建筑材料理论

小11 · 发表于 2014-6-23 10:49:32

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

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第六章建筑砂浆
建筑砂浆和混凝土的区别在于不含粗骨料，它是由胶凝材料、细骨料和水按一定的比例配制而成。按其用途分为砌筑砂浆和抹面砂浆；按所用材料不同，分为水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆和水泥石灰混合砂浆等。合理使用砂浆对节约胶凝材料、方便施工、提高工程质量有着重要的作用。
第一节砂浆的技术性质
一、新拌砂浆的和易性
砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层，且与基层紧密黏结的性质。包括流动性和保水性两方面含义。
（一）流动性
影响砂浆流动性的因素，主要有胶凝材料的种类和用量，用水量以及细骨料的种类、颗粒形状、粗细程度与级配，除此之外，也于掺入的混合材料及外加剂的品种、用量有关。通常情况下，基底为多孔吸水性材料，或在干热条件下施工时，应选择流动性大的砂浆。相反，基底吸水少，或湿冷条件下施工，应选流动性小的砂浆。
（二）保水性
保水性是指砂浆保持水分的能力。保水性不良的砂浆，使用过程中出现泌水，流浆，使砂浆与基底黏结不牢，且由于失水影响砂浆正常的黏结硬化，使砂浆的强度降低。影响砂浆保水性的主要因素是胶凝材料种类和用量，砂的品种、细度和用水量。在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等粉状混合材料，可提高砂浆的保水性。
二、硬化砂浆的强度
影响砂浆强度的因素有：当原材料的质量一定时，砂浆的强度主要取决于水泥标号和水泥用量。此外，砂浆强度还受砂、外加剂，掺入的混合材料以及砌筑和养护条件有关。砂中泥及其他杂质含量多时，砂浆强度也受影响。
第二节砌筑砂浆
一、砌筑沙浆的组成材料
（一）胶凝材料
用于砌筑沙浆的胶凝材料有水泥和石灰。水泥品种的选择与混凝土相同。水泥标号应为砂浆强度等级的4-5倍，水泥标号过高，将使水泥用量不足而导致保水性不良。石灰膏和熟石灰不仅是作为胶凝材料，更主要的是使砂浆具有良好的保水性。
（二）细骨料
细骨料主要是天然砂，所配制的砂浆称为普通砂浆。砂中黏土含量应不大于5%；强度等级小于M2.5时，黏土含量应不大于10%。砂的最大粒径应小于砂浆厚度的1/4-1/5，一般不大于2.5毫米。作为沟缝和抹面用的砂浆，最大粒径不超过1.25毫米，砂的粗细程度对水泥用量、和易性、强度和收缩性影响很大。
二、砂浆配合比选择
（一）砌筑沙浆的种类及强度等级的选择
1、砌筑沙浆的种类
常用的砌筑砂浆有水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。水泥砂浆适用于潮湿环境及水中的砌体工程；石灰砂浆仅用于强度要求低、干燥环境中的砌体工程；混合砂浆不仅和易性好，而且可配制成各种强度等级的砌筑沙浆，除对耐水性有较高要求的砌体外，可广泛用于各种砌体工程中。
2、砌筑沙浆强度等级的选择
一般情况下，多层建筑物墙体选用M1-M10的砌筑沙浆；砖石基础、检查井、雨水井等砌体，常采M5砂浆；工业厂房、变电所、地下室等砌体选用M2.5-M10的砌筑沙浆；二层以下建筑常用M2.5以下砂浆；简易平房、临时建筑可选用石灰砂浆。
（二）砌筑沙浆的配合比
砂浆拌合物的和易性应满足施工要求，且新拌砂浆体积密度：水泥砂浆不应小于1900千克/立方米；混合砂浆不应小于1800千克/立方米。砌筑沙浆的配合比一般查施工手册或根据经验而定。
第七章烧结制品和熔融制品
本章只要求掌握烧结普通砖。烧结普通砖是以黏土、页岩、粉煤灰等为主的原料，经成型、干燥、焙烧而成的实心砖或空洞率不大于15%的砖。
（一）烧结普通砖的技术性质
1、基本物理性质
烧结普通砖的标准外行尺寸为240*115*53毫米，在加上10毫米砌筑灰缝，4块砖长或8块砖宽、16块砖厚均为1米。1立方米砌体需砖512块。
2、外观质量
砖的外观质量，主要要求其两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺楞掉角尺寸、裂纹长度及完整面等六项内容符合规范规定。
3、抗风化性能
抗风化性能是指砖在长期受到风、雨、冻融等综合条件下，抵抗破坏的能力。凡开口孔隙率小、水饱和系数小的烧结制品，抗风化能力强。
4、泛霜与石灰爆裂
泛霜是砖在使用中的一种析盐现象。砖内过量的可溶盐受潮吸水溶解后，随水分蒸发向砖表面迁移，并在过饱和下结晶析出，使砖表面呈白色附着物，或产生膨胀，使砖面与砂浆抹面层剥离。对于优等砖，不允许出现泛霜，合格砖不得严重泛霜。石灰爆裂是指砖坯体中夹杂着石灰块，吸潮熟化而产生膨胀出现爆裂现象。对于优等品砖，不允许出现最大破坏尺寸大于2毫米的爆裂区域；对于合格品砖，要求不允许出现破坏尺寸大于15毫米的爆裂区域。
第八章建筑金属材料
本章重点介绍建筑钢材，包括钢结构用型钢、钢板和钢管，以及钢筋混凝土用钢筋和钢丝。是本书重点之一。
第一节建筑钢材基本知识
一、铁和钢的概念
（一）铁
铁分为白口铁和灰口铁。白口铁主要作为炼钢的原料；灰口铁可直接用于铸造，故称铸铁。
（二）钢
将熔融的生铁进行氧化，使其中碳、硫、磷等杂质含量降低到允许范围内，这种碳