第一章 绪 论 建筑业是国民经济的支柱之一，建筑材料是建筑业必不可少的物质基础，它是构成 房屋建筑的主体结构，直至每一个零部构件的原材料和重要组成部分。 在建筑工程总造价中，材料费用占很大的比重，一般占工程总造价的 60%左右。建筑 材料的性能、质量、品种和规格，直接影响到建筑工程的结构形式和施工方法，建筑材 料直接关系到建筑质量、建筑功能和建筑形式，对国民经济的发展、城乡建设及人民居 住条件的改善，有着十分重要的影响。 建筑技术的现代化，在很大程度上是与传统建筑材料的改造和新建筑材料的研制分 不开的，新结构形式的出现也往往是新建筑材料产生的结果。因此，建筑材料的科学研 究及其生产工艺的迅速发展，对于现代化的经济建设，具有十分重要的意义。 第一节 建筑材料及其分类 从广义上讲，建筑材料指建筑工程（工业与民用建筑、水利、道路桥梁、港口等） 中所有材料的总称。建筑材料不仅包括构成建筑本身的材料（钢材、木材、水泥、砂石 等），而且还包括在建筑施工过程中应用和消耗的材料（脚手架、组合钢模板、安全防护 网等）以及各种配套器材（水、电、暖设备等）。 本课程讨论的是狭义的建筑材料，即构成建筑物本身的材料。建筑材料的分类方法 很多，主要有以下两种： 一、按照化学成分分类（见表 1－1）。 表1－1 按照化学成分分类 金属材料 黑色金属（如铁）、有色金属（如铝、锌、铜） 无机材料 天然石材（包括混凝土用砂、石）、烧结制品（如 非金属材料 烧结普通砖、陶瓷）、玻璃及其制品、水泥、石 灰、石膏、水玻璃、混凝土、砂浆、硅酸盐制品 植物质材料 木材、竹材、植物纤维及其制品 有机材料 合成高分子材料 塑料、涂料、胶粘剂 沥青材料 石油沥青及煤沥青、沥青制品 复合材料 无机非金属材料 玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土、 与有机材料复合 水泥刨花板等制品 二、按材料的使用功能分类，一般可分为结构材料、围护材料、功能材料三大类。 1、结构材料主要指构成建筑物受力构件和结构所用的材料，材料的性能要求是具有 强度和耐久性。常用的有混凝土、钢材等。 2、围护材料是用于建筑物围护结构的材料，不仅要求是具有一定强度和耐久性，还 要求具有良好的绝热性，符合节能要求。 3、功能材料主要是指防水、装饰、绝热等担负某些建筑功能的非承重用的材料。 1 第二节 建筑材料发展概况 建筑材料是随着人类社会生产力的发展而发展的，建筑材料的应用与发展，反映着 一个民族、一个时代的文化特征及科学水平，是人类物质文明的重要标志之一。古代人 类最初“穴居巢处”，后来有了简单的工具，就“凿石成洞，伐木为棚”，再后来，到了 能够烧制砖瓦和石灰，建筑材料由天然的筑土、垒土进入了人工生产，为较大规模地营 造房屋和其他建筑物奠定了基本条件。从世界各地保留至今的古代著名建筑中，不难看 到人类开展建筑活动的悠久而艰辛的历程和精湛的施工技术，如希腊的雅典卫城、古罗 马的斗兽场、中国的万里长城等等。 建筑材料的发展史，是人类文明史的一部分。随着社会生产力和科学技术的发展， 建筑材料也在逐步发展中。人类从不懂使用材料到简单地使用土、石、树木等天然材料， 进而掌握人造材料的制造方法。从烧制石灰、砖、瓦，发展到烧制水泥和大规模炼钢。 建筑结构也从简单的砖木结构发展到钢和钢筋混凝土结构。材料的发展反过来又使社会 生产力和科学技术得到子发展。20世纪中期以后，建筑材料发展速度更加迅速。传统材 料朝着轻质、高强、多功能方向发展，PP电子 PP电子平台新材料不断出现，高分子合成材料及复合材料更 是异军突起，越来越多地被应用于各种建筑工程上。从一万年前人类使用天然石材、木 材等建造简单的房屋，到后来生产和使用陶器、砖瓦，石灰、三合土、玻璃、青铜等建 筑材料，中间经历了数千年，其发展速度极为缓慢。从公元前两三千年到 18 世纪，建筑 材料的发展虽然有了较大的进步，但仍然非常缓慢。19 世纪发生的工业革命，大大推动 了工业的发展，也极大地推动了建筑材料的发展，相继出现了钢材、水泥、混凝土、钢 筋混凝土，成为现代建筑的主要结构材料。 进入 20世纪后，材料科学与工程学的形成和发展，不仅使建筑材料性能和质量不断 改善，而且品种不断增多，一些具有特殊功能的新型建筑材料，如绝热材料、吸声隔声、 各种装饰材料、耐热防水材料、防水防渗材料以及耐磨、耐腐蚀、防暴和防辐射材料等 等不断问世。到 20 世纪后半叶，建筑材料日益向着轻质、高强、多功能方向发展。近年 来，随着人们环保意识的不断加强，无毒、无公害的“绿色建材”在日益推广。 今后一段时间内，建筑材料将向以下几个方向发展。 1、高性能材料。将研制轻质、高强、高耐久性、高耐火性、高抗震性、高保温性、 高吸声性、优异装饰性及优异防水性的材料。这对提高建筑物的安全性、适用性、艺术 性、经济性及使用寿命等有着非常重要的作用。 2、复合化、多功能化。利用复合技术生产多功能材料、特殊性能材料及高性能材料。 这对提高建筑物的使用功能、经济性及加快施工速度等有着十分重要的作用。 3、充分利用地方资源和工业废渣。充分利用工业废渣生产建筑材料，以保护自然资 源、保护环境，维护生态环境的平衡。 4、节能材料。将研制和生产低能耗(包括材料生产能耗和建筑使用能耗)的新型节能 建筑材料。这对降低建筑材料和建筑物的成本以及建筑物的使用能耗，节约能源起到十 分有益的作用。 第三节 建筑材料技术标准简介 建筑材料现代化生产的科学管理，必须对材料产品的各项技术制定统一的标准。 目前我国常用的标准有如下三大类： 1、国家标准。国家标准有强制性标准（GB）、推荐性标准（GB/T）。 2、行业标准。如建筑工程行业标准，冶金工业行业标准等。 2 3、地方标准和企业标准。 实行标准化对经济、技术、科学及管理等社会实践有着重要意义，这样就能对重复 性事物和概念达到统一认识。以建筑材料性能的试验方法为例，如果不实行标准化，不 同部门或单位采用不同的试验方法，则测得的试验结果就无可比性，其获得的数据将毫 无意义。所以，没有标准化，则工程的设计、产品的生产及质量的检验就失去了共同的 依据和准则。由此可见，标准化为生产技术和科学发展建立了最佳秩序，并带来了社会 效益。 第四节 建筑材料课程的性质、任务和学习方法 建筑材料是一门专业基础课。它除了为后续的建筑结构、建筑施工等专业课提供必 要的基础知识外，也为在工程实际中解决建筑材料问题提供一定的基本理论知识和基本 试验技能。 课程的任务是使学生了解建筑材料的保管知识，掌握建筑材料及其制品的技术性能 和使用方法，理解建筑材料的检验方法，具有合理选用建筑材料的初步能力和对常用建 筑材料进行检验的能力。学习时应着重掌握建筑材料的技术性能、质量检验及合理使用。 对材料的原料、生产及储运也要有所了解。 建筑材料是一门实践性较强的课程，在学习中除要掌握与材料有关的一些基本理论 外，更应掌握如何在工程实际中正确使用各种材料，以达到既安全可靠、经久耐用，又 经济合理的目的。另外，在今后的实践中，在接触材料问题时，要善于运用已学过的知 识来分析、解决问题，进一步巩固和深化对建筑材料的认识。 习 题 1、建筑材料的分类方法如何？按化学成分和使用功能分类又分为哪几类？ 2、建筑材料的发展方向如何？ 3、我国建筑材料的标准分为哪几级？ 4、建筑材料课程的任务是什么？ 3 第二章 建筑材料的基本性质 在建筑物中，建筑材料要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料具有不同的性 质。 梁、板、PP电子 PP电子平台柱以及承重墙体主要承受荷载作用；屋面要承受风霜雨雪作用且能保温、 防水；基础除承受建筑物全部荷载外，还要承受冰冻及地下水的侵蚀；墙体要起到抗冻、 隔声、保温隔热等作用。这就要求用于不同建筑部位的建筑材料应具有相应的性质。 为了保证建筑物的耐久性，要求在工程设计与施工中正确地选择和合理地使用材 料，因此，必须熟悉和掌握各种材料的基本性质。 第一节 材料的基本物理性质 一、材料的密度、体积密度与堆积密度 3 3 密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm 或kg/m 。 由于同一材料在不同状态下其体积状况不同，故有密度、体积密度和堆积密度之 分。 1、材料的密度 实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算： m ρ V 式中 ρ—实际密度（g/cm3 ） m —材料的质量（g ） V —材料在绝对密实状态下的体积（cm3 ） 绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。 除了钢材、玻璃等少数接近于绝对密实的材料外，绝大多数材料都有一些孔隙。 在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉以排除其内部孔隙，用密度瓶（李 氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为材料绝对密实状态下的体积。 在测量某些较致密的不规则的散粒材料（如玻璃、卵石、砂等）的密度时，常直 接用排水法测其绝对体积的近似值（颗粒内部的封闭孔隙体积无法排除），这时求得的密 度为表观密度（也称视密度）。 材料的密度与 4 ℃纯水密度之比称相对密度是一个无量纲的物理量。 2 、体积密度 也称容重，是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算： m ρ0 V 0 式中 ρ —体积密度（g/cm3 或kg/m3 ） 0 4 m—材料的质量（g 或 kg ） 3 3 V —材料在自然状态下的体积（cm 或m ） 0 材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。 当材料含有水分时，其质量和体积就均有所变化。故测定体积密度时，须注明含 水情况。 在烘干状态下的体积密度，称为干体积密度。 3 、堆积密度 堆积密度是指粉状、颗粒或纤维材料在自然堆积状态下，单位体积（包含了颗粒 内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量，按下式计算： m ρ0 V 0 式中 ρ —堆积密度（kg/m3 ） 0 m—材料的质量（g 或 kg ） V —材料的堆积体积（m3 ） 0 测定散粒状等材料的堆积密度时，材料的质量是指填充在一定的容器内的材料质 量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了材料颗粒之间 的孔隙。 在建筑工程中，计算材料的用量、构件自重、配料计算以及堆放空间时常要用到 材料的密度、体积密度和堆积密度等数据。几种常见建筑材料的有关数据见表 2-1 常用建筑材料的密度、体积密度、堆积密度和孔隙率 表 2-1 3 3 3 P (%) 材 料 ( / gρ)cm ( /Kgρ )m ( / Kgρ )cm 0 0 石灰岩 2.60 1800～2600 0.2～4 花岗岩 2.60～2.80 2500～2800

　　5 ％时，称为镁质生石灰。 为便于使用，块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏等使用形态。生 石灰粉是将块状的生石灰破碎、磨细而得到的细粉，其主要成分是CaO ；熟石灰粉是块 状生石灰用适量水熟化和干燥而得到的粉末，又称消石灰粉，其主要成分是Ca(OH)2 ； 石灰乳是将生石灰用较多的水(约为生石灰质量的 3 倍)熟化而成的一种乳状液体，其主 要成分是Ca(OH) 和H O ；石灰膏则是石灰乳沉淀后除去表层多余水分而得到的具有一定 2 2 稠度的膏状物，其主要成分是Ca(OH) 和H O 。 2 2 2. 石灰的生产 生石灰的生产过程就是煅烧石灰石，使CaCO 分解并排出CO 的过程。其化学反应 3 2 16 式如下： 900 ℃ CaCO3 →CaO十CO2 ↑ 700 ℃ MgCO3 →MgO十CO2 ↑ 在实际生产中，石灰石致密程度、块体大小及杂质含量有所不同，并考虑到热损失 等因素，所以为了加快分解，煅烧温度常提高到 1000～1100℃。由于石灰石的外形尺寸 大或煅烧时窑中温度分布不均等原因，生石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。当煅烧温 度过低，煅烧时间不充足时，CaCO3 不能完全分解，将生成欠火石灰。欠火石灰使用时， 粘结力小，产浆量较低，降低了石灰的利用率。当煅烧温度过高，煅烧时间过长时，将 生成颜色较深，密度较大的过火石灰。过火石灰结构密实，晶粒粗大，熟化速度很慢， 容易使硬化的浆体产生隆起和开裂，影响工程质量。 二、 石灰的熟化和硬化 1. 石灰的熟化 生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程，其化学反应为： CaO十H O ＝Ca(OH) 十 64 ．8KJ ／mol 2 2 一般情况下，生石灰的熟化反应相当剧烈，熟化速度快，同时放出大量的热，其体 积膨胀 l～2.5 倍。工地上生石灰熟化的常用方法有两种：淋灰法（消石灰粉法）和化灰 法（消石灰浆法）。石灰熟化的理论需水量仅为生石灰质量的 32 ％，由于一部分水未能 参与熟化反应，实际加水量约为生石灰质量 60 ％～80 ％。工地上用淋灰法调制消石灰粉 时，每堆放半米高的块灰，淋 60 ％～80 ％的水，再堆放再淋即可。用化灰法调制石灰膏 通常在化灰池和储灰坑中完成，首先在化灰池中放入块灰，然后加入 2.5～3 倍的水制得 石灰乳，再经筛网过滤后，进入储灰坑存放。生石灰中常含有过火石灰，过火石灰表面 有一层深褐色熔融物，致使熟化反应很慢，当石灰浆体已经硬化后，其中的过火石灰才 开始慢慢熟化，体积的明显膨胀将引起硬化石灰浆体的隆起和开裂，严重影响工程质量。 为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中“陈伏”两周以上，“陈伏”期间石灰浆 表面应留有—层水，与空气隔绝以免表层发生碳化反应。 2. 石灰的硬化 调制好的石灰浆体具有一定的流动性、可塑性，将它放置在空气中一段时间后，它 逐渐失去流动性，并产生一定的强度，也就是所谓的凝结、硬化过程。这个过程一般包 括以下三方面内容： (1)干燥硬化：石灰浆体因大量水分向外蒸发或被吸收而干燥，在浆体内的大量彼此 相通的孔隙网中，产生毛细管压力。使氢氧化钙颗粒更加紧密而获得强度。这种强度类 似于粘土失水干燥而获得的强度，其值不大，当再遇到水时强度又会丧失。 (2) 结晶硬化：石灰浆在使用过程中，因游离水分逐渐蒸发或被砌体吸收，使得 Ca(OH)2 溶液过饱和而逐渐析出晶体，形成规则的空间网状结构，促进石灰浆体的硬化， 进一步提高了强度。干燥硬化和结晶硬化两个过程基本是同步进行的，并且提供了主要 的强度。 (3) 碳化硬化：石灰浆体表面的Ca(OH) 与空气中的CO 作用，生成不溶解于水的 2 2 17 CaCO3 的化学反应称为碳酸化反应，简称碳化反应。其反应如下： Ca(OH) 十CO 十nH O ＝CaCO 十(n十 1)H O 2 2 2 3 2 碳化反应生成的CaCO 晶体，与Ca(OH) 颗粒一起构成紧密交织的结晶网，提高了浆 3 2 体强度。另外，由于CaCO3 的固相体积比Ca(OH)2 固相体积大，从而使硬化的石灰浆体表 面结构更加致密，强度进一步提高。但空气中的CO2 含量少，碳化反应主要发生在与空 气接触的表层上，而且表层生成的致密的CaCO 薄层，阻碍了空气中的CO 进一步渗入， 3 2 同时也阻碍了内部水分向外蒸发，使Ca(OH)2 的结晶作用也进行得较慢，随着时间的增 长，表层CaCO3 厚度增加，阻碍作用更大，所以石灰硬化是个相当缓慢的过程。 三、石灰的技术要求 生石灰是以石灰中活性氧化钙和氧化镁的含量高低、过火石灰和欠火石灰及其它杂 质含量的多少作为主要指标来评价其质量等级的。根据建材行业标准（JC/T479-1992 和 JC/T480-1992 ），将建筑生石灰和建筑生石灰粉划分为三个等级，具体指标见表 3-1 ，表 3-2 。 建筑生石灰技术指标 JC/T479-1992 表 3-1 钙质石灰 镁质石灰 项目 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 CaO+MgO 含量≮（%） 90 85 80 85 80 75 未消化残渣含量 5 10 15 5 10 15 （5mm 圆孔筛筛余≯）（%） CO 含量≯（%） 5 7 9 6 8 10 2 产浆量≮（L/Kg） 2.8 2.3 2.0 2.8 2.3 2.0 建筑生石灰粉技术指标 JC/T480-1992 表 3-2 钙质石灰 镁质石灰 项目 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 CaO+MgO 含量≮（% ） 90 85 80 85 80 75 CO 含量≯（% ） 5 7 9 6 8 10 2 细 0.90mm 筛筛余≯（% ） 0.2 0.5 1.5 0.2 0.5 1.5 度 0.125mm 筛筛余(%) ≯ 7.0 12.0 18.0 7.0 12.0 18.0 建筑消石灰粉（熟石灰粉）按 MgO 含量分为：钙质消石灰粉、镁质消石灰粉和白 云石消石灰粉等，其分类界限见表 3-3 。 建筑消石灰粉按氧化镁含量的分类界限 表 3-3 品种名称 MgO 指标 钙质消石灰粉 MgO ≤4% 镁质消石灰粉 MgO 4%～24% 白云石消石灰粉 MgO 25%～30% 建筑消石灰粉的品质余有效物质和水分的相对含量及细度有关，消石灰粉颗粒愈细， 18 有效成分愈多，其品质愈好。建筑消石灰粉的质量按《建筑消石灰粉》（JC/T481-1992 ） 规定也可分为三个等级，具体指标见表 3-4 。 建筑消石灰粉技术指标 JC/T481-1992 表 3-4 钙质消石灰粉 镁质消石灰粉 白云石消石灰粉 项目 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 CaO+MgO 含 70 65 60 65 60 55 65 60 55 量≮（% ） 游离水（% ） 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 体积安定性 合格 合格 — 合格 合格 — 合格 合格 — 0.90mm 筛 0 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0.5 细 筛余≯（% ） 度 0.125mm 筛 3 10 15 3 10 15 3 10 15 筛余≯(%) 生石灰会吸收空气中的水分和二氧化碳，生成碳酸钙粉末，从而失去粘结力。所以 生石灰要在干燥环境中储存和保管，若储存期较长，必须在密闭容器中存放。另外，应 将生石灰与可燃物分开保管，并采取防潮防水措施，以免生石灰熟化时集中放出大量的 热而引起火灾。磨细生石灰粉在干燥条件下存储期一般不超过一个月，最好是随生产随 用。块灰通常在进场后立即陈伏，将储存期变为熟化期。 四、石灰的技术性质 石灰的主要技术性质有： 1．保水性良好：石灰浆体中氢氧化钙粒子呈胶体分散状态，颗粒极细（其粒径约为 1 μm ），比表面积很大（约 10～30 m2/g ），所以颗粒表面能吸附一层较厚的水膜，从而 使石灰浆体有较强保持水分的能力，即良好的保水性。将它掺入水泥砂浆中，可配成具 有较好流动性和可塑性的混合砂浆，并克服了水泥砂浆容易泌水的缺点。 2 ．凝结硬化慢、可塑性好：石灰浆体通过干燥、结晶以及碳化作用而硬化，由于良 好的保水性以及空气中的二氧化碳含量低，且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向 内部渗透，也妨碍水分向外蒸发，因而硬化缓慢。 3 ．强度低、耐水性差：硬化浆体的强度主要由干燥、结晶作用而产生，其值并不高， 1：3 的石灰砂浆 28 d 的抗压强度只有 0.2～0.5 MPa 。在潮湿环境中，石灰浆体中的水分 不易蒸发，二氧化碳也无法渗入，硬化将停止；由于氢氧化钙易溶于水，即使已硬化的 石灰浆体遇水也会溶解溃散。因此，石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用，也 不宜用于重要建筑物基础。 4 ．体积收缩大：石灰浆体在硬化过程中，要蒸发掉大量水分，引起体积较大收缩， 致使容易出现干缩裂缝，因此除了调成石灰乳作薄层粉刷外，一般不宜单独用来制作建 筑构件和制品。实际使用时常在石灰浆体中掺入砂作为骨料或者麻刀、纸筋等纤维状材 料以抵抗收缩引起的开裂。 5 ．化学稳定性差：石灰浆体是碱性材料，容易和酸性物质发生中和反应，即容易遭 受酸性介质的腐蚀。石灰浆体在潮湿的空气中发生的碳化反应，其实也就是Ca(OH)2 与

　　GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf