建筑材料_赵亚丁

建筑学建筑材料全面知识思维导图分享！建筑材料包括天然石材、烧土制品、水泥、混凝土与砂浆、金属材料等，下图对每一类材料都进行了详细的知识要点梳理，内容完整，结构清晰。关注我，能够持续获得优质导图哦！

建筑材料

• 绪论
  • 一、建筑材料的定义与分类
    • 定义：直接构成建筑物（如基础、墙、柱、梁、板、屋面等）的各种材料。
    • 分类
      • 功能：结构材料、防水材料、保温材料、吸声材料、装饰材料等
      • 用途：墙体材料、地面材料、屋面材料等
      • 化学成分：无极材料、有机材料、复合材料
  • 二、建筑材料在建筑业中的地位与作用
  • 三、建筑材料的发展概况
    • 发展趋势：绿色化材料，高性能材料，复合化、多功能材料，智能化材料。
  • 四、建筑材料的技术标准
    • 概念：对基本建设中各类的勘察、规划、设计、施工、安装、验收等需要协调统一的事项所制定的标准。
    • 分类：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。
    • 国家标准的表示方法：由标准名称、部门代号、标准编号、批准年份四部分组成。
• 1 建筑材料的基本性质
  • 1.1 材料的组成与结构
    • 组成
      • 材料的组成即材料的成分，由化学组成、矿物组成两个层次。
      • 1.化学组成：材料的化学成分。
        • 无机非金属：氧化物含量百分数；金属：化学元素含量；有机：化合物含量。
      • 2.矿物组成：构成材料的矿物种类和相对含量。
      • 化学组成不同，矿物组成一定不同；化学组成相同，矿物组成可能不同。
      • 硅酸盐水泥：CaO，SiO2，形成两种矿物硅酸三钙（3CaO·SiO2）和硅酸二钙（2CaO·SiO2）。
    • 结构
      • 层次
        • 宏观结构
          • 1.致密结构：材料中的宏观孔隙及裂缝量很少或接近于零。
          • 2.多孔结构：材料中的孔隙含量较高。或连通或封闭。
          • 3.纤维结构：由纤维状物质构成的材料结构。
          • 4.粒状结构：材料呈松散颗粒状结构。
          • 5.聚集结构：材料中的颗粒通过胶结材料彼此牢固地结合在一起。
          • 6.层状结构：天然形成或人工采用黏结等方法将材料叠合成层状的结构。
        • 细观结构
        • 微观结构
          • 1.晶体：分为原子晶体、离子晶体、分子晶体、金属晶体。
          • 2.非晶体
          • 3.胶体
      • 孔隙结构
        • 成因：1.水分的占据作用；2.外加剂的引气或发泡作用；3.火山爆发作用；4.焙烧作用。
        • 类型：1.开口孔隙；2.闭口孔隙。
  • 1.2 材料的物理性质
    • 1 密度
      • 1.绝对密度
        • 材料在绝对密实状态下的单位体积的绝干质量，也称真密度。ρ=m/V
      • 2.表观密度
        • 材料在自然状态下不含开口孔隙时单位体积的绝干质量。ρb=m/Vb=m/（V+V闭）
      • 3.体积密度
        • 材料在自然状态下单位体积的质量。
      • 4.堆积密度
        • 粉状或颗粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。
    • 2 孔隙率与空隙率
      • 孔隙率
        • 孔隙率（P）：材料中所有孔隙体积占材料在自然状态下总体积的百分率。
        • 密实度（D）：材料中固体物质体积占自然状态下总体积的百分率。D=1-P
        • P=开口孔隙率（P开）+闭口孔隙率（P闭）
      • 空隙率（P空）
    • 3 与水有关的性质
      • 1.亲水性与憎水性
      • 2.吸水性与吸湿性
      • 3.耐水性
      • 4.抗渗性
      • 5.抗冻性
    • 4 热工性质
      • 1.导热性——材料将热量以温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力。
      • 2.传热系数与热阻
        • 传热系数（K）：材料导热系数与材料层厚度的比。热阻：传热系数的倒数。
      • 3.热容性：材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质，热容比（c）。
  • 1.3 材料的力学性质
    • 1.强度
      • 分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度。
      • 强度等级
      • 比强度
    • 2.弹性与塑性
    • 3.脆性与韧性
    • 4.硬度：材料表面抵抗硬物压入或刻画的能力。
    • 5.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。
  • 1.4 材料的耐久性
    • 定义：材料在使用过程中经受各类内部和外部因素共同作用而保持原有性质的能力。
    • 包括物理作用、化学作用、机械作用、生物作用。
• 2 气硬性胶凝材料
  • 2.1 石膏
    • 以硫酸钙为主要成分的气硬性凝胶材料。
    • 原料：含硫酸钙的天然石膏或含硫酸钙的化工副产品和废渣。
    • 化学式：CaSO4·2H20
    • 分类
      • 化学成分：二水石膏、半水石膏、无水石膏。
      • 煅烧温度：低温煅烧石膏、高温煅烧石膏。
    • 主要品种
      • 1.建筑石膏：密度2.6-2.75g/cm3，堆积密度800-1000kg/m3
      • 2.模型石膏
      • 3.高强度石膏：密度2.6-2.8g/cm3，堆积密度1000-1200kg/m3
    • 建筑石膏的水化、凝结与硬化（公式）
    • 建筑石膏的性质
      • 1.凝结硬化快2.凝结硬化时体积微膨胀3.孔隙率大、体积密度小4.防火性好、但耐火性差
    • 建筑石膏的技术要求
    • 建筑石膏的应用
      • 1.室内抹灰和粉刷2.石膏板：纸面石膏板、纤维石膏板、装饰石膏板、空心石膏板。
  • 2.2 石灰
    • 原料：含碳酸钙为主的天然岩石。
    • 熟化：生石灰与水作用生成熟石灰，并放出大量的热，体积迅速增加1-2.5倍。
    • 硬化
      • 干燥硬化碳化硬化
    • 技术要求：化学成分（CaO，MgO，CO2，SO3），物理性质（产浆量和细度）
    • 特性
      • 1.保水性、可塑性好2.凝结硬化慢、强度低3.耐水性差4.干燥收缩大
    • 应用
      • 1.石灰乳涂料和砂浆2.灰土和三合土3.硅酸盐混凝土及其制品4.碳化石灰板
  • 2.3 水玻璃
    • 组成：一种水溶性硅酸盐。 化学式：R2O·nSiO2
    • 常用的时硅酸钠的水溶液，模数2.2-2.3，密度1.3-1.5g/cm3
    • 硬化：水玻璃空气中吸收二氧化碳，生成无定形的二氧化硅凝胶，脱水转成为二氧化硅。
    • 性质
      • 1.黏结力强、强度较高；2.耐酸性好；3.耐热性好；4.耐碱性好和耐水性差。
  • 2.4 镁质凝胶材料
    • 以天然菱镁矿（MgCO3）为主要原料，经700-850度煅烧后磨细而得的以氧化镁为主要成分的气硬性胶凝材料。
• 3 水泥
  • 3.1 水泥的生产与性能
    • 原料与生产
      • 水泥的原料
        • 生产熟料的原料
          • 石灰质原料：氧化钙
          • 黏土质原料：氧化硅、氧化铝、氧化铁
        • 石膏：调整硅酸盐的凝结时间
        • 混合材料
          • 活性混合材料
            • 概念：：常温下能与氢氧化钙和水发生反应，生成水硬性水化产物，并能逐渐凝结硬化产生强度的混合材料。
            • 作用：改善水泥的某些性能，扩大水泥应用范围、降低水化热和降低成本。
            • 分类
              • 1.粒化高炉矿渣
              • 2.火山灰质混合材料
                • a.含水硅酸质:硅藻土、蛋白石、硅质渣等。（活性氧化硅）b.铝硅玻璃质：火山石、浮石、凝灰岩。（活性氧化硅、活性氧化铝）c.烧黏土质：烧黏土、炉渣、燃烧过的煤矸石。（活性氧化铝、活性氧化硅）
              • 3.粉煤灰
          • 非活性混合材料
            • 概念：常温下不能与氢氧化钙和水发生反应或反应甚微，也不能产生凝结硬化的混合材料。
            • 作用：主要起填充作用。
      • 水泥的生产
        • “两磨”、“一烧”（见P68图3-1）
    • 熟料及性能
      • 熟料是通用硅酸盐水泥的主要组成，熟料的水化硬化是水泥强度的主要成因。
      • 成分
        • 硅酸三钙（3CaO·SiO2），含量37-60%硅酸二钙（2CaO·SiO2），含量15-37%铝酸三钙（3CaO·Al2O3），含量7-15%铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)，含量10-18%
    • 水泥的凝结硬化
      • 熟料的水化反应
      • 活性混合材料的水化反应
      • 水泥的凝结硬化过程
      • 水泥石的构造及其强度的影响因素
        • 水泥石：水泥浆体硬化后的石状物。
        • 构造：水泥石由水泥水化产物、未水化水泥颗粒内核和毛细孔等组成的非均质体。
        • 强度影响因素
          • 1.水灰比2.养护时间3.温度和湿度
      • 水泥石的腐蚀及防护
        • 腐蚀类型
          • 1.软水侵蚀（溶出性侵蚀）2.酸类腐蚀：碳酸腐蚀、一般酸腐蚀、盐类腐蚀（硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀）
        • 腐蚀原因
          • 1.存在氢氧化钙、水化铝酸钙等水化物2.本身不密实、含有大量毛细孔
        • 防护措施
          • 1.合理选择水泥品种2.提高水泥石的密实度3.设置保护层4.掺加混合材料
  • 3.2 通用硅酸盐水泥
    • 定义：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性凝胶材料。
    • 分类：1.硅酸盐水泥、2.普通硅酸盐水泥、3.矿渣硅酸盐水泥、4.火山灰质硅酸盐水泥、5.粉煤灰硅酸盐水泥、6.复合硅酸盐水泥
    • 硅酸盐水泥
      • 定义：
      • 细度：水泥颗粒的粗细程度。不小于300m2/kg
      • 凝结时间
        • 初凝时间：水泥加水拌和起到水泥浆开始失去可塑性的时间
        • 终凝时间：自水泥加水拌和算起到水泥浆完全失去可塑性的时间
        • 初凝时间不少于45min，终凝时间不多于390min
      • 体积安定性
        • 水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。
        • 测定方法：沸煮法（饼法和雷氏法）
        • 条件：氧化镁不超过5%，三氧化硫不超过3.5%
      • 性质与应用
        • 1.强度等级高，强度发展快2.水化热高3.抗冻性好4.抗碳化性好5.耐腐蚀性差6.耐热性差7.干缩小8.耐磨性好
    • 普通硅酸盐水泥
  • 3.3 特种水泥
• 4 混凝土
  • 4.1 普通混凝土组成及基本要求
  • 4.2 普通混凝土的组成材料
  • 4.3 混凝土的主要技术性质
  • 4.4 普通混凝土配合比设计
  • 4.5 轻混凝土
  • 4.6 其他混凝土
• 5 砂浆
  • 5.1 砌筑砂浆
  • 5.2 抹面砂浆
• 6 建筑钢材
  • 6.1 钢材的冶炼与分类
  • 6.2 建筑钢材的主要技术性能
  • 6.3 钢材的化学成分及晶体组织
  • 6.4 钢材的冷加工
  • 6.5 建筑钢材的标准及选用
  • 6.6 钢材的防锈与防火
• 7 建筑高分子材料
  • 7.1 高分子聚合物的基本知识
  • 7.2 建筑塑料
  • 7.3 合成高分子防水材料
  • 7.4 建筑密封材料
• 8 建筑沥青材料
  • 8.1 石油沥青
  • 8.2 煤沥青
  • 8.3 沥青制品
  • 8.4 改性沥青防水材料
• 9 木材
  • 9.1 木材构造
  • 9.2 木材的主要技术性质
  • 9.3 木材的综合利用
• 10墙体材料
  • 10.1 砖
  • 10.2 砌块
  • 10.3 墙板
• 建筑材料试验
  • 试验一 水泥试验
  • 试验二 混凝土配合比试验