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1、第二章 工程材料第一节 概述一、土木建筑工程材料的分类1、按基本成分分类有机材料：包括天然有机材料（如木材）、人工合成有机材料（如塑料）无机材料：包括金属材料（如钢材）、非金属材料（如水泥）；复合材料：有机无机复合材料（如玻璃钢）、金属非金属复合材料（如钢纤维混凝土）2、按功能分类结构材料：承受荷载作用的材料，如构筑物的基础、柱、梁所用的材料。功能材料：具有其他功能的材料，如起维护作用的材料、防水、装饰、保温隔热材料等。3、按用途分类建筑结构材料；桥梁结构、水工、路面、建筑墙体、建筑装饰、建筑防水、建筑保温等。二、土木工程建筑材料的物理力学性质（一）材料的物理状态参数有：密度、表观密度、堆积密
2、度、孔隙率、密实度1、密度材料在绝对密实状态下单位体积的重量。绝对密实是不包括材料内部孔隙的固体物质的实体积。=：材料的密度；m：材料在干燥状态下的重量；V：材料在绝对密实状态下的体积。2、表观密度材料在自然状态下单位体积的重量。自然状态：指包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。 =0：材料的表观密度；m：材料的重量；V0：材料在自然状态下的体积。材料表观密度与含水状况有关，测定表观密度时，以干燥状态为准，含水状态须注明含水情况。3、堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量， =0：散粒材料的堆积密度；m：散粒材料的重量；V0：散粒材料在自然堆积体积。散粒材料堆积状态下的外观体积
3、，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积散粒材料的堆积方式是松散的为自然堆积；捣实的为紧密堆积。4、孔（空）隙率（P）是指材料体积内孔隙体积所占的比例。P=5、密实度（D）指材料体积内被固体物质所充实的程度D=空隙率和密实度两者之和为1，（二）材料与水有关的性质包括：吸湿性、吸水性、抗渗性、抗冻性、耐水性（软化系数）。1、吸湿性和吸水性（1）吸湿性。材料在潮湿空气中吸收水气的能力称为吸湿性。材料的吸湿性的大小用含水率表示。含水率：wc=m湿：材料吸收空气中的水气后的质量；m：材料烘干到恒重时的质量。（2）吸水性。材料在水中吸收水分的能力称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。质
4、量吸水率： wa=体积吸水率： wa体=m1：材料吸水饱和后的质量；m：材料烘干到恒重时的质量；：水的密度，1/cm3；V0：干燥材料在自然状态下的体积。材料吸水率的大小与材料的空隙率和空隙特征有关。具有细微而连通孔隙的材料吸水率大，具有封闭孔隙的材料吸水率小。轻质材料，如海绵、塑料泡沫，吸水后的质量远远大于干燥时的质量，此时用体积吸水率表示。2、耐水性材料的耐水性是指材料在长期的饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质。有孔材料的耐水性用软化系数表示。KR=fb：材料在水饱和状态下的抗压强度；fg：材料在干燥状态下的抗压强度。对于重要工程及长期浸泡或潮湿环境下的材料，要求KR0.85；通
5、常把KR0.85称为耐水材料。对于受湿较轻或次要结构的材料，要求KR0.75；KR越小则耐水性越差。3、抗渗性材料的抗渗性是其抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗等级表示。渗透系数按西达定律表示：K=K：渗透系数（cm/h）；Q：渗水总量（cm3）；A：渗水面积（cm2）；d：试件厚度（cm）；t：渗水时间（h）；H：净水压力水头（cm）；抗渗等级（记作S）是以规定的试件在标准试验条件下所能承受的最大水压（MPa）来确定。材料的抗渗系数越小或抗渗等级越高，其抗渗性能越好。材料的抗渗性与材料的空隙率及其特征有关，孔隙率小而且是封闭孔隙的材料，具有较高的抗渗性能。4、抗冻性 是指材
6、料在吸水饱和状态下，抵抗多次冻结和融化作用而不破坏，也不严重降低强度的性质，用抗冻等级（记作D）表示。如D15，指的是所能承受的最大冻融次数为15次。抗冻等级：表示材料经过规定的冻融次数，其质量损失、强度降低不低于规定值，也无明显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻等级。（三）材料的力学性质主要有：强度与比强度、弹性与塑性、脆性和韧性。1、材料的强度与比强度（1）强度。是指在外力（荷载）作用下材料抵抗破坏的能力。材料在土木建筑工程中所承受的外力主要有：压、拉、剪、弯、扭等五种。均在静力试验下测得，又称静力强度。（2）比强度。是按单位质量计算的材料的强度，其值等于材料强度与其表观密度之比。是衡量
7、材料轻质高强性能的重要指标。2、材料的弹性与塑性（1）弹性。是指材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，材料又能恢复原来形状的性质。这种可恢复的变形属于可逆变形，称为弹性变形。（2）塑性。若去除外力后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性。此种不可恢复的变形成为塑性变形。塑性越大越好材料弹性范围内，其应力与应变之间的关系符合虎克定律：=E：应力（MPa）；：应变；E：弹性模量；弹性模量：是材料刚度的度量，反映材料抵抗变形的能力；E越小，材料受力变形越大，E越大，则受力变形越小。建筑中的不少材料称为弹塑材料，即弹性变形和塑性变形同时发生。3、材料的脆性和韧性脆性：是指材料在
8、外力作用下，无显示塑性变形而突然破坏的性质。韧性：材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质。第二节 钢材、木材、水泥一、钢材钢材具有良好的技术性质，能承受较大的弹性变形，加工性能好，在土木建筑中广泛应用。（一）钢材的分类1、按化学成分可分为：碳素钢、合金钢两大类碳素钢根据含碳量可分为：低碳钢（含碳量小于0.25%），中碳钢（0.25%0.6%），高碳钢（大于0.6%）。合金钢：含有一种或多种特意加入或超过碳素钢限量的化学元素，如：锰、硅、钒、钛等。合金元素可改善钢的性能，或者使其获得某些特殊性能。低合金钢（合金元素小于5%），中合金钢（5%10%），高合金钢（
9、大于10%）。2、按钢的用途分类分为：结构钢、工具钢、特殊性能钢（如：不锈钢、耐热钢、耐酸钢）3、按脱氧程度不同分类脱氧充分者为：镇静钢和特殊镇静钢（代号Z及TZ）；脱氧不充分者为：沸腾钢（F）；介于两者之间的为：半镇静钢（B）；土木建筑工程中使用的钢材大多为：普通碳素结构钢的低碳钢和属于普通钢一类的低合金钢。（二）钢材的力学性能与工艺性能1、抗拉性能（1）屈服点（屈服强度）。当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段时，屈服下限所对应的屈服强度，叫屈服点。设计时一般以屈服强度作为强度取值的依据。S（2）抗拉强度。试件进入屈服阶段后，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应于最高点的应力称
10、为抗拉强度。b屈强比，S/b ；屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，安全性愈高；但屈强比太小，则反映钢材不能有效的被利用。（3）伸长率。试件拉断后，量出拉断后的标距L1，按下式进行计算。=（L1-L0）/L0100%L0：试件的原标距长度（mm）伸长率表征了钢材的塑性变形能力。通常以5表示L0=5d0和10表示L0=10d0时的伸长率；对于同一种钢材，5102、冷弯性能冷弯性能是钢材在常温下承受弯曲变形的能力；是钢材的重要工艺性能。试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即合格。冷弯试验是：通过试件弯曲处的塑性变形实现的，能揭示钢材是否存在
11、内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。冷弯试验对钢材的焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在的裂纹和夹杂物。3、冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。试件在冲击荷载作用下折断时所吸收的功，称为冲击吸收功。AKV（J）当温度降低达到某一范围时，AKV急剧下降而呈脆性断裂，这种现象称为冷脆性。发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，其数值越低，说明钢材的低温冲击韧性越好。直接承受动载而且有可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性试验。4、硬度是表面层局部体积抵抗压入产生塑性变形的能力。用布氏硬度HB表示。HB值试验测得。5、耐疲劳性在反复荷载作用下，钢材往往在应力远远小于抗拉强度
12、时发生断裂，此现象称为疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限表示。它是疲劳试验中试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。6、焊接性能钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。是钢材的重要工艺性能。影响钢材可焊性的主要因素是化学成分及含量。含碳量超过0.3%时，可焊性显著下降。（三）钢材的化学成分及对性能的影响1、碳土木建筑工程用钢材含碳量不大于0.8%；在此范围内，随着钢中含碳量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低；还显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。2、硅当硅在钢中含量较低（小于1%）时，随着含量的加
13、大可提高钢的强度，对塑性和韧性影响不大。3、锰锰是低合金钢的主加合金元素，锰的含量一般在1%2%范围内；作用主要是：使强度提高；还能消除硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善。4、硫很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性，具有热脆性。5、磷为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对塑性和韧性影响愈大。磷在钢中的偏析作用强烈，使得钢材的冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。但磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其它元素作为合金元素使用。（四）土
14、木建筑工程常用钢材1、碳素结构钢指一般的结构钢及工程用的热轧板、管、带、型、棒材。碳素结构钢的牌号组成包括四部分：屈服点字母屈服点数值质 量 等 级脱 氧 方 法QMPaA、B、C、D四级（逐级提高）Z：镇静钢；TZ：特殊镇静钢F：沸腾钢；B：半镇静钢；（Z、TZ可省略不写，镇静钢最好）例如：Q235-AF：表示屈服点为235MPa，A级沸腾钢； Q235-B ：表示屈服点为235MPa，B级镇静钢；碳素钢根据屈服点的大小分为五个牌号：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275；依牌号升序，含碳量及抗拉强度增大，但冷弯及伸长率呈下降变化。工程主要使用Q235号钢，其具有较高的强度，良好的
15、塑性和韧性，可焊性及加工性能。 且冶炼方便，成本较低。其中C、D级可用在重要的焊接结构。Q195，Q215号钢材强度较低，但塑性、韧性较好，易于冷加工，可制铆钉、钢筋等。Q255，Q275号钢材强度较高，但塑性、韧性、可焊性较差，可用于钢筋混凝土配筋和结构构件螺栓。如受动荷载、焊接结构、在低温情况下工作的结构，不能选用A、B质量等级及沸腾钢。2、低合金钢一般是在普通碳素钢的基础上，少量添加若干合金元素而成，如硅、锰、钒、钛、铌等，使得钢的强度、耐磨性、低温冲击韧性等得到显著提高和改善。普通低合金钢的优点：（1）强度高，减小自重，经济效益好；（2）具有良好的综合性能，耐腐性、耐低温性好，抗冲击性
16、强，使用寿命长；（3）易于加工和施工，良好的可焊性和冷加工性能。3、型钢和钢板（1）型钢。绝大部分型钢用热轧方式生产。（2）钢板。热轧钢板可分中厚板（厚度大于4mm），薄板（厚度0.354mm）； 冷轧板只有薄板（厚度0.24mm）4、钢筋其材质包括普通碳素钢和普通低合金钢；常用的有热轧钢筋、冷加工钢筋及钢丝、钢绞线。（1）热轧钢筋。钢筋混凝土结构对热轧钢筋的要求较高，具有一定塑性、韧性、冷弯性、可焊性。热轧钢筋按屈服点与抗拉强度分为：、 、 三个等级，强度代号：HPB235，HRB335、HRB400（RRB4OO）级钢筋强度较低，但塑性和可焊性好，便于冷加工，广泛用于钢筋混凝土中的非预应力
17、钢筋。、级钢筋强度较高，塑性和可焊性也较好，广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。（2）冷加工钢筋。在常温下对钢筋进行加工（冷拉、冷拔、冷轧），使其产生塑性变形，从而达到提高强度（屈服点）、节约钢材的目的。经冷加工后，钢筋的强度有所提高，但塑性、韧性有所下降，且抗拉强度不变。（3）热处理钢筋。是以热轧螺纹钢筋经淬火（增加强度）和回火（增加韧性）调质处理而成。主要用作预应力钢筋混凝土轨枕，及预应力混凝土板、吊车梁等构件。（4）碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线。用优质碳素结构钢经冷拔、热处理、冷轧等工艺过程制得，具有很高的强度。预应力混凝土用钢丝分：碳素钢丝（矫直回火钢丝，代号J） 冷拉钢丝（代号L
18、） 矫直回火刻痕钢丝（代号JK）碳素钢丝（矫直回火钢丝）：由含碳量不低于0.8%的优质碳素结构盘条，经冷拉回火制成。 其具有很好的力学性能，是生产刻痕钢丝和钢绞线的木材。 刻痕钢丝：将碳素钢丝表面沿长度方向压出椭圆形刻痕，即为刻痕钢丝。低温回火处理后交货。 钢绞线：将碳素钢丝若干根，经绞捻及热处理后制成。具有强度高、柔性好。 特别适应于曲线配筋的预应力混凝土结构、大跨度或重荷载的屋架。（五）焊接材料1、焊条焊条材质分为：碳素结构钢焊条、 低合金结构钢焊条；统称结构钢焊条。药皮不同分为：酸性型、 碱性低氢型。结构钢焊条适应于：碳素钢、普通低合金钢、铸钢。焊条牌号：一个汉字+两位数字+一位数码；结
19、：表示结构钢；奥：表示奥氏体不锈钢；两位数字表示焊缝金属抗拉强度的下限（MPa）。2、焊剂 低碳钢高锰高硅焊剂，配H08A、H08MnA焊丝。 低合金钢高锰或低锰型焊剂。焊剂要在250下烘烤12h（六）钢材的防火与防锈1、钢材的防锈防锈的主要方法是表面刷防锈漆。常用底漆有：红丹、环氧富锌漆、铁红环氧漆； 面漆有：灰铅漆、醇酸磁漆、酚酸磁漆。混凝土配筋的防锈措施应考虑：限制水灰比和水泥用量；限制氯盐外加剂的使用；保证混凝土的密实性，还可掺防锈剂（加重铬酸盐等）的方法。2、钢材的防火防火的主要方法是表面上涂敷防火涂料。防火涂料有：STIA型；防火隔热涂料：LG二、木材（一）木材的特性和分类1、木材
20、特性2、木材分类原木：伐倒后修枝并截成一定长度的木材；板材：宽度为厚度的三倍及以上的型材；枋材：宽度不及厚度的三倍的型材；板材和枋材统称锔材 ，分一、二、三等三个等级；对于承重结构用木材，受力要求分为三级，即、级；级用于受拉或受弯构件；级用于受弯或受压构件；级用于受压或次要受弯构件。（二）木材的物理力学性质1、木材的物理学性质（1）含水率。木材含水分为三种：自由水：存在于细胞腔与细胞间隙中；吸附水：存在于细胞壁内；化和水：木材化学组成中的结合水水分进入木材时，首先吸附在细胞壁内的纤维间，成为吸附水，吸附水饱和后，其余的成为自由水木材干燥时，首先失去自由水，然后才失去吸附水。当自由水完全失去为零
21、，而细胞壁内的吸附水饱和时，木材的含水率称为：木材的纤维饱和点。纤维饱和点是木材物理力学性质发生改变的转折点，是木材含水率是否影响其强度和干缩湿胀的临界值。平均为30%，当木材的含水率与周围空气相对湿度达到平衡时，此含水率称为平衡含水率。平衡含水率随周围大气的温度和相对湿度而变化，周围空气的相对湿度为100%时，木材的平衡含水率便等于其纤维饱和点。（2）湿胀干缩当木材由潮湿状态干燥到纤维饱和点，其尺寸不变，而继续干燥到其细胞壁的吸附水开始蒸发时，木材开始干缩；反之，随着吸附水的增加木材体积湿胀，直到达到纤维饱和点为止，此后尽管木材含水量继续增加，即自由水增加，但体积不再发生膨胀。2、木材的力学
22、性质各向异性的特点。木材以含水率15%时的强度作为标准。项 目抗拉强度抗压强度抗剪强度抗弯强度顺纹方向最大大小在顺纹使用时，抗弯强度大横纹方向最小小大（三）木材的防护1、干燥。保持尺寸及形状的稳定，提高其耐久性。分自然干燥和人工干燥。2、防腐。干燥至含水率20%以下，或用氟化钠、氯化锌及林丹五氯酚等防腐剂涂刷或浸渍。3、防火。常用的是在木材表面涂刷或覆盖难以燃烧材料和用防火剂浸注木材。（四）木材的综合加工利用1、胶合板。消除了木材的各向异性，克服木节、裂纹等缺陷。2、纤维板。材质均匀、完全避免了木节、腐朽、虫眼等缺陷，且胀缩性小、不翘曲、不开裂。3、胶合夹芯板三、水泥能在空气中硬化，也能在水中
23、硬化，故水泥属水硬性胶凝材料，工程常用硅酸盐系列水泥。（一）硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥1、定义、代号（1）硅酸盐水泥。凡由硅酸盐水泥熟料、05 %的石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。分为两种类型：不掺入混合材料的称为型硅酸盐水泥，代号为：P； 掺入超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为型硅酸盐水泥。代号为：P（2）普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料、6%15%的混合材料，适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，代号：PO掺入活性混合材料时，最大掺入量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替
24、。掺入非活性混合材料的最大掺入量不得超过水泥质量的10%。2、硅酸盐水泥熟料的组成水泥熟料矿物含量与主要特征矿物名称化 学 式代 号含量（%）主 要 特 征水化速度水化热强 度体积收缩抗硫酸盐侵蚀性硅酸三钙3CaOSiO2C3S3760快大高中中硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537慢小早低后高中最好铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715最快最大低最大差铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018较快中中最小好3、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥水化反应过程是水泥加水后，孰料矿物及掺入水泥熟料中的石膏与水发生一系列化学反应。水化是水泥产生凝结硬化的必要条件，而凝结硬化是水泥水化的结果。4、硅
25、酸盐水泥及普通水泥的技术性质（1）细度。表示水泥颗粒的粗细程度。细度直接影响水泥的活性和强度，颗粒越细，与水反应的表面积大，水化速度快，早期强度高，硬化收缩较大，粉磨时耗能大，成本高。而颗粒过粗，又不利于水泥活性的发挥，且强度低。表面积应大于300/。（2）凝结时间。初凝时间：水泥加水拌和起，至水泥浆开始失去塑性所需的时间。终凝时间：水泥加水拌和起，至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。 硅酸盐水泥水泥：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。 普 通 水 泥：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h水泥初凝时间不合要求的水泥，应报废；终凝时间不合要求的水泥，视
26、为不合格。（3）体积安定性。是水泥在硬化过程中，体积变化是否均匀的性能。膨胀性裂纹，翘曲变形。引起原因：游离态氧化钙、游离态氧化镁、或过剩的石膏。体积安定性不合格的水泥不可用于工程，应报废。（4）强度。水泥强度是指水泥胶砂的强度，而不是水泥静浆的强度，它是评定水泥标号的依据。试验方法：水泥标准砂=13（质量比），拌和用0.5的水灰比，按规定的方法制成胶砂试件，在标准温度201的水中养护，测得3d和28d的试件抗折和抗压强度划分强度等级。（5）碱含量。水泥中的碱含量按：Na2+0.658K2O计算值来表示。当用户要求供应低碱水泥时，水泥中的碱含量不得大于0.6%或双方商定。（6）水化热。水化热是
27、水泥水化过程中放出的热量。5、硅酸盐水泥、普通水泥的应用（1）水泥强度等级较高，主要用于重要结构的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土。（2）凝结硬化较快、抗冻性好，适应于早期强度要求高、凝结快，冬期施工及严寒地区。（3）水泥中含有较多的氢氧化钙，故不宜用于经常与软水及有水压作用的工程，及海水、矿物水。（4）因水化热放出大量的热，故不宜用于大体积混凝土构筑物。（二）掺入混合材料的硅酸盐水泥1、混合材料。在生产水泥时，为改善水泥的性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中去的人工的或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。分为：活性（水硬性）、非活性（填充性）混合材料。（1）活性混合材料。如符合国标要求的
28、粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料。 作用：改善水泥性能、调节水泥等级、扩大水泥使用范围、提高水泥产量、利用工业废料、降低成本、保护环境。（2）非活性混合材料是：与水泥成分中的氢氧化钙不发生化学作用或很少参加水泥化学反应的天然或人工矿物质材料。如：石英砂、石灰石；及活性指标低于国标要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料作用：增加水泥产量、降低成本、降低强度等级、减小水化热、改善混凝土及砂浆的和易性。2、定义与代号（1）矿渣硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%70%的粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号：PS（2）火山灰质硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%50%的火
29、山灰质混合料、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号：PP（3）粉煤灰硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%40%的粉煤灰、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号：PF3、五种水泥主要特性和适用范围。第三节 石灰与石膏一、石灰石灰（生石灰CaO）是土木建筑工程中使用较早的矿物胶凝材料。1、石灰的原料石灰是由含CaCO3较多的石灰石经高温煅烧生成的气硬性胶凝材料，主要成分氧化钙。CaCO3CaO+CO2石灰呈白色或灰色块状，表观密度为12001400kg/m3。石灰加水后便消解为数石灰Ca(OH)2，这个过程为石灰的熟化，反应式如下：CaO+ H2OCa(OH)2+64.9kJ/mol2、石灰
30、膏石灰加大量水熟化形成石灰浆，再加水冲淡成石灰乳，俗称淋灰。石灰乳在储灰池中完成全部熟化过程，经沉淀浓缩成为石灰膏。石灰膏的另一个来源是化学工业副产品，例如碳化钙（电石：CaC2）加水制取乙炔时所产生的电石渣，主要成份也是氢氧化钙。CaC2+2 H2O= C2 H2+ Ca(OH)2石灰膏的表观密度为：13001400kg/m3。每立方石灰膏需生石灰630kg左右。3、石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，由两个过程来完成：结晶作用游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中形成结晶。碳化作用氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙结晶，释放出水分并被蒸发。Ca(OH)2+CO2+nH2O= CaCO
31、3+(n+1) H2O4、石灰的技术性质和要求用石灰调制成的石灰浆突出的优点是具有良好的可塑性，在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使塑性显著提高。石灰的硬化只能在空气中进行，且速度缓慢，硬化后强度也不高，受潮后石灰溶解强度更低，在水中还会溃散。因此石灰不宜在潮湿环境中使用，也不宜单独作为建筑物的基础。调制石灰乳作为薄层涂刷外，不宜单独使用。收缩厉害。块状生石灰也不能在空气中放置太久。5、石灰在土木建筑中的应用（1）配制水泥混合砂浆、石灰砂浆等；（2）拌制灰土或三合土；（3）生产硅酸盐制品；二、石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。1、石灰膏的原料及生产生产石膏的主要原料是：天然二水石膏（CaS
32、O42H2O），又称软石膏。另有：含有二水石膏或含有CaSO42H2O和CaSO4的混合物的化工副产品及废渣。若将二水石膏在非密闭的窑炉中加热脱水，得到的型半水石膏（CaSO4H2O）。即建筑石膏。若将二水石膏置于0.13MPa、123的过饱和蒸汽条件下蒸练脱水，或置于某些盐溶液中沸煮，可得到型半水石膏，称高强石膏。因其颗粒较粗，调制一定稠度的浆体时，需水量小，因而强度较高，可用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板；掺入防水剂，可用于湿度较高的环境中。2、建筑石膏的硬结过程建筑石膏与适量的水拌和后，最初称为可塑的浆体，但很快就失去塑性和产生强度，并逐渐发展成为坚硬的固体。2（CaSO4H
33、2O）+ 3H2O=2（CaSO42H2O）3、建筑石膏的技术性质与应用（1）色白质轻。纯净建筑石膏为白色粉末，密度2.62.75kg/cm3，堆积密度8001100kg/m3（2）凝结硬化快。（3）微膨胀性。装饰品形状饱满密实、表面光滑细腻；（4）多孔性。表观密度小、保温绝热性能好、吸音性强、吸水率大，但抗渗、抗冻、耐水性差。（5）防火性。与热脱水、吸收热量，形成水蒸气幕。（6）耐水性、抗冻性差。主要用途：制成石膏抹灰材料、各种墙体材料（如纸面石膏板、石膏空心条板、石膏砌块）、各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品。第四节 砖与石一、砖1、烧结砖（1）烧结普通砖（5个等级），包括粘土砖（N）
34、、页岩砖（Y）、煤矸石砖（M）、粉煤灰砖（F）。强度和抗风化性能合格的砖，按尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂等项指标分为：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个等级。1）基本参数。标准尺寸24011553mm。1m3的砖砌体需砖总数为4816=512块。表观密度1600-1800kg/ m3,孔隙率30%-35%，吸水率为8%-16%。2）外观质量。包括：尺寸偏差、弯曲程度、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹长度、完整面要求。3）强度等级。烧结普通砖强度等级是通过取10块砖进行抗压强度试验，根据抗压强度平均值和强度标准值来划分五个等级：MU3O、MU25、MU20、MU15、MU10。4）耐
35、久性。包括抗风化性、泛霜、石灰石爆裂等指标。抗风化性以其抗冻性、吸水率、饱和系数来进行判别。标准规定：优等砖不得有泛霜、出现尺寸大于2mm的爆裂区域。（2）烧结多孔砖（6个等级）空洞率在15%以上，有19019090mm（M型），24011590mm（P型）。烧结多孔砖分六个等级：30、25、20、15、10、7.5。M型符合建筑模数，使设计规范化、系列化，提高施工速度，节约砂浆；P型便于和普通砖配套使用；（3）烧结空心砖 （3 ） 空洞率在35%以上。其孔洞平行于大面和条面，垂直于顶面，使用时大面承压，承压面与孔洞平行此砖强度不高，多用于非承重墙。有29019090和240180115两种规
36、格。根据密度分为800、900、1000三个密度等级。2、蒸养（压）砖（4 ）蒸养（压）砖属于硅酸盐制品。规格与普通烧结砖相同。按抗压、抗折强度值可分为MU25、MU20、MU15、MU10四个强度等级。MU15以上者可用于基础及其他建筑部位；MU10转可用于防潮层以上部位。均不能用于长期经受200高温、急冷急热、或有酸性介质侵蚀的部位。3、砌块（1）粉煤灰砌块。（2）中型空心砌块。分水泥混凝土型和煤矸石硅酸盐型，空心率大于等于25%。（3）混凝土小型空心砌块。（4）蒸压加气混凝土砌块。是一种多孔轻质的块状墙体材料，也可作绝热材料。二、天然石材1、天然石材的分类根据生成条件分为：岩浆岩（火成岩
37、）、沉积岩（水成岩）、变质岩三大类。2、天然石材的技术性质（1）表观密度。石材的表观密度与矿物组成及孔隙率有关。1800kg/m3的为轻质石材，一般用作墙体材料；1800kg/m3的为重质石材，可用作建筑物的基础、贴面、外墙等。（2）抗压强度。石材是非均质和各向异性的材料，而且是典型的脆性材料，抗压强度高，抗拉强度只有抗压强度的1/101/20 。测定方法：505050mm的立方体；按吸水饱和状态下的抗压极限强度平均值。天然石材分为：MU10O、MU80、MU60、MU50、MU40、MU3O、MU20、MU15、MU10等九个等级。（3）耐水性。石材的耐水性以软化系数（KR）表示。KR0.9
38、的石材为高耐水性石材；KR=0.70.9的为中耐水性；KR=0.60.7的为低耐水性石材。土木建筑工程使用的石材，软化系数应大于0.8 。（4）吸水性。石材的吸水性与孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特征相同的石材，孔隙率愈大，吸水率也愈高。石材吸水后强度降低，抗冻性变差，导热性增加，耐水性和耐久性下降。表观密度大的石材，孔隙率小，吸水率也小。（5）抗冻性。是指石材抵抗冻融破坏的能力，抗冻性是衡量石材耐久性的一个指标。石材的抗冻性与吸水率大小有关，吸水率大的石材，抗冻性也较差。抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结程度、冻融次数有关。石材在水饱和状态下，经规定次数的冻融循环后，若无贯穿裂缝且质量损失不超过5
39、%，强度损失不超过25%，则为抗冻性合格。3、天然石材的选用（1）毛石。大致有两个平行的面。可用于基础、肋脚、墙身、挡土墙、堤岸及护坡等（2）料石。指以人工斩凿或机械加工而成。形状较规则的六面体。（3）石板。（4）广场地坪、路面、庭院小径用石材。第五节 防水材料一、防水卷材分为：沥青防水卷材、聚合物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材。1、沥青防水卷材沥青防水卷材俗称油毡。常用的有石油沥青纸胎油毡、石油沥青玻璃布油毡、石油沥青纤维胎油毡、石油沥青麻布胎油毡。石油沥青纸胎油毡：是用高软化点的石油沥青涂盖油纸的两面，再涂撒隔离材料制成的。按油毡1m2的重量克数分为：200、350、500三个标号；
40、按物理性能分为合格品、一等品、优等品三个等级；200号的油毡用于简易防水；350、500号的适用于一般工程的屋面和地下防水。2、聚合物改性沥青防水卷材聚合物改性沥青防水卷材是：以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面层材料制成的可卷曲片状防水材料。优点：克服了传统沥青防水卷材温度稳定性差、延伸率小的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉深强度高、延伸率较大等优异特性。常见的有：SBS、APP改性沥青防水卷材、PVC改性焦油、再生胶改性沥青防水卷材。可单层铺设，也可复层使用。不同卷材可采用热熔法、冷粘法、自粘法施工。（1）SBS改性沥青防水卷材。
41、属于弹性体沥青防水卷材中的一种。寒冷、变形频繁该卷材使用玻纤毡或聚酯毡两种胎基。以10m2的标称重量（kg）作为卷材的标号。玻纤粘胎的卷材分25、35、45号三种标号；聚酯粘胎的分25、35、45、55号四个标号。按卷材的物理性能分为：合格品、一等品、优等品。 该类卷材广泛适应于各类建筑防水、防潮工程，尤其适应于寒冷和结构变形频繁的建筑物防水。其中35号及其以下品种用作多层防水；35号以上的品种可用作单层或多层防水。也可采用热熔法施工。（2）APP改性沥青防水卷材。属于塑性防水卷材中的一种。高温、太阳辐射塑性体沥青防水卷材以10m2的标称重量（kg）作为卷材的标号。玻纤粘胎的卷材分25、35、
42、45号三种标号；聚酯粘胎的分25、35、45、55号四个标号。按卷材的物理性能分为：合格品、一等品、优等品。该类卷材适应于各类建筑防水、防潮工程，尤其适应于高温或太阳辐射强烈地区。3、合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或他们两者的共同体为基料，加入适量的化学助推剂和填充料等，经混炼、压延、或挤出等工序加工而制成的可卷曲的片状防水材料。又分为：加筋增强型和非加筋增强型。优点：拉伸强度和抗撕裂强度高，断裂伸长率大，耐热性和低温柔性好，耐腐蚀，耐老化。（1）三元乙丙（EPDM）橡胶防水卷材。抗老化性能最好，化学稳定性良好。具有优良的耐候性、耐臭氧性和耐热性。广泛适应于防水要求高、耐用年限长的工
43、程。（2）聚氯乙烯（PVC）防水卷材。尺度稳定性、耐热性、耐腐蚀性、耐细菌性均较好。适应于各类建筑的屋面防水和水池、堤坝等防水抗渗工程。（3）氯化聚乙稀橡胶共混型防水卷材。兼有塑料和橡胶的特点。适应于特别寒冷地区或变形较大的建筑工程。二、防水涂料分为：沥青基、高聚物改性沥青基、合成高分子基适应于工业民用建筑的屋面防水、地下室防水、地面防潮、防渗等。按成膜物质的主要成分可分为：沥青基、聚合物改性沥青、合成高分子防水涂料等。1、沥青基防水涂料。适应于、级防水等级的工业与民用建筑屋面、混凝土地下室、卫生间防水等。2、高聚物改性沥青防水涂料。适应于、级防水等级的屋面、地面、混凝土地下室和卫生间等防水。
44、3、合成高分子防水涂料适应于、级防水等级的屋面、地下室、水池和卫生间等防水。三、建筑密封材料建筑密封材料是：能承受位移并具有高气密性及水密性而嵌入建筑接缝中的定形和不定形的材料。定形材料是：具有一定形状和尺寸的密封材料。如：密封条带、止水带。不定形材料：通常是粘稠状的材料，分为弹性和非弹性密封材料。构成类型分为：溶剂型、乳液型、反应型；组成成分分为：单组分密封、多组分密封材料；组成材料分为：改性沥青、合成高分子密封材料。密封材料应具有：高水密性和气密性、良好的粘结性、耐高低温性、耐老化性，一定的弹塑性和拉伸压缩。1、不定形密封材料。（1）沥青嵌缝油膏。适应于屋面、墙面、沟和槽。（2）聚氯乙烯接缝膏和塑性油膏。适应于各种屋面嵌缝、水渠、管道，工业厂房自防水屋面嵌缝，和大型墙板。（3）丙烯酸类密封油膏。适应于屋面、墙板、门、窗。耐水性不好。（4）聚氨酯密封膏。适应于屋面、墙面，尤其游泳池，机场跑道，玻璃金属等。