品种有型钢、铜管和钢筋。

型钢中有角钢、工字钢和槽钢。

钢筋混凝土结构用钢筋，按加工方法可分为:热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和钢绞线管;按表面形状可分为光面钢筋和螺纹;按钢材品种可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢等。

我国钢筋按强度可分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V 五类级别。

三、建筑木材木材是天然的建筑材料之一，它的优点是质轻、高强、易加工、富有弹性、耐冲击、隔热、纹理美观等。