第五章

生活中的建筑材料1第一節(jié)緒論一、定義建筑材料是用于土木建筑結(jié)構(gòu)物的所有材料的總稱。二、分類2

按化學(xué)成分分類金屬材料非金屬材料復(fù)合材料黑色金屬：鋼有色金屬：銅、鋁、鋅植物：木材、竹材瀝青：煤瀝青、石油瀝青合成高分子：塑料、合成橡膠、涂料有機(jī)與無機(jī)非金屬結(jié)合：聚合物砼金屬與無機(jī)非金屬結(jié)合：鋼筋砼、鋼纖維砼金屬與有機(jī)材料結(jié)合：PVC鋼板無機(jī)材料：磚、玻璃、水泥、石灰3承重材料圍護(hù)材料建筑功能材料承重：磚非承重：加氣砼砌塊磚、石、砼、鋼材防水、絕熱采光、裝飾按功能分類4三.建筑材料的發(fā)展：隨生產(chǎn)力發(fā)展而發(fā)展原始時(shí)代——天然材料：木材、巖石、竹、粘土石器、鐵器時(shí)代——

金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏 萬里長城（200BC):條石、大磚、石灰砂漿 布達(dá)拉宮：石材、石灰砂漿 羅馬園劇場（70-80AC):石材、石灰砂漿518世紀(jì)中葉——鋼材、水泥(J.Aspdin,1824）19世紀(jì)——鋼筋混凝土（1890-1892）；中國，189820世紀(jì)——預(yù)應(yīng)力混凝土、高分子材料21世紀(jì)——輕質(zhì)、高強(qiáng)、節(jié)能、高性能綠色建材

6胡夫金字塔，高146.59m,底部232m見方，用230多萬塊、每塊重2.5T的巖石砌成。7萬里長城（200BC):條石、大磚、石灰砂漿8羅馬斗獸場（70-80AC):石材、石灰砂漿9三峽大壩（鋼筋混凝土）10大壩閘門11第2節(jié)氣硬性膠凝材料

一、膠凝材料概述1、膠凝材料：在一定條件下，經(jīng)自身一系列的物理、化學(xué)作用后，能將散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的材料，統(tǒng)稱膠凝材料。2、膠凝材料分類膠凝材料無機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料：瀝青、樹脂、橡膠氣硬性膠凝材料：石膏、石灰水硬性膠凝材料：各種水泥123、氣硬和水硬性膠凝材料的概念（1）氣硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結(jié)硬化，保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，在水中不能硬化，也不具有強(qiáng)度。（2）水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度。13二、石灰1、石灰的生產(chǎn)過程

天然碳酸巖類巖石——（石灰石、白云石）經(jīng)高溫煅燒，其主要成分CaCO3分解為以CaO為主要成分的生石灰，其化學(xué)反應(yīng)可表示如下：生石灰（堆積密度為800~1000kg/m3)一般為白色或黃灰色塊灰，塊灰碾碎磨細(xì)即為生石灰粉。142、石灰的消化（熟化和“陳伏）（1）石灰的熟化工地上使用石灰時(shí)，通常將生石灰加水，使之消解為熟石灰—?dú)溲趸}，這個(gè)過程稱為石灰的“熟化”：生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核，這種石灰稱為“欠火石灰”。15第二種情況是由于燒制的溫度過高或時(shí)間過長，使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，這種石灰稱為“過火石灰”。過火石灰表面常被粘土雜質(zhì)融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。當(dāng)石灰已經(jīng)硬化后，過火石灰才開始熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，引起隆起鼓包和開裂。16（2）石灰的陳伏：為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿，應(yīng)在儲(chǔ)灰坑中放置兩周以上，這一過程稱為石灰的“陳伏”?！瓣惙逼陂g，石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。173、石灰的硬化石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程來完成的：（１）干燥作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。（２）碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)：18碳化作用實(shí)際是二氧化碳與水形成碳酸，然后與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣。所以這個(gè)作用不能在沒有水分的全干狀態(tài)下進(jìn)行。194、

石灰的性質(zhì)與應(yīng)用【1】性質(zhì)(1)石灰的硬化只能在空氣中進(jìn)行，硬化后的強(qiáng)度也不高。(2)受潮后石灰溶解，強(qiáng)度更低，在水中還會(huì)潰散。(3)硬化時(shí)體積收縮大(4)耐水性差，不易貯存20【2】應(yīng)用（1）將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水?dāng)嚢柘♂?，成為石灰乳，是一種廉價(jià)的涂料，主要用于內(nèi)墻和天棚刷白，增加室內(nèi)美觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調(diào)入少量水泥、粒化高爐礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性，調(diào)入氯化鈣或明礬，可減少涂層粉化現(xiàn)象。（2）石灰砂漿是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。21（3）石灰土（灰土）和三合土石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合使用，制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料，加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，適于在潮濕環(huán)境中使用。如建筑物或道路基礎(chǔ)中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或爐灰、級(jí)配碎石）等。22（4）灰砂磚和硅酸鹽制品石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水?dāng)嚢?經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強(qiáng)度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強(qiáng)度。如灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。23三、石膏1、石膏膠凝材料的生產(chǎn)生產(chǎn)方法：將原料（二水石膏）在不同壓力和溫度下煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成的。在不同的煅燒條件下，所得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途也各不相同。24CaSO4·2H2O二水石膏β-CaSO4·1/2H2O（β型半水石膏）建筑石膏α-CaSO4·1/2H2O（α型半水石膏）高強(qiáng)石膏CaSO4Ⅲ

可溶性石膏CaSO4Ⅱ

不可溶性石膏CaSO4Ⅰ

高溫煅燒石膏107-170℃125℃170-360℃400-750℃800℃加熱、脫水0.13MP蒸壓條件加熱、脫水252、建筑石膏的水化與硬化建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。建筑石膏與水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

263、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（１）凝結(jié)硬化速度快建筑石膏的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。一般石膏的初凝時(shí)間僅為10min左右，終凝時(shí)間不超過30min，這對(duì)于普通工程施工操作十分方便。有時(shí)需要操作時(shí)間較長，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動(dòng)物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。27（２）凝結(jié)硬化時(shí)的膨脹性建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水后的結(jié)晶過程，其體積不僅不會(huì)收縮，而且還稍有膨脹（0.2%~1.5%），這種膨脹不會(huì)對(duì)石膏造成危害，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時(shí)的開裂。28（３）硬化后的多孔性，重量輕，但強(qiáng)度低建筑石膏在使用時(shí)，為獲得良好的流動(dòng)性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過程中由于水分的蒸發(fā)，使原來的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內(nèi)部的大量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強(qiáng)度也因此下降。通常石膏硬化后的表觀密度約為８00kg／ｍ3～1000kg／ｍ3，抗壓強(qiáng)度約為３ＭPa～5ＭPa。29（４）良好的隔熱和吸音和“呼吸”功能石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，特別是表面微孔對(duì)聲音傳導(dǎo)或反射的能力也顯著下降，使其具有較強(qiáng)的吸聲能力。大熱容量和大的孔隙率及開口孔結(jié)構(gòu)，使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。30（５）防火性好，但耐水性差硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的強(qiáng)度來自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水后粒子間連接點(diǎn)的粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產(chǎn)生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。31（6）有良好的裝飾性和可加工性石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘。具有良好的可加工性。324、建筑石膏的應(yīng)用（1）

石膏砂漿及粉刷石膏（2）

建筑石膏制品：石膏板、石膏砌塊等

(3）制作建筑雕塑和模型33第3節(jié)水泥3.1概述1、水泥概念：水泥，指加水拌和成塑性漿體后，能膠結(jié)砂、石等適當(dāng)材料并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。土木建筑工程通常采用的水泥主要有：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等品種。2、水硬性：材料磨成細(xì)粉并加水半合成漿后，能在空氣中硬化，并形成具有強(qiáng)度的穩(wěn)定性化合物的能力。3435363、水泥的作用：與水拌和成塑料漿體后，能膠結(jié)砂石等適當(dāng)材料，并能在空氣和水中硬化成具有強(qiáng)度的石狀固體。4、水泥的用途：主要的建筑材料。向快硬，高強(qiáng)，低熱，低膨脹，油井水泥發(fā)展。5、水泥的命名：通用水泥：硅酸鹽，礦渣硅酸鹽水泥。專用水泥：砌筑、道路水泥373.2硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水泥的定義及類型1、硅酸鹽水泥的定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、０～５％石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。2、硅酸鹽水泥的類型：硅酸鹽水泥在國際上分為兩種類型：（1）不摻混合材的稱I型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P.I；（2）在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻入不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱II型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為Ｐ．II。38二、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)1、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝（1）生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料，主要是石灰質(zhì)和粘土質(zhì)兩類原料。為了補(bǔ)充鐵質(zhì)及改善煅燒條件，還可加入適量鐵粉、螢石等。（3）生產(chǎn)水泥的基本工序可以概括為：“兩磨一燒”：先將原材料破碎并按其化學(xué)成分配料后，在球磨機(jī)中研磨為生料。然后入窯鍛燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，配以適量的石膏及混合材料在球磨機(jī)中研磨至一定細(xì)度，即得到硅酸鹽水泥。3940414243444546474849502、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為:（ｌ）硅酸三鈣硅酸三鈣的化學(xué)成分為３ＣaＯ·ＳiＯ2，其簡寫為Ｃ3S。它是硅酸鹽水泥熟料中最主要的礦物成分，約占水泥熟料總量的３６％～６０％。硅酸三鈣遇水后能夠很快與水產(chǎn)生水化反應(yīng)，并產(chǎn)生較多的水化熱。它對(duì)促進(jìn)水泥的凝結(jié)硬化，特別是對(duì)水泥３～７天內(nèi)的早期強(qiáng)度以及后期強(qiáng)度都起主要作用。51（２）硅酸二鈣硅酸二鈣的化學(xué)成分為2ＣaＯ·ＳiＯ2，其簡寫為C2S，約占水泥熟料總量的15％～37％。硅酸二鈣遇水后反應(yīng)較慢，水化熱也較低。它不影響水泥的凝結(jié)，對(duì)水泥的后期強(qiáng)度起主要作用。52（３）鋁酸三鈣鋁酸三鈣的化學(xué)成分是３CaO·Al2O3，其簡寫為C3Ａ，約占水泥熟料總量的7～15％。鋁酸三鈣遇水后反應(yīng)極快，產(chǎn)生的熱量大而且很集中。鋁酸三鈣對(duì)水泥的凝結(jié)起主導(dǎo)作用，但其水化產(chǎn)物強(qiáng)度較低，主要對(duì)水泥的早期強(qiáng)度有所貢獻(xiàn)。53（４）鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣的化學(xué)成分為:４CaO·Al2O3·Fe2O3，其簡寫為Ｃ4AF，約占水泥熟料總量的10％～18％。鐵鋁酸四鈣遇水時(shí)水化反應(yīng)也很快，水化熱較低，水化產(chǎn)物的強(qiáng)度不高，對(duì)水泥石的抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)不大，主要對(duì)抗折強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大。54三、硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化

硅酸鹽水泥遇水后，水泥中的各種礦物成分會(huì)很快發(fā)生水化反應(yīng)，生成各種水化物。硅酸三鈣 水 水化硅酸鈣 氫氧化鈣硅酸二鈣 水 水化硅酸鈣 氫氧化鈣鋁酸三鈣水水化鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣水水化鋁酸三鈣 水化鐵酸鈣55水泥中的石膏也很快與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成難溶的水化硫鋁酸鈣針狀結(jié)晶體，也稱為鈣礬石晶體：

水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）經(jīng)過上述水化反應(yīng)后，水泥漿中不斷增加的水化產(chǎn)物主要有：水化硅酸鈣(50%)、氫氧化鈣(25%)、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣及水化硫鋁酸鈣等新生礦物。56四、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化機(jī)理1、水泥的初凝：水泥加水拌合后的劇烈水化反應(yīng)，一方面使水泥漿中起潤滑作用的自由水分逐漸減少；另一方面，水化產(chǎn)物在溶液中很快達(dá)飽和或過飽和狀態(tài)而不斷析出，水泥顆粒表面的新生物厚度逐漸增大，使水泥漿中固體顆粒間的間距逐漸減小，越來越多的顆粒相互連接形成了骨架結(jié)構(gòu)。此時(shí)，水泥漿便開始慢慢失去可塑性，表現(xiàn)為水泥的初凝。572、水泥的緩凝：由于鋁酸三鈣水化極快，會(huì)使水泥很快凝結(jié)，為使工程使用時(shí)有足夠的操作時(shí)間，水泥中加入了適量的石膏。水泥加入石膏后，一旦鋁酸三鈣開始水化，石膏會(huì)與水化鋁酸三鈣反應(yīng)生成針狀的鈣礬石。鈣礬石很難溶解于水，可以形成一層保護(hù)膜覆蓋在水泥顆粒的表面，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化，阻止了水泥顆粒表面水化產(chǎn)物的向外擴(kuò)散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝時(shí)間得以延緩。583、水泥的終凝：當(dāng)摻入水泥的石膏消耗殆盡時(shí)，水泥顆粒表面的鈣礬石覆蓋層一旦被水泥水化物的積聚物所脹破，鋁酸三鈣等礦物的再次快速水化得以繼續(xù)進(jìn)行，水泥顆粒間逐漸相互靠近，直至連接形成骨架。水泥漿的塑性逐漸消失，直到終凝。59五、普通硅酸鹽水泥1、普通硅酸鹽水泥的定義：凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主的水泥熟料加入6～1５％的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號(hào)P.O.2、普通硅酸鹽水泥的分類：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。603、普通硅酸鹽水泥的主要性能特點(diǎn)如下：（1）早期強(qiáng)度略低，后期強(qiáng)度高。（2）水化熱略低。（3）抗?jié)B性好，抗凍性好，抗碳化能力強(qiáng)。（4）抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好。（5）耐磨性較好；耐熱性能較好。614、硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥的區(qū)別（1）普通硅酸鹽水泥與硅酸鹽水泥性質(zhì)相近，但普通硅酸鹽水泥早期硬化速度稍慢、強(qiáng)度稍低，抗凍性、耐磨性稍差。（2）普通硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間不得早于45min，硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間是30min，終凝時(shí)間不得遲于10h。（3）普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用范圍和硅酸鹽水泥相同，在一般建筑工程中使用最廣。62六、水泥的應(yīng)用1、水泥品種的選擇（1）在正常條件下，一般水利工程可選用普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥。（2）有抗凍、抗沖、抗磨蝕要求的工程。如水位變化區(qū)外部混凝土、水工建筑物的溢流面，宜選用硅酸鹽水泥、中熱水泥、普通水泥，不得使用火山灰水泥及粉煤灰水泥。63（3）有抗?jié)B要求的混凝土工程，如擋水建筑物的防滲層，宜選用普通水泥、火山灰水泥，不宜使用礦渣水泥。大體積（結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸大于3米）建筑物內(nèi)部混凝土，如大壩內(nèi)部混凝土以及建筑物的基礎(chǔ)，宜選用低熱礦渣水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥，以適應(yīng)低熱性的要求。64（4）高強(qiáng)度砼（＞C40），如預(yù)應(yīng)力鋼筋砼，宜選用硅酸鹽水泥、普通水泥和中熱水泥。（5）有抗侵蝕作用的混凝土，如位于水中和地下的混凝土，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)調(diào)查和分析，確定侵蝕水類型和侵蝕物質(zhì)的離子濃度等具體條件，按專門規(guī)定選用水泥品種。652、水泥強(qiáng)度的選用（1）在一般情況下，水泥強(qiáng)度為砼強(qiáng)度的1.5-2.5倍。（2）有抗凍、抗沖、耐磨要求的混凝土，選取水泥的強(qiáng)度不應(yīng)低于42.5。（3）灌漿用的水泥，其強(qiáng)度不應(yīng)低于42.5。663、水泥的貯存水泥的貯存有效期從出廠日期起不超過三個(gè)月。超過六個(gè)月必須重新檢測，按實(shí)際強(qiáng)度使用。67練習(xí)題：為什么水泥必須具有一定的細(xì)度？解：在礦物組成相同的條件下，水泥磨得愈細(xì)，水泥顆粒平均粒徑愈小，比表面積越大，水泥水化時(shí)與水的接觸面越大，水化速度越快，水化反應(yīng)越徹底。相應(yīng)地水泥凝結(jié)硬化速度就越快，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度就越高。但其28d水化熱也越大，硬化后的干燥收縮值也越大。另外要把水泥磨得更細(xì)，也需要消耗更多的能量，造成成本提高。因此水泥應(yīng)具有一定的細(xì)度。68第4節(jié)水泥混凝土4.1概述1、混凝土的定義：混凝土是由膠凝材料、骨料、水及其它材料按適當(dāng)比例配制并經(jīng)硬化而成的具有所需的形體、強(qiáng)度和耐久性的人造石材。通常使用最普通的是以水泥為膠凝材料的水泥混凝土。692、混凝土的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展發(fā)展方向：集中、工業(yè)化生產(chǎn)和管理（商品混凝土）高性能混凝土（高強(qiáng)度、良好的工作、穩(wěn)定、耐久性）703、混凝土分類【1】混凝土按照表觀密度分類(1)特重混凝土：容重大于2800kg／m3，采用重晶石、重的集料制成，具有防御X等射線的性能。(2)普通混凝土：簡稱混凝土。容重在2000一2800kg／m3之間。一般在2400kg／m3左右。用于建筑物承重結(jié)構(gòu)材料。(3)輕混凝土：容重小于1950kg／m3

，可用作結(jié)構(gòu)材料和保溫絕熱材料。71【2】按用途分類：結(jié)構(gòu)、裝飾、防水、道路、防輻射、耐熱、大體積、膨脹混凝土等?！?】按強(qiáng)度等級(jí)分類（1）普通混凝土C60以下。<C30低強(qiáng)度混凝土；Ｃ30-C60中強(qiáng)度混凝土（2）高強(qiáng)混凝土C60以上（>60MPa）（3）超高強(qiáng)混凝土C100以上(>100MP)【4】按生產(chǎn)和施工方法分類泵送混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、預(yù)拌混凝土、壓力灌漿混凝土等。724、混凝土的特點(diǎn)【1】優(yōu)點(diǎn):(1)占材料用量80％以上的砂、石集料資源豐富，易于就地取材。(2)混合料具有可塑性，可以按工程結(jié)構(gòu)要求澆筑成不同形狀和尺寸的整體結(jié)構(gòu)或預(yù)制構(gòu)件。(3)匹配性好。與鋼筋、鋼纖維等，與鋼材有基本相同的線膨脹系數(shù)，相互粘結(jié)牢固，工作整體性強(qiáng)。(4)可調(diào)整性強(qiáng)。改變組分品種和數(shù)量時(shí)可以制得不同物理力學(xué)性質(zhì)的混凝土。(5)節(jié)省鋼材、木材。(6)強(qiáng)度高，耐久性較好，在一般環(huán)境中使用時(shí)維護(hù)費(fèi)用低?！?】缺點(diǎn):自重大、比強(qiáng)度小、抗拉強(qiáng)度低、變形能力差、易開裂。735、普通混凝土的組成材料

基本組成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加劑和摻合料。水、水泥形成水泥漿包裹在砂粒表面，填充砂粒間的空隙再形成水泥砂漿包裹住石子，填充石子間空隙砂和石起骨架作用普通混凝土結(jié)構(gòu)示意圖746、工程中對(duì)混凝土的基本要求（1）具有和易性（2）能達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度（3）耐久性良好（4）經(jīng)濟(jì)合理，成本較低757.影響砼和易性的主要因素（1）水泥漿的用量（用水量及水灰比）：在水灰比（W/C）不變的情況下，水泥漿越多，拌合物流動(dòng)性越大。但太多會(huì)造成流漿、泌水、離析、分層（粘聚性差），影響砼的強(qiáng)度和耐久性。所以，水泥漿用量以滿足砼流動(dòng)性和強(qiáng)度為宜，不易過量。76（2）水泥漿的稠度

a、水泥用量不變，減小水灰比，水泥漿變稠，流動(dòng)性變小，太稠會(huì)造成施工困難，影響砼的密實(shí)。

b、水泥用量不變，增大水灰比，流動(dòng)性增大，但過大會(huì)使粘聚性、保水性不良，產(chǎn)生流漿離析，影響砼的強(qiáng)度。77(3)砂率的影響砂率定義：混凝土中砂的質(zhì)量占砂石總重量的百分比。砂率改變，由于改變了骨料的空隙率、骨料的總表面積較大，對(duì)和易性有顯著影響。砂率過大，空隙率、比表面積增大，水泥漿相對(duì)少了，降低了流動(dòng)性。砂率過小，空隙率、比表面積減小，水泥漿相對(duì)增加，流動(dòng)性增強(qiáng)。78(4)組成材料的性質(zhì)影響A、水泥對(duì)和易性的影響水泥品種不同，需水量不同。普通水泥——流動(dòng)、保水性好礦渣水泥——流動(dòng)性大，粘聚性差，易泌水火山灰水泥——流動(dòng)性顯著降低，粘聚性、保水性好。79B、骨料對(duì)和易性的影響骨料性質(zhì)對(duì)和易性影響較大

a、級(jí)配良好的骨料?？障堵市?，和易性好。

b、表面越粗糙，和易性越差。（碎石比卵石和易性差。）

c、細(xì)度越細(xì)，比表面積越大，流動(dòng)性變小。（細(xì)砂比粗砂流動(dòng)性小。）80（5）外加劑

在不增加水泥用量的情況下，可改善砼拌和物和易性。不僅可增加流動(dòng)性，而且改善粘聚、保水性。（6）時(shí)間、溫度

a、隨時(shí)間延長——拌和物變得干稠——和易性差

b、溫度升高——水分蒸發(fā)快——流動(dòng)性降低818、影響砼強(qiáng)度的主要因素

在骨料與砂漿界面由于化學(xué)、物理收縮產(chǎn)生許多微細(xì)裂縫。砼成型后的泌水作用形成界面裂縫砼受力時(shí)，會(huì)在界面裂縫擴(kuò)大，最后匯合連通而破壞。因此，砼的強(qiáng)度取決于水泥石的強(qiáng)度即：水泥的強(qiáng)度等級(jí)；水灰比；骨料的性質(zhì)有關(guān)還與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度；施工質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)方法、齡期影響82第四節(jié)木材1、木材的性能與用途【1】木材的優(yōu)點(diǎn)：輕質(zhì)高強(qiáng)，即比強(qiáng)度高；有較高的彈性和韌性；耐沖擊和振動(dòng)；易于加工；保溫性好；長期保持干燥或長期置于水中，均有很高的耐久性；裝飾性好等。83【2】木材缺點(diǎn)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，各向異性，對(duì)電、熱的傳導(dǎo)極?。灰纂S周圍環(huán)境濕度變化而改變含水量，引起較大的濕脹干縮變形；易腐朽及蟲蛀；易燃燒；天然疵病較多等。84【3】用途：（1）在建筑工程中，屋架、梁、柱、支撐、門窗、地板、橋梁、混凝土模板、腳手架以及室內(nèi)裝。（2）水利工程中的木樁、閘門，及隧洞支護(hù)的坑木等，都需要使用大量木材。852、木材的分類按樹種的不同，可分為針葉樹和闊葉樹兩大類：86（1）針葉樹針葉樹樹葉細(xì)長如針，多為常綠樹，樹干通直和高大，紋理平順，材質(zhì)均勻，木質(zhì)較軟而易于加工，故又稱為“軟木材”。針葉樹強(qiáng)度較高，表觀密度和脹縮變形較小，常含有較多的樹脂，耐腐蝕性較強(qiáng)。針葉樹樹材是主要的建筑用材，主要用作承重構(gòu)件、裝修和裝飾部件。常用的樹種有：紅松、落葉松、云杉、冷杉、杉木、柏木。87（2）闊葉樹闊葉樹樹葉寬大，葉脈成網(wǎng)狀，大部都為落葉樹，樹干驝直部分一般較短，大部分樹種的表觀密度大，材質(zhì)較硬，較難加工，故又稱為“硬木材”。闊葉樹材一般較重，強(qiáng)度高，脹縮和翹曲變形大，易開裂。在建筑中常用作尺寸較小的裝修和裝飾等構(gòu)件，對(duì)于具有美麗天然紋理的樹種，特別適于作室內(nèi)裝修、家具及膠合板等。常用的樹種有櫸木、柞木、水曲柳、榆木以及質(zhì)地較軟的榫木、椴木等。883、木材的構(gòu)造（1）木材的宏觀構(gòu)造木材的宏觀構(gòu)造是指用肉眼和放大鏡能觀察到的組織，通常從樹干的橫切面（垂直于樹軸的面）、徑切面（通過樹軸的縱切面）和弦切面（平行于樹軸的縱切面）三個(gè)切面上來進(jìn)行剖析。木材的宏觀構(gòu)造如圖61所示。89圖

6.1木材三個(gè)切面一、橫切面二、弦切面三、徑切面

1、樹皮

2、木質(zhì)部

3、年輪

4、髓線

5、髓心904、木材的綜合利用【1】常用的人造板材（1）膠合板膠合板是用原木沿年輪旋切成大張薄片，再用膠粘劑按奇數(shù)層數(shù)，以各層纖維互相垂直的方向，粘合熱壓而成的人造板材。一般為3-13層，所用膠料有動(dòng)植物膠和耐水性好的酚醛、脲醛等合成樹脂膠。91（2）特點(diǎn)和應(yīng)用1)特點(diǎn)：A、由小直徑的原木就能制得寬幅的板材，且板面外觀美麗。B、無各向異性，得到縱橫一樣的均勻強(qiáng)度；C、收縮率小，沒有木節(jié)和裂紋等缺陷。D、產(chǎn)品規(guī)格化，便于使用。2）應(yīng)用：膠合板用途很廣，通常用作隔墻、天花板、門面板、家具及室內(nèi)裝修等。耐水膠合板可作混凝土模板。92（2）纖維板1）纖維板的定義：纖維板是將木材加工下來的板皮、刨花、樹枝等廢料，經(jīng)破碎浸泡、研磨成木漿，再加入一定的膠料，經(jīng)熱壓成型、干燥處理而成的人造板材。2）纖維板的分類：分硬質(zhì)纖維板、半硬質(zhì)纖維板和軟質(zhì)纖維板三種。3）纖維板的特點(diǎn)：材質(zhì)構(gòu)造均勻，各向強(qiáng)度一致，抗彎強(qiáng)度高，可達(dá)55MPa，耐磨，絕熱性好，不易脹縮和翹曲變形，不腐朽、無木節(jié)、蟲眼等缺陷。93（3）細(xì)木工板1）定義：細(xì)木工板屬于特種膠合板的一種，為芯板用木板拼接而成，兩個(gè)表面為膠貼木質(zhì)單板的實(shí)心板材。2）特點(diǎn)：細(xì)木工板具有質(zhì)堅(jiān)、吸聲、絕熱等特點(diǎn)。3）用途：適用于家具、車廂和建筑物內(nèi)裝修等。94長度寬度(mm)厚度(mm)技術(shù)性能91512201520183021352440915－－18302135－91516192225含水率：10%±3%；靜曲強(qiáng)度（MPa）；厚度為16mm,不低于15；厚度＜16mm,不低于12；膠層剪切強(qiáng)度不低于1－1220－18302135244012204）細(xì)木工板的尺寸規(guī)格和技術(shù)性能

95（4）刨花板、木絲板、木屑板1）定義：刨花板、木絲板和木屑板是利用刨花碎片、短小廢料加工刨制的木絲、木屑等，經(jīng)過干燥、拌以膠料、熱壓而成的板材。2）膠結(jié)材料：這些板材所用的膠結(jié)材料可有多種，如動(dòng)物膠、合成樹脂、水泥、氯鎂氧水泥等。3）性能及用途：這類板材一般表觀密度較小，強(qiáng)度低，主要用作吸音和絕熱材料，但熱壓樹脂刨花板和木屑板，表面粘貼塑料貼面或膠合板作飾面層后，可用作吊頂、隔墻、家具等材料。96第五節(jié)建筑鋼材鋼材是建筑工程中的重要材料，具有許多優(yōu)良的特性。鋼材的組織結(jié)構(gòu)均勻密實(shí)，性能穩(wěn)定，并且強(qiáng)度高，塑性、韌性好，可以冷彎、焊接或鉚接，易于加工和裝配。鋼材也存在著能耗大，成本高，易銹蝕，維護(hù)費(fèi)用高，耐火性差等缺點(diǎn)。977.1鋼的冶煉及分類7.1.1鋼的冶煉及其對(duì)質(zhì)量的影響1．鋼的冶煉鋼由生鐵冶煉而成。鋼的冶煉將生鐵在熔融狀態(tài)下進(jìn)行氧化，將含碳量降低到2.06%以下，使磷、硫等其他雜質(zhì)也減少到某一規(guī)定數(shù)值，再加入脫氧劑（錳鐵、硅鐵、鋁等）進(jìn)行脫氧冶煉而成的。98生鐵是將將鐵礦石、焦碳及熔劑（石灰石）在煉鐵爐中，經(jīng)高溫冶煉，鐵礦石內(nèi)氧化鐵還原成碳鐵合金，其中碳的含量為2.06~6.67%，磷、硫等雜質(zhì)的含量也較高。生鐵按斷口顏色分為白口鐵和灰口鐵。白口鐵用于煉鋼，也稱煉鋼生鐵；灰口鐵也稱鑄鐵，用于鑄造承受靜荷載的次要構(gòu)件（管材、機(jī)座）等。99常用的煉鋼方法（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼法轉(zhuǎn)爐煉鋼法又分空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法和氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法兩種?？諝廪D(zhuǎn)爐法：由轉(zhuǎn)爐底部或側(cè)面吹入高壓熱空氣至熔融狀態(tài)的鐵水中，鐵水中的雜質(zhì)與空氣中的氧起氧化作用而被除去?？諝廪D(zhuǎn)爐法已淘汰，逐漸被氧氣轉(zhuǎn)爐法所取代。100氧氣轉(zhuǎn)爐法：以純氧代替空氣吹入煉鋼爐內(nèi)鐵水中，克服了空氣轉(zhuǎn)爐法的一些缺點(diǎn)，能有效地除去磷、硫等雜質(zhì)，使鋼的質(zhì)量顯著提高，可以煉制優(yōu)質(zhì)的碳素鋼和合金鋼。氧氣轉(zhuǎn)爐法是現(xiàn)代煉鋼的主流方法。101（2）平爐煉鋼法平爐鋼的冶煉：以固體或液體生鐵、廢鋼鐵或鐵礦石作原料，用煤氣或重油為燃料在平爐中加熱冶煉，雜質(zhì)靠鐵礦石或廢鋼中的氧起氧化作用而除去。平爐熔煉時(shí)間長，有利于化學(xué)成分的精確控制，雜質(zhì)含量少，成品質(zhì)量高，可用來煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專用鋼。缺點(diǎn)是能耗大、冶煉時(shí)間長、成本高。102（3）電爐煉鋼法以生鐵和廢鋼為原料，用電力作能源的冶煉方法。其熔煉溫度高，溫度可以控制，清除雜質(zhì)容易徹底。電爐鋼的質(zhì)量最好，但成本高。它適合產(chǎn)冶煉優(yōu)質(zhì)特殊質(zhì)量的特種鋼。1037.1.2鋼的分類1．按照化學(xué)成分分類（1）碳素鋼低碳鋼：含碳量小于0.25%。中碳鋼：含碳量在0.25%~0.60%之間。高碳鋼：含碳量大于0.60%。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：保證鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能。104（2）合金鋼低合金鋼：合金元素總含量小于5%。中合金鋼：合金元素總含量在5%~10%之間。高合金鋼：合金元素總含量在10%以上。1052．按照質(zhì)量分類普通碳素鋼：含硫量≤0.045%~0.050%；含磷量≤0.045%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含硫量≤0.035%；含磷量≤0.035%。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：含硫量≤0.025%，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼的鋼號(hào)后加“高”字或“A”；含磷量≤0.025%。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：含硫量≤0.015%，特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼后加“E”；含磷量≤0.025%。建筑上常用的主要鋼種是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。1067.2.2鋼材的工藝性能1．冷彎性能冷彎性能，指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是建筑鋼材的重要工藝性能。建筑鋼材的冷彎，一般用彎曲角度（及彎心直徑d相對(duì)于鋼材厚度a的比值）來表示。試驗(yàn)時(shí)采用的彎曲角度愈大，彎心直徑對(duì)試件厚度（或直徑）的比值愈小，表示對(duì)冷彎性能的要求愈高。107鋼材冷彎試驗(yàn)（a）試件安裝（b）彎曲90°（c）彎曲180°（d）彎曲至兩面重合108按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)行試驗(yàn)，試件的彎曲處不發(fā)生裂縫、裂斷或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。2．焊接性能保證焊接質(zhì)量，要求焊縫及附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及變脆傾向，焊接后的力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度不低于原鋼材的性能叫可焊性?？珊感耘c鋼材所含化學(xué)成分及含量有關(guān)，含碳量高，或含較多的硫，鋼材的可焊性都變差。1093．鋼材的熱處理將鋼材按一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變其組織結(jié)構(gòu)，從而獲得需要性能的加工工藝，總稱為鋼的熱處理。熱處理方法有：（1）淬火將鋼材加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度（如當(dāng)含碳量大于0.8％時(shí)，為723℃）以上30一50℃，保溫使組織完全轉(zhuǎn)變。隨即故人冷卻介質(zhì)（鹽水、冷水或礦物油）中急冷的處理過程稱為淬火。淬火使鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨性提高。110（2）回火經(jīng)淬火處理的鋼，再加熱、冷卻的處理過程稱為回火?；鼗鸬臏囟鹊陀?23℃。回火處理可消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)降低淬火鋼件的硬度并提高其韌性。（3）退火將鋼材加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度以上30一50℃，保溫后以適當(dāng)?shù)乃俣染徛鋮s的處理過程稱為退火。退火可降低鋼材原有的硬度，改善其塑性及韌性。111（4）正火將鋼材加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度以上30一50℃，保溫后在空氣中冷卻的處理過程稱為正火。正火后的鋼材，硬度較退火處理者高，塑性也差，但由于正火后鋼的結(jié)晶較韌且均勻，故強(qiáng)度有所提高。1127.2.3鋼的化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響①碳（C）：當(dāng)含碳量小于0.8%

的碳素鋼，隨著含碳量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度（σb）和硬度（HB）增加，而塑性和韌性則相應(yīng)降低。當(dāng)含碳量大于0.8%

時(shí)（如高碳鋼），隨著含碳量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度（σb）反而下降。113②硅（Si）：煉鋼時(shí)為了脫氧去硫而加入硅，少量的硅對(duì)鋼是有益的。當(dāng)含硅量小于1%時(shí)，能顯著提高鋼的強(qiáng)度，對(duì)塑性和韌性影響不大，還可提高抗腐蝕能力，改善鋼的質(zhì)量。當(dāng)硅含量大于1%時(shí)，可焊性變差，冷脆性增加。114③錳（Mn）：錳加入鋼中起脫氧和去硫作用，加入錳能顯著提高鋼材的強(qiáng)度和硬度，消除鋼的熱脆性，改善熱加工性，幾乎不降低塑性和韌性。但含錳量大于1.0％時(shí)，將降低鋼的塑性、韌性和可焊性。115④磷（P）：磷是鋼中的有害元素。對(duì)鋼材起強(qiáng)化作用，可使鋼的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，但塑性和韌性顯著降低，特別在低溫下的增大鋼的冷脆性，并降低可焊性。磷的含量應(yīng)嚴(yán)格控制，一般不超過0.085%。⑤硫（S）：硫也是鋼中的有害元素。硫使鋼材在熱加工過程中引起斷裂，形成熱脆現(xiàn)象，稱為熱脆性，硫?qū)⒋蟠蠼档弯摰臒峒庸ば?、可焊性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性。硫是極有害的雜質(zhì)，含量應(yīng)嚴(yán)格控制，一般不得超過0.065%。116⑥氧（O）：氧常以FeO

的形式存在于鋼中，它將降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能以及強(qiáng)度，并顯著降低疲勞強(qiáng)度，增加熱脆性。氧是鋼中有害雜質(zhì)，在鋼中其一般不得超過0.05%。但氧有促進(jìn)時(shí)效性的作用。⑦氮（N）：氮雖可以提高鋼的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和硬度，但使塑性，特別是韌性顯著下降，并增大鋼的時(shí)效敏感性和冷脆性，降低焊接性能，冷彎性能。故鋼的含氮量不應(yīng)超過0.008％。117⑧鈦（Ti）、釩（V）：都是較強(qiáng)的脫氧劑。是加入鋼中的合金元素，可改善組織結(jié)構(gòu)，使晶體細(xì)化，顯著提高鋼的強(qiáng)度，改善鋼的韌性。1187.3建筑常用的鋼及鋼材7.3.1鋼結(jié)構(gòu)用鋼材1．普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼簡稱為普通碳素鋼，包括一般結(jié)構(gòu)鋼和工程用熱軋用型鋼、鋼板、鋼帶。建筑鋼材可分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼材和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋、鋼絲等，水工鋼結(jié)構(gòu)主要有鋼閘門和壓力管道等。119（1）牌號(hào)的表示方法普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成。Q是鋼材屈服點(diǎn)“屈”字漢語拼音首位字母；其中屈服點(diǎn)數(shù)值共分195、215、235、255和275（MPa）共五種；質(zhì)量等級(jí)按有害成分硫、磷含量由多到少的規(guī)律，分別由A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量等級(jí)由低到高表示，A最差，D等級(jí)質(zhì)量最好；按脫氧程度不同分為：沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。牌號(hào)中Z、TZ可以省略。120普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示：

Q屈服點(diǎn)等級(jí)—質(zhì)量等級(jí)·脫氧程度例：Q215—Bb表示屈服點(diǎn)為215Mpa的B級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼。Q235—A表示屈服點(diǎn)為235Mpa的A級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。121牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成分（%）脫氧方法CMnSiSP≤Q195—0.06~0.120.25~0.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09~0.150.25~0.550.300.0500.045F、b、ZB0.045Q235A0.14~0.220.30~0.65①0.0350.0500.045F、b、ZB0.12~0.200.30~0.70②0.045C≤0.180.3