建筑材料概述课件

绪论绪论 绪论说说你所知道的建筑材料说说你所知道的建筑材料说说你所知道的建筑材料木构架建筑的外观轮廓都是由阶基、屋身、屋顶阶基、屋身、屋顶 3 部分组成：下面是由砖石砌筑砖石砌筑的阶基，承托着整座房屋；立在阶基上的是屋身，由木制柱作骨架，其间安装门窗隔扇；上面是用木结构屋架木结构屋架造成的屋顶，屋面做成柔和雅致的曲线，四周均伸出屋身以外，上面覆盖着青灰瓦或琉璃瓦青灰瓦或琉璃瓦。木构架建筑的外观轮廓都是由阶基、屋身、屋顶 3 部分组成：木构架在故宫建筑中获得了极致的运用，里面木柱林立，到处木构架在故宫建筑中获得了极致的运用，里面木柱林立，到处“雕梁画柱雕梁画柱”。木构架在故宫建筑中获得了极致的运用，里面木柱林立，到处“雕以石头石头做建筑材料，是建筑呈现宏伟、厚重、稳固的特征。凡尔赛宫呈现整齐划一、秩序、均衡、对称等特征。以石头做建筑材料，是建筑呈现宏伟、厚重、稳固的特征。石料极大地限制了建筑内部空间限制了建筑内部空间。为了解放建筑内部空间，古希腊创造了著名的古古典柱式典柱式，古罗马人发展了大跨度的稳重的石拱结构石拱结构，这些都刻在凡尔赛宫里看到其影子。石料极大地限制了建筑内部空间。为了解放建筑内部凯旋门是欧洲纪念战争胜利的一种建筑。用石块石块砌筑，形似门楼，有一个或三个拱券门洞，上刻宣扬统治者战绩的浮雕。凯旋门是欧洲纪念战争胜利的一种建筑。用石块砌筑，形似门楼，有塔身的石块石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一块石头叠在另一块石头上面的。每块石头都磨得很平，至今已历时数千年。塔身的石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一块石头叠在另 埃菲尔铁塔高300米，天线高24米，总高324米，铁塔是由很多分散的钢铁钢铁构件构件组成的看起来就像一堆模型的组件。埃菲尔铁塔高300米，天线高24米，总高324米 卢浮宫金字塔是一个用玻璃和金属支架建造的巨大金字塔，周围环绕着三个较小的金字塔。卢浮宫金字塔是一个用玻璃和金属支架建造的巨大 坚实厚硬的清水混凝土清水混凝土绝对的围合，创造出一片黑暗空间，让进去的人瞬间感觉到与外界的隔绝，而阳光便从墙体的水平垂直交错开口里泄进来，那便是著名的“光之十字”神圣，清澈，纯净，震撼。坚实厚硬的清水混凝土绝对的围合，创造出一片黑暗三问：What?How?Which?建筑建筑要要求求材料材料具具备什么性能什么性能（WhatWhat）?建筑建筑材料材料如何如何满足足工工程程要要求求（HowHow）?建筑建筑材料材料这门课学学习哪些哪些内容内容（WhichWhich）？1 12 23 3三问：What?How?Which?绪论建筑 建筑的功能建筑的功能 要求的材料性能要求的材料性能 承受荷载承受荷载 长期可靠性长期可靠性 防水、隔热防水、隔热 隔声、防火隔声、防火 采光、绝缘采光、绝缘 不污染环境不污染环境强度、刚度强度、刚度耐久性耐久性物理性能物理性能安全性安全性建筑要求材料具备哪些性能？建筑要求材料具备哪些性能？建筑要求材料具备哪些性能？建筑要求材料具备哪些性能？建筑的功能 建筑材料如何满足性能要求？建筑材料如何满足性能要求？建筑材料如何满足性能要求？建筑材料如何满足性能要求？性能组成结构建筑材料如何满足性能要求？性能组成结构建筑材料这门课学习哪些内容建筑材料这门课学习哪些内容？建筑材料这门课学习哪些内容？怎么学建筑材料这门课？怎么学建筑材料这门课？1、注重材料的组成、结构和性质，及其之间的联系。2、对比学习，注重材料的共性和特性。3、密切联系工程实际，重视试验课。怎么学建筑材料这门课？1、注重材料的组成、结构和性质，及其之课程成绩形成：总评成绩 =平时成绩(30%)+期中考试（20%）+期末考试（50%）课堂要求（1）不迟到、不旷课。（2）不玩手机；不说与课堂无关的话。（3）尽量思考，回答问题；作业按时按时完成。课程成绩形成：学习情境学习情境1 1 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 学习情境1 建筑材料的基本性质本章的主要内容本章的主要内容1、建筑材料的组成、分类与结构 2、建筑材料的物理性质3、建筑材料的力学性质学习情境1 建筑材料的基本性质本章的主要内容狭义上的建筑材料是指土建工程中所用材料，如水泥、钢材、木材、玻璃、涂料、石材等。广义上的建筑材料指所有用于建筑物施工的原材料、半成品和各种构配件、零部件。一、建筑材料的概念一、建筑材料的概念一般建筑材料是指用于建筑和土木工程领域的各种材料的总称，简称建材。狭义上的建筑材料是指土建工程中所用材料，如水泥、钢材、木材、二、建筑材料的基本组成二、建筑材料的基本组成 物相的组成物相的组成 在物理学中，相是指一个宏观物理系统所具有的一组状态，也通称为物态。例如，最常见的三相：气相、气相、液相液相、固相固相，也就是我们常说的物质状态有气态、液态和固态。水的三相图水的三相图1-1 建筑材料的组成、分类与结构二、建筑材料的基本组成 物二、建筑材料的基本组成二、建筑材料的基本组成固相连续相分散相：纤维与颗粒气相液相矿矿 物物化合物化合物分布的孔隙及其含量包含的液体种类与含量 物相的组成物相的组成1-1 建筑材料的组成、分类与结构二、建筑材料的基本组成固相(1)材料的化学组成化学组成是指构成材料的基本化合物基本化合物或化学元素的种类与数量化学元素的种类与数量。材料的化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。如：钢材中四种矿物相所含的化学元素是：Fe、C及其它微量元素（Cr、Mn等）；生石灰的化学组成是：CaO，熟石灰的组成是Ca(OH)2；水泥中所含的化合物是：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等。聚氯乙烯塑料的化学组成有：PVC树脂（-CHCHCl-n）、二丁酯、CaCO3等。二、建筑材料的基本组成二、建筑材料的基本组成建筑材料的组成包括化学组成化学组成和矿物组成矿物组成。(1)材料的化学组成是指构成材料的基本化合物或化学元素的种类(2)材料的矿物组成矿物组成主要是指构成材料的矿物种类和数量矿物种类和数量，决定着材料的许多重要性质。材料中含有特定的晶体结构、特定物理力学性能的组织结构称为矿物。如：硅酸盐水泥熟料中的主要矿物相有：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙钢材中的矿物相有：奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体二、建筑材料的基本组成二、建筑材料的基本组成建筑材料的组成包括化学组成化学组成和矿物组成矿物组成。(2)材料的矿物组成主要是指构成材料的矿物种类和数量，决定着三、建筑材料的分类三、建筑材料的分类建筑材料的种类繁多，而且在建筑物中起的作用也不尽不问，因此可以从不同的角度对其进行分类，最常用的分类方法是按材料的化学成分分类按材料的化学成分分类，可分为无机材料、有机材料、复合材料无机材料、有机材料、复合材料。1-1 建筑材料的组成、分类与结构三、建筑材料的分类建筑材料四、建筑材料的结构四、建筑材料的结构结构是指从原子、分子水平直至宏观可见的各个层次的状态。一般可分为三个结构层次即 宏观结构宏观结构 细观结构细观结构 微观结构微观结构尺寸为 10-3m(肉眼可分辩)尺寸为10-6 10-3m(光学显微镜可辩)尺寸为90时，此种材料为（）。答案：D；A；亲水性材料；憎水性材料练习答案：D；A；亲水性材料；憎水性材料练习练习4.吸湿率性指的就是材料与水接触吸收水分的性质，其大小用含水率表示。（）5.孔隙率越高，吸水性越强。（）6.抗冻等级的大小是衡量材料耐久性的指标。（）7.材料的导热系数越大，材料的绝热性能越好。（）8.一般材料的孔隙率越大，其导热系数越大。（）9.热容量较大，导热系数较小的材料是良好的绝热材料。（）练习1 1、物理性质、物理性质 密度 热学性质 电与磁性质 声学性质 光学性质 2 2、物理化学、物理化学性质性质 3 3、力学、力学性质性质 4 4、耐久、耐久与安全性质与安全性质1-2*建筑材料的性质1、物理性质 作业：将课本中学习情境1的项目2的内容，进行小结小结，做成一张笔记（用A4纸）。要求：总结全面总结全面，简洁美观，可图文并茂。作业：建筑材料概述课件建筑建筑结构设计结构设计以承受最大荷载以承受最大荷载(强度强度)，而有最小的变形，而有最小的变形(刚度刚度)为了为了建筑建筑应用应用效率最优，应按照材料的强度和刚度，选择材料效率最优，应按照材料的强度和刚度，选择材料材料的力学性质指材料在荷载材料的力学性质指材料在荷载(外力外力)作用下的强度与刚度作用下的强度与刚度(形变形变)1-3 建筑材料的力学性质建筑结构设计以承受最大荷载(强度)拉伸与压缩变形拉伸与压缩变形1-3 建筑材料的力学性质 拉伸与压缩变形 剪切变形剪切变形1-3 建筑材料的力学性质 剪切变形扭转变形扭转变形1-3 建筑材料的力学性质扭转变形弯曲变形弯曲变形1-3 建筑材料的力学性质弯曲变形一、材料的强度、强度等级和比强度一、材料的强度、强度等级和比强度1 1、材料的强度、材料的强度强度是指材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏和变形的能力。强度是指材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏和变形的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯强度等。抗压抗拉抗剪抗弯1-3 建筑材料的力学性质一、材料的强度、强度等级和比强度1抗拉强度抗拉强度抗压强度抗压强度抗剪强度抗剪强度抗弯强度抗弯强度静力强度静力强度1-3 建筑材料的力学性质抗拉强度抗压强度抗剪强度抗弯强度静静力强度分类静力强度分类 强度类别 举例 计算式 附注 抗压强度fc(MPa)fc=F/AF破坏荷载(N)A受荷面积(mm2)l跨度(mm)b断面宽度(mm)h断面高度(mm)抗拉强度ft(MPa)ft=F/A抗剪强度fv(MPa)fv=F/A抗弯强度ftm(MPa)ftm=3Fl/(2bh2)静力强度分类 强度类别 举例 计算式 附注 抗压强度fc(抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：式中：式中：f材料强度，材料强度，MPaFmax材料破坏时的最大荷载，材料破坏时的最大荷载，N；A试件受力面积，试件受力面积，mm2。抗弯强度的计算：抗弯强度的计算：中间作用一集中荷载，对矩形截面试中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：件，则其抗弯强度用下式计算：式中：式中：fw材料的弯强度，材料的弯强度，MPaFmax材料受弯破坏时的最大荷载，材料受弯破坏时的最大荷载，N；A试件受力面积，试件受力面积，mm2；L、b、h 两支点的间距，试件横截面的两支点的间距，试件横截面的宽及高，宽及高，mm。抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：抗弯强度的计算：钢材、木材和混凝土的强度比较钢材、木材和混凝土的强度比较 材料 表观密度0（kg/m3）抗压强度fc（MPa）比强度fc/0 普通混凝土 240029.40.012低碳钢 78604150.053松木 50034.3(顺纹)0.069钢材、木材和混凝土的强度比较 材料 表观密度0（kg/m3二、材料的强度等级大多数建筑材料根据其极限强度极限强度的大小，把材料划分为若干不同的等级，称为材料的强度等级；材料强度等级划分的标准：a)a)脆性材料脆性材料主要根据其抗压强度抗压强度来划分强度等级，如混凝土、水泥、粘土砖等；例：普通混凝土的强度等级划分为14级：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。b)b)韧性材料韧性材料主要根据其抗拉强度抗拉强度来划分强度等级，如钢材等；如钢材分为Q195，Q215，Q235，Q255，Q275等；1-3 建筑材料的力学性质二、材料的强度等级大多数建筑材料根三、比强度三、比强度三、比强度三、比强度比强度比强度：是指材料的强度强度与其表观密度表观密度的比值比值；比强度的意义：（1）衡量材料轻质高强轻质高强性能的一项重要指标；（2）选用比强度高的材料或者提高材料的比强度，对大大跨度、高大建筑跨度、高大建筑十分有利；1-3 建筑材料的力学性质三、比强度比强度：是指材料的强度与材料在外力作用下发生变形，当外力消失后外力消失后，材料能够完全恢复能够完全恢复其原来形状和尺寸其原来形状和尺寸的性质，成为弹性。材料在外力作用下发生变形，当外力消失后外力消失后，材料不能恢复不能恢复其原来形状和尺寸，但本身不会产生本身不会产生裂缝裂缝的性质，成为塑性。1、材料的弹性与塑性 加载加载卸载卸载卸载卸载加载加载永久变形永久变形1-3 建筑材料的力学性质材料在外力作用下发生变形，当外力消二、材料的其他力学性质2、脆性和韧性 材料在施加冲击载荷作用下，突然破坏，而没突然破坏，而没有明显的变形有明显的变形的性质，称为脆性。大部分大部分无机非金属材料无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。脆性材料的特点是塑性变形小塑性变形小，抗冲击和振动抗冲击和振动荷载的能力差荷载的能力差，抗压强度高抗压强度高。1-3 建筑材料的力学性质二、材料的其他力学性质2、脆性和韧2、脆性和韧性 材料在施加冲击载荷作用下，能够吸收较大能量吸收较大能量而不发生破坏不发生破坏的性质称为韧性。如钢材、木材、橡胶等。韧性材料的特点是塑性变形大，抗冲击和振动荷塑性变形大，抗冲击和振动荷载的能力好，抗压和抗拉都高载的能力好，抗压和抗拉都高。1-3 建筑材料的力学性质2、脆性和韧性 材料硬度是材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。硬度的测定方法有刻划法刻划法和压入法压入法。按刻划法，材料的硬度可划分为110110级级(莫氏硬度)。木材、混凝土、钢材等的硬度常用钢球压入法测定（布氏硬度HB）。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。表面抵抗磨损的能力。硬度越大，耐磨性越大。3、材料的硬度、耐磨性和耐久性1-3 建筑材料的力学性质硬度是材料表面抵抗其他物体压入3、材料的硬度、耐磨性和耐久性1-3 建筑材料的力学性质3、材料的硬度、耐磨性和耐久性 材料在各种因素作用下，抵抗破坏保持其原有性质抵抗破坏保持其原有性质的能力，称为耐久性。3、材料的硬度、耐磨性和耐久性影响材料耐久性的因素：内因，材料自身的内部因素因：材料内部存在不稳定的化学组分不稳定的化学组分，如Ca(OH)2、挥发份、杂质等；材料内部存在一些缺陷缺陷，如孔隙、裂缝等。外因，材料服役环境因素：物理作用物理作用：光、热、雨水、风等化学作用化学作用：酸、碱、盐、水等生物作用生物作用：细菌、昆虫等1-3 建筑材料的力学性质 材料在各种因素作用下