建筑材料教案

编号：

教案

2016 ～2017 学年度第二学期

分院（系）：

教研室：

课程名称：建筑材料

课程学分：

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作者及出版社：

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基本内容

和时间分配一、建筑材料的定义和分类

人类赖以生存的总环境中，所有构筑物或建筑物所用材料及制品统称为建筑材

料。本课程的建筑材料是指用于建筑物地基、基础、地面、墙体、梁、板、柱、屋顶

和建筑装饰的所有材料。

建筑材料的分类：

1、按材料的化学成分分类，可分为无机材料、有机材料和复合材料三

大类：

无机材料又分为金属材料（钢、铁、铝、铜、各类合金等）、非金属材料（天然

石材、水泥、混凝土、玻璃、烧土制品等）、金属—非金属复合材料（钢筋混凝土等）；

有机材料有木材、塑料、合成橡胶、石油沥青等；

复合材料又分为无机非金属—有机复合材料（聚合物混凝土、玻璃纤

维增强塑料等）、金属—有机复合材料（轻质金属夹芯板等）。

2、按材料的使用功能，可分为结构材料和功能材料两大类：

结构材料——用作承重构件的材料，如梁、板、柱所用材料；

功能材料——所用材料在建筑上具有某些特殊功能，如防水、装饰、

隔热等功能。

二、建筑材料的特点

建筑材料在工程中的使用必须有以下特点：具有工程要求的使用功能；

具有与使用环境条件相适应的耐久性；具有丰富的资源，满足建筑工程对

材料量的需求；材料价廉。

建筑环境中，理想的建筑材料应具有轻质、高强、美观、保温、吸声、

防水、防震、防火、无毒和高效节能等特点。

三、技术材料的类型

我国常用的标准有如下三大类：

1、国家标准

国家标准有强制性标准（代号GB）、推荐性标准（代号GB/T）。

2、行业标准

3、地方标准（代号DBJ）和企业标准（代号QB）。

标准的表示方法为：标准名称、部门代号、编号和批准年份。

辅助手段

基本内容

和时间分配

一、材料的组成、结构及构造对性质的影响

材料的组成：包括化学组成和矿物组成。它是决定材料各种性质的重

要因素。

材料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。它是决定材料各

种性质的最重要因素。

1、宏观结构（构造）：用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大

组织称为宏观结构，可分为：

（1）致密结构—如钢材、有色金属、玻璃、塑料、致密的天然石材等，

其特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好。

（2）多孔结构—如加气混凝土、泡沫塑料等，其特点是强度较低，吸

水性大，抗渗和抗冻性较差，绝缘性较好。

（3）微孔结构—如普通烧结砖、建筑石膏制品等，其特点与多孔结构

材料特点相同。

（4）纤维结构—如木材、竹材、玻璃纤维增强塑料、石棉制品等，其

特点是平行纤维方向与垂直纤维方向的各种性质具有明显差异。

（5）片状或层状结构—如胶合板、纸面石膏板、各种夹心板等，其特

点是平面各向同性，同时提高了材料的强度、硬度等，综合性能好。

（6）散粒结构—如砂子、石子、膨胀珍珠岩等，其特点是颗粒之间存

在大量空隙，其空隙率大小主要取决于颗粒级配、颗粒形状及大小等。

2、细观结构：用光学显微镜所观察到的微米级组织结构称为细观结构。

材料的细观结构对其力学性质、耐久性等影响很大。

3、微观结构：用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来研究材料原子、

分子级的微观组织称为微观结构，分为晶体与非晶体。

二、材料的物理性质

（一）密度、表观密度与堆积密度

1、密度（ρ）：是指材料在绝对密实状态下，单位体积的干质量。

2、表观密度（ρo）：是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。

的质

量。

重点比较三者之间的区别。

（二）材料的密实度与孔隙率

1、密实度（D）：是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体

体积

占总体积的比例。

2、孔隙率（P）：指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。

D+P=1

（三）材料的填充率与空隙率

1、填充率（Dˊ）：是指散粒材料在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。

2、空隙率（Pˊ）：是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积

占堆

积体积的百分率。

Dˊ+Pˊ=1

（四）材料与水有关的性质

1、材料的亲水性与憎水性

材料在空气中与水接触时，能被水湿润者为亲水性，具有亲水性的材料称为

亲水材料；否则为憎水性，具有憎水性的材料称为憎水性材料。

2、材料的吸水性与吸湿性

（1）含水率（Wh）：指材料中所含水的质量占其干质量的百分率。

（2）吸水性：指材料与水接触吸收水分的性质，其大小用吸水率表示，分

为体积吸水率和体积吸水率。

一般材料的孔隙率愈大，吸水性愈强；开口而连通的细小孔隙愈多，吸水性

愈强；闭口孔隙，水分不易进入；开口的粗大孔隙，水分容易进入，但不能存留，故吸水性较小。

材料的吸水性会对其性质产生不利影响。如材料吸水后，使其质量增

加，体积膨胀，导热性增加，强度和耐久性下降。

3、材料的耐水性

耐水性是指材料长期在水作用下，保持其原有性质的能力。结构材料

的耐水性主要指强度的变化，用软化系数（K

R ）来表示。K

R

的大小，说明

材料吸水饱和后其强度下降的程度。K

R

越大，表明材料吸水饱和后其强度

下降越少，其耐水性越强；反之则耐水性越差。一般认为K

R

≥0.85的材料，

称为耐水性材料。经常位于水中或受潮严重的重要结构物，应选用K

R

≥0.85

的材料；受潮较轻的或次要结构物，应选用K

R

≥0.75的材料。

4、材料的抗渗性

抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性能。用抗渗系数K表示。

5、材料的抗冻性

抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，其强度也不严重降低的性质。用抗冻等级表示。

抗冻等级是以试件在吸水饱和状态下，经冻融循环作用，质量损失和强度下降均不超过规定数值的最大冻融循环次数来表示。

（五）材料的热性质

1、导热性

材料传递热量的性质称为材料的导热性。用导热系数λ表示。

导热系数越小，材料的隔热保温性能越好。

2、热容量

材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量。用Q表示

3、热变形性

材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质，称为材料的热变形性。用线膨胀系数α表示。线膨胀系数α越大，表明材料的热变形量越大。

4、耐燃性

材料在空气中遇火不着火燃烧的性能，称为材料的耐燃性。按照遇火时的反应将材料分为非燃烧材料、难燃烧材料和燃烧材料三类。

三、材料的力学性质

1、强度：是指材料在外力（荷载）作用下不破坏时能承受的最大应力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗弯（抗折）、抗剪强度等。

2、强度等级：根据其极限强度的大小，划分成若干不同的等级，称为材料的强度等级。脆性材料主要根据其抗压强度来划分；塑性材料和韧性材料主要根据其抗拉强度来划分。

3、比强度：材料的强度与其表观密度的比值，称为比强度。它是衡量材料轻质高强性能的一项重要指标。比强度越大，则材料的轻质高强性能越好。

4、弹性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，能完全恢复到原形状的性质。

5、塑性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。

6、脆性：材料在外力作用下，直到破坏前并无明显的塑性变形而发生突然破坏的性质。

7、韧性：材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较大能量，并产生较大变形而不发生破坏的性质。

四、材料的装饰性

建筑装饰材料的作用主要起装饰作用、保护作用和其他特殊作用（绝热、防潮、防火、吸声、隔音等），而装饰效果主要取决于装饰材料的色彩、质感和线型。

五、材料的耐久性

材料在使用过程中，能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不失去其原有性能的性质。

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基本内容

和时间分配

一、胶凝材料概念和分类

在建筑工程中，将散粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如砖或石

块）粘合为一个整体的材料，统称为胶凝材料。

胶凝材料可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。

有机胶凝材料又分为沥青类、天然树脂类、合成树脂类；无机胶凝材

料又分为气硬性胶凝材料（如石膏、石灰、水玻璃、菱苦土）、水硬性胶凝

材料（如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其他水泥）

二、建筑石膏的特性及应用

特性：1、凝结硬化快；2、微膨胀性；3、孔隙率大；4、耐水性差；5、

抗火性好；6、塑性变形大。

应用：一般用于室内抹灰及粉刷、装饰制品、石膏板等。

三、石灰的特性

1、石灰的熟化：生石灰（CaO）加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰

的熟化或消解过程。

生石灰中常含有过火石灰，过火石灰表面有一层深褐色熔融物，熟化

很慢，当石灰已经硬化后，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆

起和开裂。为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中“陈伏“两周

以上，”“陈伏”期间，石灰浆表面应留有一层水，与空气隔绝，以免石灰

碳化。

2、石灰特性：石灰具有良好的保水性，凝结硬化慢、强度低，耐水性

差；体积收缩大的特性。

四、菱苦土的应用

菱苦土地板具有保温、无尘土、耐磨、防火、表面光滑和弹性好等特

性，若掺入耐碱矿物颜料，可将地面着色，是良好的地面材料。

菱苦土板有较高的紧密度与强度，而且具有吸音、隔热的效果，可做

内墙板和其他建筑材料之用。

加筋的菱苦土具有较高的强度，可以代替木材制成垫木、柱子等构件。

品中不宜配臵钢筋。

五、水玻璃

1、特性：水玻璃溶液可与水按任意比例混合，不同的用水量可使溶液具有不同的密度和粘度；水玻璃具有很强的酸腐蚀性，能抵抗多数无机酸、有机酸和侵蚀性气体的腐蚀；水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞材料的毛细孔隙，起到阻止水分渗透的作用；水玻璃具有良好的耐热性能；水玻璃对眼睛和皮肤有一定的灼伤作用，使用时应注意安全防护。

2、应用：用于配制耐酸材料、耐热材料、涂料、灌浆材料、防水堵漏材料。

凡水泥细度不符合规定者为不合格品。

（2）凝结时间：分初凝时间和终凝时间。从加入拌和用水至水泥浆开始失去塑性所需的时间，称为初凝时间。自加入拌和用水至水泥将完全失去塑性，并开始有一定结构强度所需的时间，称为终凝时间。国家标准规定硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。

（3）体积安定性：是指水泥在凝结硬化过程中，水泥体积变化的均匀性。体积安定性不良的水泥作废品处理。

（4）强度及强度等级：水泥强度是表明水泥质量的重要技术指标，也是划分水泥强度等级的依据。按标准方法制作的一组试件，分别测定3d 和28d的抗压强度和抗折强度，根据测定结果，查表确定硅酸盐水泥的强度等级。

（5）碱含量：指水泥中Na

2O和K

2

O的含量。国家标准规定：水泥中碱

含量不得大于0.60%或由供需双方商定.

国家标准中还规定：凡氧化镁、三氧化硫、安定性、初凝时间中任一项不符合标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间、强度低于规定指标时称为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。若水泥仅强度低于规定指标时，可以降级使用。

二、掺混合材料的硅酸盐水泥

1、掺混合材料的作用：

在水泥熟料中加入混合材料后，可以改善水泥的性能，调节水泥的强度，增加品种，提高产量，降低成本，扩大水泥的使用范围，同时可以综合利用工业废料和地方材料。

根据掺入混合材料的数量和品种不同有：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

2、混合材料种类：

（1）活性混合材料：能与水泥水化产物氢氧化钙起化学反应，生成水硬性胶凝材料，凝结硬化后具有强度并能改善硅酸盐水泥的某些性质。常用有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰。

（2）非活性混合材料：与水泥矿物成分不起化学作用或化学作用很小，

将其掺入水泥熟料中仅起提高水泥产量、降低水泥强度等级和减少水化热等作用。材料有：磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣及各种废渣。

3、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号P?O。

特点：与硅酸盐水泥相比，早期硬化速度稍慢，3d的抗压强度稍低，抗冻性与耐磨性也稍差。

4、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号P?S。

特点：与硅酸盐水泥相比，有以下特点：（1）凝结硬化慢；（2）早期强度低，后期强度增长较快；（3）水化热较低；（4）抗碳化能力较差；（5）保水性差，泌水性较大；（6）耐热性较好；（7）硬化时对湿热敏感性强。

5、火山灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号P?P。

特点：水化凝结硬化慢，早期强度低，后期强度增长率较大，水化热低，耐蚀性强，抗冻性差，易碳化，干缩较矿渣水泥显著，具有较高抗渗性。

6、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号P?F。

特点：干缩性比较小、抗裂性好；吸水率小、配制的混凝土和易性较好。

7、复合水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号P?C。

8、六种常用水泥的特性和常用水泥的选用详见教材表4.6和表4.7。