【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