《建筑材料》课程学习6

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　　第六章建筑砂浆

　　本章主要了解建筑砂浆的技术要求，砌筑砂浆的配合比设计方法，掌握砂浆的主要技术性质和砌筑砂浆的配合比设计。

　　一、建筑砂浆概念

　　建筑砂浆是由胶凝材料、细骨料和水按一定的比例配制而成的建筑材料。

　　根据不同用途，建筑砂浆可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆（普通抹灰砂浆、防水砂浆、装饰砂浆等）、特种砂浆（如隔热砂浆、耐腐蚀砂浆、吸声砂浆等）。

　　按所用的胶凝材料不同，建筑砂浆分为水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆、混合砂浆和聚合物水泥砂浆等等。常用的混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆和石灰粘土砂浆。

　　二、砂浆的组成材料

　　1、胶凝材料：主要胶凝材料是水泥。一般水泥强度等级应为砂浆强度等级的4~5倍为宜。

　　2、细骨料：砂是建筑砂浆的细骨料。

　　用于毛石砌体的砂浆，砂子最大粒径应小于砂浆层厚度的1/4~1/5；对于砖砌体使用的砂浆，宜用中砂，其最大粒径不大于2.5mm；抹面及勾缝砂浆，宜选用细砂，其最大粒径不大于1.2mm。

　　为保证砂浆质量，应选用洁净的砂，砂中粘土杂质的含量不宜过大，一般规定为：M10及M10以上的砂浆应不超过5%；M2.5~M7.5的砂浆应不超过10%。砂中硫化物含量应小于2%。

　　三、砂浆的主要技术性质

　　1、新抹砂浆的和易性：是指砂浆易于施工并能保证质量的综合性质。包括流动性和保水性。

　　流动性是指砂浆在自重或外力作用下流动的性能。大小用"沉入度"表示。

　　保水性是指砂浆能够保持水分的能力。好差用"分层度"表示。

　　2、硬化砂浆的强度和强度等级：砂浆的强度等级是以边长为70.7mm的立方体试件，一组六块在标准条件下养护28d后，用标准试验方法测得的抗压强度平均值来确定，用fmu表示。

　　（1）不吸水基层：砂浆强度主要取决于水泥强度和水灰比。

　　fmu=0.29fce（C/W-0.4）

　　式中：fmu-砂浆28d的抗压强度（MPa）；

　　fce-水泥实际强度（MPa）；

　　C/W-水灰比。

　　（2）吸水基层：砂浆强度主要决定于水泥强度等级和水泥用量，而与水灰比无关。

　　fmu=（αfceQc/1000）-β

　　式中：fmu-砂浆28d的抗压强度（MPa）；

　　Qc-每立方米砂浆的水泥用量（kg）；

　　α，β-砂浆的特征系数，其中α=3.03，β=-15.09；

　　fce-水泥实测强度，精确至0.1MPa。

　　3、砂浆的粘结力：砂浆粘结力一般与抗压强度、砖石表面状态、清洁程度、湿润情况以及施工养护条件等都有相当关系。

　　4、砂浆的变形性：砂浆在承受荷载或温度情况变化时，容易变形。

　　5、硬化砂浆的耐久性：是指砂浆在各种环境条件作用下，具有经久耐用的性能。如砂浆的抗冻性、抗渗性。

　　四、砌筑砂浆

　　将砖、石、砌体等粘结成为整个砌体的砂浆称为砌筑砂浆。

　　砌筑砂浆配合比设计：

　　用于吸水基层的砂浆配合比设计步骤：

　　1、确定砂浆配制强度；

　　2、计算水泥用量；

　　3、确定掺加料用量QD；

　　4、砂的用量Qs；

　　5、用水量Qw；

　　6、配合比试配、调整与确定。

　　五、其他建筑砂浆

　　1、抹灰砂浆：按其功能不同可分为普通抹面砂浆、防水砂浆、装饰砂浆和具有特殊功能的抹面砂浆等。

　　2、特种砂浆：有绝热砂浆、吸声砂浆、耐腐蚀砂浆、聚合物砂浆、防辐射砂浆等。

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　　第七章墙体与屋面材料

　　本章重点熟悉普通粘土砖的主要技术性质。

　　一、烧结砖、瓦

　　1、烧结普通砖：

　　（1）标准尺寸：240mm×115mm×53mm；

　　（2）根据所用原料不同，可分为：烧结粘土砖（N）、烧结页岩砖（Y）、烧结煤矸砖（M）和烧结粉煤灰砖（F）。

　　（3）烧结普通砖的技术要求：包括尺寸偏差、外观质量、强度等级、抗风化性、泛霜和石灰爆裂等。抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个质量等级。

　　强度等级：根据抗压强度将烧结普通砖分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级。

　　2、烧结多孔砖、空心砖和空心砌块

　　（1）烧结多孔砖：为大面有孔洞的砖。孔尺寸较小而数量多，其孔洞率等于或大于15%，使用时孔洞垂直于受压面，主要用于建筑物承重部位。分两种型号：M型（190mm×190mm×90mm）和P型（240mm×115mm×90mm）；根据抗压强度、抗折荷重分为30、25、20、15、10、7.5六个强度等级。

　　（2）烧结空心砖和空心砌块：为顶面有孔洞的砖或块，孔尺寸大而数量少，其孔洞率一般可达30%以上，主要用于建筑物非承重部位。

　　尺寸有290mm×190mm×90mm和240mm×180mm×115mm两种；根据体密度分级为800、900、1100三个密度级别；每个密度级别根据孔洞及其排数、尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为：优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个等级。

　　3、烧结瓦：

　　是以粘土为原料，经模压（或挤出）成型、干燥、焙烧而成的制品，是一种用于屋面的防水材料。

　　按颜色分为青瓦和红瓦，按使用部位分为平瓦和脊瓦等。

　　二、墙用砌块

　　砌块是用于砌筑的，形体大于砌筑砖的人造块材，按产品主规格的尺寸可分为大型砌块（高度大于980mm）、中型砌块（高度为380~980mm）和小型砌块（高度大于115mm，小于380mm）。

　　砌块的分类：

　　1、按用途分：承重砌块和非承重砌块；

　　2、按有无孔洞分：实心砌块（无孔洞或空心率小于25%）和空心砌块（空心率≥25%）；

　　3、按材质分：硅酸盐砌块、轻骨料混凝土砌块、加气混凝土砌块、混凝土砌块等。

　　三、墙用板材及屋面板材

　　1、水泥类墙用板材：有较好的力学性能和耐久性，主要缺点是表观密度大、抗拉强度低。

　　有预应力混凝土空心墙板、GRC空心轻质墙板、纤维增强水泥平板（TK板）、水泥木丝板、水泥刨花板等类型。

　　2、石膏类墙用板材：主要纸面石膏板、石膏纤维板、石膏空心板、石膏刨花板等。

　　3、植物纤维类板材：主要有稻草（麦秸）板、稻壳板、蔗渣板、麻屑板等。

　　四、复合墙板

　　主要由承受（或传递）外力的结构层和保温层及面层组成。优点是承重材料和轻质保温材料的功能都得到合理利用，实现物尽其材，开拓材料来源。有混凝土夹心板、泰柏墙板、轻型夹心板等。

　　五、屋面板材

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　　第八章建筑钢材

　　本章重点掌握建筑钢材的力学性能、钢材的冷加工强化以及钢材的标准与选用。

　　一、钢材的概念及分类

　　钢材是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。建筑钢材是指建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用各种型材（如圆钢、角钢、工字钢、钢管）、板材，以及混凝土结构用钢筋、钢丝、钢铰线。

　　钢材的分类：

　　1、按冶炼方法分为转炉钢、平炉钢和电炉钢三种。

　　2、按脱氧方法分为沸腾钢、镇静钢和半镇静（半脱氧）钢。

　　3、按压力加工方式分为热加工钢材和冷加工钢材。

　　4、按化学成分分为非金属钢、低合金钢和合金钢。

　　5、按主要质量等级分为普通质量钢、优质钢和高级优质钢。

　　6、按用途分：建筑钢材一般分为钢结构用钢和混凝土结构用钢两种。

　　二、钢材的性质

　　1、钢材的性质：包括强度、弹性、塑性、韧性以及硬度等内容。

　　（1）抗拉强度：

　　建筑钢材的抗拉强度包括：屈服强度、极限抗拉强度、疲劳强度。

　　屈服强度（屈服极限）：是指钢材在静载作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并产生大量塑性变形时的应力。

　　屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据。

　　极限抗拉强度（抗拉强度）：是钢材在拉力作用下能承受的最大拉应力。

　　屈服强度和抗拉强度是钢材力学性质的主要检验指标。

　　疲劳强度：钢材承受交变荷载的反复作用下，可能在远低于屈服强度时突然发生的破坏。

　　（2）弹性：钢材在静荷作用下，受拉初始阶段，应力与应变成正比例变化，

　　具有这种变形特征的性质称为弹性。其比值就是弹性模量E。弹性模量是衡量钢材低抗变形能力的指标。

　　（3）塑性：常用伸长率（或断面收缩率）和冷弯来表示。

　　伸长率是衡量钢材塑性的重要指标，伸长率越大，钢材塑性越好。

　　冷弯是钢材在常温下承受弯曲变形的能力。

　　（4）冲击韧性：是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。

　　（5）硬度：是在表面局部体积内，抵抗其他较硬物体压入产生塑性变形的能力。

　　2、钢材组成对其性质的影响：

　　（1）钢材的基本组织有铁素体、渗碳体和珠光体三种。

　　铁素体：它赋予钢材以良好的延展性、塑性和韧性，但强度、硬度很低。

　　渗碳体：性质硬而脆，是碳钢的主要强度成分。

　　珠光体：强度较高，塑性和韧性介于铁素体、渗碳体之间。

　　（2）化学成分对钢材性质的影响：

　　碳：随着含碳量增加，钢材的强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。

　　磷、硫：磷能使钢的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降，显著增加钢的冷脆性。磷是降低钢材可焊性的元素之一。硫使钢材产生热脆性，大大降低了钢的热加工性和可焊性；硫偏析较严重，降低了冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。

　　氧、氮：严重降低钢的韧性，促进时效，降低可焊性。

　　硅、锰：当含量较低时（小于1%），可提高钢的强度，对塑性、韧性影响不大。

　　三、冷加工、时效及焊接

　　1、冷加工：是钢材在常温下进行的加工。常见方式有冷拉、冷拔、冷扭、刻痕等。

　　在一定范围内，冷加工变形程度越大，屈服强度提高越多，塑性和韧性降低得越多。

　　2、时效：是钢材随时间的延长，强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。

　　因时效而导致钢材能改变的程度称为时效敏感性。承受振动、冲击荷载作用的重要性结构（如吊车梁、桥梁等），应选用时效敏感性小的钢材。

　　3、焊接：焊接质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢的可焊性能。

　　四、建筑钢材的标准与选用

　　1、钢结构用钢：品种主要是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

　　（1）碳素结构钢：

　　牌号及其表示方法：牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值（195、215、235、255和275MPa五种）、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法等四部分按顺序组成。

　　选用：主要应用的是Q235；Q215钢强度低、塑性大、受力产生变形大，经冷加工后可代替Q235钢使用；Q275钢虽然强度高，但塑性较差，有时轧成带肋钢筋用于混凝土中。

　　（2）低合金高强度结构钢：

　　牌号的表示方法：由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D、E五级）三个部分组成。

　　应用：合金元素加入后，提高了钢材的屈服点，同时具有良好的塑性、冲击韧性、可焊性及耐低温、耐蚀性等，可节约用钢量。

　　3、混凝土结构用钢：主要有热轧钢筋、冷拉热轧钢筋、冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋和预应力混凝土用钢丝及钢绞线。

　　（1）热轧钢筋：有较高的强度，具有一定的塑性、韧性、冷弯和可焊性。主要有用Q235轧制的光圆钢筋和用合金钢轧制的带肋钢筋。

　　（2）冷拉热轧钢筋：将热轧钢筋在常温下拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，即制成的钢筋。

　　（3）冷轧带肋钢筋：是用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在其表面冷轧成三面有肋的钢筋。

　　（4）热处理钢筋：是指将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得需要性能的一种工艺过程。

　　（5）冷拔低碳钢丝：是将直径6.5~8mm的Q235（或Q215）圆盘条通过截面小于钢筋截面的合金拔丝而制成。

　　（5）预应力混凝土用钢丝及钢绞线：是钢厂用优质碳素结构钢经冷加工、再回火、冷轧或绞捻等加工而成的专用产品。

　　五、钢材的防火保护

　　1、钢结构的防火保护：

　　（1）根据不同的耐火极限要求，选用不同的保护方法；

　　（2）给钢柱加做箱形外套，在套内注入水；

　　（3）涂刷防火涂料。

　　2、钢筋的防火保护：增加保护层，或涂刷防火涂料。

　　六、钢材的腐蚀与防止

　　1、钢材腐蚀原因：化学腐蚀与电化学腐蚀。

　　3、防止主要方法：保护膜法、电化学保护法、合金化、提高混凝土的密实度和碱度、足够的保护层厚度。

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　　第九章木材

　　本章主要了解木材的构造、物理力学性能。

　　一、木材的优点

　　1、优点：比强度大，轻质高强；有弹性韧 ，承受冲击和振动作用好；导热性能低，隔热，保温性能好；适当的保养，具有较好的耐久性；便于加工；纹理美观，色调温和，风格典雅，装饰效果好；其弹性，隔热性和暖色调的结合，给人以温馨感；绝缘性能强，无毒性。

　　2、缺点：构造不均匀，呈各向异性；自然缺陷多，影响了材质和使用率；

　　具有湿胀干缩的特点，使用不当容易产生干裂和翘曲；养护不当，易腐朽，霉烂和虫蛀；耐火性差，易燃烧。

　　二、木材的分类和构造

　　1、分类：分针叶树和阔叶树两类。

　　2、构造：

　　宏观构造：木材主要由树皮、木质部和髓心组成。

　　微观构造：木材是由无数管状细胞紧密结合而成。

　　三、木材的物理和力学性质

　　1、含水量：

　　（1）木材中的水：内部有大量的自由水和吸附水，当自由水蒸发，不影响木材的尺寸变化和力学性质，当自由水完全蒸发后，吸附水开始蒸发，木材的体积和强度均匀发生变化。

　　（2）纤维饱和点：当木材中没有自由水，而细胞壁内充满吸附水，达到饱和状态时，称为纤维饱和点。

　　（3）平衡含水率：当木材的含水率与周围空气相对湿度达到平衡时，称为木材的平衡含水率。

　　2、湿胀干缩（变形）：

　　木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材变形，即湿胀干缩。

　　3、木材的强度：

　　木材按受力状态分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。

　　木材强度除由本身组成构造因素决定外，还与含水率、疵病（木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等）、外力持续时间、温度等因素有关。

　　四、木材的防护

　　1、木材的干燥：分自然干燥和人工干燥两种。

　　2、木材的防腐：干燥法、防腐剂法、涂料覆盖三种方法。

　　3、木材的防火：防火浸剂浸渍木材、防火涂料涂刷或喷洒木材表面二种。

　　五、木材在建筑工程中的应用

　　较多采用人造木材，常用的有：胶合板、纤维板、刨花板、木丝板、木屑板、细木工板等。

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　　第十章防水材料

　　本章主要了解石油沥青的组成、结构与技术性质的关系，掌握各种新型防水

　　材料的应用。

　　一、防水材料的分类

　　防水材料按状态可分为防水涂料（如高聚物改性沥青涂料、合成高分子涂料等）、建筑密封防水材料（如沥青嵌缝油膏、丙烯酸密封膏、聚氨酯密封膏、聚硫密封膏、硅酮密封膏等）、防水粘结材料以及防水卷材（如SBS、APP、EPDM、PVC等）。

　　防水材料按其组成可分为沥青材料、沥青基制品防水材料、改性沥青防水材料和合成高分子防水材料。

　　二、沥青

　　1、石油沥青：是石油经蒸馏等工序提炼出各种轻质油（如汽油、煤油、柴油等）及润滑油后得到的渣油，或再经加工而得到的物质。

　　（1）石油沥青的组分主要有油分、树脂和地沥青质。油分是决定沥青流动性的组分；树脂是决定沥青塑性和粘结性的组分；地沥青质是决定沥青粘性和温度稳定性的组分。

　　石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。胶体结构形式有溶胶结构、凝胶结构、溶-凝胶结构。

　　（2）石油沥青的技术性质：

　　防水性：具有良好的防水性。

　　粘滞性（粘性）：是指沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。

　　塑性：是指沥青在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。

　　温度敏感性：是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

　　大气稳定性：是指沥青在热、阳光、氧气等大气因素的长期综合作用下，抵抗老化的性能。

　　2、改性沥青：沥青不能满足工程实际需要，对沥青进行改性后的沥青。有矿物填充料改性、聚合物改性（SBS、APP）和其他改性（再生橡胶改性沥青橡胶和树脂共混改性沥青）。

　　三、沥青防水材料

　　1、沥青防水涂料：是指以沥青为基料，矿物胶体为乳化剂，在机械强制搅拌下将沥青乳化制成的水性沥青基厚质防水涂料。

　　主要用于Ⅲ级和Ⅳ级防水等级的工业与民用建筑的屋面防水、地下混凝土的防水防潮以及卫生间的防水等。

　　2、建筑防水沥青嵌缝油膏：是以石油沥青为基料，加入改性材料、稀释剂及填充料等混合制成的膏状材料。广泛用于各种屋面板、空心板和墙板的接缝处防水密封；也可以用于混凝土跑道、道路、桥梁及各种构筑物的伸缩缝、施工缝等的嵌缝密封材料。

　　四、新型防水材料

　　1、新型防水卷材：

　　（1）高聚物改性沥青防水卷材：SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材。

　　（2）合成高分子防水卷材：三元乙丙（EPDM）橡胶防水卷材、聚氯乙烯

　　（PVC）塑料防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材。

　　2、新型防水涂料：

　　（1）高聚物改性沥青防水涂料：再生橡胶改性沥青防水涂料、水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料和SBS橡胶沥青防水涂料。

　　（2）合成高分子防水涂料：聚氯酯防水涂料、石油沥青聚氯酯防水涂料、硅橡胶防水涂料。

　　3、新型建筑密封材料：

　　建筑密封材料是能承受位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的材料。

　　按性能分为弹性密封材料和塑性密封材料；按使用时的组分分为单组分密封材料和多组分密封材料；按组成材料分为改性沥青密封材料和合成高分子密封材料。品种有：丙烯酸脂密封膏、聚氨酯密封膏、聚硫密封膏、硅酮密封膏。