第一講 建筑材料概述

工程實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)工程教研室張老師2011.9.2第一章工程材料基本性質(zhì)第一講概述一、建筑材料1、建筑材料是指用于建（構(gòu)）筑物所有材料的總稱。它用于建筑物本身的各種材料外，還包括盥洗、浴便、冷暖、通風(fēng)等設(shè)備器材以及施工過(guò)程中的臨時(shí)工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻、樁、板、架等所有材料！新型的建筑材料包括的范圍很廣，有保溫材料、隔熱材料、高強(qiáng)度材料、會(huì)呼吸的材料等都屬于新型材料。建筑材料是土木工程和建筑工程中使用的材料的統(tǒng)稱。

2、建筑材料在建（構(gòu)）筑物中都要承受一定的荷載和經(jīng)受周圍介質(zhì)的作用。如荷載引起材料的形變和應(yīng)力；周圍介質(zhì)物理化學(xué)的作用，如陽(yáng)光、濕度、雨、雪、大氣環(huán)境以及水和其中的溶解質(zhì)等引起的干濕變化、交替融凍、熱脹冷縮和化學(xué)侵蝕等，都會(huì)對(duì)建筑材料產(chǎn)生不同程度的破壞。為了使建（構(gòu)）筑物安全、適用、耐久而又經(jīng)濟(jì)，在工程設(shè)計(jì)與施工中。必須充分的了解和掌握各種材料的性質(zhì)和特點(diǎn)，以便合理地選擇使用建筑材料，使其在性能上充分滿足使用要求。二、建筑材料分類建筑材料品種繁多，分類龐雜。1、按材料在建筑物中的部位，可分為梁、板、柱、屋面、墻體、門窗、樓地面等材料；2、材料的功能，可分為結(jié)構(gòu)材料、圍護(hù)材料、隔聲保溫材料、裝飾材料、防水防火材料等；3、按材料的化學(xué)成分，可分為無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料等建筑材料按化學(xué)成分分類表1-1

建筑材料分類實(shí)例無(wú)機(jī)材料金屬材料黑色金屬生鐵、非合金鋼、低合金鋼、合金鋼有色金屬鋁、銅及其合金非金屬材料天然石材毛石、料石、石板材、碎石、卵石、砂燒土制品燒結(jié)磚、瓦、陶器、炻器、瓷器玻璃及熔融制品玻璃、玻璃棉、巖棉、鑄石膠凝材料氣硬性：石灰、石膏、菱苦土、水玻璃水硬性：各類水泥混凝土，砂漿砂漿，混凝土，硅酸鹽制品有機(jī)材料植物質(zhì)材料木材、竹材、植物纖維及其制品合成高分子材料塑料、橡膠、膠黏劑、有機(jī)涂料瀝青材料石油瀝青、瀝青制品復(fù)合材料金屬——非金屬?gòu)?fù)合鋼筋混凝土、鋼筋纖維混凝土非金屬——有機(jī)復(fù)合瀝青混凝土、聚合物混凝土、玻璃增強(qiáng)混凝土、水泥刨花板工程材料分類表金屬材料黑色金屬鐵、碳素鋼、合金鋼有色金屬鋁、銅、鋅及其合金非金屬材料有機(jī)材料動(dòng)植物材料：木材、竹材、葦材、毛氈及其制品；瀝青材料：石油瀝青、煤瀝青及其制品；高分子材料：塑料、涂料、膠黏劑、橡膠；無(wú)機(jī)材料天然石材：砂、石子、各種巖石加工的石材；燒土制品：磚、瓦、陶瓷；膠凝材料：石灰、石膏、水玻璃、菱苦土、水泥；混凝土、砂漿：普通混凝土、輕骨料混凝土、特種混凝土、各種砂漿；硅酸鹽制品：多孔混凝土、粉煤灰轉(zhuǎn)和砌塊；碳化制品：碳化磚、碳化板；保溫材料：礦物棉、玻璃棉、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖及其制品；玻璃：窗用玻璃、彩色玻璃、鍍膜玻璃、鋼化玻璃、吸熱玻璃、玻璃制品。復(fù)合材料無(wú)機(jī)與有機(jī)復(fù)合玻璃纖維增強(qiáng)塑料、聚合物混凝土、瀝青混凝土金屬與非金屬?gòu)?fù)合鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)水泥、塑鋁復(fù)合板、鋁箔面油氈其他復(fù)合材料水泥石棉制品、不銹鋼包覆鋼板~玻璃棉玻璃棉屬于玻璃纖維中的一個(gè)類別，是一種人造無(wú)機(jī)纖維。玻璃棉是將熔融玻璃纖維化，形成棉狀的材料，化學(xué)成分屬玻璃類，是一種無(wú)機(jī)質(zhì)纖維.具有成型好、體積密度小、熱導(dǎo)率彽、保溫絕熱、吸音性能好、耐腐飾、化學(xué)性能穩(wěn)定。玻璃棉玻璃纖維菱苦土，又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化鎂。以天然菱鎂礦為原料，在800～850℃溫度下煅燒而成，是一種細(xì)粉狀的氣硬性膠結(jié)材料。顏色有純白，或灰白，或近淡黃色，新鮮材料有閃爍玻璃光澤。菱苦土是將天然菱塊礦（MgCO3）煅燒、磨細(xì)而成的粉狀物質(zhì)。菱苦土密度為3.1~3.4g/cm3，堆積密度為800~900kg/m3。用水調(diào)制菱苦土?xí)r，生成Mg（OH）2，漿體凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低。一般可用氯化鎂（MgCl2·6H2O）、硫酸鎂、氯化鐵、硫酸亞鐵等鹽類的溶液調(diào)拌，最常用的是氯化鎂。菱苦土吸濕性大，抗水性差，易變形和在表面泛霜。菱苦士最突出的優(yōu)點(diǎn)是與植物纖維有良好的粘結(jié)力，且堿性較弱。建筑工程中常用來(lái)制造菱苦土木屑地面、木屑板和木絲板。水玻璃（一）水玻璃的化學(xué)組成和生產(chǎn)水玻璃俗稱泡花堿，是一種能溶于水的硅酸鹽，由不同比例的堿金屬和二氧化硅所組成。最常用的是硅酸鈉水玻璃Na2O·nSiO2

還有硅酸餌水玻璃K2O·nSiO2等。水玻璃的主要原料是石英砂、純堿（Na2CO3)、燒堿(NaOH)。水玻璃是一種氣硬性膠凝材料，在水中溶解的難易隨水玻璃模數(shù)n（SiO2與Na2O分子數(shù)比）的大小而異。n大，水玻璃動(dòng)度大，較難溶于水，但較易硬化。建筑上常用的水玻璃的模數(shù)為2.6~2.8，密度為1.36~1.50g/cm3。（二）水玻璃的硬化水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化。為了加速硬化，常加入固化劑Na2SiF6

，摻量為12%~15%。（三）水玻璃的性質(zhì)及應(yīng)用水玻璃的粘結(jié)性好，硬化后有較高的強(qiáng)度。水玻璃可配制如下材料：（1）耐酸材料。水玻璃硬化后主要成分是硅酸凝膠，除氫氟酸、過(guò)熱磷酸等少數(shù)酸外，幾乎在所有的酸性介質(zhì)中都有較高的穩(wěn)定性。可用水玻璃配制耐酸膠泥、砂漿及混凝土，廣泛用于防腐工程。（2）耐熱材料。水玻璃硬化后形成硅酸凝膠空間網(wǎng)狀骨架，因此具有良好的耐熱性。采用耐熱的砂、石，可配制成水玻璃耐熱混凝土，耐熱溫度達(dá)1200℃。（3）涂料。用于涂刷建筑材料（天然石材、混凝土及硅酸鹽制品）表面，可提高材料的密實(shí)度、強(qiáng)度和抗風(fēng)化能力。注意水玻璃不能涂刷石膏制品，因?yàn)楣杷徕c與硫酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈉晶體，在制品孔隙中結(jié)晶，體積顯著膨脹，會(huì)導(dǎo)致制品破壞。（4）灌漿材料。用水玻璃和氯化鈣水溶液交替灌入土壤中，兩種溶液反應(yīng)生成硅酸凝膠，為一種吸水膨脹的凍狀凝膠，可加固土壤，提高抗?jié)B性。（5）保溫絕熱材料。以水玻璃為膠結(jié)材料，膨脹珍珠巖或膨脹蛙石為骨料，加入一定赤泥或氟硅酸納，經(jīng)配料、攪拌、成型、干燥、熔燒而成的制品，具有良好的絕熱性能。（6）配制防水劑。以水玻璃為基料，加入藍(lán)礬（硫酸銅）、明礬（鉀鋁礬）、紅礬（重鉻酸鉀）和紫礬（鉻礬）配制防水劑，適量與水泥漿調(diào)合，堵塞漏洞、縫隙等局部搶修工程。由于凝結(jié)過(guò)速，不能用于屋面、地面防水砂漿。例：水玻璃不能用于涂刷：（D）。A．黏土磚B．硅酸鹽制品C．水泥混凝土D．石膏制品三、建筑材料的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、特點(diǎn)：物理性質(zhì)包括材料的物理狀態(tài),如密度、表觀密度、孔隙率、密實(shí)度等2、各種物理過(guò)程：水物理、熱物理、聲電物理以及抵抗物理侵蝕的耐水性、抗凍性能。（二）化學(xué)性質(zhì)1、化學(xué)性質(zhì)是指材料與環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力，或在比較穩(wěn)定的惰性環(huán)境中保持其組成與結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的能力。2、化學(xué)反應(yīng)能夠改變材料原來(lái)的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，如溶解、結(jié)晶、硬化、軟化、老化、腐蝕等，因此在研究材料的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，必須要善于把不利因素引導(dǎo)改變向有利因素轉(zhuǎn)化，這就是化學(xué)穩(wěn)定。3、化學(xué)穩(wěn)定性是指抵抗有害介質(zhì)作用的性能。材料在侵蝕性介質(zhì)作用下將因腐蝕而引起破壞；而破壞過(guò)程取決于材料的組成和密實(shí)度，化學(xué)穩(wěn)定性可通過(guò)材料的化學(xué)分析來(lái)評(píng)定，即利用材料化學(xué)組成的堿性率（MO）來(lái)表示：在無(wú)機(jī)材料化學(xué)組成中如SiO2占優(yōu)勢(shì)，即堿性較低時(shí)，這種材料有較高的耐酸度；如堿性氧化物占優(yōu)勢(shì)，即堿性較高時(shí)，這種材料不耐酸，但在堿作用下不破壞。有機(jī)材料（木材、瀝青、塑料）在一般溫度下，對(duì)弱酸和弱堿介質(zhì)有較好的抵抗能力，但大部分的建筑材料在侵蝕介質(zhì)作用下將受到腐蝕，因此要求有良好有效的防腐措施。以便更好的保護(hù)好建筑材料。（三）力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)時(shí)指材料受到力的作用后變形的性質(zhì)，如：強(qiáng)度、彈性與塑性、沖擊韌性與脆性、硬度與耐磨性等。（四）耐久性1、耐久性是指材料保持工作性能直到破壞狀態(tài)的性質(zhì)。它一般是以具體氣候條件和使用條件下，保持工作性能的期限來(lái)衡量。

2、由于材料組成和結(jié)構(gòu)的不同，使用條件的不同，其破壞情況各不相同。如：無(wú)機(jī)質(zhì)的非金屬材料，石材和混凝土，在大氣中主要受到外力、徐變、風(fēng)化等物理作用的破壞；當(dāng)處于水中時(shí)，還可能受到化學(xué)侵蝕作用；在嚴(yán)寒地區(qū)，還要受凍融侵害。在這些因素共同作用下，材料將發(fā)生嚴(yán)重破壞。3、無(wú)機(jī)質(zhì)的金屬材料，在大氣和水中，主要是受到酸、堿、鹽溶解質(zhì)及有害氣體的化學(xué)腐蝕而破壞。4