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材料部分
第1节 材料科学知识与建筑材料的基本性质
考点1：建筑材料的分类
1、建筑材料按照化学组成将其划分为无机材料、有机材料和复合材料三大类，详见表1。
表1 建筑材料的分类 分类 无 机 材 料 非 金 属 材 料 金属 材料 有 机 材 料 复 合 材 料 天然石材 烧土制品 熔融制品 胶凝材料 砂浆、混凝土 硅酸盐制品 黑色金属 有色金属 植物材料 沥青材料 合成高分子材料 金属-非金属 无机非金属-有机 金属-有机 实例 花岗岩、大理石、碎石、石板、料石、砂 黏土砖、陶器、炻器、瓷器 玻璃、玻璃棉、矿棉、铸石 石灰、建筑石膏、水玻璃、水泥 砌筑砂浆、抹面砂浆、普通混凝土、轻骨料混凝土 灰砂砖、硅酸盐砌块 钢、铁 铝及铝合金、铜及铜合金、钛合金 木材、竹材 石油沥青、煤沥青、改性石油沥青 塑料、橡胶、胶粘剂 钢纤维混凝土、钢筋混凝土 玻璃钢、人造石材、聚合物混凝土 铝塑板、轻质金属夹芯板、PVC涂层钢板 考点2：建筑材料的宏观构造： （1）按照建筑材料的宏观构造特征分为：
堆聚结构：由骨料与胶凝材料结合而成的材料，例如水泥混凝土、沥青混凝土等； 纤维结构：纤维材料所具有的结构，如玻璃纤维、矿物棉、有机纤维等； 层状结构：将材料叠合而成的结构，例如胶合板；铝塑板等；
散粒结构：松散颗粒的结构，例如砂石骨料、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、黏土陶粒等。 （2）按照建筑材料的宏观孔隙特征分为：
致密结构：无孔隙存在的材料，例如玻璃、钢材、塑料等；
多孔结构：有粗大孔隙的结构，例如加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫混凝土等； 微孔结构：有微细的孔隙结构，例如粘土砖、石膏制品等。 考点3：建筑材料的微观结构
材料的微观结构是指材料微观质点（如原子、分子等）的结构，通常按照微观质点的排列特征分为晶体、玻璃体晶体的基本特征是质点按一定的规则排列，具有一定的几何外形及各向异性。 玻璃的基本特征是质点呈无序排列，表现为各向同性，无固定的熔点。
胶体是粒径为1~100nm的固体粒子分散在连续介质中形成的分散系，具有巨大的比表面积，因而吸附性好、粘结力强
考点4：建筑材料的基本状态参数
（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（ρ），可表示为： 和胶体。
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??式中，ρ——材料密度（g/cm3）；
m
Vm——材料质量（g）； V——材料体积（cm3）。
绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积，且与外界条件变化与否无关，只与材料中固体物质的体积有关。
（2）表观密度
材料在自然状态下单位体积的质量，亦称体积密度（ρ，可表示为： 0）
m
?0?V033； 式中，ρ0——材料表观密度（g/cm或kg/m）
m——材料质量（g或kg）；
V0——材料在自然状态下体积，指包括内部孔隙的体积。（cm3或m3）。
（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（?）。可表示为： ?0???0式中，??——散粒材料堆积密度（kg/m3）；
0m
V0?m——散粒材料质量（kg）；
——散粒材料在自然堆积状态下体积，不仅包括材料内部孔隙体积，还包括颗粒之间的空隙体积（m3）。 V0?
（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（P），可表示为：
V?V??0?P0?0?100%??1?100%??V0???材料中固体体积占总体积的百分率称为材料的密实度（D）。孔隙率和密实度两者之和为1，即P+D=1。 材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度。材料孔隙率的大小及孔隙特征（包括孔隙的构造和孔径的大小）对材料的性能（如吸水性、保温性、抗冻性、抗渗性等）也有很大的影响。
（5）空隙率
散粒材料在堆积体积中，颗粒间空隙体积占总体积的百分率称为空隙率。
空隙率大小反映了散粒材料颗粒互相填充的致密程度。 （1）亲水性和憎水性
材料能被水润湿的性质称为亲水性；材料不能被水润湿的性质称为憎水性。材料被水湿润的情况可用润湿边角θ表示。θ≤90°时，材料能被水湿润，称为亲水性材料；θ＞90°时材料表面不易吸附水，称为憎水性材料。 考点5：建筑材料的物理性质、指标及影响因素
(a) 亲水材料 (b) 憎水材料
图1 材料润湿示意图
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（2）吸水性和吸湿性
吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，用吸水率表示。质量吸水率指吸入水的质量占材料干燥质量的百分率。 材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。封闭孔隙或粗大开口孔隙时，吸水率低；细微连通孔隙、孔隙率吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，材料的吸湿性用含水率表示。
材料吸水或吸湿含水后都会使材料的性质改变，如表观密度和导热系数增大，强度降低、体积膨胀。 （3）耐水性
材料长期在饱和水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。用软化系数来表示，即材料在水饱和状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度之比。可用下式表示：
越大，吸水率越大，因此具有很多细微开口孔隙的材料吸水性强。
K?式中，K——材料的软化系数；
fb fgfb——材料在饱水状态下的抗压强度（MPa）； fg——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。
软化系数越小，耐水性越差，通常把软化系数大于0.85的材料称为耐水材料。 （4）抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。用渗透系数来表示。渗透系数越小，材料的抗渗性越好。材料的抗渗性好坏与其孔隙率及孔隙特征有关，一般孔隙率小且为封闭孔的材料，抗渗性好。孔隙率大且是连通孔的材料，抗渗性差。
（5）抗冻性
材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环（冻结和融化）作用而不破坏、强度也不严重降低的性质为抗冻性。用抗冻等级表示，抗冻等级越大，材料的抗冻性越好。密实或具有封闭孔隙的材料抗冻性好。
（6）导热性
材料传递热量的能力称为导热性，用导热系数来表示，导热系数愈小，材料的导热性越差，绝热性能愈好。 一般金属材料、无机材料、晶体材料的导热性大于非金属材料、有机材料、非晶体材料。
多孔材料的孔隙率越大，即表观密度小，导热系数小，这是由于空气的导热系数小（0.023）的缘故。
在相同孔隙率时，微孔或封闭孔隙构造材料的导热系数比开口、粗大孔隙的材料的导热系数小，即前者绝热性好。 材料含水或含冰后会使导热系数增大，绝热性下降。 考点6：材料的力学性质
（1）材料的强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。 （2）弹性与塑性：
在外力作用下材料产生变形，外力取消后变形消失，材料能完全恢复原来形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形为弹性变形。弹性模量是衡量材料在弹性范围内抵抗变形能力的指标，该值越大，材料抵抗变形的能力越强，材料受力变形越小。
在外力作用下材料产生变形，外力取消后仍保持变形后的形状和尺寸，但不产生裂隙的性质称为塑性，这种不能恢复的变形称为塑性变形。
（3）脆性和韧性
材料受外力作用，当外力达到一定数值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性，具有这种性质的材料称脆性材料。脆性材料抗压强度比抗拉强度大很多，如混凝土等，适合作承压构件。
材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏的性质称为韧性。如建筑钢材、木材、建筑塑料等。
（4）材料的硬度
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硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力，或指材料表面上不大的体积内抵抗变形或破裂的能力，即硬度是指材料抵抗硬物压入或划伤的能力。根据不同的实验方法，硬度值的物理意义有所不同。如压入法的硬度值是材料表面抵抗另一物体压入时引起的塑性变形能力，钢材的硬度通常采用压入法测定；刻划法硬度值表示材料局部抵抗破裂的能力，石材硬度常用刻划法测定。一般采用压入法测定混凝土的硬度。
第2节 气硬性胶凝材料
考点1、石灰的性能及应用
以石灰石（主要成分是CaCO3）为主要原料，经过高温煅烧制成块状的生石灰，其主要成分为氧化钙（CaO）。生石灰加水变成粉末的方法称为消化，成品称为消石灰，主要成分为氢氧化钙（Ca(OH)2）。
石灰浆体的硬化包括两个同时进行的过程：结晶作用和碳化作用。
石灰的硬化过程非常缓慢，且要蒸发大量的水分，引起体积显著收缩，易出现干裂纹。 石灰的应用：
配制石灰砂浆用于砌筑或抹面。
配制石灰土（石灰和粘土）、三合土（再加填料）用做基础的垫层。石灰宜采用熟石灰或磨细生石灰石粉 生产灰砂砖、碳化石灰板。 考点2：建筑石膏的特点
（1）凝结硬化快 （2）硬化后体积微膨胀
（3）硬化体的孔隙率大，硬化体的强度较低，表观密度小，导热系数小，吸声性强，吸湿性大，可调节室内的温度和湿度。
（4）防火性好
石膏制品在遇到火灾时，二水石膏将脱出结晶水，吸热蒸发，并在制品表面形成蒸汽幕和脱水物隔热膜，有效地减少火焰对内部结构的危害，具有较好的防火性能。但是石膏制品的耐热性差，使用温度应该低于65 ℃。
（5）耐水性和抗冻性能差 考点3：水玻璃的应用：
（1）涂刷在黏土砖及混凝土制品表面（石膏制品除外，因反应生产硫酸钠在制品表面孔隙中结晶而体积膨胀导致破坏）以提高抗风化能力。
（2）配制耐酸混凝土和砂浆。 （3）配制耐热混凝土和砂浆。
（4）配制建筑涂料及防水剂（与水泥浆调和，用来堵漏，但不宜调配水泥防水砂浆或防水混凝土用作屋面或地面的防水层，因其凝结过速）。
第3节 水泥
考点1：硅酸盐水泥熟料矿物特征及对水泥性能的影响
硅酸盐水泥熟料矿物组成及其主要特征见表2。
表2 硅酸盐水泥熟料矿物组成与主要特征 主 要 特 征 矿物名称 化学式 代号 含量（％） 硬化速度 快 慢 最快 快 28d水化放热量 多 小 最多 中 强度 高 早期低，后期高 低 中 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 3CaO·SiOC3S 2 2CaO·SiOC2S 2 3CaO·Al2O3 4CaO·Al2O3·Fe2O3 C3A C4AF 37～60 15～37 7～15 10～18
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考点2：各种水泥的性能及应用
详见表3。
表3 通用水泥的主要特性及应用 水泥种类 代号 硅酸盐水泥 P·I、P·II 硅酸盐水泥熟组成成分 料、0～5％的混合材料、石膏 凝结速度 水化热 强度 抗冻性 主要特征 抗碳化能力 耐磨性 抗腐蚀性 干缩性 抗渗性 耐热性 快 大 强度高 好 好 好 好 － － — 普通水泥 P·O 矿渣水泥 P·S 火山灰水泥 P·P 硅酸盐水泥熟料、20～50％的火山灰质混合材料、石膏 慢 较低 早期强度低，后期强度增长快 差 差 差 好 — 差 好 1.大体积混凝各种混凝土或钢筋混凝土，适 用 范 围 尤其是快硬早强的工程、高强度混凝土、抗冻混凝土工程等、有耐磨要求的混凝土 同硅酸盐水泥 土 2.蒸汽养护的混凝土 3.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程4.高温车间和有耐热、要求的混凝土工程 不 适 用 范 围 1.大体积混凝土工程 2.受化学侵蚀、压力水（软水）作用及海水侵蚀的工程 同硅酸盐水泥 1.早期强度要求高的工程 2.严寒地区并处于水位升降范围内的混凝土工程 3.干燥环境中较大 较好 差 1.大体积混凝土 2.蒸汽养护的混凝土 3.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程 4.有抗渗要求的混凝土工程 1.耐磨性要求高的工程 2.早期强度要求高的工程 3.严寒地区并处于水位升降范围内的混凝较小 － 差 1.大体积混凝土 2.蒸汽养护的混凝土 3.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程 4.有抗裂要求的混凝土工程。 1.早期强度要求高的工程 2.严寒地区并处于水位升降范围内的混凝土工程 3.干燥环境中粉煤灰水泥 P·F 硅酸盐水泥熟料、20～40％的粉煤灰、石膏 硅酸盐水泥熟料、6～20％的混合材料、石膏 较快 较大 强度较高 较好 较好 较好 较差 － － — 硅酸盐水泥熟料、20～70％的矿渣、石膏
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2020年一注建筑材料与构造内部资料班考前复习资料 - 图文
