第二十章建築材料
建築工程的三大材料：水泥、鋼材、木材。其費用常占建築總造價的50%左右。
一、建築材料按化學組成分類：有機材料、無機材料、複合材料。
二、建築材料按使用功能分類：建築結構材料、牆體材料、建築功能材料、建築器材。
第一節建築材料的基本性質
一、建築材料的物理性質：
㈠材料的密度、表觀密度、堆積密度
1．密度：材料在絕對密度狀態下單位體積的重量。
不包括孔隙體積，測定體積時需將材料磨成細粉，乾燥後用李氏瓶（排液轉換法）測定。
2．表觀密度：材料在自然狀態下單位體積的質量。原稱容重，也稱體積密度。
包含內部孔隙體積，通常指氣幹狀態下的表觀密度
3．堆積密度：散粒材料（粉狀或粒狀）在堆積狀態下單位體體積的質量。
與材料內部孔隙和顆粒之間的空隙都有關。
㈡孔隙率和空隙率
1．孔隙率：材料中孔隙體積佔總體積的比例。
與空隙率相對應的是密實度，一般孔隙率越大，強度越低。
2．空隙率：散粒材料在某堆積體積中，顆粒之間的空隙體積佔總體積的比例。
空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的緻密程度。在混凝土中，可作為控制砂石級配及計算混凝土砂率的依據。
㈢材料的親水性和憎水性
材料能被水潤濕的性質稱為親水性，不能被水潤濕的性質稱為憎水性，一般可按潤濕邊角的大小將材料分為親水性材料（如混凝土、木材、磚等）和憎水性材料（如瀝青、石蠟等）。
㈣材料的吸水性和吸濕性
1．吸水性：在水中能吸收水分的性質。工程用建築材料一般採用質量吸水率。吸水性與材料的親水性、憎水性、孔隙率、孔隙特徵有關。具有很多微小孔隙的親水性材料吸水性特別強。
2．吸濕性：材料吸收空氣中水分的性質。常用含水率表示。
含水率隨空氣濕度和環境溫度變化而變化，與空氣濕度平衡時稱為平衡含水率。
㈤材料的耐水性：材料長期在飽和水的作用下不破壞，而且強度也不顯著降低的性質。採用軟化係數表示。
對於經常處於水中或受潮嚴重的重要結構物的材料，軟化係數≥0.85；受潮較輕或次要結構物的材料，軟化係數≥0.75。
㈥材料的抗滲性：材料抵抗壓力水滲透的性質。一般用滲透係數k或抗滲等級pn表示，n表示最大水壓力的0.1mpa的倍數。
抗滲性是決定材料耐久性的主要因素。
㈦抗凍性：材料在吸水飽和狀態下，能經受多次凍融迴圈作用而不破壞、強度又不明顯降低的性質，常用抗凍等級fn表示。fn指材料在經受n次凍融迴圈後，質量損失不超過5%，強度損失不超過25%時，抗凍性合格。
水工及冬季氣溫-15℃的地區的施工需要考慮。
抗凍性的高低取決於材料孔隙中被水充滿的程度和材料對因水分結冰體積膨脹所產生壓力的抵抗能力。
抗凍性良好的材料，對於抵抗大氣溫度變化、乾濕交替等風化作用的能力通常也較強，所以抗凍性常作為考查材料耐久性的一項指標。處於溫暖地區的建築物，為抵抗大氣的作用，確保建築物的耐久性，有時對材料也提出一定的抗凍性要求。
㈧材料的導熱性
用導熱係數表示。影響導熱係數的因素：
1．材料的組成與結構。通常金屬材料、無機材料、晶體材料的導熱係數分別大於非金屬材料、有機材料、非晶體材料。
2．孔隙率。孔隙率大，含空氣多，則材料表觀密度小，其導熱係數也就小。這是由於空氣的導熱係數小的緣故。
3．孔隙特徵。在同等孔隙率的情況下，細小孔隙、閉口孔隙組成的材料比粗大孔隙、開口孔隙的材料導熱係數小，因為前者避免了對流傳熱。
4．含水情況。當材料含水或含冰時，材料的導熱係數會急劇增大。
二、建築材料的力學效能
㈠強度：強度是材料抵抗外力破壞的能力。
強度分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度。
材料的抗彎強度與受力情況、截面形狀、支承條件等有關。
常用比強度衡量材料輕質高強方面的屬性，值愈大，表示該材料具有愈好的輕質高強屬性。
㈡彈性與塑性
1．彈性：材料在外力作用下產生變形，當外力去除後，能完全恢復原來形狀的性質。這種外力去除後即可恢復的變形稱為彈性變形屬可逆變形。
彈性模量e是衡量材料抵抗變形能力的乙個指標，e愈大，材料愈不易變形。
2．材料在外力作用下產生變形，當外力取消後，有一部分變形不能恢復，這種性質稱為材料的塑性，這種不能恢復的變形稱為塑性變形，屬不可逆變形。
3．彈-塑變：實際上純彈性材料是沒有的，大部分固體材料在受力不大時，表現出彈性變形，當外力達一定值時，則呈現塑性變形。有的材料受力後，彈性變形和塑性變形同時發生，當卸荷後，彈性變形會恢復，而塑性變形不能消失（如混凝土），這類材料稱為「彈一塑」性材料。
㈢脆性與韌性
1．脆性：材料在外力作用下，無明顯變形而突然破壞的性質。脆性材料有磚石、玻璃、混凝土等。
2．韌性：材料在衝擊或震動載荷下能吸收較大的能量，產生一定的變形而不破壞的性質。韌性材料有鋼材、木材等。
通常脆性材料的拉壓比很小，即抗拉強度明顯低於抗壓強度，所以脆性材料不能承受振動和衝擊荷載，只適於用作承壓構件。在結構設計中，對於承受動荷載（衝擊、振動等）的結構物，所用材料應具有較高的韌性。
㈣硬度：抵抗較硬物壓入其表面的能力。
不同材料硬度的測試方法
礦物硬度分為10個等級，最硬的10級為金剛石，最軟的1級為滑石及白堊石。
布氏硬度hb可用來表示塑料、橡膠、金屬等材料的硬度。
三、材料的化學性質：材料與外界環境的物質進行化學反應的能力或保持組成及結構穩定的能力。
四、建築材料的耐久性：材料在使用過程中抵抗周圍各種介質的侵蝕而不破壞的效能。是一種綜合性質，抗滲性、抗凍性、抗風化性、抗老化性、耐化學腐蝕性、耐熱性、耐光性、耐磨性等均屬耐久性範圍。
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