1、1 建筑材料的定義（1）廣義：是指建造物和構筑物的所有材料，包括使用的各種原材料，半成品，成品。如粘土，鐵礦石，生石灰，生石膏等。（2）狹義：指直接構成建筑物和構筑物實體的材料。如混凝土，水泥，石灰，鋼筋，粘土磚，玻璃等作為建筑物必須同時滿足兩個基本要求（1） 滿足建筑物和構筑物本身的技術性能要求，保證正常使用（2） 在其使用過程中，能抵御周圍環境的影響與有害介質的侵蝕，保證建筑物和構筑物的合理使用壽命。同時也不能對周圍環境產生危害2 建筑材料的分類（一） 按建筑材料的化學成分1 無機材料：包括金屬材料和非金屬材料（1）金屬材料：有鋼，鐵及其合金，鋁，銅等。（2）非金屬材料：包括天然石材，燒土

2、制品，膠凝材料及制品，玻璃，無機纖維材料1）天然石材：如砂，石及石材制品。2）燒土制品：如粘土磚，瓦等3）玻璃：如普通平板玻璃，特種玻璃等2 有機材料，包括植物材料，瀝青材料及合成高分子材料1）植物材料：如木材，竹材，植物纖維等2）瀝青材料：如煤瀝青。石油瀝青及其制品等3）合成高分子材料：如塑料，涂料，合成橡膠等3 復合材料包括有機與無機非金屬材料，金屬與無機非金屬復合材料，金屬與有機復合材料1） 有機與無機非金屬復合材料：如聚合物混凝土，玻璃纖維增強材料2） 金屬與無機非金屬復合材料：如鋼筋混凝土，鋼纖維混凝土等3） 金屬與有機材料復合：如PVC鋼板，有機涂層鋁合金板等（二） 按建筑物的使用

3、功能分1 建筑結構材料主要是指構成建筑物受力構件和結構所用的材料，如梁，板，柱，基礎，框架及其他受力構件和結構等所用的材料。對這類材料主要技術性能的要求就是強度和耐久性。目前所使用的主要結構材料有磚，石，水泥混凝土及兩者的復合物鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土。隨著工業的發展，輕鋼結構和鋁合金結構所占的比例將會逐漸加大。2 墻體材料：主要是指建筑物內外及分隔墻體所用的材料，有承重和非承重兩類。目前我國大量采用的墻體材料分為粉煤灰砌塊，混凝土及加氣混凝土砌磚等。此外，還有混凝土墻板，石板，金屬板材和復合墻板等。3 建筑功能材料：主要指負擔某些建筑功能的非承重材料。如防水材料，絕熱材料，吸聲和隔聲材料

4、，采光材料，裝飾材料等。一般來說，建筑物的可靠度與安全度，主要決定于由建筑結構材料組成的構件和結構體系，而建筑物的使用功能與建筑品質，主要決定于建筑功能材料。對某一種具體的材料來說它可能兼有多種功能。（三） 建筑材料在建筑工程中的地位建筑材料是建筑工程的物質基礎。建筑，材料，結構，施工四者是密切相關的。從根本上來說，材料是基礎，材料決定建筑和施工方法。新材料的出現，可以促進建筑形式的變化，結構設計和施工技術的革新。發展趨勢：（1）高性能材料的研制 （2）充分利用地方原料，固體廢棄物，各種工業廢渣等 （3）節能材料開發 （4）具有良好經濟效益的材料（四）建筑材料的技術標準各級標準都有各自的部門代

5、號，例如，GB：國家標準；GBJ建筑工程國家標準；JGJ：建設部行業標準；JC：國家建材局標準；YB：冶金部標準；ZB：國家級專業標準等標準的表示方法，系由標準名稱，部門代號，編號和批準年份等組成如：國家標準硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥GB175-1999.標準的部門代號為GB，編號為175，批準年份為1999年。建筑材料的基本物理性質一 材料的密度，表觀密度與堆積密度密度是指物質單位體積的質量。單位為g/cm或kg/cm。由于材料所處體積狀況不同，故有實際密度（密度），表觀密度和堆積密度之分（1）實際密度是指材料在絕對密實的狀態下，單位體積所具有的質量，按=計算，式子中-實際密度m-材料在干燥

6、狀態下的質量gV-材料在絕對密度狀態下的體積絕對密實狀態下的體積是指不包括孔隙在內的體積。除了鋼材，玻璃等少數接近于絕對密實的材料外，絕對大多數材料都有一定的孔隙，如磚，石材等材料。在測定有孔隙的材料密度時，應把材料磨成細粉以排除其內部孔隙，干燥至恒重時，用密度瓶（李氏瓶）測定其實際體積，該體積即可視為材料絕對密實狀態下的體積，材料研磨的愈細，測定的密度值愈精確（2）表觀密度（Apparent Density）表觀密度以前稱容重，有的也稱毛體積密度，是指材料在自然狀態下，單位體積所具有的質量，按式子0-表觀密度m-材料的質量V0-材料在自然狀態下的體積，或稱表觀體積材料在自然狀態下體積是指材料

7、的實際體積與材料內所含全部孔隙之和。對于外形規則的材料。其測定很簡便，只要測得材料的質量和體積，即可算的表觀密度。不規則材料的體積要采用排水法求的，但材料表面應預先圖上蠟，以防水分滲入材料內部而影響測定值。（3）堆積密度散粒材料在自然堆積狀態下單位體積的質量稱為堆積密度（Bulk Density）用式子p0-堆積密度m-材料的質量V0-材料的堆積體積散粒材料在自然狀態下的體積，是指既含顆粒內部的孔隙，又含顆粒之間的孔隙的總體積。測定散粒材料的堆積密度時，材料的質量是指在一定容積內的材料質量，其堆積體積是指所用容器的容積。若以搗實體的體積計算時則稱緊急堆積密度。土木工程中在計算材料用量，構件自重

8、，配料計算以及確定堆放空間時，均需要用到材料的上述狀態參數，見表材料名稱密度/g表觀密度/k g堆積密度/k g氣孔率/%鋼材7.8-7.97850-0花崗巖2.7-3.02500-2900-0.5-3.0石灰巖2.4-2.61800-26001400-1700(碎石)-砂2.5-2.6-1500-1700-粘土2.5-2.7-1600-1800-水泥2.8-3.1-1200-1300-燒結普通磚2.6-2.71600-1900-20-40燒結空心磚2.5-2.71000-1480-紅松木1.55-1.60400-600-55-75二材料的密實度與氣孔率（一）密實度：是指材料的固體物質部分體積

9、占總體積的比例，說明材料體積內被固體物質所填充的程度，即反應了材料的致密程度，按D按孔隙的特征，材料的孔隙可分為開口孔隙和閉口孔隙兩種，二者孔率之和等于材料的總氣孔率。按孔隙的尺寸大小，又可分為微孔，細孔和大孔三種。不同的孔隙對材料的性能影響各不同。一般而言，氣孔率較小，且連通孔較少的材料，其吸水性較小，強度較高，抗凍性和抗滲性較好。工程中對需要保溫隔熱的建筑物或部位，要求其所用材料的氣孔率較大。相反，對要求高強或不透水的建筑物或部位，則其所用的材料氣孔率應很小。（二）氣孔率：是指材料體積內孔隙體積占材料總體積的百分率。P=%氣孔率與密實度的關系為P+D=1（三）空隙率：是指散粒材料在某容器的

10、堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率P=%=%三 材料與水有關的性質（一）親水性與憎水性親水性：材料能被水潤濕的性質，如磚，混凝土等材料產生親水性的原因是因其與水接觸時，材料與水分子之間的親和力大于水分子間的內聚力所致。當材料與水接觸時，材料與水分子間的親和力小于水分子間的內聚力時，材料則表現憎水性。憎水性材料如瀝青，石油等。2潤濕邊角材料被水濕潤時，在材料，水，空氣三相的交界點，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸面的夾角，稱為潤濕邊角。3 親水性材料與憎水性材料當角愈小，表明材料愈易被水潤濕。當<90°時，材料表面吸水，材料能被水潤濕而表現出親水性，這種材料

11、稱為親水性材料。當>90°時，材料表面不吸水，稱為憎水性材料。當=90°時，表明材料完全被水潤濕。上述概念也適用于其他液體對固體的潤濕情況，稱為相應的親液材料和憎液材料。、（二）材料的吸水性和吸濕性1 吸水性材料在水中能吸收水分的性質稱為吸水性（Water Absorption）.材料的吸水性用吸水率（Ratio of Water Absorption）表示，有質量吸水率與體積吸水率兩種表示方法。質量吸水率是指材料在吸水飽和時，內部所吸水分的質量占材料干燥質量的百分率。用%式中，W材料質量的吸水率m材料在干燥和吸水飽和狀態下的質量gB 體積吸水率體積吸水率是指材料在吸

12、水飽和時，其內部所吸水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。用%式中，W 材料體積吸水率V-干燥材料在自然狀態下的體積V-水的體積2 吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質稱為吸濕性潮濕材料在干燥的空氣中也會放出水分，稱為還濕性。材料的吸濕性用含水率表示含水率系指材料內部所含水的質量占材料干燥質量的百分率%式中W-材料的含水率m-材料含水時的質量m-材料干燥至恒重的質量（三）材料的耐水性材料長期在水作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數表示式中K-材料的軟化系數F飽-材料在飽和狀態下的抗壓強度;MPaF干-材料在干燥狀態下的抗壓強度；MPa軟化系數大于0.80的材料

13、，通常可認為是耐水材料（四） 材料的抗滲性材料抵抗壓力水滲透的性質稱為抗滲性。或稱不透水性。材料的抗滲性通常用滲透系數K表示滲透系數的物理意義：一定厚度的材料，在一定水壓力下，在單位時間內透過單位面積的水量。用式：W-透過材料試件的水量，mLt-透水時間A-透水面積ch-靜水壓力水頭，cmd-試件厚度，cmK值愈大，表示材料滲透的水量愈多，即抗滲性愈差。混凝土的抗滲作用用抗滲等級表示。抗滲等級是以規定的試件，在標準試驗方法下所能承受的最大靜水壓力來確定，以符號Pn表示，其中n為該材料所能承受的最大水壓力的十倍的MPa如P4，P6 .P8.P10。分別表示材料能承受0.4MPa,0.6 MPa,

14、0.8 MPa.1.0 MPa的水壓而不滲水。材料的抗滲性與其孔隙率和孔隙特征有關。（五） 材料的抗凍性材料在飽和狀態下，能經受多次凍融循環作用而不破壞，也不嚴重降低強度的性質，稱為材料的抗凍性。材料的抗凍性用抗凍等級表示。抗凍等級是以規定的試件，在規定試驗的條件下，測得其強度降低不超過25%，且質量損失不超過5%時所能承受的最多的循環次數來表示。用符號Fn表示，其中n即為最大凍融循環次數。如F25，F50等材料抗凍標號的選擇，是根據結構物的種類，使用條件，氣候條件等來決定的。第二節 建筑材料的基本力學性質一 材料的強度材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強度。根據外力作用形式的不同，材

15、料的強度分為抗壓強度，抗拉強度，抗彎強度以及抗剪強度等，均以材料受外力破壞時單位面積上所承受的力的大小來表示。材料的這些強度是通過靜力試驗來測定的，故總稱為靜力強度。表1-2，材料抗壓，抗拉，抗剪，抗彎強度計算公式二 材料的等級大部分建筑材料根據其極限強度的大小，可劃分為若干不同的強度等級。如燒結普通磚按抗壓強度分為6個等級，Mu30, Mu25, Mu20, Mu15, Mu10, Mu7.5;硅酸鹽水泥按抗壓和抗折強度分為4個等級：32.5、42.5、52.5、62.5等；混凝土按其抗壓強度分為12個等級：C7.5、C80等；碳素結構鋼按其抗拉強度分為5個等級，Q195、Q215、Q235

16、、Q255、Q275等建筑材料按強度劃分為若干個強度等級，對生產者和使用者均有重要的意義。它可使生產者在生產中控制產品質量時有依據，從而確保產品的質量。對使用者而言，則有利于掌握材料的性能指標，便于合理選用材料、正確進行設計和控制工程施工質量。常用建筑材料的強度見表1-3材料抗壓強度抗壓強度抗彎強度花崗巖100250581014燒結普通磚7.5301.84.0普通混凝土7.56014松木（順紋）30508012060100建筑鋼材23516002351600三 材料的比強度比強度是按單位質量計算的材料強度，其值等于材料強度與其表觀密度之比。對于不同強度的材料進行比較，可采用比強度這個指標。比強

17、度是按單位體積質量計算的材料強度，其值等于材料強度與表觀密度之比。比強度是衡量材料輕質高強性能的重要指標。優質的結構材料，必須具有較高的比強度。幾種主要材料的比強度見表1-4表1-4 鋼材、木材和混凝土的強度比較材料表觀密度p/kg·m抗壓強度f/MPa比強度f/p0低碳鋼78604150.053松木50034.3(順紋)0.069普通混凝土240029.40.012四 材料的彈性與塑性材料在外力作用下產生變形，當外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復原來的形狀性質稱為彈性。材料的這種當外力取消后瞬間內即可完全消失的變形，稱為彈性變形。彈性變形屬于可逆變形，其數值大小與外力成正比，

18、其比例系數E稱為材料的彈性模量。材料在彈性變形范圍內，彈性模量E為常數，其數值等于應力與應變的比值，即彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個指標。E值越大，材料愈不易變形，亦即剛度剛好。彈性模量是結構設計時的重要參數。在外力作用下材料產生變形，如果外力取消，仍保持變形后的形狀尺寸，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。塑性變形為不可逆變形，是永久變形。實際上純彈性變形的材料是沒有的，通常一些材料在受力不大時，僅產生彈性變形；受力超過到一定極限后，即可產生塑性變形。五 材料的脆性與韌性材料在外力作用下，當外力達到一定限度后，材料發生突然破壞，且破壞是無明顯的塑性變形，這種性質稱為脆性。具有這種性質的材料稱為脆性材料。脆性材料抵抗沖擊荷載或