一级注册建筑师建筑材料及构造1.2.3.4

一级注册建筑师，单科建筑材料及构造第1.2.3.4章节，教材大纲及历年考点整理。

202012-建筑材料及构造1.2.3.4.5

建筑材料

胶凝材料

有机胶凝材料

无机胶凝材料

气硬性胶凝材料

石灰

生石灰，化学主要成分cao，也就是氧化钙

生石灰生产：原料是碳酸钙为主要成分的石灰石，经高温煅烧分解，得到生石灰

生石灰熟化：生石灰加水生产氢氧化钙既熟石灰，过程放热巨大，且体积膨胀，增大1-2.5倍

熟石灰硬化

结晶

游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶

碳化

氢氧化钙与空气中二氧化碳结合生成碳酸钙结晶，释放除水分并被蒸发

钙质石灰熟化快、发热量大，收缩性大、干硬后强度和硬度低

镁质石灰热化慢、发热量小，收缩性小，干硬后强度和硬度高

作用

配置石灰乳、石灰砂浆、灰土、三合土、灰砂砖、碳化石灰板、无熟料水泥、硅酸盐制品

四合土

三合土

消石灰

碎料

砂或掺少量粘土

水泥

石膏

建筑石膏

俗称熟石膏

生产原料为天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，经过107-170℃的煅烧磨细可得建筑石膏（熟石膏）

特性

凝结硬化快、且不开裂

硬化后体积膨胀----因此可做建筑线脚等装饰

硬化后孔隙率大（50-60%）----吸声性强，吸湿性强，表观密度小

耐水性和抗冻性差----软化系数小，硬化后的石膏受潮后强度会剧烈降低

硬化后尺寸稳定

硬化后抗火性好，不燃材料；本身含有结晶水，遇到火灾时，结晶水蒸发吸收热量，然后石膏表面形成具有热决然性质的无水物，增强自身抗火性能

不适用于室外工程和65℃以上的高温工程

细度、凝结时间、抗折和抗压强度是建筑石膏主要技术指标

为降低表观密度及降低导热性，制造石膏板可掺入锯末、膨胀珍珠岩、陶粒、煤渣等轻质多孔材料

尺寸

推荐宽度600 900 1200

推荐长度1800-3600，100递增

推荐厚度9.5，12.5，15

地板石膏

主要用于石膏地面、石膏灰浆和石膏混凝土

高强度石膏

主要用于人造大理石、石膏砖、人造石等粉刷涂料

模型石膏

纸面石膏板

主要用于室内墙体和吊顶

湿度大于70%的潮湿环境使用，需采取防潮措施

安装在金属龙骨上燃烧性能达到B1级的纸面石膏板、矿棉吸声板，可作为A级装修材料使用

水玻璃

硅酸钠、俗称泡花碱、化学式为Na2O·nSiO2

具有良好的粘结能力，可涂抹在粘土砖或者混凝土制品表面

不能用于石膏上，会发生化学反应

耐酸不耐碱：硬化后不耐碱不耐水，常用于配耐酸砂浆和耐酸混凝土

用途

涂刷建筑表面，提高抗风化能力

配置防水剂，凝固速度快，用于局部抢修

配置水玻璃矿渣砂浆，修补砖墙裂缝

用于土壤加固

使用时候一般规定

施工温度10以上

施工与养护期间，禁止与水直接接触，放置暴晒

严禁直接铺设在水泥砂浆和普通混凝土的基层上

不适合氟硅酸、氢氟酸及氢氧化钠的腐蚀

菱苦土

主要成分为MgO

常用于制造木屑板、木丝板等

水硬性胶凝材料

硅酸盐水泥

组成

熟料

由适当生料（石灰质原料与黏土质原料等配成）烧至部分熔融，硅酸钙为主要成分

矿物成分包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸二钙、铝酸三钙

调整成分比例会改变水泥性质

提高硅酸三钙和铝酸三钙，变成快硬水泥

降低硅酸三钙和铝酸三钙，提高硅酸二钙，可制得低热水泥

提高硅酸三钙，可制得高强度水泥

0-5%石灰石或粒化高炉炉渣

目的在于改善水泥性能，节约水泥熟料，提高产量，降低陈本

适量石膏

调节水泥的凝结时间，避免发生急凝现象

水化反应

硅酸盐水泥的水化、凝结、硬化

水化

凝结

硬化

产生强度，俗称坚硬的水泥石

失去可塑性，但尚未有强度；水灰比越小，凝结时温度越高，凝结越快

加水拌合，称为水泥浆；-1℃下水化基本停止

技术性质

密度一般为3.05-3.2g/cm

堆积密度一般为1000-1600kg/m

主要指标

细度

水泥的粗细程度

比表面积法可以检测细度

水泥颗粒越细，水化的越迅速且完全；早期强度和后期强度较高，成本较高

凝结时间

初凝时间

加水到失去塑性

硅酸盐水泥初凝时间不得早于45M

终凝时间

加水到失去塑性到开始产生强度

硅酸盐水泥不得迟于6.5h，其他通用水泥不得迟于10h

体积安定性

加水硬化后，产生不均匀体积变化

造成安定性不良的原因

熟料中游离氧化钙或者氧化镁过多

加入石膏过量

熟料中的氧化钙引起的安定性不良用沸煮法检测

强度

采用胶砂强度表示水泥的强度

水泥与砂以1：3（质量比）混合，0.5水胶比，制成40mm*40mm*160mm的试件。在标准温度20±1℃的水中养护，分别测定其3D与28D的抗折强度与抗压强度

产品质量等级

优等品

一等品

合格品

水泥存放时间

一般水泥不大于3个月

高铝水泥为2个月

高级水泥为1.5个月

快硬水泥和快凝水泥为1个月

六种通用硅酸盐水泥的特征

白色硅酸盐水泥

有氧化铁含量较少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥，称之为白色硅酸盐水泥

白度等级

一级

二级

各等级白度不得低于75%

强度等级

32.5

42.5

52.5

原材料

石灰石及黏土原料中的氧化铁含量分别低于0.1%和0.7%

常用黏土原料为高岭土、瓷土、白泥、石英砂等

高铝水泥

不适合大体积混凝土工程

不能进行蒸汽养护，不宜在高温季节施工

施工阶段不得与石灰和硅酸盐水泥混用

抗碱性极差

不得用于长期承重的结构和处在高温高湿环境的工程

主要用于工期紧急的工程，如国防、道路、特殊抢修等

可用于冬季施工

混凝土

混凝土的构成

占比

水泥约1

砂约2.4

石约4

砂石比约为1：2

胶凝材料

水泥

水泥强度应与混凝土强度相适应

水泥强度是混凝土强度等级的1.5-2.0倍

高强度水泥配置低强度混凝土——加粉煤灰

低强度水泥配置高强度混凝土——加减水剂

骨料

细骨料

粒径在0.16-5mm之间的骨料为细骨料，一般为天然砂

优先选择级配良好的中砂（3.0-2.3）

山砂与水泥粘结性好

在配置高于C30混凝土时

石子含泥量不得大于1%

砂的含泥量不得大于3%

在配置低于C30混凝土时

石子含泥量不得大于2%

砂的含泥量不得大于5%

粗骨料

粒径＞4.75mm称为粗骨料

混凝土用粗骨料有碎石和卵石两种，碎石有棱角，混凝土强度等级高，卵石表面光滑，和水泥粘结较差

人造轻骨料

黏土陶粒

页岩陶粒

粉煤灰陶粒

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕的细灰，燃烧电厂排除的主要固体肥料，

煤矸石陶粒

沸石陶粒

膨胀矿渣

5mm以上叫陶粒，5mm以下为陶砂

水

标准饮用水

不应采用海水

外加剂

质量不超过胶凝材料质量5%，且能改变混凝土某些性能

减水剂

在保持混凝土稠度不变的条件下，具有减水增强作用的外加剂

效果

提高流动性，增加坍落度

提高强度，减少水的用量

节约水泥

改善水泥某些性能

早强剂

提高混凝土早期强度的外加剂

多在冬季或紧急抢修时使用

三乙醇胺

缓凝剂

延缓混凝土凝结的外加剂

适用于高温季节施工，大体积混凝土工程

速凝剂

使混凝土迅速凝结硬化的外加剂

多用于隧道和地下工程，引水涵洞、护坡、加固等工程

氯化钠

引气剂

能引入大量分布均匀稳定而封闭的微小气泡的外加剂

提高混凝土抗渗、抗冻等耐久性

强度会有所下降

改善混凝土和易性

主要用于水工混凝土

一般使用铝粉作为加气剂

松香皂

防水剂

三氯化铁防水剂

硅酸钠类防水剂

泡沫剂

它是把水、水泥、发泡剂按比例用泡沫砼专用设备发泡、混合、输送，凝固后制成的泡沫砼制品。它的突出特点是在混凝土内部形成大量封闭的泡沫孔，使其具有优良的保温隔热性、轻质性、整体性、隔音和耐久性，同时施工快捷、造价低廉。

松香胶泡沫剂及水解性血泡沫剂

分类

特重混凝土（重晶石混凝土、钢屑混凝土），表观密度3000kg/m³以上

适用于抗X\Y射线

重混凝土表观密度大于2600kg/m³

特轻混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土）表观密度约300kg\m³

适用于隔热、保温、高层建筑

轻型混凝土

弹性模量低，变形性大，较高的抗战能力

大孔混凝土又称无砂混凝土，其中无细骨料，水泥砂浆只包括粗骨料，由于水泥浆无法填充满粗骨料之间的缝隙，形成大孔结构，从而降低自重

防水混凝土（抗渗混凝土）

养护时间不得低于14天

宜选择普通硅酸盐混凝土

骨料

粗料粒径＜40、含泥量＜1%

细骨料宜选择中砂，含泥量＜3%

每立方米混凝土中的胶凝材料用量不宜小于320kg

砂率宜为35％～45％

掺入粉煤灰可提高抗渗性

常用配置方法

改善骨料级配

掺入外加剂（引气剂、减水剂、防水剂、密实剂等）

采用特性混凝土（膨胀水泥、无收缩不透水水泥）

耐酸混凝土

水玻璃作为胶凝材料，氟硅酸钠作为硬化剂，耐酸粉末和哪算粗骨料配置

不耐氢氯酸、300℃以上的热磷酸、高级脂肪酸或油酸

耐火混凝土

900℃高温

抗X Y射线混凝土

硅酸盐水泥，其他水泥吸收X射线差

钢纤维混凝土

抗拉、抗折强度提高幅度不大

较高抗裂性、抗冲击性、抗暴能力及韧性

目前多用于飞机跑到、高速公路、桥面面层

聚合物混凝土

聚合物填充了混凝土内部空隙，聚合物与混凝土形成完整结构

强度高、高防水性、高抗冻性、高抗冲击性、高耐腐蚀性、高耐磨性

适合运输液体管道，原子反应堆、液化天然气存储管

混凝土的和易性和强度

和易性

混凝土拌合物易于施工操作，并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能，和易性包括流动性、粘聚力、保水性三个方面

流动性

坍落度

适用于流动性较大的混凝土拌合物

大流动性混凝土——坍落度＞160mm

流动性混凝土——坍落度100-150mm之间

塑性混凝土——坍落度10-90mm

低塑性混凝土——坍落度10-40mm

干硬性混凝土——接近于0

维脖稠度

适用于干硬性混凝土

粘聚性

保水性

不耐硫酸腐蚀

强度

回弹法检测

制作成150mm的立方体标准试件，标准条件下（温度20±2℃，相对湿度95%以上），养护到28d龄期，用标准试验方法测试其抗压强度值

100mm的试件换算系数为0.95

200mm的试件换算系数为1.05

影响因素

水泥强度和水灰比

温度和湿度

龄期

提高强度的措施

采用低水灰比或者低水胶比的混凝土

采用高强度等级的水泥或者早强型水泥

采用蒸汽养护

采用机械搅拌

掺入混凝土外加剂和掺合料

强度等级

C15

C20

C25

C30

C40

硬度

钢材、木材、混凝土的硬度检测用钢球压入法测定

变形性能和耐久性

变形性能

收缩

开始阶段较快，2周可完成全部收缩量的25%，1个月约完成50%，3个月后收缩缓慢

原因

水泥强度等级越高、用量越多、水灰比越大、收缩越大

骨料弹性模量越大，收缩小

弹性模量：一般地讲，对弹性体施加一个外界作用力，弹性体会发生形状的改变（称为“形变”），“弹性模量”的一般定义是：单向应力状态下应力除以该方向的应变。

加强养护，环境湿度大、收缩小

收缩量与温度无关，温度影响收缩量的快慢

捣鼓越密实，收缩量越小

体表比越大，收缩小

变形

干湿变形

温湿变形

荷载变形

长期荷载作用下的变形

徐变前期发展很快，后期逐渐缓慢，最后趋于稳定

前6个月完成最终徐变量的70-80%，第一年完成90%

影响因素

强度等级越高，徐变越大

水胶比越大，水泥用量越大，徐变越大

增加混凝土骨料含量，徐变减小

养护条件好，徐变减小

构件应力越大，徐变越大

耐久性

抗渗性

与混凝土的密实性和内部孔隙特征有关

影响因素

水胶比

决定性作用，水胶比越大，抗渗性越差

水泥品种

水泥细度越大，硬化体空隙率越小，强度越高，抗渗性越好

骨料最大粒径

骨料最大粒径越大，抗渗性越差

养护方法

蒸汽养护混凝土比潮湿养护的混凝土抗渗性差

外加剂

减水剂，减少水胶比，改善混凝土和易性，改善密实度，增加抗渗性

掺合料

优质粉煤灰，增强其抗渗性

抗冻性

与混凝土孔隙数量、特征、充水程度有关

碱-骨料反应

抗碳化性

混凝土碳化：凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气体通过硬化混凝土细孔渗透到混凝土内，与其碱性物质（Ca(OH)2）发生化学反应后生成碳酸盐（CaCO3）和水，使混凝土碱性降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化。

硅酸盐水泥、普通水泥、较小水胶比、掺入引气剂、减水剂可提高混凝土的抗碳化能力

掺入粉煤灰及采用蒸汽养护的混凝土可加速其碳化

抗化学腐蚀性

砖、瓦、石 、木

建筑材料基础知识

分类

化学成分

无机材料

非金属材料

天然石材

烧土制品

玻璃及熔融制品：玻璃、玻璃棉、矿棉等

胶凝材料：石膏、石灰、水玻璃等

砂浆及混凝土

金属材料

有机材料

植物质材料

沥青材料

保温材料：软木板、毛毡

合成高分子材料：塑料、合成橡胶、胶粘剂、涂料

复合材料

金属-非金属：钢钎混凝土、钢筋混凝土

无机非金属-有机：玻纤增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土、人造石

金属-有机：PVC涂层钢板、轻质金属夹芯板、铝塑板

结构与构造

宏观结构

孔隙特征

致密结构

钢铁、有色金属、天然石材等

多孔结构

加气混凝土、泡沫混凝土

微孔结构

石膏制品、粘土砖瓦等

存在状态或构造特征

堆聚结构

水泥混凝土、砂浆、沥青混合物等

层状结构

胶合板、人造板、蜂窝夹心板、纸面石膏板

纤维结构

木材、玻璃钢、岩棉、钢纤维增强混凝土、GRC等

散粒结构

混凝土骨料、膨胀珍珠岩、粒状填充物等

微观结构

晶体结构

晶体具有规则的原子排布，具有各向同性；具有一定的熔点（与非晶体的主要区别）；

晶体代表材料：金属材料、石英矿物、花岗岩等；

非晶体结构（玻璃体）

非晶体物质的主体有玻璃体和胶体两类。玻璃体中原子完全无序排列，但具有各向同性，没有一定的熔点；

非晶体代表材料：玻璃、火山灰、矿棉、岩棉、粒化高炉矿渣等。

胶体

亚微观结构（细观结构）

材料属性

物理属性

密度：指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量

玻璃、钢材，它们的绝对密度体积就等于它们的几何尺寸，我们可以用尺子直接量出

大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测定其体积

测量某些较致密的不规则的散粒材料（如：卵石、砂等）的实际密度时，常直接用排水法测其体积的近似值

表观密度：指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量

堆积密度：指砂、石等散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量

空隙率与孔隙率

孔隙率：孔隙率是指材料中孔隙体积占总体积的比例

空隙率：空隙率是指散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比例

与水有关的性质

水性与憎水性

吸水性与吸湿性

吸水率：指在一定温度下把物质在水中浸泡一定时间所增加的重量百分率

耐水性

材料长期在饱和水作用下不破坏、其强度也不显著降低的性质称为耐水性。

耐水性用软化系数表示，材料泡水后的强度降低的程度

抗渗性

与材料的孔隙率、孔隙特征有关

抗冻性

材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也无显著降低的性质，称为材料的抗冻性。

对于水工及冬季气温在-15℃以下的地区施工应考虑材料的抗冻性。

力学性质

强度

材料在应力作用下抵抗破坏的能力，常用破坏性试验对材料的强度进行测试

抗拉

抗压

抗剪

抗弯（抗折）

耐磨性

材料表面抵抗磨损的能力，与材料成分、结构、强度、硬度有关。

耐腐蚀能力

以质量变化率为评定标准

弹性和塑性

脆性和韧性

脆性：受力达到一定程度时，突然发生破坏，无明显变形的材料

韧性：冲击作用下，材料吸收较大能量，同时产生一定变形但未被破坏的性质

热工性能

导热性

材料的导热性通常用导热系数“λ”表示。导热系数越小，材料的保温绝热性能越好。

热容量和热比

耐久性

物理作用

化学作用

机械作用

生物作用

建筑构造

包括材料的真实体积+闭口孔隙+开口孔隙

混凝土、泡沫、塑料等只测定其表观密度

密度：钢材＞水泥＞石材=砖＞木材

钢材＞花岗石＞混凝土＞ 粘土砖

石灰石

天然二水石膏（软石膏、生石膏）

生石灰

熟石灰

建筑石膏（熟石膏）

采用超细粉末的高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料（硅藻土、火山灰、浮石等）火沸石粉等作为超细微粒混合物，配置高强混凝土

影响水泥凝结和硬化的主要因素

硅酸三钙含量越高，凝结越快

石膏含量越低，凝结越快

水泥越细，凝结越快

水胶比越小，凝结越快

水胶比约为0.6

膨胀珍珠岩不属于陶粒