建筑材料

1、建筑材料,1,2,3,4,建筑材料的定義及分類,建筑材料的基本性質,建筑材料的力學性質,建筑材料的熱工性質,5,建筑材料的耐久性,1,建筑材料的定義及分類,一、建筑材料的定義,建筑材料是人類建造活動所用一切材料的總稱。常見的建筑材料主要有：燒結磚、石材、石灰、木材、水泥、混凝土、鋼材、陶瓷磚、瀝青卷材、玻璃、各種油漆、涂料、PVC管等等。,二、建筑材料的分類,金屬材料：鋼、銅、鋁等,非金屬材料,復合材料,,無機材料：磚、玻璃、水泥、石

2、灰,瀝青：煤瀝青、石油瀝青,植物：木材、竹材,合成高分子：塑料、合成橡膠、涂料,,有機與無機非金屬結合：聚合物砼,金屬與無機非金屬結合：鋼筋砼、鋼纖維砼,金屬與有機材料結合：PVC鋼板,,二、建筑材料的分類,建筑結構材料：構成建筑物受力構件（梁、板、柱、基礎、框架）和結構所用的材料。常用石材、混凝土、鋼材、鋼筋混凝土等。,墻體材料：構成建筑物內外和分隔室內空間所用的材料。磚、砌塊、復合板材等。,建筑功能材料：具有某種特殊功能的非承重材料

3、。如防水材料、吸聲材料、裝飾材料等等。,,要合理地選用材料，就必須對不同材料進行比較，了解各種材料的特性，包括強度與破壞特性、變形性能、耐久性能等多方面。,,2,建筑材料的基本性質,一、材料的物理性質,材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質量；測試時，材料必須是絕對干燥狀態(tài)。含孔材料則必須磨細后采用排開液體的方法來測定其體積。,表觀密度（俗稱“容重”）是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量。材料的表觀體積是指包括內部孔隙在內的體積。,堆積密度是

4、指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質量。材料的堆積體積包含了顆粒之間的空隙。,密實度是指材料體積內被固體物質充實的程度。,一、材料的物理性質,材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料總體積的百分率。,空隙率是指散粒材料在其堆集體積中, 顆粒之間的空隙體積所占的比例。,從左至右：孔隙率逐漸增大,堆積的石材,二、材料與水有關的性質,材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結構。親水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水分子本身之

5、間的內聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于水分子本身之間的內聚力。工程實際中，材料是親水性或憎水性，通常以潤濕角的大小劃分，潤濕角為在材料、水和空氣的交點處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。其中潤濕角θ愈小，表明材料愈易被水潤濕。當材料的潤濕角θ＜９０? 時，為親水性材料；當材料的潤濕角θ＞９０? 時，為憎水性材料。,材料親水示意圖（ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料,二、材料與水有關的性質,材料能吸收水分的能

6、力，稱為材料的吸水性。吸水的大小以吸水率來表示。 材料的吸水率與其孔隙率有關，更與其孔特征有關。因為水分是通過材料的開口孔吸入并經過連通孔滲入內部的。材料內與外界連通的細微孔隙愈多，其吸水率就愈大。若材料具有微細而連通的孔隙,則吸水率較大，若具有封閉孔隙,則水分難以滲入,吸水率較小;若具有的孔隙較粗大,水分雖容易滲入，但不易在孔內保留,僅起到潤濕孔壁的作用,吸水率也較小。所以,不同的材料或同種材料不同的內部構造,其吸水率會有很大的差

7、別。,二、材料與水有關的性質,材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。 材料在任一條件下含水的多少稱為材料的含水率，并以Ｗh表示，其計算公式為：,ms——材料吸濕狀態(tài)下的質量（ｇ或kg）mg——材料在干燥狀態(tài)下的質量（ｇ或kg）。,二、材料與水有關的性質,材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質。衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數KR：,KR —— 材料的軟化系數fb — 材料吸水飽和狀

8、態(tài)下的抗壓強度（MPa）。fg — 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）,軟化系數反映了材料飽水后強度降低的程度，是材料吸水后性質變化的重要特征之一。工程中通常將ＫＲ＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。,二、材料與水有關的性質,抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。材料的抗?jié)B等級是指用標準方法進行透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa

9、為單位）來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。材料的滲透系數可通過下式計算:,K—滲透系數, （cm / h）;w—滲水量， （cm3 ）A— 滲水面積, （cm2 ）H —材料兩側的水壓差，（cm）d —試件厚度 （cm）t —滲水時間 （h）材料的滲透系數越小，說明材料的抗?jié)B性越強。,二、材料與水有關的性質,

10、抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。 抗凍性以試件在凍融后的質量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時所能經受的凍融循環(huán)次數來表示，或稱為抗凍等級。材料的抗凍等級可分為Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。材料的抗凍性與材料的強度、孔結構、耐水性和吸水飽和程度有關。,3,建筑材料的力學性質,一、材料

11、的強度,材料的強度是材料在應力作用下抵抗破壞的能力。材料內部的應力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應力也隨之增大，直至應力超過材料內部質點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發(fā)生破壞根據外力作用方式的不同，材料強度有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎強度等。對有屈服點的鋼材還有屈服強度和極限強度的區(qū)別。,GB50010《混凝土結構設計規(guī)范》普通鋼筋強度標準值,二、材料的彈性和塑性,材料在外力作用下產生變形，當外力取消后能夠完全恢復原來形

12、狀的性質稱為彈性。這種完全恢復的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。,材料在外力作用下產生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產生裂縫的性質稱為塑性。這種不能恢復的變形稱為塑性變形（或永久變形）。,三、材料的脆性和韌性,材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破壞，并無明顯的變形，材料的這種性質稱為脆性。大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。脆性材料的另一特點是抗壓強度高而抗

13、拉、抗折強度低。在工程中使用時，應注意發(fā)揮這類材料的特性。,材料在在快速荷載作用下抵抗斷裂和抵抗其內部裂紋擴展的能力。,4,建筑材料的熱工性質,一、材料的熱工性質,當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。導熱性用導熱系數 λ 表示。在物理意義上，導熱系數為單位厚度(1m)的材料、兩面溫度差為1Ｋ（開爾文溫度= 攝氏溫度+273.15  ）時、在單位時間(1s)內通過單位面積(1㎡)的

14、熱量。反映了材料的導熱能力。,一、材料的熱工性質,材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質稱為材料的熱容量。單位質量材料溫度升高或降低1Ｋ所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數或比熱。,結論：物體吸收的熱量不僅與物體的質量、物體的溫度的變化有關，還與物質的種類有關。,舉例如下：,5,建筑材料的耐久性,一、材料的耐久性,材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內在或外來自然因素及有害介質的作用，能長久地保持其使用性能的性質。材料在建筑物之

15、中，除要受到各種外力的作用之外，還經常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學、機械及生物的作用。,水池池壁,電線桿,工業(yè)建筑框架柱,某碼頭橋墩,一、材料的耐久性,混凝土結構在自然環(huán)境和使用條件下，隨著時間的推移，材料逐漸老化和結構性能劣化、出現損傷甚至損壞，是個不可逆的過程。它不是直接由力學因素引起的。是物理化學作用的結果，繼而影響到建筑物的使用功能和結構的承載力，最終影響整個結構安全。,例如混凝土中鋼筋的銹蝕，

16、混凝土中水泥水化后，在鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜，在正常情況下鋼筋不會銹蝕；鈍化膜一旦被破壞，在水、氧氣的作用下會產生電化學腐蝕，鋼筋表面會發(fā)生銹蝕，同時銹蝕產物會向周圍混凝土孔隙擴散。鋼筋的銹蝕一方面會減小鋼筋有效截面，另一方面，銹蝕產物體積膨脹會使混凝土保護層脹裂甚至脫落，從而影響結構安全。,一、材料的耐久性,物理作用,化學作用,機械作用,生物作用,可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這些作用將使材料發(fā)生體積的脹縮，或導致內部裂

17、縫的擴展。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。,可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這些作用將使材料發(fā)生體積的脹縮，或導致內部裂縫的擴展。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。,使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。,菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。,,,,,,一、材料的耐久性,內部原因,影 響 混 凝土 土 耐 久 性 的 因 素,外部原因,混凝土自身條件,1、設計構造上的原因：混凝土強度偏低、混凝土保護層厚

18、度太小等。,2、材料質量不合格：水泥品種規(guī)格、骨料品種規(guī)格、水灰比等。,3、施工質量低劣：過早拆模、澆搗不當、養(yǎng)護不當等。,4、外界環(huán)境條件惡化：氣候條件異常，隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展 造成酸雨，結構周圍遭受到酸性氣體或溶液侵蝕等。,,,一、材料的耐久性,我國的《混凝土結構設計規(guī)范》、《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》等規(guī)范、指南對混凝土結構的耐久性設計、施工做了基本要求并提出了相應的措施。,一、材料的耐久性,《混凝土結構設計規(guī)范》部分相關