建筑材料概述

尺寸为> 10-3m (肉眼可分辩)
尺寸为10-6 ~10-3m
(光学显微镜可辩)
尺寸为<10-6m
(电子显微镜)
尺寸为10-10~10-8m
(高倍电镜)
以混凝土 为例
混凝土内部的宏观结构： 由大小不等、形状各
异的砂、石颗粒与孔隙以 及水分布在水泥浆体中而 构成。
硬化水泥浆体的细观结构： 孔隙、水分布于由水泥
一、建筑材料的概念
一般建筑材料是指用于建筑和土木工程领域的各种材料的总称，简称"建材。
狭义上的建筑材料是指土建工 程中所用材料，如水泥、钢材、 木材、玻璃、涂料、石材等。
广义上的建筑材料指所有用于 建筑物施工的原材料、半成品 和各种构配件、零部件。
二、建筑材料的基本组成
物相的组成
在物理学中，相是指一个宏观 物理系统所具有的一组状态，也通 称为物态。
固相
四、建筑材料与水有关的性质
四、建筑材料与水有关的性质
2、吸水性、吸湿性
➢ 吸水性 材料与水接触时，其内部孔隙会吸收水分，这种性质称为吸水性。 材料的吸水性用吸水率W表示。 W=（m1-m）/m×100% ➢ 吸湿性 材料在潮湿空气中，会吸收水分的性质称为吸湿性。 材料的吸湿性用平衡含水率w表示。 w=（m含-m）/m×100%
以石头做建筑材料，是建筑呈现宏伟、厚重、稳固的特征。 凡尔赛宫呈现整齐划一、秩序、均衡、对称等特征。
石料极大地限制了建筑内部空间。为了解放建筑内部空间，古希腊创造了著名的古 典柱式，古罗马人发展了大跨度的稳重的石拱结构，这些都刻在凡尔赛宫里看到其影子。
凯旋门是欧洲纪念战争胜利的一种建筑。用石块砌筑，形似门楼，有一个或 三个拱券门洞，上刻宣扬统治者战绩的浮雕。
例如，最常见的三相： 气相、 液相、固相，也就是我们常说的物 质状态有气态、液态和固态。
水的三相图
二、建筑材料的基本组成
物相的组成 固相
矿物 化合物
➢ 连续相
➢ 分散相：纤维与颗粒
气相
液相
分布的孔隙及其含量
包含的液体种类与含量
二、建筑材料的基本组成
建筑材料的组成包括化学组成和矿物组成。
(1)材料的化学组成是指构成材料的基本化合物或化学元素的种类与数量。 材料的化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。 如： 钢材中四种矿物相所含的化学元素是： Fe、C及其它微量元素（Cr、Mn等）； 生石灰的化学组成是：CaO，熟石灰的组成是Ca(OH)2； 水泥中所含的化合物是： CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等。 聚氯乙烯塑料的化学组成有：PVC树脂（[-CH－CHCl-]n）、二丁酯、CaCO3等。
四、建筑材料与水有关的性质
1、亲水性、憎水性
➢ 亲水性：对水有大的亲和能力， 可以吸引水分子，或溶解于水。 这类分子形成的固体材料的表面， 易被水所润湿。
➢ 憎水性：也叫疏水性，对水具有 排斥能力，不能被水湿润。
四、建筑材料与水有关的性质
1、亲水性、憎水性
➢ 一般来说，用接触角θ来衡量亲、疏水性。
（How）?
3 建筑材料这门课学习哪些内容
（Which）？
建筑的功能 承受荷载 长期可靠性
防水、隔热 隔声、防火 采光、绝缘 不污染环境
要求的材料性能 强度、刚度 耐久性
物理性能 安全性
组成
结构
性能
1、注重材料的组成、结构和性质，及其之间的联系。 2、对比学习，注重材料的共性和特性。 3、密切联系工程实际，重视试验课。
计算
某标准砖墙经测试其密度ρ=2.7g/cm3，体积密度 ρ0=1750kg/m3，问该砖的孔隙率和密实度各为多少？
二、材料的密实度和孔隙度 材料的密实度越大，则强度越高、吸水率越小、导热性越大。
孔隙率的大小反映了材料的致密程度。 孔隙结构和孔隙率对材料的表观密度、强度、吸水率，抗渗性、 抗冻性及声、热、绝缘等性能有很大影响。
1、孔隙率（P）
V0
（自然体积）
材料中的孔隙体积与总体积的百分比称 为孔隙率P。
P=（V0-V）/V0×100%
=（1- ρ0/ρ）×100%
V
（绝对密实体积）
2、密实度（D）
定义：材料体积内被固体物质所充实的
程度，即固体体积占总体体积的百分率。
D=V/V0×100% = ρ0/ρ×100% =1-P
ρ'0 =m/V'0
式中ρ'0 ——材料的堆积密度，kg/m3； m——材料的质量，kg； V'0——材料的堆积体积，m3。
一、密度、表观密度与堆积密度
状态
材料的密度
绝对密实状态下
密度
自然状态下不含开口孔隙 表观密度
自然状态下
体积密度
堆积状态
堆积密度
公式
ρ=m/V ρ'=m/ V' ρ0=m/ V0 ρ'0 =m/V'0
木材的细观结构
微观结构
微观结构—指尺寸范围在10-10~10-6m内，组成材料的化合物或矿物的组织 状态，是分子、原子与离子排列、连接的结构状态。
针状晶体的微观结构
胶体的微观结构
练习
1.建筑材料按化学成分分为（
）、（
）、（ ）。
无机材料、有机材料、复合材料
2.建筑材料的组成包括（
）、（
）。
矿物组成、化学组成
课程成绩形成： • 总评成绩
= 平时成绩(30%)+ 期中考试（20%）+ 期末考试（50%）
• 课堂要求 （1）不迟到、不旷课。 （2）不玩手机；不说与课堂无关的话。 （3）尽量思考，回答问题；作业按时完成。
学习情境1 建筑材料的基本性质
本章的主要内容
1、建筑材料的组成、分类与结构 2、建筑材料的物理性质 3、建筑材料的力学性质
绪论
说说你所知道的建筑材料
木构架建筑的外观轮廓都 是由阶基、屋身、屋顶 3 部分组成：
下面是由砖石砌筑的 阶基，承托着整座房屋；
立在阶基上的是屋身， 由木制柱作骨架，其间安 装门窗隔扇；
上面是用木结构屋架 造成的屋顶，屋面做成柔 和雅致的曲线，四周均伸 出屋身以外，上面覆盖着 青灰瓦或琉璃瓦。
木构架在故宫建筑中获得了极致的运用，里面木柱林立，到处 “雕梁画柱 ”。
• 混凝土中砂、石和水泥石的堆 积和分布情况；
• 纤维增强复合材料中的纤维分 布状态等。
细观结构
细观结构的尺寸范围为10-6~10-3m， 它是指材料内部组织结构和各物相的堆积 结构。
如：
• 钢材的晶体组织在常温下由铁素体、珠 光体和渗碳体；
• 岩石、陶瓷、水泥石中各矿物相的堆积 结构等；
• 高分子材料中晶相与非晶相的堆积结构。
材料的体积 绝对密实体积：V 表观体积：V'
自然体积：V0 堆积体积：V'0
公式
/
V'=V+V闭 V0=V+V开+V闭
=V+V孔 V'0=V空+V0
一、密度、表观密度与堆积密度
密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。 按下式计算：
ρ=m/V
式中：ρ——密度,g/cm3或kg/m3； m——材料的质量，g或kg； V——材料在绝对密实状态下的体积，（即材料体积
坚实厚硬的清水混凝土绝对的围合，创造出一 片黑暗空间，让进去的人瞬间感觉到与外界的隔绝， 而阳光便从墙体的水平垂直交错开口里泄进来，那 便是著名的“光之十字”——神圣，清澈，纯净， 震撼。
1
三问： What ? How ? Which ?
建筑要求材料具备什么性能 （What）?
2 建筑材料如何满足工程要求
二、建筑材料的基本组成
建筑材料的组成包括化学组成和矿物组成。
(2)材料的矿物组成主要是指构成材料的矿物种类和数量，决定着材料的许多重 要性质。 材料中含有特定的晶体结构、特定物理力学性能的组织结构称为矿物。 如： 硅酸盐水泥熟料中的主要矿物相有：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸 四钙 钢材中的矿物相有：奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体
塔身的石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一块石头叠在另 一块石头上面的。每块石头都磨得很平，至今已历时数千年。
埃菲尔铁塔高300米，天线高24米，总高324米，铁塔是由很多分散的钢铁 构件组成的——看起来就像一堆模型的组件。
卢浮宫金字塔是一个用玻璃和金属支架建造的巨大金字塔，周围环绕着三个 较小的金字塔。
一、密度、表观密度与堆积密度
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。按下式计算：
ρ0=m/ V0
式中 ρ0——体积密度，g/cm3或kg/m3； m——材料的质量，g或kg； V0——材料在自然状态下的体积，cm3或m3。
一、密度、表观密度与堆积密度 堆积密度：粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单位体积的质 量称为堆积密度。按下式计算：
练习
1.材料的密度并不都是一个常数。（ ） 【判断题】
2.孔隙率的大小反映了材料的致密程度。（ ）【判断题】
3.材料在自然状态下，单位体积的质量称为材料的（ ）。
A.表观密度 B.堆积密度 C.密度 D.体积密度
4.材料孔隙率和密实度之和（ ）。
A.大于1 B.小于1 C.等于1 D.为零
答案：×；√；D；C
接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交
界线之间的夹角θe： 1）当θe=0，完全润湿； 2）当θe﹤90°，部分润湿或润湿； 3）当θe=90°，是润湿与否的分界线； 4）当θe﹥90°，不润湿； 5）当θe=180°，完全不润湿。
液相
气相
有机材料一般是憎水性，无机材料都是亲水性。