第一章

緒論新型建筑材料2第一章緒論1234概述建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的環(huán)境影響評(píng)價(jià)前沿應(yīng)用和發(fā)展方向CONTENTS3第一章緒論概述建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的環(huán)境影響評(píng)價(jià)前沿應(yīng)用和發(fā)展方向CONTENTS123441.1概述狹義的新型建筑材料：區(qū)別于傳統(tǒng)的磚瓦、石灰、水泥、砂石、混凝土等建材的建筑材料新品種。廣義的新型建筑材料：更為寬泛，可以是現(xiàn)有材料科學(xué)技術(shù)和性能的顯著提高，或者是更低資源消耗的新型建筑產(chǎn)品。例如：新的加工技術(shù)獲得高品質(zhì)砂石骨料；廢棄物資源化

利用，成分不“新”而利用途徑“新”的低碳建筑材料……51.1.1建筑材料發(fā)展史古代——人們使用木材、草料、泥土和石料等天然材料搭建棲息之所。封建社會(huì)早期——磚瓦和石灰等簡(jiǎn)單制備的人工建筑材料出現(xiàn)，誕生了阿房宮、布達(dá)拉宮等宏偉的古代建筑。2026/1/2461.1.1建筑材料發(fā)展史19世紀(jì)初——以多種天然材料為原料，混合煅燒而成的水硬性材料—波特蘭水泥誕生后，建筑業(yè)進(jìn)入了一個(gè)嶄新階段。1928年前后出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，給建筑業(yè)的發(fā)展帶來了一個(gè)新的飛躍。水泥鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)2026/1/2471.1.1建筑材料發(fā)展史19世紀(jì)60年代~20世紀(jì)50年代——塑料和合成樹脂為代表的高分子有機(jī)材料不斷應(yīng)用于建筑物中，使得建筑物的功能和外觀發(fā)生了根本性的變革。塑料塑料模板木塑材料搭建的房屋2026/1/2481.1.1建筑材料發(fā)展史20世紀(jì)30年代——減水劑、早強(qiáng)劑、膨脹劑等混凝土化學(xué)外加劑成為現(xiàn)代混凝土中必不可少的“第五組分”。20世紀(jì)50年代——人們嘗試將粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣等輔助膠凝材料應(yīng)用于水泥混凝土中，現(xiàn)如今輔助膠凝材料已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代混凝土中不可或缺的重要組分之一。萘系減水劑聚羧酸高性能減水劑硅灰2026/1/2491.1.1建筑材料發(fā)展史20世紀(jì)70年代——再生骨料、工業(yè)副產(chǎn)固體廢物制備的低碳骨料（例如銅渣、碳化鋼渣）等新型低碳骨料不斷涌現(xiàn)，并逐漸得到廣泛應(yīng)用。建筑垃圾再生骨料破碎、清洗、生產(chǎn)隨著社會(huì)進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能混凝土、防輻射混凝土等新型功能混凝土，以及裝配式混凝土技術(shù)、3D打印混凝土技術(shù)等新型建造手段也在不斷涌現(xiàn)。2026/1/24101.1.2建筑材料的分類（1）按材料的來源分類天然材料人造材料（2）按材料的組成無機(jī)材料—金屬材料、非金屬材料有機(jī)材料—植物質(zhì)材料、高分子材料、瀝青材料復(fù)合材料—無機(jī)非金屬材料與有機(jī)材料復(fù)合而成，包括瀝青混凝土、聚合物混凝土等2026/1/24111.1.2建筑材料的分類（3）按材料的用途結(jié)構(gòu)材料—木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金屬等裝飾材料—涂料、油漆、窗簾、門窗、砌塊等專用材料—防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔熱、保溫、密封材料等2026/1/24121.1.3建筑材料的重要性建筑材料成本占比大因此，合理規(guī)劃、供應(yīng)和使用建筑材料對(duì)于降低總工程成本具有重要意義！50~60%生產(chǎn)能耗大>70%碳排放的比重大2026/1/24131.1.3建筑材料的重要性材料種類應(yīng)用情況木材木材具有較好的隔熱性能、耐腐蝕性能，韌性好，有較好的裝飾效果。常用于建筑物的地板、墻壁、屋頂?shù)葮?gòu)造，同時(shí)也可用于制造家具和裝飾品。磚瓦磚瓦具有較好的隔熱、隔音性能，耐久性好，還可以用于分隔空間、承載荷載等功能。常用于建筑物的常用墻體、地面鋪設(shè)以及藝術(shù)裝飾等方面。鋼材鋼材具有高強(qiáng)度、剛性和耐久性，可以大大提高工程的承重能力和抗震能力。鋼材還具有良好的可塑性、耐腐蝕性等。主要用于鋼筋混凝土建筑構(gòu)件的骨架，如梁、柱、框架等，廣泛用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設(shè)。建筑塑料建筑塑料不僅具有質(zhì)輕、隔熱、保溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，還可以進(jìn)行回收再利用，降低了對(duì)自然資源的需求，減少了對(duì)環(huán)境的影響。常用于塑料管道、塑料門窗、塑料地板等方面。建筑涂料建筑涂料不僅具有較好的附著力、防水性、隔熱保溫、耐腐蝕和耐用性，還具有較好的環(huán)保節(jié)能特性。常用于室內(nèi)外墻面、天花板、地面等的裝飾和保護(hù)?；炷粱炷潦墙ㄔO(shè)工程中用量最大的材料，具有高強(qiáng)度、耐久性和抗壓能力，能夠承受重大的荷載。常用于建筑物的結(jié)構(gòu)材料，如樓房、橋梁、堤壩等。部分建筑材料的特點(diǎn)和主要應(yīng)用范圍14第一章緒論概述建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的環(huán)境影響評(píng)價(jià)前沿應(yīng)用和發(fā)展方向CONTENTS12342026/1/24151.2建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

為了保證建筑工程的質(zhì)量，必須實(shí)行建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)化，世界范圍統(tǒng)一使用的是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而各個(gè)國(guó)家或地區(qū)也制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范建筑材料的質(zhì)量。（1）歐盟標(biāo)準(zhǔn)

歐盟標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范歐盟各參與國(guó)對(duì)建筑工程材料的要求，保證建筑工程質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CENELEC）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN）及它們的聯(lián)合機(jī)構(gòu)CEN/CENELEC是歐洲最主要的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)。2026/1/24161.2建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（2）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在美國(guó)從事土木工程，其標(biāo)準(zhǔn)的制定機(jī)構(gòu)是美國(guó)的行業(yè)協(xié)會(huì)。建筑材料應(yīng)遵從美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）標(biāo)準(zhǔn)?；炷两Y(jié)構(gòu)要遵從美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）標(biāo)準(zhǔn)。鋼結(jié)構(gòu)要遵從美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)（AISC）標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)依靠的是行業(yè)協(xié)會(huì)，通過行業(yè)協(xié)會(huì)強(qiáng)大的號(hào)召力。2026/1/24171.2建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（3）中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)主要分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四級(jí)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)“GB”，推薦性標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)“GB/T”。舉例：《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》（GB/T1499.1-2017）其中“GB/T”——國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)“1499.1”——標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)“2017”——標(biāo)準(zhǔn)頒布時(shí)間“鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋”——該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)（產(chǎn)品）名稱。2026/1/24181.2建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是指對(duì)沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而又需要在全國(guó)某個(gè)行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求所制定的標(biāo)準(zhǔn)。分為建筑材料（JC）、建筑工程（JG）、石油工業(yè)（SY）和冶金工業(yè)（YB）。地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）地方標(biāo)準(zhǔn)即區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，是由地方（省、自治區(qū)、直轄市）標(biāo)準(zhǔn)化主管機(jī)構(gòu)或?qū)I(yè)主管部門批準(zhǔn)，發(fā)布，在某一地區(qū)范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是在沒有國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)由企業(yè)自身制定，是在企業(yè)范圍內(nèi)需要協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的技術(shù)要求、管理要求和工作要求所制定的文件，是企業(yè)組織生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的依據(jù)。19第一章緒論概述建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的環(huán)境影響評(píng)價(jià)前沿應(yīng)用和發(fā)展方向CONTENTS12342026/1/24201.3建筑材料的環(huán)境影響評(píng)價(jià)2022年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》總體目標(biāo)是到2025年，城鎮(zhèn)新建建筑全面建成綠色建筑，建筑能源利用效率穩(wěn)步提升，建筑用能結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，建筑能耗和碳排放增長(zhǎng)趨勢(shì)得到有效控制，基本形成綠色、低碳、循環(huán)的建設(shè)發(fā)展方式，為城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域2030年前碳達(dá)峰奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。規(guī)劃中還明確指出，要重點(diǎn)促進(jìn)綠色建材推廣應(yīng)用。2026/1/24211.3.1材料的生命周期評(píng)價(jià)過去常采用單因子法來評(píng)估材料對(duì)環(huán)境的影響不足1.難以全面反映材料對(duì)環(huán)境的綜合影響2.使用過多單項(xiàng)指標(biāo)來進(jìn)行比較較為繁瑣2.在實(shí)踐中存在著難以平行比較的問題提出了一種綜合性的評(píng)價(jià)方法—生命周期評(píng)價(jià)方法（LCA）在20世紀(jì)90年代已經(jīng)被國(guó)際社會(huì)普遍認(rèn)可，最終成為一種被廣泛采用的材料環(huán)境評(píng)價(jià)方法。2026/1/24221.3.1材料的生命周期評(píng)價(jià)什么是生命周期？什么是生命周期評(píng)價(jià)方法？生命周期指的是產(chǎn)品從自然中來再回到自然中去的全部過程，即從“搖籃”到“墳?zāi)埂保‵romCradletoGrave）的整個(gè)生命周期各階段的總和。生命周期評(píng)價(jià)方法LCA是匯總和評(píng)估一個(gè)產(chǎn)品（或服務(wù)）體系生命周期間的所有投入及產(chǎn)出對(duì)環(huán)境造成的和潛在的影響的方法。注重研究系統(tǒng)在生態(tài)健康、人類健康和資源消耗領(lǐng)域內(nèi)的環(huán)境影響。2026/1/24231.3.1材料的生命周期評(píng)價(jià)LCA分析流程目標(biāo)與范圍確定編目分析影響評(píng)估結(jié)果解釋定性影響評(píng)估方法—操作簡(jiǎn)單，主要依靠專家打分，評(píng)估結(jié)果有一定的隨意性和不可比性。定量影響評(píng)估方法——包括分類、表征、歸一化和評(píng)價(jià)四步。

其建立在功能單元分析（FU）的基礎(chǔ)上，旨在深化對(duì)環(huán)境影響的理解，評(píng)估不同類型環(huán)境損害帶來的總體影響程度。2026/1/24241.3.1材料的生命周期評(píng)價(jià)（1）可以進(jìn)行從定性到定量的評(píng)估。（2）考慮產(chǎn)品的整個(gè)生命周期對(duì)環(huán)境的影響，而不單純是產(chǎn)品生產(chǎn)階段對(duì)環(huán)境的影響。（3）不但考慮對(duì)一個(gè)地域的影響，更考慮對(duì)生物圈的影響，同時(shí)考慮對(duì)將來潛在的影響，可全面、完整地反映當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境問題。LCA的特點(diǎn)：（1）LCA所做的假設(shè)與選擇可能帶有主觀性，同時(shí)受假設(shè)的限制，可能有未考慮到的潛在因素影響；（2）研究的準(zhǔn)確性可能受到數(shù)據(jù)的質(zhì)量和有效性的限制；（3）由于影響評(píng)估所用的清單數(shù)據(jù)缺少空間和時(shí)間尺度，結(jié)果有一定的不確定性。LCA的局限性：2026/1/24251.3.2綠色建材的評(píng)價(jià)體系為科學(xué)引導(dǎo)和規(guī)范管理我國(guó)綠色建材評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)工作，加快綠色建材推廣應(yīng)用、促進(jìn)綠色建筑發(fā)展，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部等相關(guān)部委制定了《綠色建材評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》。將綠色建材具體解釋為在全生命周期內(nèi)可減少對(duì)自然資源消耗和減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境影響，具有“節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)”特征的建材產(chǎn)品。頒布實(shí)施的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：26第一章緒論概述建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的環(huán)境影響評(píng)價(jià)前沿應(yīng)用和發(fā)展方向CONTENTS12342026/1/24271.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向（1）新型建筑鋼材酉水大橋大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)國(guó)內(nèi)首次在溫暖潮濕的南方建造的免涂裝耐候鐵路鋼橋。（2）新型建筑涂料國(guó)產(chǎn)高性能防火薄膜膨脹型涂料、室外保護(hù)的工程硅氧烷涂層、全方位的耐候性的氟碳漆等新型建筑涂料新型建造技術(shù)方面的應(yīng)用舉例2026/1/24281.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向（3）新型建筑塑料港珠澳大橋港珠澳大橋運(yùn)用了由熱塑長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的高分子復(fù)合材料制成的新型高分子塑料模板。（4）混凝土用新型骨料北京建筑大學(xué)建成了我國(guó)首座用全級(jí)配再生混凝土骨料建筑的教學(xué)樓，其主要使用廢舊混凝土為原料的再生混凝土澆筑而成。2026/1/24291.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向（5）混凝土用新型化學(xué)外加劑（6）新型水泥

港珠澳大橋工程中，特種高效減水劑的全線使用，有效解決了大摻量礦物摻合料混凝土初始流動(dòng)性差、粘度高、攪拌生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)等問題。

白鶴灘水電站首次全壩使用低熱硅酸鹽水泥，降低了水泥和混凝土的發(fā)熱量，提高了大壩的整體性、安全性和耐久性。2026/1/24301.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向（7）智能混凝土（8）防輻射混凝土智能混凝土是指能感知自身狀態(tài)變化并能發(fā)出信號(hào)進(jìn)行自身調(diào)節(jié)、自我修復(fù)的仿生命系統(tǒng)的混凝土。由混凝土原有成分，結(jié)合一些導(dǎo)電材料或智能組件（傳感器、驅(qū)動(dòng)器、微處理器）等組成。具有良好的屏蔽X、γ和中子射線等有害電離輻射的能力的混凝土。其他防護(hù)材料相比，防輻射混凝土具備著耐久性良好、可塑性強(qiáng)、防護(hù)效果好等優(yōu)勢(shì)，是目前應(yīng)用最廣泛的射線防護(hù)材料。醫(yī)用防輻射鉛房光導(dǎo)纖維2026/1/24311.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向新型建造技術(shù)方面的應(yīng)用舉例（1）裝配式混凝土建筑技術(shù)施工中的火神山醫(yī)院

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是指用工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑。有利于提高建筑質(zhì)量、提高施工效率、降低成本，還有助于節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境。（2）3D打印混凝土技術(shù)3D打印技術(shù)將混凝土材料按照預(yù)先設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行逐層堆積，具有靈活性高、無模板施工、設(shè)計(jì)自由度高、節(jié)約成本、經(jīng)濟(jì)環(huán)保及零污染等多重優(yōu)點(diǎn)。3D打印混凝土2026/1/24321.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向新型建筑材料的發(fā)展方向（1）低碳化在建筑材料的生產(chǎn)、使用、廢棄直到再生的全過程中，通過減少溫室氣體排放和碳足跡，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。例如：利用鋼渣粉、銅渣粉代替水泥；運(yùn)用裝配式混凝土建筑技術(shù)、混凝土3D打印技術(shù)與廢棄資源的再利用整合。（2）節(jié)能化在建筑物的生命周期中，所使用的材料具有較低的能源消耗和較高的能源效益。例如：使用新型保溫隔熱材料巖棉板、EPS保溫板、XPS（保溫板等新型建筑材料。2026/1/24331.4前沿應(yīng)用和發(fā)展方向（3）復(fù)合化在特定條件下，按照適當(dāng)比例將有機(jī)與有機(jī)、有機(jī)與無機(jī)、無機(jī)與無機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合。例如：塑鋼共擠門窗、鋁塑復(fù)合門窗、鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土等復(fù)合材料。（4）多功能化除基本性能外，還具有防射線、防水、防霉、防火、自潔、智能等功能要求。例如：防輻射混凝土、智能混凝土等多功能材料。（5）高性能化通過調(diào)整建筑材料原有組分、施工工藝和后處理等技術(shù)，用以提高建筑材料力學(xué)性能、耐久性等指標(biāo)。同時(shí)，高性能化還兼具良好的環(huán)保性、節(jié)約性和可持續(xù)性等特點(diǎn)，例如高性能混凝土。34第一章緒論思考

為什么新型建筑材料要向綠色低碳、節(jié)能化發(fā)展？第二章

材料的基本性質(zhì)新型建筑材料2026/1/2436第二章材料的基本性質(zhì)123材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的性質(zhì)建筑材料的耐久性CONTENTS2026/1/2437第二章材料的基本性質(zhì)123材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的性質(zhì)建筑材料的耐久性CONTENTS2026/1/2438第二章材料的基本性質(zhì)性能組成結(jié)構(gòu)材料的組成—結(jié)構(gòu)—性能關(guān)系材料組成、結(jié)構(gòu)與性能之關(guān)系

——現(xiàn)代材料科學(xué)的核心2026/1/24392.1.1材料的組成相組成化學(xué)組成礦物組成是構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量。

材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)和特定的物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)，稱為礦物。礦物組成

材料中結(jié)構(gòu)相近、性質(zhì)相同的均勻部分稱為相。自然界中的物質(zhì)可分為氣相、液相、固相三種形態(tài)。具有兩相或兩相以上的材料是復(fù)合材料。注意界面化學(xué)組成即材料的化學(xué)成分。2026/1/24402.1.1材料的組成化學(xué)組成

礦物組成相同不同不一定

可能相同相同相同一定相同化學(xué)組成與礦物組成的關(guān)系2026/1/24412.1.2材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)通過材料所含各物相(固、液、氣)的形態(tài)、尺寸、堆積方式和分布情況，可分為：宏觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)＞10-3m(肉眼可分辯)10-6-10-3m(光學(xué)顯微鏡可辯)＜10-6m(電子顯微鏡)2026/1/24422.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①宏觀結(jié)構(gòu)用肉眼能觀察到的外部和內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。（1）宏觀結(jié)構(gòu)（2）細(xì)觀結(jié)構(gòu)（3）微觀結(jié)構(gòu)密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造＞10-3m按孔隙特征分類按組織構(gòu)造特征分類2026/1/24432.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①宏觀結(jié)構(gòu)密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造

材料內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密。

強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性較好，絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃。2026/1/24442.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①

宏觀結(jié)構(gòu)

內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨(dú)立的或部分相通的孔隙，含孔率較高。

決定于孔隙的特征、多少、大小及分布情況。

一般來說，這類材料的強(qiáng)度較低，抗?jié)B性和抗凍性較差，絕熱性較好。密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造2026/1/24452.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①

宏觀結(jié)構(gòu)

微孔結(jié)構(gòu)是指具有微細(xì)孔隙的結(jié)構(gòu)。如磚瓦、低溫?zé)Y(jié)黏土制品。密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造2026/1/24462.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①

宏觀結(jié)構(gòu)

指由骨料與具有膠凝性或黏結(jié)性物質(zhì)膠結(jié)而成的結(jié)構(gòu)。例如，水泥混凝土、砂漿、瀝青混合料等。密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造水泥混凝土砂漿2026/1/24472.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①

宏觀結(jié)構(gòu)密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造

指由天然或人工合成纖維物質(zhì)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)?？勺霰馗魺岷臀暡牧?，這類材料一般情況下，平行纖維方向的強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性較好。

例如，木材、竹材、玻璃纖維、石棉等。例如木材、玻璃鋼、巖棉、GRC（玻璃纖維增強(qiáng)混凝土）制品等。竹的纖維構(gòu)造2026/1/24482.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①宏觀結(jié)構(gòu)密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造

天然或采用人工粘結(jié)的方法，將材料疊合成層狀的結(jié)構(gòu)，其每一層的材料性質(zhì)不同，但疊合后材料的綜合性質(zhì)較好，可以顯著提高材料的強(qiáng)度、硬度、絕熱或裝飾等性質(zhì)，擴(kuò)大其使用范圍。如膠合板、紙面石膏板、塑料貼面板等。膠合板的層狀構(gòu)造紙面石膏板的層狀構(gòu)造2026/1/24492.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①

宏觀結(jié)構(gòu)密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造

呈松散顆粒狀的材料，有密實(shí)顆粒與輕質(zhì)多孔顆粒之分。

前者如砂子、石子等，因其致密，強(qiáng)度高，適合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨脹珍珠巖等，因具多孔結(jié)構(gòu)，適合做絕熱材料。石子陶粒2026/1/24502.1.2材料的結(jié)構(gòu)-①宏觀結(jié)構(gòu)密實(shí)構(gòu)造多孔構(gòu)造微孔結(jié)構(gòu)堆聚結(jié)構(gòu)纖維構(gòu)造層狀構(gòu)造散粒構(gòu)造紋理構(gòu)造

天然材料在生長(zhǎng)或形成過程中，自然造成的天然紋理，如木材、大理石、花崗石等板材，或人工制造材料時(shí)特意造成的紋理，如瓷質(zhì)彩胎磚、人造花崗石板材等。

擁有紋理結(jié)構(gòu)的裝飾材料，在設(shè)定基調(diào)、增加深度和提升空間的整體美感方面發(fā)揮著至關(guān)重要。大理石的紋理結(jié)構(gòu)瓷質(zhì)彩胎磚2026/1/24512.1.2材料的結(jié)構(gòu)-②細(xì)觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)是指可用光學(xué)顯微鏡觀察到的結(jié)構(gòu)，也稱為亞微觀結(jié)構(gòu)，是介于宏觀和微觀之間的結(jié)構(gòu)，其尺度范圍可達(dá)到微米級(jí)。如鋼材的鐵素體、滲碳體和珠光體、天然巖石的礦物、晶體顆粒、非晶體組織、木材的木纖維、導(dǎo)管、髓線和樹脂道等顯微組織，以及混凝土的裂縫等。

在亞微觀結(jié)構(gòu)層次上，材料各種組織的性質(zhì)是各不相同的，這些組織的特征、數(shù)量、分布，以及界面之間的結(jié)合情況等，都對(duì)建筑材料的整體性質(zhì)起著重要的作用。2026/1/24522.1.2材料的結(jié)構(gòu)-③微觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)晶

體玻璃體膠

體質(zhì)點(diǎn)呈周期性排列的固體，有固定的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、穩(wěn)定性。質(zhì)點(diǎn)在空間上呈非周期性變化的固體，是高溫熔融，急冷得到的無定形物，沒有固定的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，化學(xué)上不夠穩(wěn)定。物質(zhì)以極小的顆粒（1-100nm）分散在介質(zhì)中形成的分散體系，比表面積大，粘結(jié)強(qiáng)度大，吸附性強(qiáng)。2026/1/24532.1.2材料的結(jié)構(gòu)-③微觀結(jié)構(gòu)晶體：格子構(gòu)造周期性排列，各向異性，固定熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，對(duì)稱性。由中性原子以共價(jià)鍵結(jié)合而成的晶體，一般都具有很高的熔點(diǎn)，有些被選為耐火材料。原子晶體（如金剛石）有很高的硬度。原子晶體：離子晶體：分子晶體：金屬晶體：由正、負(fù)離子以離子鍵結(jié)合而成的晶體。離子晶體一般有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)。因而MgO、Al2O3等常用作耐高溫材料。2026/1/24542.1.2材料的結(jié)構(gòu)-③微觀結(jié)構(gòu)晶體：格子構(gòu)造周期性排列，各向異性，固定熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，對(duì)稱性。由極性分子或非極性分子以范德華力（分子鍵）結(jié)合而成的晶體，如冰。原子晶體：離子晶體：分子晶體：金屬晶體：由金屬離子以金屬鍵結(jié)合而成的晶體，如鋼、鋁合金等。2026/1/24552.1.2材料的結(jié)構(gòu)-③微觀結(jié)構(gòu)玻璃體：質(zhì)點(diǎn)在空間上呈非周期性變化的固體，是高溫熔融，急冷得到的無定形物，沒有固定的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，化學(xué)上不夠穩(wěn)定。常見的玻璃體有玻璃、釉、塑料等。熔體玻璃體加熱內(nèi)能晶體加熱緩冷急冷相互轉(zhuǎn)變及能量關(guān)系示意圖當(dāng)熔體轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａw時(shí)，放出的能量少于結(jié)晶熱。所以玻璃體和晶體相比，含有過剩內(nèi)能，因此玻璃態(tài)是一種介穩(wěn)狀態(tài)。2026/1/24562.1.2材料的結(jié)構(gòu)-③微觀結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)是破壞作為反應(yīng)物的化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)鍵，重新建立新的化學(xué)鍵從而形成新的化學(xué)物質(zhì)的過程。玻璃態(tài)物質(zhì)的化學(xué)活性玻璃態(tài)處于介穩(wěn)狀態(tài)，含過剩內(nèi)能，具活性，有助于化學(xué)反應(yīng)。建筑材料中涉及到的玻璃態(tài)物質(zhì)火山灰

pozzolana粉煤灰

flyash粒化高爐礦渣

granulatedblast-furnaceslag2026/1/24572.1.2材料的結(jié)構(gòu)-③微觀結(jié)構(gòu)膠體：膠體是指物質(zhì)以極微小的質(zhì)點(diǎn)（粒徑為1~100μm）分散在介質(zhì)中所形成的結(jié)構(gòu)。與晶體和玻璃體相比，膠體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較低，變形較大。膠體的分散質(zhì)顆粒細(xì)小，使其具有吸附性、黏結(jié)性。根據(jù)分散質(zhì)與分散介質(zhì)的相對(duì)比例不同，膠體結(jié)構(gòu)可分為溶膠、溶凝膠和凝膠。2026/1/24582.1.3材料的構(gòu)造材料的構(gòu)造：建筑材料的構(gòu)造是指具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元的相互搭配情況。與結(jié)構(gòu)相比，更強(qiáng)調(diào)相同材料或不同材料間的搭配與組合關(guān)系。

例如：木材的木纖維管胞按不同形態(tài)和方式搭配和組合，形成不同種類的木材，決定了各種木材具有不同的物理力學(xué)性質(zhì)；具有特定構(gòu)造的節(jié)能墻板，因其是由不同性質(zhì)的材料經(jīng)一定組合搭配而成的復(fù)合材料，故具有良好的隔熱保溫、隔聲、防火抗震、堅(jiān)固耐久等功能和性質(zhì)。2026/1/2459第二章材料的基本性質(zhì)123材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的性質(zhì)建筑材料的耐久性CONTENTS2026/1/24602.2.1材料的基本物理性質(zhì)-密度（1）密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。式中，ρ—材料的密度，g/cm3；

m—材料的質(zhì)量（干燥至恒重），g；

V—材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3。

所謂絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指不包括材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)的實(shí)體積。2026/1/2461

密度的測(cè)定2.2.1

材料的基本物理性質(zhì)-密度有孔隙的材料：如磚、混凝土磨成細(xì)粉（通過0.2mm或900孔/cm2方孔篩），用李氏密度瓶測(cè)量V（排水法）。近于絕對(duì)密實(shí)的材料：如金屬、玻璃等，測(cè)量幾何體積－稱重－代入公式中計(jì)算。2026/1/2462（2）表觀密度：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中，ρo—材料的表觀密度，kg/m3

或g/cm3；

m—材料的質(zhì)量（未說明時(shí)，為氣干），kg或g；

Vo—表觀體積（未說明時(shí)，含閉口和開口孔），m3或cm3。2.2.1

材料的基本物理性質(zhì)-表觀密度體積密度：包含內(nèi)部閉口孔和開口孔未特別說明時(shí)，表觀密度是氣干的體積密度視密度：僅包含內(nèi)部閉口孔2026/1/2463自然狀態(tài)下的體積－是指包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。表觀密度的測(cè)量對(duì)形狀規(guī)則的材料：

烘干→量測(cè)幾何體積→稱重→代入公式計(jì)算

對(duì)形狀不規(guī)則的材料：

烘干→稱重m→封蠟→空氣中稱重m1→水中稱重m22.2.1

材料的基本物理性質(zhì)-表觀密度2026/1/2464（3）堆積密度：是指單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開口孔隙體積及顆粒間空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量，有緊堆積密度及松堆積密度之分。式中，ρo’—堆積密度，kg/m3；

m—材料的質(zhì)量（未說明時(shí)，氣干狀態(tài)），kg；

V’o—材料的堆積體積，m3。V0'＝V+Vop+Vcl＋V空2.2.1

材料的基本物理性質(zhì)-堆積密度2026/1/2465材料的堆積體積包括材料絕對(duì)體積、內(nèi)部所有孔體積和顆粒間的空隙體積。反映的散粒構(gòu)造材料堆積的緊密程度及材料可能的堆放空間。其測(cè)定方法在實(shí)驗(yàn)部分有專門介紹。測(cè)定散粒材料的體積可通過已標(biāo)定容積的容器計(jì)量而得。測(cè)定砂子、石子的堆積密度即用此法求得。若以搗實(shí)體積計(jì)算時(shí)，則稱緊密堆積密度。密度、表觀密度（體積密度）和堆積密度既有聯(lián)系又有差別。由于大多數(shù)材料或多或少均含有一些孔隙，故一般材料的表觀密度總是小于其密度，密度并不能反映材料的性質(zhì)，但可以大致了解材料的品質(zhì)，并可用來計(jì)算材料的孔隙率；表觀密度建立了材料自然體積與質(zhì)量之間的關(guān)系，可用來計(jì)算材料的用量、構(gòu)件自重等；堆積密度可用于確定材料堆放空間、運(yùn)輸車輛等。2.2.1

材料的基本物理性質(zhì)2026/1/2466（4）密實(shí)度，材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。按下式計(jì)算：（5）孔隙率，材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。按下式計(jì)算：

即：D+P=1或密實(shí)度+孔隙率=12.2.1

材料的基本物理性質(zhì)-密實(shí)度、孔隙率孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，對(duì)物理、力學(xué)性質(zhì)均有影響。材料內(nèi)部孔隙的構(gòu)造，可分為連通的與封閉的兩種。連通孔隙不僅彼此貫通且與外界相通，而封閉空隙則不僅彼此不連通而且與外界隔絕?？紫栋闯叽绶譃闃O微細(xì)孔隙、細(xì)小孔隙、較粗大孔隙?？紫兜拇笮〖捌浞植肌⑻卣鲗?duì)材料的性能影響較大。或2026/1/2467

或

（7）空隙率是散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例。按下式計(jì)算：

（6）填充率是散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。按下式計(jì)算：2.2.1

材料的基本物理性質(zhì)-填充率、空隙率

或

即：D’+P’=1或填充率+空隙率=1?？障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w粒相互填充的致密程度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。常用材料的密度、表觀密度、堆積密度及空隙率如下表所示：2026/1/2468【例題】已知卵石的表觀密度為2.6g/cm3，把它裝入一個(gè)2m3的車廂內(nèi)，裝平時(shí)共用3500kg，求該卵石的空隙率。若用堆積密度為1500kg/m3的砂子，填充上述車內(nèi)卵石的全部空隙，共需砂子多少千克？

答案卵石的空隙率為32.7%1立方米填充砂填充滿車內(nèi)卵石共需砂：2×490.5＝981kg2.2.1

材料的基本物理性質(zhì)2026/1/24692.2.2與水有關(guān)的性質(zhì)-親水性、憎水性潤(rùn)濕邊角:材料與水接觸時(shí)，材料、水以及空氣三相的交點(diǎn)處，作沿水滴表面的切線，切線與材料和水接觸面的夾角θ，稱為潤(rùn)濕邊角。親水性材料θ≤90°完全親水材料θ＝180o憎水性材料θ>90o水在親水性材料的表面是自動(dòng)散開和鋪展，并自發(fā)地潤(rùn)濕表面。無機(jī)材料一般是親水性，如：磚、石材、混凝土、鋼材水在憎水性材料的表面有自動(dòng)收縮成珠的趨勢(shì)，不能潤(rùn)濕材料的表面。有機(jī)材料一般是憎水性，

如：瀝青、石蠟等，對(duì)工程防水有利。

2026/1/24702.2.2

與水有關(guān)的性質(zhì)-吸水性、吸濕性材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。

材料的吸水性用吸水率表示。材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。

材料的吸濕性用平衡含水率表示。

材料的吸水（濕）性與材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)與材料的親水性或憎水性密切相關(guān)：

材料通過其內(nèi)部開口、連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水開口孔隙越多，材料吸水率越大；開口連通孔徑較小，因毛細(xì)管作用而容易吸水。親水性材料的吸水（濕）性比憎水性材料強(qiáng)。親水性孔壁使水自動(dòng)吸入；憎水性孔壁難以使水吸入。2026/1/24712.2.2

與水有關(guān)的性質(zhì)-吸水性、吸濕性材料吸水飽和時(shí)的含水率稱為吸水率。例：100g土中含水20g，該土的含水率為20％，對(duì)嗎？（X）

25％吸水性也可以用體積吸水率表示，即材料吸入水的體積占材料自然狀態(tài)體積的百分率。材料在一定溫度和濕度下的空氣中吸附水分的能力稱為吸濕性，用含水率表示，即吸濕作用一般是可逆的，最后與空氣濕度達(dá)到平衡，稱為平衡含水率。保溫材料吸濕后，將大大降低保溫隔熱性能，要特別注意采取有效防護(hù)措施。木材的吸濕性特別明顯。2026/1/24722.2.2

與水有關(guān)的性質(zhì)-吸水性、吸濕性思考？

1、為什么房屋一樓潮濕？2、如何解決？1、地下水沿材料毛細(xì)管上升，然后在空氣中揮發(fā)。2、解決問題的原理與辦法阻塞毛細(xì)通道，技術(shù)措施？對(duì)材料中的毛細(xì)管壁進(jìn)行憎水處理材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。對(duì)于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤(rùn)濕孔壁，所以吸水率仍然較小。各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗巖的吸水率只有0.5％～0.7％，混凝土的吸水率為2％～3％，粘土磚的吸水率達(dá)8％～20％，而木材的吸水率可超過100％。2026/1/24732.2.2

與水有關(guān)的性質(zhì)-吸水性、吸濕性【作業(yè)】某材料密度為2.60g/cm3，表觀密度為1600kg/m3，現(xiàn)將一重為954g的該材料浸入水中，吸水飽和后取出稱重為1086g，試求該材料的孔隙率、質(zhì)量吸水率、開口孔隙率和閉口孔隙率。質(zhì)量吸水率為【答】該材料的孔隙率為954克絕干材料的體積是596.25cm3，其中中含水132cm3

，∴開口孔隙率為22.14%閉口孔隙率為Pb=P－Pk=38.5%－22.14%=16.36%開口孔隙率就是體積吸水率2026/1/2474材料的耐水性：抵抗水的破壞作用的能力，用軟化系數(shù)Kp表示，即：2.2.2

與水有關(guān)的性質(zhì)

-耐水性材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa材料在干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度，MPaKp值越小，材料的耐水性越差。水對(duì)材料的破壞作用定向吸附，劈裂破壞；吸水膨脹，開裂破壞；物質(zhì)溶解，孔隙增大。材料的軟化系數(shù)的范圍在0～1之間。用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，必須選用軟化系數(shù)不低于（≥）0.85的材料。用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則不宜小于0.70～0.85。通常軟化系數(shù)大于等于0.85的材料稱為耐水材料。2026/1/24752.2.2與水有關(guān)的性質(zhì)

-抗?jié)B性抗?jié)B性—材料抵抗水或溶液滲入或滲透的能力指標(biāo)1，滲透系數(shù)K：K=(Q/F·t)·(d/H)式中：Q—透水量(cm3)；H—靜水壓頭(cm)；t—時(shí)間(h)：d—試件厚度；

F—透水面積對(duì)一些抗?jié)B、防水材料，如油氈、瓦、水工瀝青混凝土等，其防水性用滲透系數(shù)K表示。砂漿、混凝土材料的抗?jié)B性用抗?jié)B等級(jí)。指標(biāo)2，抗?jié)B等級(jí)P：P=10H（式中：H—試件開始滲水時(shí)的壓力，MPa）

材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行透水試驗(yàn)，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力來確定的。滲透系數(shù)（越大，越?。浚┛?jié)B等級(jí)（越大，越??？）混凝土抗?jié)B性越好2026/1/24762.2.2與水有關(guān)的性質(zhì)

-抗?jié)B性抗?jié)B性與孔隙率和孔隙特征有關(guān)。大孔且連通孔將使抗?jié)B系數(shù)降低。引氣混凝土的抗?jié)B性很差？思考憎水性和親水性材料，誰(shuí)的抗?jié)B性好？當(dāng)材料兩側(cè)存在不同水壓時(shí)，一切破壞因素(如腐蝕性介質(zhì))都可通過水或氣體進(jìn)入材料內(nèi)部，然后把所分解的產(chǎn)物代出材料，使材料逐漸破壞，如地下建筑、基礎(chǔ)、壓力管道、水工建筑等經(jīng)常受到壓力水或水頭差的作用，故要求所用材料具有一定的抗?jié)B性?？?jié)B性影響材料的其它耐久性性能。耐水性耐化學(xué)腐蝕性抗凍性2026/1/24772.2.2與水有關(guān)的性質(zhì)

-抗凍性定義：飽水狀態(tài)下，材料抵抗凍融循環(huán)破壞作用的能力指標(biāo)：抗凍等級(jí)Fn，材料喪失性能前能承受的最多凍融循環(huán)次數(shù)，次數(shù)愈多，等級(jí)越高，如F25、F50。抗凍性的影響因素材料內(nèi)部的孔隙率與孔隙特征、孔隙內(nèi)的飽水程度、材料強(qiáng)度與韌性、環(huán)境溫度變化常用的兩個(gè)參數(shù)是：質(zhì)量損失率(不超過5%)

強(qiáng)度損失率(不超過25％)

根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定抗凍等級(jí)。燒結(jié)普通磚、陶瓷面磚、輕混凝土等墻體材料，一般要求其抗凍標(biāo)號(hào)為F15或F25；用于橋梁和道路的混凝土應(yīng)為F50、F100或F200。水工混凝土要求高達(dá)F500。2026/1/24782.2.3材料的熱工性質(zhì)-導(dǎo)熱性材料的導(dǎo)熱性：指材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)。用導(dǎo)熱系數(shù)

表示，單位厚度的材料，當(dāng)兩個(gè)相對(duì)側(cè)面溫差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。即：Q傳導(dǎo)的熱量（J）、d材料的厚度（m）A材料的傳熱面積（m2）、t熱傳導(dǎo)時(shí)間（s）T1、T2—材料兩側(cè)的溫度（K）λ值越小，說明材料的導(dǎo)熱性越差

材料的導(dǎo)熱性受材料的物質(zhì)構(gòu)成、孔隙率、孔隙特征、含水率及熱流方向等因素影響。絕大多數(shù)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.029~3.49W/(m·K)。

建筑工程中，一般把λ值小于0.23W/(m·K)的材料稱為絕熱材料。

2026/1/24792.2.3材料的熱工性質(zhì)-熱容量熱容量：指材料加熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。熱容量用比熱（又稱比熱容）表示，1g材料溫度升高或降低1K時(shí)，所吸收或放出的熱量稱為比熱。比熱的計(jì)算式為：不同材料的比熱不同，即使是同一種材料，由于所處的物態(tài)不同，比熱也不同

進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)較小而熱容量較大的材料，以保持建筑物室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。同時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)也是工業(yè)窯爐熱工計(jì)算和確定冷藏庫(kù)絕熱層厚度的重要數(shù)據(jù)。材料的比熱與質(zhì)量的乘積為材料的熱容量值：水的比熱通常為4.186kJ/(kg·K)，而結(jié)冰后比熱為2.093kJ/(kg·K)2026/1/24802.2.3材料的熱工性質(zhì)-熱阻、導(dǎo)溫系數(shù)熱阻：是指材料層厚度δ與導(dǎo)熱系數(shù)λ的比值，符號(hào)為R。其值R=δ/λ，單位為m2·K/W，它表明熱量通過材料層時(shí)所受到的阻力。在同樣的溫差條件下，材料的熱阻越大，通過材料層的熱量越少。在多層平壁導(dǎo)熱條件下，平壁的總熱阻等于各單層材料的熱阻之和。導(dǎo)溫系數(shù)：也稱熱擴(kuò)散率，是材料的一種熱物理性質(zhì)，表示材料被加熱或冷卻時(shí)，其內(nèi)部溫度趨于一致的能力。導(dǎo)溫系數(shù)越大，表明材料內(nèi)部的溫度分布趨于均勻越快。其值可按下式計(jì)算。式中—材料的導(dǎo)溫系數(shù)（m2/s）；ρ—材料的密度（kg/m3）；導(dǎo)熱系數(shù)越大，在相同的溫度梯度下能傳導(dǎo)的熱量越多。分母是單位體積的物體溫度升高1K所需的熱量。越小，溫度升高1K所吸收的熱量越小，可以剩下更多熱量繼續(xù)向物體內(nèi)傳遞，能使物體各點(diǎn)的溫度更快地隨界面溫度升高而升高。2026/1/24812.2.3材料的熱工性質(zhì)-熱阻、導(dǎo)溫系數(shù)【案例】

氣凝膠因其含有2~50nm的極小孔徑，使它的導(dǎo)熱率低于空氣，因此擁有優(yōu)于空氣的熱阻優(yōu)勢(shì)。

氣凝膠的阻熱原理是其獨(dú)立的結(jié)構(gòu)帶來的無對(duì)流效應(yīng)、無窮多遮擋板效應(yīng)、無窮長(zhǎng)路徑效應(yīng)。

氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)比傳統(tǒng)的隔熱材料低得多，其隔熱的原理在于均勻致密的納米孔及多級(jí)分形孔道微結(jié)構(gòu)可以有效阻止空氣對(duì)流，降低熱輻射和熱傳導(dǎo)。2026/1/24822.2.3材料的熱工性質(zhì)-耐燃性耐燃性：是指材料對(duì)火焰和高溫的抵抗能力，是影響建筑物防火、建筑結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)的一項(xiàng)重要因素。

不燃材料

難燃材料

可燃材料遇明火或高溫不起火、不微燃、不碳化的材料，如混凝土、鋼鐵、磚、玻璃、石等。遇明火或高溫難起火、難微燃、難碳化，僅在火焰存在時(shí)能繼續(xù)燃燒或微燃，移走火源后立即停止燃燒的材料，如水泥刨花板、紙面石膏板、鋁箔復(fù)合材料、經(jīng)防火處理的木材等。遇明火或高溫立即起火或微燃，且在移走火源后能繼續(xù)燃燒或微燃的材料，如瀝青、木材、玻璃鋼、聚乙烯、聚氨酯、化纖織物等。使用可燃材料時(shí)，應(yīng)做防燃處理?！督ㄖ牧霞爸破啡紵阅芊旨?jí)》（GB8624-2012）將建設(shè)工程中使用的建筑材料、裝飾裝修材料及制品的燃燒性能分為A級(jí)（不燃材料）、B1級(jí)（難燃材料）、B2級(jí)（可燃材料）和B3級(jí)（易燃材料）4個(gè)等級(jí)。2026/1/24832.2.4材料的力學(xué)性能-強(qiáng)度這些強(qiáng)度是通過靜力試驗(yàn)來測(cè)定的，故總稱為靜力強(qiáng)度。材料的靜力強(qiáng)度是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的破壞試驗(yàn)而測(cè)得。強(qiáng)度：在外力作用下，材料抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度。也就是材料單位面積所能承受的極限荷載(MPa）。強(qiáng)度的分類：根據(jù)外力作用方式，有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度）及抗剪強(qiáng)度等形式?；靖拍?026/1/24842.2.4材料的力學(xué)性能-強(qiáng)度基本概念強(qiáng)度的計(jì)算：抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度可直接由下式計(jì)算：

式中，f——材料的抗壓、抗拉或抗剪強(qiáng)度，MPa；

Fmax—材料破壞時(shí)的最大荷載，N；

A——受力截面面積，mm2。①簡(jiǎn)支梁中間作用一個(gè)集中荷載時(shí)，可用下式計(jì)算：強(qiáng)度的計(jì)算：抗彎強(qiáng)度

式中，fm—抗彎強(qiáng)度，MPa；

Fmax—彎曲破壞時(shí)的最大荷載,N；

b，h

—試件橫截面的寬和高,mm。

L—兩支點(diǎn)間的距離，mm。2026/1/24851.材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：即使材料組成相同，構(gòu)造不同，強(qiáng)度不同。2.孔隙率與孔隙特征：材料的孔隙率愈大，則強(qiáng)度愈小。一般表觀密度大的材料，其強(qiáng)度也大。這些是材料的內(nèi)部因素。3.試件的形狀和尺寸：受壓時(shí)，立方體試件的強(qiáng)度值要高于棱柱體試件的強(qiáng)度值，相同材料采用小試件測(cè)得的強(qiáng)度較大。4.加荷速度：當(dāng)加荷速度快時(shí)，由于變形速度落后于荷載增長(zhǎng)的速度，故測(cè)得的強(qiáng)度值偏高，反之，因材料有充裕的變形時(shí)間，測(cè)得的強(qiáng)度值偏低。5.試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度：溫度高、濕度大時(shí)，試件會(huì)有體積膨脹，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)距離加大，質(zhì)點(diǎn)間的作用力減弱，測(cè)得的強(qiáng)度值偏低。6.受力面狀態(tài)：受力面的平整度，潤(rùn)滑情況等。試件表面不平或表面涂潤(rùn)滑劑時(shí)，所測(cè)強(qiáng)度值偏低。2.2.4材料的力學(xué)性能-強(qiáng)度影響強(qiáng)度的因素2026/1/2486建筑材料常根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分為不同的強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)。GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范：普通混凝土劃分為十四個(gè)等級(jí)，即：C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。鋼材：熱軋帶肋鋼筋按照屈服強(qiáng)度特征值可分為400、500和600級(jí)，其牌號(hào)由HRB（HotrooledRibbedBars）+屈服強(qiáng)度特征值構(gòu)成，相關(guān)知識(shí)將在第三章進(jìn)行介紹。水泥：水泥的強(qiáng)度根據(jù)其抗壓和抗折強(qiáng)度值劃分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個(gè)等級(jí)，將在第六章進(jìn)行介紹。2.2.4材料的力學(xué)性能-強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)2026/1/24872.2.4材料的力學(xué)性能-彈性、塑性

破壞，指當(dāng)外力超過材料的承受極限時(shí)，材料出現(xiàn)斷裂等喪失使用功能的變化。

變形，指在外力的作用下，材料通過形狀改變吸收能量。根據(jù)變形特點(diǎn)，分彈性變形和塑性變形。材料的力學(xué)性質(zhì)指材料在外力作用下所引起的變化的性質(zhì)。這些變化包括材料的破壞和變形。彈性變形與塑性變形的區(qū)別在于，前者為可逆變形，后者為不可逆變形。彈性塑性當(dāng)外力消除后，材料能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)當(dāng)外力消除后，材料仍能保持變形后的形狀尺寸且不出現(xiàn)裂縫的性質(zhì)

鋼材拉伸的應(yīng)力－應(yīng)變曲線

Strain()(e/Lo)41235Stress(F/A)彈性階段塑性階段應(yīng)變硬化斷裂極限拉伸強(qiáng)度

UTS斜率=E彈性區(qū)斜率=彈性模量屈服強(qiáng)度塑性區(qū)極限拉伸強(qiáng)度應(yīng)變硬化斷裂頸縮屈服強(qiáng)度

y斷裂強(qiáng)度

F2.2.4材料的力學(xué)性能-彈性、塑性2026/1/24892.2.4材料的力學(xué)性能-脆性、韌性脆性：當(dāng)外力達(dá)一定值時(shí)，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無明顯的塑性變形的性質(zhì)。韌性：沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞的性質(zhì)。脆性與韌性是相對(duì)的挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)災(zāi)難（1986年1月28日）低溫使橡膠圈變脆而破壞，造成原本應(yīng)該密封的固體火箭助推器內(nèi)高壓高熱氣體泄漏，最終導(dǎo)致高速飛行的航天飛機(jī)在高空解體。2026/1/2490硬度：材料表面能抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力。

刻畫法：刻畫法常用于礦物材料的測(cè)定，以滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長(zhǎng)石、石英、黃玉、剛玉和金剛石10種礦物作為標(biāo)準(zhǔn)劃分硬度等級(jí)，即莫氏硬度（10級(jí)）。壓入法：壓入法用于測(cè)定金屬材料、塑料、橡膠等材料的硬度。以一定壓力將一定規(guī)格的鋼球或由金剛石制成的尖端壓入試樣表面，根據(jù)壓痕的面積或深度來測(cè)定硬度值，常用的硬度表示方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）。將在3.2.1進(jìn)行較詳細(xì)介紹?；貜椃ǎ夯貜椃ㄓ糜跍y(cè)定混凝土表面的硬度，并可間接推算混凝土的強(qiáng)度，也可用于測(cè)定陶瓷、磚、砂漿、塑料、橡膠等材料的表面硬度和間接推算其強(qiáng)度。2.2.4材料的力學(xué)性能-硬度、耐磨性2026/1/24912.2.4材料的力學(xué)性能-硬度、耐磨性耐磨性：指材料表面抵抗磨損的能力，以磨損率來表示，按下式計(jì)算：材料的耐磨性與材料的組成結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度和硬度有關(guān)。一般來說，硬度大的材料，耐磨性較好，但不易加工。在建筑工程中，部分工程部位經(jīng)常受到磨損，如道路路面、橋面、工業(yè)地面等，在選擇材料時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮強(qiáng)度和耐磨性。N—材料的磨損率（g/cm2）；m1、m2—試件磨損前和磨損后的質(zhì)量（g）；A—試件的受磨面積（cm2）。2026/1/2492第二章材料的基本性質(zhì)123材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的性質(zhì)建筑材料的耐久性CONTENTS2026/1/24932.3.1建筑材料的耐久性-影響因素耐久性：材料長(zhǎng)期使用過程中，在環(huán)境因素作用下，能保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)，稱為材料的耐久性。在建筑材料的使用過程中，除內(nèi)在原因使其組成結(jié)構(gòu)或性能發(fā)生變化以外，使用環(huán)境中各種自然因素的作用，包括物理作用、化學(xué)作用和生物作用，也對(duì)其起到一定程度的作用。物理作用化學(xué)作用生物作用

包括冷熱變化、干濕變化、凍融變化等。這些變化會(huì)使材料體積發(fā)生一定的收縮或膨脹，或產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成材料內(nèi)部裂縫擴(kuò)展，久而久之，材料逐漸發(fā)生破壞。包括大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽等溶液或其他有害物質(zhì)對(duì)材料的侵蝕作用，以及日光等對(duì)材料的作用。這些作用使材料逐漸發(fā)生質(zhì)變、惡化而破壞。包括環(huán)境中存在的昆蟲或菌類等的侵害作用。這些作用會(huì)導(dǎo)致材料發(fā)生蟲蛀、腐朽等而破壞。

總的來說，要根據(jù)材料所處的結(jié)構(gòu)部位和使用環(huán)境等因素綜合考慮其耐久性，并根據(jù)各種材料的耐久性特點(diǎn)合理地選用材料。2026/1/24942.3.2建筑材料的耐久性-提高措施為了提高材料的耐久性，延長(zhǎng)建筑的使用壽命和減少維修費(fèi)用，可根據(jù)使用情況和材料特性采取相應(yīng)的措施。例如，設(shè)法減輕大氣或周圍介質(zhì)對(duì)材料的破壞作用（降低濕度，排除腐蝕性物質(zhì)等）；提高材料本身對(duì)外界作用的抵抗性（提高材料的密度，采取防腐措施等），也可用其他材料保護(hù)主體材料免受破壞（覆面、抹灰、刷涂料等）。2026/1/24952.3.2建筑材料的耐久性-提高措施【案例】以港珠澳大橋?yàn)槔?，主體結(jié)構(gòu)有120年設(shè)計(jì)使用壽命。耐久性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，與結(jié)構(gòu)、材料、工藝設(shè)計(jì)密切相關(guān)，且貫穿于建造、運(yùn)營(yíng)維養(yǎng)全過程，集宏觀和細(xì)節(jié)為一體，系統(tǒng)龐大、內(nèi)容繁雜.港珠澳大橋的主要的耐久性措施有：a.鋼管復(fù)合樁采用高性能環(huán)氧涂層和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)。b.預(yù)制構(gòu)件下節(jié)段墩身全部鋼筋采用高性能雙層環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，中、上墩身外層鋼筋及其拉筋、支座墊石鋼筋采用高性能單層環(huán)氧樹脂涂層鋼筋；現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件對(duì)索塔下塔柱及下橫梁的外層鋼筋及其露頭的拉筋、各類支座（阻尼裝置）墊石采用耐海洋腐蝕不銹鋼鋼筋。不銹鋼筋的綁扎鋼絲采用直徑1.2mm柔軟的不銹鋼絲。c.預(yù)制墩身內(nèi)外表面、索塔、承臺(tái)外表面均采用硅烷浸漬。d.所有鋼結(jié)構(gòu)均進(jìn)行油漆涂裝防腐。其中，鋼箱梁外表面采用“環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+氟碳面漆”體系，內(nèi)表面采用“環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧厚漿漆+除濕系統(tǒng)”體系。第三章

建筑鋼材新型建筑材料2026/1/2497第三章建筑鋼材1234鋼的生產(chǎn)與分類建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的品種與選用鋼材防火與防銹CONTENTS2026/1/2498第三章建筑鋼材鋼的生產(chǎn)與分類建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的品種與選用鋼材防火與防銹CONTENTS12342026/1/24993.1.1鋼的生產(chǎn)（1）鋼的冶煉鋼是由生鐵冶煉（Smelting）而成的。鋼和生鐵的主要成分都是鐵和碳，其主要區(qū)別在于含碳量不同。煉鋼的原理就是通過將熔融的生鐵進(jìn)行氧化，使碳的含量降低到預(yù)定范圍內(nèi)，使其他雜質(zhì)的含量降低到允許范圍內(nèi)。

2026/1/241003.1.1鋼的生產(chǎn)

常用的煉鋼方法主要有氧氣轉(zhuǎn)爐法、平爐法和電爐法（高爐冶鐵技術(shù)）三種，以下為其特點(diǎn)：

2026/1/241013.1.1鋼的生產(chǎn)

推動(dòng)行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展具有不可或缺的作用。新型低碳冶煉技術(shù)主要有：①以氫代碳②豎爐鐵焦③煤氣循環(huán)④氣基豎爐直接還原法⑤核能制氫煉鋼技術(shù)⑥碳捕集和封存技術(shù)

高品質(zhì)特殊鋼冶金與制備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室富氫低碳冶煉熱模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2026/1/241023.1.1鋼的生產(chǎn)（2）鋼的鑄錠將冶煉好的鋼液注入錠模，冷凝后便形成柱狀的鋼錠（鋼坯），此過程稱為鋼的鑄錠（Foundry）。鋼在冶煉過程中，由于氧化作用使部分鐵被氧化，多余氧化鐵的存在，會(huì)使鋼的質(zhì)量變差。鋼液在鑄錠之前須進(jìn)行脫氧處理。常用的脫氧劑有錳鐵、硅鐵和鋁錠等，其中以鋁錠的脫氧效果為最好。2026/1/241033.1.1鋼的生產(chǎn)（3）壓力加工鋼液在鑄錠冷卻過程中，由于內(nèi)部某些元素在鐵的液相中的溶解度高于固相，使這些元素向凝固較遲的鋼錠中心聚集，導(dǎo)致化學(xué)成分在鋼錠截面上分布不均勻，這種現(xiàn)象稱為化學(xué)偏析。目前普遍認(rèn)為，硫、磷等元素的存在是導(dǎo)致偏析的最主要原因之一。偏析現(xiàn)象對(duì)鋼材質(zhì)量影響很大。2026/1/241043.1.1鋼的生產(chǎn)（3）壓力加工

除化學(xué)偏析外，在鋼錠中往往還會(huì)有縮孔、氣泡、晶粒粗大，組織不致密等缺陷存在，為了保證鋼的質(zhì)量并滿足工程需要，鋼錠須再經(jīng)過壓力加工（PressedWork），軋制成各種型鋼和鋼筋后才能使用。壓力加工可分為熱加工和冷加工兩種。（1）熱加工：將鋼錠重新加熱至一定溫度，使其呈塑性狀態(tài)，再施加壓力改變其形狀，稱為熱加工。2026/1/241053.1.1鋼的生產(chǎn)（3）壓力加工（2）冷加工：鋼材在常溫下進(jìn)行的壓力加工稱為冷加工。冷加工的方式很多，有冷拉、冷拔、冷軋，冷扭、沖壓等。鋼筋冷拔示意圖2026/1/241063.1.2鋼的分類1.按脫氧程度分類（1）沸騰鋼（F）：沸騰鋼是脫氧不完全的碳素鋼。經(jīng)脫氧處理之后，在鋼液中尚存有較多的氧化鐵。

當(dāng)鋼液注入錠模后，氧化鐵與碳繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成大量CO氣體，氣泡外逸引起鋼液“沸騰”，故稱沸騰鋼。2026/1/241073.1.2鋼的分類1.按脫氧程度分類（2）鎮(zhèn)靜鋼（Z）：鎮(zhèn)靜鋼是脫氧完全的碳素鋼，一般先用錳鐵、后用硅鐵、最后用鋁進(jìn)行脫氧或單用強(qiáng)脫氧劑進(jìn)行脫氧，由于鋼中的氧已很少（<0.01%），因此當(dāng)鋼水澆鑄在鋼錠模內(nèi)時(shí)呈靜止?fàn)顟B(tài)，即沒有碳和氧化鐵產(chǎn)生一氧化碳的沸騰現(xiàn)象，所以稱鎮(zhèn)靜鋼。2026/1/241083.1.2鋼的分類1.按脫氧程度分類（3）特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）:特殊鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度比鎮(zhèn)靜鋼還要充分徹底，其質(zhì)量一般是最好的。在建筑領(lǐng)域，特殊鎮(zhèn)靜鋼主要用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程。硅鎮(zhèn)靜鋼(用Si+Mn脫氧)1硅鋁鎮(zhèn)靜鋼(Si+Mn+少量Al脫氧)2鋁鎮(zhèn)靜鋼(用過剩Al>0.01%)32026/1/241093.1.2鋼的分類2.按化學(xué)成分分類

碳素鋼（CarbonSteel）的化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵碳合金，其中碳含量對(duì)鋼的性質(zhì)影響顯著。碳素鋼合金鋼（AlloySteel）是在碳素鋼的基礎(chǔ)上增加適量的一種或多種合金元素（如硅，錳，鈦、釩等）后冶煉而成的。合金元素的摻量雖少，但卻能顯著地改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能，同時(shí)還可使鋼獲得某種特殊的理化性能。0102合金鋼

按照含碳量不同，碳素鋼可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。低碳鋼含的碳量<0.25%，其硬度低、塑性好中碳鋼的含碳量為0.25%~0.60%，其熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。高碳鋼含碳量>0.60%，有著較高的彈性極限。

按照合金元素含量不同，合金鋼又可分為：低合金鋼，合金元素總含量小于5%；中合金鋼，合金元素總含量為5%~10%；高合金鋼，合金元素總含量≥10%。2026/1/241103.1.2鋼的分類3.按有害雜質(zhì)含量分類和用途分類0102普通鋼S≤0.050%，P≤0.045%0304優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.035%，P≤0.035%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.025%，P≤0.025%特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.015%，P≤0.025%2026/1/241113.2.1力學(xué)性能4.按用途的不同分類結(jié)構(gòu)鋼：指主要用于工程結(jié)構(gòu)及機(jī)械零件的鋼，一般為低碳鋼或中碳鋼.工具鋼：指主要用于各種工具、量具及模具的鋼，一般為高碳鋼。特殊鋼：具有特殊物理，化學(xué)或機(jī)械性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼，耐酸鋼，耐磨鋼、磁性鋼等，一般為合金鋼。2026/1/24112第三章建筑鋼材鋼的生產(chǎn)與分類建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的品種與選用鋼材防火與防銹CONTENTS12342026/1/241133.2.1力學(xué)性能1.抗拉性能

拉伸是建筑鋼材的主要受力形式，所以抗拉性能是鋼材最為重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一。

通過低碳鋼軸向拉伸實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)力（σ）-應(yīng)變（ε）曲線，可以更好地理解鋼材抗拉性能的特征指標(biāo)和變化規(guī)律。

低碳鋼軸向拉伸實(shí)驗(yàn)的主要儀器有萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(精度1%)、游標(biāo)卡尺（0.1mm以上的分辨率）、千分尺、標(biāo)距儀等。2026/1/241143.2.1力學(xué)性能萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺千分尺標(biāo)距儀2026/1/241153.2.1力學(xué)性能應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分為彈性階段（OA）、屈服階段（AB）、強(qiáng)化階段（BC）和頸縮階段（CD）四個(gè)階段。低碳鋼受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變圖2026/1/241163.1.2鋼的分類彈性階段（OA）在OA段，荷載較小，此時(shí)如卸去荷載，試件將恢復(fù)原狀，表明此階段的變形為完全的彈性變形，因此稱OA段為彈性階段。屈服階段（AB）應(yīng)力與應(yīng)變不再保持正比關(guān)系而成鋸齒形變化，應(yīng)力的增長(zhǎng)明顯滯后于應(yīng)變的增加，鋼材內(nèi)部暫時(shí)失去了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱為屈服，因此稱AB段為屈服階段。強(qiáng)化階段（BC）經(jīng)過屈服階段，鋼材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，建立了新的平衡，使之抵抗塑性變形的能力重新提高而得到強(qiáng)化，應(yīng)力-應(yīng)變曲線開始繼續(xù)上升直至最高點(diǎn)C。應(yīng)力達(dá)到最高點(diǎn)C之后，變形主要集中于試樣的某一局部區(qū)域，該處橫截面面積急劇減小，即頸縮現(xiàn)象。頸縮與斷裂階段（CD）2026/1/241173.2.1力學(xué)性能鋼材的頸縮現(xiàn)象鋼材試件拉斷前后的示意圖

斷面收縮率越大，鋼材的塑性也就越好。2026/1/241183.2.1力學(xué)性能高碳鋼受拉時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖

高碳鋼的特點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度高，塑性變形小，無明顯的屈服平臺(tái)。

通過拉伸試驗(yàn)，可以測(cè)得鋼材的三項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，即屈服點(diǎn)（σs）、抗拉強(qiáng)度（σb）和伸長(zhǎng)率（δ）。2026/1/241193.2.1力學(xué)性能2.沖擊韌性

沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用下的塑性變形和斷裂能力。沖擊韌性試驗(yàn)示意圖2026/1/241203.2.1力學(xué)性能鋼材沖擊韌性與溫度關(guān)系

鋼材的沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其變化規(guī)律是開始時(shí)下降緩和，當(dāng)溫度降低到某一范圍時(shí)，突然下降很多而成脆性，這種現(xiàn)象稱為鋼材的冷脆性，此時(shí)的溫度稱為脆性臨界溫度。它的數(shù)值越低，鋼材的低溫沖擊性能越好。2026/1/241213.2.1力學(xué)性能泰坦尼克號(hào)南極科考昆侖站雪龍2號(hào)極地考察船2026/1/241223.2.1力學(xué)性能3.疲勞強(qiáng)度在反復(fù)交變荷載作用下，結(jié)構(gòu)工程中所使用的鋼材往往會(huì)在應(yīng)力遠(yuǎn)低于其抗拉強(qiáng)度的情況下，發(fā)生突然破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞一般存在低于屈服應(yīng)力，周期性載荷，裂紋擴(kuò)展，局部應(yīng)力集中的特點(diǎn)。測(cè)定疲勞強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)使用條件確定采用的應(yīng)力循環(huán)類型（如拉-拉型、拉-壓型等），應(yīng)力特征值（最小與最大應(yīng)力之比）和周期基數(shù)。2026/1/241233.2.1力學(xué)性能4.硬度

硬度是指鋼材抵抗硬物壓入表面的能力，它是衡量鋼材軟硬程度的一個(gè)指標(biāo)。測(cè)定鋼材硬度的方法很多，主要有布氏法、洛氏法和維氏法等。布氏硬度實(shí)驗(yàn)洛氏硬度試驗(yàn)2026/1/241243.2.1力學(xué)性能根據(jù)硬度值的大小，可以判定鋼材的軟硬程度，據(jù)此還可以估計(jì)鋼材的抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)碳素鋼的硬度HB≤175時(shí)，其抗拉強(qiáng)度σb≈0.36HB；當(dāng)HB>175時(shí)，σb≈0.35HB。鋼材的硬度應(yīng)是適度的，并不是硬度越高，性能越好。在實(shí)際工程應(yīng)用中要選擇合適鋼材來滿足工程要求。2026/1/241253.2.2工藝性能1.冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以彎曲角度（α）及彎心直徑對(duì)試件厚度（或直徑）的比值（d/a）來表示。冷彎試驗(yàn)示意圖2026/1/241263.2.2工藝性能冷彎彎心直徑的規(guī)定

各種鋼材按規(guī)定的彎曲角度和彎心直徑進(jìn)行冷彎試驗(yàn)后，如在試件的彎曲處未發(fā)生裂紋，裂斷或起層現(xiàn)象，即認(rèn)為冷彎性能合格。2026/1/241273.2.2工藝性能2.冷加工性能及時(shí)效

將鋼材于常溫下進(jìn)行各種加工（包括冷拉，冷拔、冷軋，冷扭，刻痕等），使之產(chǎn)生塑性變形，從而提高其屈服強(qiáng)度，稱為冷加工強(qiáng)化。

冷拉是在施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常采用的一種冷加工方法。將鋼筋一端固定，利用冷拉設(shè)備對(duì)其另一端進(jìn)行張拉，使其伸長(zhǎng)。

冷拔是預(yù)制構(gòu)件廠經(jīng)常采用的另一種冷加工方法。將熱軋圓盤條通過硬質(zhì)合金拔絲模孔，進(jìn)行強(qiáng)力拉拔，使其伸長(zhǎng)變細(xì)。2026/1/241283.2.2工藝性能2.冷加工性能及時(shí)效冷拉時(shí)效前后應(yīng)力-應(yīng)變圖變化

鋼材經(jīng)冷拉時(shí)效后，其屈服強(qiáng)度將得到進(jìn)一步提高（由K點(diǎn)提高到K1點(diǎn)），同時(shí)抗拉強(qiáng)度也得到了相應(yīng)提高（由C點(diǎn)提高到C1點(diǎn)），但塑性和韌性則進(jìn)一步降低。2026/1/241293.2.3焊接性能

焊接連接是鋼結(jié)構(gòu)的主要連結(jié)方式，在工業(yè)與民用建筑的鋼結(jié)構(gòu)中，焊接結(jié)構(gòu)占90%以上。

建筑鋼材的焊接方法最主要的是鋼結(jié)構(gòu)焊接用的電弧焊和鋼筋連接用的電渣壓力焊。電弧焊示意電渣壓力焊

1-鋼筋2-鐵絲圈3-焊劑4-焊劑筒2026/1/241303.2.3焊接性能對(duì)性能最有影響的缺陷是裂紋、缺口、塑性和韌性的下降。焊件的質(zhì)量主要取決于選擇正確的焊接工藝和適當(dāng)?shù)暮附硬牧?，以及鋼材本身的可焊性。鋼材的可焊性是指鋼材是否適應(yīng)用通常的方法與工藝進(jìn)行焊接的性能。選擇焊接結(jié)構(gòu)用鋼，應(yīng)注意選含碳量較低的氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐鎮(zhèn)靜鋼。對(duì)于高碳鋼及合金鋼，為了改善其可焊性，焊接時(shí)一般需要采用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法主要有取樣試件試驗(yàn)和原位非破損檢測(cè)兩類。2026/1/24131第三章建筑鋼材鋼的生產(chǎn)與分類建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的品種與選用鋼材防火與防銹CONTENTS12342026/1/241323.3.1鋼結(jié)構(gòu)用鋼材1.碳素結(jié)構(gòu)鋼材（1）牌號(hào)及表示方法碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由屈服點(diǎn)符號(hào)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)及脫氧程度符號(hào)四個(gè)部分按順序組成，每?jī)刹糠种g以“—”相連。具體表述如下：X1X2—X3X4X1—屈服點(diǎn)符號(hào)，以“屈”字漢語(yǔ)拼音首位字母“Q”來表示；X2—屈服點(diǎn)數(shù)值，分195、215、235、255、275五種，單位N/mm2；X3—質(zhì)量等級(jí)符號(hào)，按鋼中硫、磷有害雜質(zhì)含量由多到少分為A、B、C、D四級(jí)，鋼的質(zhì)量隨A、B、C、D順序在逐級(jí)提高；X4—脫氧程度符號(hào)，有F、Z、TZ三種，分別代表沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。在牌號(hào)中，Z和TZ符號(hào)可予以省略。2026/1/241333.3.1鋼結(jié)構(gòu)用鋼材1.碳素結(jié)構(gòu)鋼材（2）技術(shù)要求

碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求主要包括牌號(hào)和化學(xué)成分、冶煉方法、交貨狀態(tài)、力學(xué)性能及表面質(zhì)量五個(gè)方面。各牌號(hào)鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能（含拉伸和沖擊試驗(yàn)）、冷彎性能指標(biāo)應(yīng)分別符合下表的要求。

碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷彎性能2026/1/241343.3.1鋼結(jié)構(gòu)用鋼材碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分

（熔煉分析）碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能2026/1/241353.3.1鋼結(jié)構(gòu)用鋼材1.碳素結(jié)構(gòu)鋼材（3）不同牌號(hào)鋼材性能及用途的比較：碳素結(jié)構(gòu)鋼隨牌號(hào)的增大，含碳量在增加，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度在提高，但塑性、韌性以及冷彎性能則隨之降低。

Q195，Q215兩種牌號(hào)的鋼，強(qiáng)度較低，但塑性及韌性較好，易于冷加工和焊接，故多用于受荷較小及焊接結(jié)構(gòu)中，常用來制作鋼釘、鉚釘及螺栓。1Q275牌號(hào)的鋼，強(qiáng)度較高，但塑性，韌性較差，可焊性較低，不易進(jìn)行冷彎加工，可用來軋制帶肋鋼筋，制作螺栓配件，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)中，但更多的是用于機(jī)械零件和工具中。2Q235牌號(hào)居中，既具有較高的強(qiáng)度，