第二十三章 建筑材料
第一节:材料科学知识与建筑材料的基本性质
一、材料科学知识
(一)材料的组成(化学组成和矿物组成)
1、化学组成(无机材料--非金属材料--天然石材、烧土制品、玻璃及熔融制品、砂浆及混凝土、硅酸盐制品;无机材料--金属材料-黑色金属、有色金属
有机材料-植物质材料、沥青材料、高分子合成材料(塑料、橡胶、胶粘剂)
复合材料-金属-非金属、无机非金属-有机,金属-有机等
2、矿物组成(构成材料的矿物种类和数量)
3、相组成
(二)材料的结构
按照尺度可将材料的结构划分为宏观结构、细观结构、微观结构
1、微观组成:研究原子、分子层次的结构,决定材料的物理性质,如硬度、熔点、导热等。
(1)分为晶体与非晶体结构。
原子晶体如石英、
离子晶体如NaCl,
分子晶体如冰,
金属晶体如铁铝。
(2)非晶体结构分为玻璃体与胶体
2、细观结构:光学显微镜下观察到的结构。
3、宏观结构:目测或放大镜观察到的结构
(1)按照建筑材料的宏观构造特征分为四类:
1)堆聚结构:由骨料与胶凝材料结合而成的材料,如水泥混凝土、沥青混凝土
2)纤维结构:由纤维状物质构成的材料结构,纤维之间存在相当多的孔隙,如木材、玻璃纤维、矿物棉、有机纤维,平行纤维方向的抗接强度较高,能用作保温隔和吸场材料
3)层状结构:将材料叠加而成的结构,如胶合板、铝塑板等
4)散料结构:材料呈松散颗粒状结构,如砂石骨料等
(2)按照建筑材料的宏观孔隙特征分为三类
1)致密结构:无孔隙存在的材料,如玻璃、钢材、塑料等,具有吸水率低,强度好,抗渗性好等特点。
2)多孔结构:有粗大孔隙的结构,如加气混凝土、泡沫玻璃等
3)微孔结构:有微孔结构,如黏土砖、石膏制品等,孔隙率高的材料质量轻、强度较低,但保温、隔热、吸声性好。
二、建筑材料的基本性质
(一)材料的物理参数
1、密度
材料在绝对密实状态下单位体积的质量,又称质量密度,绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积,测定有孔材料的绝对密实体积时,需将村料磨成细粉,干燥后用李氏瓶(排液置换法)测定。
2、表现密度
材料在自然状态下的单位体积的质量,也称体积密度,材料自然状态下的体积是指包括内部孔隙在内的体积,材料表现密度的大小与其含水情况有关,需要说明含水情况,通常材料的表现密度是指气干状态下的表现密度,材料在烘干状态下的表现密度称为干表现密度。
3、堆积密度
散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度,颗粒材料在堆积状态下的体积,不仅包括材料内部的孔隙,还包括颗粒间的空隙
4、孔隙率与密实度
孔隙率是指材料中孔隙的体积占材料总体积的百分率。材料中固体体积占总体系的百分率称为材料的密实度。
5、空隙率与填充率
空隙率是指散粒材料在堆积体积中,颗料间的空隙占总体积的百分率。
填充率是指散粒材料在堆积体积中,颗料体积点总体积的百分率。
(二)建筑材料的物理性质
1、材料的亲水性和憎水性
材料表现与水或空气中的水汽接触时,会产生不同程度的润湿,材料表现能被水润湿的性质称为亲水性,材料表现不能被水润湿的性质称为憎水性。
材料润湿边角小于等于90度称为亲水材料,大于90度的材料称为憎水性材料。
2、材料的吸水性和吸湿性
吸水性是指材料在水中吸心水分的性质,吸水性的大小用吸水率表示,质量吸水率指材料吸水饱和后,吸入水的质量点村料干燥质量的百分率。
由于孔隙率和孔隙结构不同,各种材料的吸水率相差很大,花岗岩等致密吸水率为0.5-0.7%,普通混凝土吸水率为2-3%,黏土砖的吸水率为8-20%,而加气混凝土、软木等轻质材料吸水率常大于100%。
吸湿性是指材料在潮湿的空气中吸收水分的性质,用含水率表示,含水率是指材料内部所含水的质量占材料干质量的百分率。材料的启水率与孔隙率有关外,还随环境瘟度和湿度的不同而异。
3、材料的耐水性
格料长期在包包和水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质称为耐水性,材料的耐水性用软化系数来表示,通常把软化系数大于0.85的材料称为耐水材料
4、材料的抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为搞渗性,或不透水性,村夈的搞渗性通常用渗系系数来表示。
5、材料的抗冻性
材料在水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,强度也不严重降低的性质,称为材料的抗冻性。
6、材料的导热性
导热性是指材料传递热量的能力,材料的导热性可以用导热系数来表示,导热系数的物理意义是:厚度为1M的材料,当温度改变1K时,在1S时间内通过1M2面积热量。导热系数越小,表示材料的导热性能越差,绝热性能越好,影响主要因素有材料的组成与结构、孔隙率、孔隙特征,含水情况,工程中通常将导热系数小于0.23W/(M.K)的材料称为绝热材料。
(三)建筑材料的力学性质
1、材料的强度和强度等级
2、弹性与塑性
3、材料的脆性和韧性
4、硬度
(四)材料的化学性质
(五)材料的耐久性
第二节:气硬性无机机胶凝材料
一、石灰
二、建筑石膏
三、水玻璃
四、菱苦土
第三节:水泥