【一级注册建筑师】建筑材料01

【一级注册建筑师】建筑材料01部分，包含CH1 材料科学与基本性质、CH02 气硬性无机胶;凝材料、CH3 水泥等。

建筑材料 01

• CH1 材料科学 与基本性质
  • 标准
    • ISO国际标准 ASTM美国 BS英国 DIN德国 NF法国 JIS日本 GB中国 JG建筑工业
  • 材料分类
    • 我国三大材料：水泥，钢材，木材
    • 化学组成
      • 金属材料，非金属材料（无机，有机），复合材料（金属-非金属，无机-有机）
    • 微观结构
      • 晶体
        • 原子晶体（石英）；离子晶体（NaCl）；分子晶体（冰，干冰）；金属晶体（铁铝）
      • 非晶体
        • 玻璃体，胶体，沥青，水玻璃等
    • 宏观结构
      • 宏观构造特征
        • 堆聚
          • 水泥混凝土，砂浆，沥青混合料
            • 不同材料颗粒叠加
        • 散粒
          • 混凝土集料，膨胀珍珠岩
            • 单一颗粒
        • 纤维
          • 木材，玻璃钢，岩棉，GRC
        • 层状
          • 胶合板，蜂窝板，纸面石膏板，节能复合墙体
      • 宏观空隙特征
        • 致密
          • 塑料，橡胶
        • 多孔
          • 加气混凝土，泡沫混凝土，泡沫塑料
        • 微孔
          • 石膏，低温烧结粘土砖
  • 物理性质
    • 密度
      • 概念区分
        • ρ密度＞ρ表观密度＞ρ堆积密度
        • 密度（比重）
          • 干燥状态，绝对密实，磨成细粉，李氏瓶
        • 表观密度（容重，体积密度）
          • 自然状态，包含内部空隙，与含水率有关
          • 混凝土，泡沫塑料只能测表观密度
        • 堆积密度
          • 堆积状态，只适用于颗粒粉状物体
      • 密度对比
        • 密度：钢材＞水泥＞花岗石＞石灰石，碎石，黏土＞普通粘土砖＞木材
        • 花岗岩，水泥和混凝土对比
          • 密度：水泥＞花岗岩＞混凝土
          • 强度：花岗岩＞混凝土
          • 导热系数：花岗岩＞混凝土
    • 孔隙率与空隙率
      • 孔隙率 密实度
        • 直接反映材料的密实程度
        • 孔隙率：孔隙体积占总体积的比例 密实度：固体体积占总体积的比例
        • 与孔隙率、孔隙特征相关的指标：强度、导热性、抗渗性、抗冻性、吸水性。 干扰项：耐水性
      • 空隙率 填充率
        • 反映散粒材料相互填充的致密程度，可作为控制砂石级配和计算砂率的依据
        • 空隙率：堆积状态下，颗粒之间空隙占总体积的比例 填充率：堆积状态下，颗粒占总体积的比例
    • 亲水性与憎水性
      • θ值越小，表明材料越容易被水润湿。 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。
      • 亲水材料
        • 玻璃，金属
      • 憎水材料
        • 主要是有机材料
    • 吸水性与吸湿性
      • 吸水性
        • 吸水饱和状态下，水的质量占材料质量的百分比
        • 与孔隙率和孔隙结构有关，细微连通空隙的孔隙率越大，吸水性越大
      • 吸湿性
        • 吸收潮湿空气
    • 耐水性、 抗渗性、 抗冻性
      • 耐水性-软化系数
        • 水饱和状态下材料抗压强度/干燥状态下材料抗压强度
        • 经常处于水中或受潮严重的重要结构材料K不宜小于0.85
      • 抗渗性-抗渗系数
        • 抵抗水压力渗透的性质
        • 抗渗性是决定材料耐久性的主要因素
        • 与孔隙率和孔隙特征有关
      • 抗冻性
        • 吸水饱和状态下，循环冻融而不破坏的次数，是耐久性的一项指标
    • 导热系数
      • 导热系数：钢材＞花岗岩＞混凝土＞粘土砖＞松木＞泡沫塑料等绝热材料＞密闭空气
  • 力学性质
    • 强度等级
      • 强度：抵抗破坏的能力
        • 抗拉，抗压，抗弯，抗剪，抗扭
      • 比强度：轻质高强（塑料＞钢材＞混凝土）
      • 抗压强度：钢材＞花岗石＞混凝土＞粘土砖
    • 弹性和塑性
      • 弹性：可逆变形，立即恢复原来形状
      • 塑性：不可逆变形，缓慢恢复原来形状
      • 弹塑性变形：不可逆变形，恢复不了原来形状
    • 脆性与韧性
    • 硬度
      • 测试方法：刻痕法（石材），压痕法（金属，木材，混凝土）
  • 其他性质
    • 耐腐蚀性：使用重量变化率评定
    • 耐久性：综合性能
    • 耐磨性：与强度，硬度，内部构造有关
    • 燃烧性能：氧指数法
• CH02 气硬性 无机胶凝材料
  • 胶凝材料 分类
    • 有机：沥青、树脂等
    • 无机
      • 气硬性
        • 石膏，石灰，水玻璃，菱苦土
          • 只适合地上干燥环境
      • 水硬性
        • 水泥
  • 石灰
    • 工艺
      • 石灰石煅烧
        • 石灰石(CaCO3)煅烧生成生石灰（CaO）:CaCO3=CaO+CO2(900℃)
      • 石灰的消化
        • 生石灰（CaO）加水消解成熟石灰（消石灰Ca(OH)2）
        • CaO+H2O=Ca(OH)2
          • 放热反应、体积膨胀
        • 石灰的主要成分是熟石灰（消石灰Ca(OH)2）
          • 生石灰CaO粉末越多，石灰质量越差
      • 石灰的结晶与碳化
        • 由石灰的结晶碳化，蒸发大量水分，引起显著收缩。所以，一般掺入砂、纸筋、麻刀等材料，以减少收缩，增加抗拉强度，节省石灰。
    • 分类
      • 组成
        • 钙质石灰，镁质石灰（指标：MgO含量）
          • 钙质石灰早强发热，后期不足
          • 镁质石灰凝结缓慢，后期较高
      • 质量
        • 优等品，一等品，合格品
    • 性质
      • 密度
        • ρ石灰＞ρ石膏
      • 价格
        • 石膏＞石灰
    • 应用
      • 石灰砂浆（砌筑，抹面），石灰乳（涂料）
      • 灰土\石灰土（生石灰+黏土）
      • 三合土（石灰土+黏土+砂石炉渣）
        • 基础垫层
      • 四合土（石灰土+黏土+砂石炉渣+水泥）
        • 增加了水泥
      • 石灰用生石灰或消石灰粉
      • 硅酸盐制品
        • 干扰项：烧土制品
  • 建筑 石膏
    • 工艺
      • 二水石膏煅烧生成β半水石膏（建筑石膏，熟石膏）
      • 脱硫石膏：利废建材
    • 分类
      • 分类标准：细度，凝结时间，抗折强度，抗压强度
        • 干扰项：均匀度
    • 性质
      • 凝结硬化快，硬化后体积微膨胀，无裂缝，孔隙率大
      • 不耐水，不抗冻，不耐热
      • 耐火（不燃材料）
      • 原因：含有结晶水
    • 应用
      • 吸声板，顶棚墙面装饰板，人造大理石
        • 纸面石膏板
          • B1级难燃
        • 纸面石膏板+钢龙骨
          • A级不燃
        • 石膏空心条板
          • A级不燃
      • 厕所、厨房等湿度较大（＞70%）的纸面石膏板必须采取防潮措施
  • 水玻璃
    • 工艺
      • Na2O·nSiO2+K2O·nSiO2 泡花碱
    • 特性与应用
      • 抗风化，用作涂料
      • 耐酸（HF除外）好，耐碱差
        • SiO2，类似玻璃
        • 配制耐酸砂浆或耐酸混凝土
      • 耐水性差
        • 因此不能用作防水材料（气硬性的特点）
      • 耐热性好
      • 用于灌浆材料，配制水泥促凝剂
    • 水玻璃+石膏=×
  • 菱苦土
    • 氧化镁MgO
• CH3 水泥
  • 硅酸盐 水泥
    • 组成
      • 硅酸盐水泥熟料：硅酸钙
        • 由石灰制（石灰石）和黏土质烧制
        • 包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等
        • 硅酸三钙：提高早强快硬
      • 石膏：缓凝作用
      • 生产高强度水泥时，应掺入硅灰
    • 水化与硬化
      • 温度低于0℃，基本停止水化
      • 水胶比越小，凝结时温度越高，凝结越快
    • 技术性质
      • 细度
        • 比表面积法
        • 颗粒越细，水化快，强度高，但是干缩大
      • 凝结时间
        • 初凝（还有塑性）45min
        • 终凝（失去塑性） 10h
      • 强度：水泥强度采用胶砂法测定，水泥与标准砂的比例为1:3（质量比），水灰比是0.5
    • 储存
      • 一般水泥3个月
      • 快硬水泥1个月
    • 分类
      • 优等品，一等品，合格品
  • 其他水泥
    • 铝酸盐水泥（高铝水泥）
      • 基本性质同快硬硅酸盐水泥
      • 后期不足，因此不适合长期荷载
    • 白水泥
      • 由白色硅酸盐熟料加石膏磨细，氧化铁少，所以白
      • 原料：高岭土（2009）
    • 快硬水泥
      • 紧急抢修与低温施工
  • 水泥选用
    • 硅酸盐水泥的特点：强度高，抗冻性好，耐磨好。耐腐蚀差，耐热性差，水化热多（因此不用于大体积）——普通硅酸盐水泥同理
    • 三种掺合料 混凝土共性
      • 早强低，后期强度增长快
      • 温度对水泥凝结硬化影响大，因此采用蒸汽养护
      • 水化热低，放热慢
      • 抗腐蚀能力强
      • 抗冻性、抗碳化性、耐磨性差
    • 个性
      • 矿渣水泥：耐高温，耐磨较好，抗渗性很差
      • 火山灰：抗渗性最好
      • 粉煤灰：干缩性最小，抗裂性好，且用于配制混凝土的和易性好
      • 干粉 渗火 热渣
    • 选用
      • 耐磨要求：不可以选择两灰（火山灰、粉煤灰）
      • 严寒地区露天环境，寒冷地区水位升降范围
        • 硅酸盐、普通硅酸盐（优先），矿渣水泥（可选）
      • 严寒地区水位升降范围
        • 普通硅酸盐水泥