建筑材料的应用及体积计算.ppt

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1、建 筑 材 料,绪论,1、材料的定义 广义的建筑材料是指建造建筑物和构造物的所有材料，是使用的各种原材料、半成品、成品的总称。狭义的建筑材料是指直接构成建筑物和构筑物实体的材料。（砼、水泥、石灰、钢筋等）,2、材料的分类 1）按组成成分可分为：无机材料：金属材料（钢、铁）非金属材料（天然石材、烧土制品、胶凝材料）,有机材料：植物材料（木材、竹）合成高分子材料（塑料、涂料、胶粘剂）沥青材料（石油沥青、煤油沥青）,复合材料：无机非金属材料与有机材料复合（沥青砼、聚合物砼、玻璃钢）金属材料与非金属材料复合（钢筋砼、预应力钢筋砼）其他材料复合,2）按功能分为承重和非承重材料、保温和隔热材料、吸声和隔声

2、材料、防水材料、装饰材料等 3）按用途可分为结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料,3、建筑材料在建筑工程中的地位 1）建筑材料是建筑工程的重要物质基础。2)建筑材料决定工程造价（建筑材料费一般要占建筑部造价的50%左右，甚至更高）3）建筑材料的质量直接影响着工程质量 4）建筑材料的发展对建筑业的发展有着密切联系,4、建筑材料的发展史 由穴居巢处凿石成洞，伐木为棚筑土垒石秦砖汉瓦（1872年纽约出现了第一所钢筋砼房屋）（1890年我国生产水泥的第一家工厂唐山水泥厂）改革开放以来，建材工业迅猛发展，尤其是水泥的生产更为突出，产量连续居世界第一位。建筑材料发展趋向是研制和开发高性能建筑材

3、料和绿色建筑材料等新型建筑材料。高性能建筑材料是指比现有的材料的性能更为优异的建筑料，例如：轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料。,绿色建筑材料又称生态建筑材料或健康建筑材料，它是指生建筑材料的原料尽可能少用天然资源，大量使用工业废渣、废液，采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术，产品配制和生产过程中不使用有害和有毒物质。产品可以循环再利用，绿色建筑材料是世界各国新世纪建材工业发展的战略重点。,5、建筑材料的标准化 产品标准化是现代工业发展的产物，是组织现代化大生产的重要手段，也是科学管理的重要组成部分。目前我国绝大多数的建筑材料都制订有产品的技术标准，这些标准是一般包括：产品规格

4、、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和贮存等方面的内容。建筑材料技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。各级标准分别由相应的标准化管理部门批准并颂布，我国国家技术监督局是国家标准化管理的最高机关。国家标准和部门行业标准都是全国通用标准，是国家指令技术文件，各级生产、设计、施工等部门，均必须严格遵照执行。,GB国家标准 JGJ建筑工程行业标准/建设部行业标准 JC国家建材局行业标准 GBJ建筑工程国家标准 YB冶金标准 JT交通标准 SL水利标准 ZB国家级专业标准等,标准的表示方法，系由标准名称、部门代号、编号和批准年份等组成。地方标准或企业标准所制定的技术要求应高于国

5、家标准。如：国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB1751999。标准的部门代号为GB，编号为175，批准年份为1999年。国家推荐标准水泥胶砂强度检验方法（ISO法）GB/T 176711999。其中GB为标准的部门代号，T为推荐性标准的代号，编号为17671，批准年份为1999年。在世界范围内统一执行的标准称为国际标准，其代号为ISO。,6、课程任务及基本要求 任务：使初学者具有建筑材料的基础知识和在实践中合理选择与使用材料的能力，并获得主要建筑材料试验的基本技能训练。要求：掌握材料的组成、技术性质、特性，了解材料的组成、结构、外界因素等对材料性质的影响，了解各主要性质间的相互关系，初步学

6、会主要建筑材料的试验方法。能够根据工程性质和环境特点合理选用材料，熟悉常用建筑材料的技术规范，了解材料使用方法的要点，同时对材料的储运方法也有所了解。,材料的组成、结构及构造,1、材料的组成 包括化学组成和矿物组成，它是决定材料的各种性质的重要因素，对材料的性质起着决定性的作用。化学组成是指构成材料的化学成分，不同化学成分组成的材料其性质不同。有的化学成分简单，有的复杂。如石膏、石灰和石灰石的主要化学成分分别为 CaSO3,CaO和CaCO3,均比较单一，这些化学成分就决定了石膏、石灰易溶于水而耐水性差，而石灰石较稳定。,矿物是具有一定化学成分和结构特征的单体和化合物。化学成分不同，矿物成分不

7、同，材料的性质也不同。例如硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙凝结硬化快、强度高，硅酸二钙凝结硬化慢，早期强度低。,2、材料的结构 是指组成物质的质点是以什么形式联结在一起的，物质内部的这种微观结构，与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导电性、导热性有着密切的关系。建筑材料的使用状态均为固态，固体材料的微观结构基本上可分为晶体、玻璃体、胶体三类，不同结构的材料，各具不同特性。对于材料的组成和微观结构的分析与研究，通常彩X光射线衍射分析，差热分析、扫描电镜分析等方法进行检测。,3、材料的构造 构造是指材料宏观存在状态。材料的宏观构造可通知肉眼或一般显微镜就能观察到的外部和内部的结构。材料的宏观存在状态一般有

8、以下几种：密实构造材料内部基本上无孔隙，结构致密。这类材料的特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好，耐磨性较好，绝热性差。如钢材、天然石材、玻璃。,多孔构造此类材料的强度较低，抗渗性和抗冻性较差，吸水性较大，但绝热性较好。如加气砼、石膏制品、烧结普通砖等 纤维结构此类材料具有明显的方向性，一般平等纤维方向的强度较高，导热性较好。如木材、玻璃纤维、石棉等。层状结构此类材料具有叠合结构，它是用胶结料将不同的片材或具有各向异性的片材胶合而成整体，其每一层的材料性质不同，但是经过叠合后。可以提高材料的强度、硬度和绝热或装饰等性质。如胶合板、纸面石膏板，塑料贴面板等。,粒状结构此类材料呈松散颗

9、粒，有密实颗粒和轻质多孔颗粒之分。如砂子、石子等，因其致密、强度高，适合做承重的砼骨料。如膨胀珍珠岩等，因具有多孔结构，适合做绝热材料。材料由于组成、结构、构造不同，故各种材料各具特性。为了充分利用材料的特性，近年来各国均在研制推广多功能的复合材料。,二、材料的物理性质,1、密度与表观密度、堆积密度 材料体积示意图,密度指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。密度：,V 材料在绝对密实状态下的体积，是指不包括孔隙体积在内的固体所占有的实体积。材料在自然状态下的体积，或称表观体积，是指包括内部孔隙的体积。=+V 密度，g/cm m材料在干燥状态下(105+5 烘干至恒重）的质量，g v材料在绝对

10、密实状态下的体积，cm,将岩石粉碎磨细，干燥后用李氏瓶测定体积，材料磨得越细越好，测得的体积越接近真实体积。材料的表观密度：指材料在自然状态下，单位体积的质量。表观密度,0表观密度，g/cm或Kg/m m材料的质量，g或Kg v0材料自然状态下的体积，cm或m 对于规则形状的材料，可用量具测得其体积；对于不规则形状的材料，可采用静水称量法和封蜡法测定,材料的堆积密度 堆积密度是指粉状、粒状和纤维材料在堆积状态下（包括了颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙），单位体积所具有的质量：,的大小，不仅取决于材料的，而且还与材料的疏密度有关，还受材料含水程度的影响。将干燥的散粒材料试样装入规定尺寸的容器来测定

11、的。不同的装料方式，颗粒排列的松紧程度不同，材料的堆积密度又可分为自然堆积密度、紧密堆积密度。填充率是指散粒材料在堆积体积中，被颗粒填充的程度。空隙率是颗粒之间的空隙所占堆积体积的比例。即;和 从两个侧面反映材料颗粒互相填充的疏密程度。,2、密实度与孔隙率 密实度是指材料体积内被固体物质所填充的程度；孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。即 和 从两个不同侧面来反映材料的密实程度，两者关系为。P和D通常用百分数表示。,密实度和孔隙率均反映了材料的致密程度，孔隙率的大小及孔隙特征对材料的性质影响很大，一般而言，同一种材料，孔隙率越小，强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性越好。但是导热性越大。

12、,下面是几种常见材料的孔隙率,3、材料与水有关的性质 材料在空气中与水接触时，根据材料表面被水润湿的情况，分亲水性材料和憎水性材料两类。当材料分子与水分子间的相互作用力大于水分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。此时在材料、水和空气的三相交点处，沿水滴表面所引切线与材料表面所成夹角90，这种材料属于亲水性材料。,如果材料分子与水分子间的相互作用力小于水本身分子间的作用力，则表示材料不能被水润湿。此时，润湿角90180，这种材料称为憎水性材料。大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量

13、的百分比。,材料的含水率(%)材料在吸湿状态下的质量(g)材料在干燥状态下的质量（g）材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空气湿度较大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。材料的吸水性和吸湿性均会对材料的性能产生不利影响。材料吸水后会导致其自重增大、绝热性降低、强度和耐久性将产生不同程度的下降。,二、材料的力学性质,1、材料的强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。当材料受外力作用时，其内部就产生应力，外力增加，应力相应增加，直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，材料即发生破坏。材料破坏时，应力达极限值，这个极限应力值就是材料的强度，也称为极限强度。

14、根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压、抗拉、抗弯及抗剪等强度。,材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为：f材料的抗压、抗拉、抗剪强度，N/mm2 MPa P材料承受的最大荷载，A材料的受力面积，mm2,材料的抗弯强度与试件的几何外形及荷载施加的情况有关，对于矩形截面的条形试件，当其两支点的中间作用一集中荷载时，其抗弯极限强度按下式计算：式中 材料的抗弯极限强度 N/mm2 b 试件破坏时的最大荷载 N 试件两支点间的距离 mm b、h 分别为试件截面的宽度和高度 mm,材料的强度与其组成、结构与构造有关。材料的组成相同,结构不同，强度也不相。材料的孔隙率愈大，则强度愈小。材料的强度还与试验条件有关，如试件的尺寸、形状和表面状态、试件的含水率、加荷速度、试验环境的温度、试验设备的精确度以及操作人员有关,