作者：刘炯宇
出版社：重庆大学出版社
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建筑工程材料(第二版)试读：
内容提要
本书是高等职业教育工程造价专业规划教材之一，以《高等职业教育工程造价专业教学基本要求》以及最新的建材规范、标准为依据进行编写。全书共11章，主要介绍建筑工程常用建筑材料、装饰材料的品种、规格、主要技术性能、技术指标、检验方法及标准，以及在工程中的实际应用，特别是增强了当前正在推广应用的新材料、新方法等方面的内容。
本书可作为高等职业教育工程造价、建筑工程技术等相关专业的教学用书，也可作为现场施工技术人员、管理人员学习的参考用书。序《高等职业教育工程造价专业系列教材》于1992年由重庆大学出版社正式出版发行，并分别于2002年和2006年对该系列教材进行修订和扩充，教材品种数也从12种增加至36种。该系列教材自问世以来，受到全国各有关院校师生及工程技术人员的欢迎，产生了一定的社会反响。编委会就广大读者对该系列教材出版的支持、认可与厚爱，在此表示衷心的感谢。
随着我国社会经济的蓬勃发展，建筑业管理体制改革的不断深化，工程技术和管理模式的更新与进步，以及我国工程造价计价模式和高等职业教育人才培养模式的变化等，这些变革必然对该专业系列教材的体系构成和教学内容提出更高的要求。另外，近年来我国对建筑行业的一些规范和标准进行了修订，如《建设工程工程量清单计价规范》（GB 50500）等。为适应我国“高等职业教育工程造价专业”人才培养的需要，并以系列教材建设促进其专业发展，重庆大学出版社通过全面的信息跟踪和调查研究，在广泛征求有关院校师生和同行专家意见的基础上，决定重新改版、扩充以及修订《高等职业教育工程造价专业规划教材》。
本系列教材的编写是根据国家教育部制定颁发的《高职高专教育专业人才培养目标及规格》和《工程造价专业教育标准和培养方案》，以社会对工程造价专业人员的知识、能力及素质需求为目标，以国家注册造价工程师考试的内容为依据，以最新颁布的国家和行业规范、标准、法规为标准而编写的。本系列教材针对高等职业教育的特点，基础理论的讲授以应用为目的，以必需、够用为度，突出技术应用能力的培养，反映国内外工程造价专业发展的最新动态，体现我国当前工程造价管理体制改革的精神和主要内容，完全能够满足培养德、智、体全面发展的，掌握本专业基础理论、基本知识和基本技能，获得造价工程师初步训练，具有良好综合素质和独立工作能力，会编制一般土建、安装、装饰、工程造价，初步具有进行工程造价管理和过程控制能力的高等技术应用型人才。
由于现代教育技术在教学中的应用和教学模式的不断变革，教材作为学生学习功能的唯一性正在淡化，而学习资料的多元性也正在加强。因此，为适应高等职业教育“弹性教学”的需要，满足各院校根据建筑企业需求，灵活调整及设置专业培养方向。我们采用了专业“共用课程模块＋专业课程模块”的教材体系设置，给各院校提供了发挥个性和设置专业方向的空间。
本系列教材的体系结构如下：共用课程模块建筑安装模块道路桥梁模块建设工程法规建筑工程材料道路工程概论工程造价信息管理建筑结构基础道路建筑材料工程成本与控制建设工程监理公路工程经济工程成本会计学建筑工程技术经济公路工程监理概论工程测量建设工程项目管理公路工程施工组织设计工程造价专业英语建筑识图与房屋构造道路工程制图与识图建筑识图与房屋构造习题集道路工程制图与识图习题集建筑工程施工工艺公路工程施工与计量电气工程识图与施工工艺桥隧施工工艺与计量管道工程识图与施工工艺公路工程造价编制建筑工程计量与计价公路工程招投标与合同管理安装工程造价公路工程造价管理安装工程造价编制指导公路工程施工放样装饰工程计量与计价工程招投标与合同管理建筑工程造价管理建筑工程造价实训工程结算工程量清单计价习题集注：①本系列教材赠送电子教案。②希望各院校和企业教师、专家参与本系列教材的建设，并请毛遂自荐担任后续教材的主编或参编，联系E-mail:linqs@cqup.com.cn。
本次系列教材的重新编写出版，对每门课程的内容都作了较大增加和删改，品种也增至36种，拓宽了该专业的适应面和培养方向，给各有关院校的专业设置提供了更多的空间。这说明，该系列教材是完全适应工程造价相关专业教学需要的一套好教材，并在此推荐给有关院校和广大读者。编委会2012年4月
前言（第二版）
目前我国发展高等职业教育是一项重要战略决策，是为了造就一批高素质的、有创新能力和创业精神、有熟练职业技能和适应职业变化能力的劳动者。高职教育以培养技术应用型人才为目标，因此在教学方法、内容、手段上力求精炼、突出应用、加强实践。本书作为高等职业教育工程造价专业系列教材之一，是以《高等职业教育工程造价专业教学基本要求》为依据，以理论够用、重在应用为原则，并结合建筑工程材料的最新规范、标准进行编写的，如《建设用砂》（GB/T 14684—2011）、《建设用卵石、碎石》（GB/T 14684—2011）、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）、《建筑生石灰》（JG/T 479—2013）、《烧结空心砖和空心砌块》（GB/T 13545—2014）和《普通混凝土小型砌块》（GB/T 8239—2014）等。
本书共分11章。主要介绍建筑工程材料的品种、规格、生产工艺、技术性能、技术标准、检验方法，以及材料应用、储运的注意事项。教材以够用、适用为原则，重在实践动手能力的培养，全书通俗易懂、实用性强。此书也可供建筑施工人员、管理人员学习参考。
本教材由青海建筑职业技术学院刘炯宇任主编，湖北水利水电职业技术学院付凌云、洛阳理工学院孟凡深任副主编，青海建筑职业技术学院汪发红和邢台职业技术学院庞翠平、杨文军参编。其中第1章、第2章、第5章的第1，2，3节由刘炯宇编写，第3章、第6章、第7章、第11章的11.4由付凌云编写，第9章、第10章由孟凡深编写，第4章、第11章的11.1由庞翠平编写，第7章、第11章的11.5由杨文军编写，第5章的4～9节、第11章的11.2和11.3由汪发红编写。
由于编者水平有限，书中难免存在错误之处，恳请读者批评指正。编 者2014年10月
1 绪 论
1.1 建筑材料的重要性
任何一个建筑物或构筑物都是用各种建筑材料建造而成的，因此在工程建设中，合理地选用和组合各种建材及制品，构成所需的建筑物或构筑物是至关重要的。其重要性主要体现在以下几个方面：
①建筑工程材料的费用，一般占工程总造价的60％以上，并且大部分建材及制品来自于国家的重要工业原材料和工业生产的废料。因此，建筑材料能否合理运用，不仅关系到工程造价，也影响整个国民经济。
②建筑材料构成建筑物的实体，因此建筑材料的品种、技术性能、质量决定着房屋建筑结构形式的坚固程度和使用功能，直接关系着人们的生活和生产。
③建筑物能耗很大，占国家总能耗的30%～40%。当前，节约能源已成为经济建设中日益急迫的课题，而生产建筑材料用能、施工现场用能和建成使用中的用能都与建筑工程材料的改造、更新及合理选用有着密切的关系。
④越来越多的工业废料和城市垃圾急待利用，而用之于生产建材产品是一重要途径，大力提倡和发展“绿色建材”和“环境标志”产品，不仅可以保护环境和人体健康，而且也能为国家节约大量资金。
综上所述，我国的建材工业要本着合理开发、综合利用、降低能源的方针，改善现有产品结构，开发新品种，发展新型建筑材料来满足城市建设和人民生活需要。
1.2 建筑工程材料的分类及检验标准
建筑材料是指建筑工程、水利工程、道路桥梁工程、港口工程等所有材料及其制品的总称。
1）建筑工程材料分类
建筑工程材料的品种繁多，用途不一，按其化学成分和使用功能可进行不同的分类。（1）按化学成分分类
建筑工程材料按其化学成分可分为金属材料、非金属材料、复合材料，见表1.1。表1.1 建筑材料的分类金黑色金属铁、碳素钢、合金钢属有色金属铝、锌、铜等及其合金材料非无机材料天然石材：砂子、石子、各种岩石加工的石材金烧土制品：黏土砖、瓦、陶瓷属胶凝材料：石灰、石膏、菱苦土、水玻璃、水泥材以胶凝材料为基料的人造石材：混凝土、水泥制料品、硅酸盐制品玻璃：平板玻璃、安全玻璃、装饰玻璃、玻璃制品有植物质材料：木材、竹机材、植物纤维及其制品材沥青材料：石油沥青、料煤沥青、沥青制品高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂复无机-有机材料玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土合非金属-金属材料钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合板、铝箔面材其他复合材料油毡料水泥石棉制品、不锈钢包覆钢板（2）按使用功能分类
建筑工程材料按其使用功能可分为建筑结构材料、墙体材料和建筑功能材料。建筑结构材料是指能构筑或制作梁、板、柱、基础、框架和其他受力构件所用的材料及其制品，如水泥、混凝土、钢材、木材等；墙体材料是指实心和空心砖、混凝土及加气混凝土砌块、混凝土墙板、石膏板复合墙体等；建筑功能材料是指防水材料、绝热材料、吸声隔声材料、采光材料、装饰材料等。
2）材料检验与标准（1）检验
对建筑工程材料的合格检验，是确保建筑工程质量的重要环节。在加强建筑工程质量管理的规定中，对于无出厂合格证明和没有按规定复试的原材料，一律不许使用。施工现场配制的材料应由有资质的实验室确定配合比方能使用，各项材料的检验结果是施工及验收必备的技术依据。
建筑材料检验的对象，主要是购进的原材料或制品和现场加工、配制的材料，如水泥、砌块、混凝土和砂浆等。
建筑工程材料检验的依据是各项有关的技术标准、规程、规范，是经国家批准颁发的技术条令，是必须遵守的。（2）标准
目前，主要建筑工程材料都有统一的技术标准。标准的主要内容是规定材质成分和材料的性能指标。我国的技术标准种类及各标准的代号见表1.2。表1.2 各种标准的代号续表注：原部标准代号，按规定的汉语拼音字码表示，如化工部为HG、林业部为LB、交通部为JT等。
1.3 本课程的学习任务、内容及方法
1）学习任务
本课程是工程造价专业的一门专业技术基础课。课程的任务是使学生通过学习，获得建筑工程材料的基础知识，掌握建筑工程材料的技术性能、应用方法及试验技能等，以便在今后的工作实践中能正确地选择与合理使用建筑工程材料，并为学习工程造价专业的其他专业课程打下基础，也为在建筑工程中解决建筑工程材料问题提供一定的基本理论知识和基本试验技能。
2）学习内容
本课程的主要学习内容是：建筑工程中常用建筑工程材料的成分、品种、规格型号、技术性能、质量检验方法、材料配制、材料的合理选择与使用及储运等。作为建筑工程技术人员、工程造价管理人员，在工作中主要是怎样合理地选择和使用材料，应着重掌握材料的品种、规格型号、技术性能、质量检验和应用。
3）学习方法
建筑工程材料是一门实践性较强的课程，在学习中除要掌握与材料有关的一些基本理论外，更应掌握如何在工程实际中正确使用各种材料，以达到既安全可靠、经久使用，又经济合理的目的，因此，要经常到实践中去学习，增强感性认识，才能既学好理论知识，又能把理论应用到实际工作中。
建材试验是本课程的重要组成部分，通过试验不仅能验证学习过的理论，丰富感性知识，还能学习基本的试验技能，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，所以必须做到人人动手、按章操作、仔细记录、准确计算、认真分析，并及时完成试验报告。
2 建筑工程材料的基本性质
建筑材料在不同的建筑物内或建筑物不同的部位承受着不同的作用：物理方面（风雪、冰冻、水和化学的腐蚀、声、热等）作用和外力方面（有拉、压、弯、剪等）作用。所有这些作用都能引起材料的破坏，这就要求用于不同建筑部位的材料应具有下面相应的性质：
①物理性质：材料与质量、水、热有关的性质。
②力学性质：材料在荷载作用下变形及抵抗外力破坏的能力。
③耐久性：材料在使用环境中，受到各种作用（物理、化学、生物等）对材料使用寿命的影响。
在具体的建筑工程中，要正确地选择和合理使用在性能上满足要求的材料，就必须了解材料在建筑物中所受的作用、所处的环境及材料本身的性质等。本章讲述工程上常用材料的物理性质、力学性质、耐久性三大性质。
2.1 材料的物理性质
2.1.1 与质量有关的性质1）密度
密度是指材料在绝对密实状态下（不包括空隙在内）单位体积的质量，即3式中 ρ———材料的密度，g/cm；
m———材料的质量，g或kg；33
V———材料的密实体积，cm或m。
材料的密实体积V，可通过以下方法求得：对不规则的材料，可用排水体积法求得密实体积；对于有孔隙的材料，应把干燥后的材料磨成细粉，越细越好，用排水体积法（李氏瓶法）测定其密实体积。
2）表观密度
表观密度是指材料在自然状态下（包括空隙在内）单位体积的质量，即33式中 ρ———材料的表观密度，kg/m或g/cm；0
m———材料在自然状态下的质量，kg或g；33
V———材料在自然状态下的体积，m或cm。0
对于混凝土、木材、砖等有孔隙的材料，如果是规则形状的，可根据实际测量尺寸求得其自然体积。3【例2.1】 有一辆5 t的汽车，一次能运多少m的砖？（设砖的表3观密度为1 800 kg/m）【解】 由式（2.2）可得：
材料内的空隙分开口空隙和封闭空隙，开口空隙和外界连通，封闭空隙和外界不连通。在自然状态下材料内常有水分，其质量随含水程度而改变，因此表观密度应注明其含水程度。表观密度一般指材料在气干状态下的表观密度，干燥材料的表观密度称为干表观密度。可见，材料的表观密度取决于材料的密度、构造及含水状态。
3）堆积密度
堆积密度是指松散材料（粉状、颗粒）在堆积状态下单位体积的质量，即3式中 ———材料的堆积密度，kg/m；
m———材料的质量，kg；3———材料的堆积体积，m。
材料的堆积体积包括所有颗粒的体积以及颗粒之间的空隙体积。它取决于材料颗粒的表观密度和堆积疏密程度。材料的含水状态也会影响堆积密度值。
在建筑工程中，进行配料计算，确定材料堆放空间及运输量、材料用量、构件自重等经常要用到密度、表观密度和堆积密度。几种常用材料的密度、表观密度和堆积密度见表2.1。表2.1 常用材料的密度、表观密度和堆积密度-3-3材料名称ρ/（g•cm）ρ/（kg•m）0普通混凝土2.602 100～2 600—普通黏土砖2.501 600～1 800—钢 材7.85——松 木1.55400～800—水 泥3.10—1 000～1 600砂2.652 6501 450～1 650碎 石2.50～2.802 500～2 8001 400～1 700
4）密实度
密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。材料是由固体物质和孔隙两部分组成，固体物质的比例越高，材料就越密实，表观密度也就越大。密实度的计算公式为：
5）孔隙率
孔隙率是指材料体积内孔隙体积所占的比例。孔隙率越大，密实度和表观密度值就越小。孔隙率的计算公式为：或
材料的孔隙率和密实度有着如下关系：对有孔隙的材料，两者之和为P＋D＝1；对于完全密实的材料，P＝0，D＝1。在工程中，材料的许多性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸音性等，都与孔隙有关。
6）填充率
填充率是指在堆积体积中，被散粒状材料所填充的程度。填充率的计算公式为：
7）空隙率
空隙率是指在堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率的计算公式为：
空隙率的大小反映了散粒状材料的颗粒之间互相填充的程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配及计算砂率的依据。3【例2.2】 某材料的表观密度为2.6 g/cm，堆积密度1 500 kg/3m，求其空隙率。【解】 由式（2.7）可得：2.1.2 与水有关的性质
1）亲水性与憎水性（1）亲水性
材料易被水润湿的性质，称为亲水性。也就是说材料能够吸水，如砖、混凝土、木材等都能吸水，是亲水材料。水在这种材料表面上的润湿角θ≤90°，材料分子之间的相互作用力大于水分子之间的作用力，材料即被水润湿，如图2.1（a）所示。图2.1 材料润湿性（2）憎水性
材料不易被水润湿的性质，称为憎水性。也就是说材料不吸水，如钢材、玻璃、塑料、沥青等都不吸水，是憎水材料。水在这种材料表面上的润湿角θ>90°，水分子的内聚力大于材料与水之间的吸引力，材料不易被水润湿，如图2.1（b）所示。
2）吸水性与吸湿性（1）吸水性
材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率有质量吸水率和体积吸水率两种。
①质量吸水率：即材料吸水的质量占材料干燥质量的百分率，用w表示。m式中 w———质量吸水率，％；m
m———材料吸水后的质量，kg；1
m———材料干燥时的质量，kg。0
砖、混凝土、木材等的吸水性可用质量吸水率表示。
②体积吸水率：即材料吸水达到饱和时，吸入水的体积占材料自然状态下体积的百分率，用w表示。V式中 w———体积吸水率，％；V3
V———材料自然状态下的体积，cm；03
ρ———水的密度，g/cm。w
海绵、珍珠岩等的吸水性可用体积吸水率表示。材料吸水率的大小不仅取决于材料的亲水性，而且还与孔隙率大小及特征有关。一般来说，密实的及具有封闭孔的材料是不吸水的；具有粗大开口孔隙的材料，水分不易存留，故材料的体积吸水率常小于孔隙率；而那些孔隙率较大，且具有细小开口连通孔的亲水性材料往往有较大的吸水能力。（2）吸湿性
材料在空气或潮湿环境中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性大小用含水率w表示，它等于材料所吸入水分的质量占材料干含燥时质量的百分率。一般来说，细小开口连通孔的亲水性材料具有较强的吸湿性。材料含水率的计算式为：式中 w———材料的含水率，％；含
m———材料吸水的质量，kg；湿
m———材料干燥时的质量，kg。干
材料的含水率还受到环境条件的影响，它随温度和湿度的变化而变化。材料含水后可使材料的质量增加，抗冻性质变差，有时还会发生明显的体积膨胀、材料变形、失效等，因此，材料吸湿对其使用功能往往是不利的。
3）耐水性
耐水性是指材料长期处于水的作用下不破坏，且强度也不显著降低的性质，它表示材料抵抗水破坏的能力。材料含水后往往强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数K表示，其计算式为：式中 K———软化系数，常数波动在0～1；
f———材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；1
f———材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。0
软化系数越小，说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越差。经常处于潮湿环境中的重要结构部位使用的材料，按规定软化系数不得小于0.85，因此K≥0.85的材料，可认为是耐水材料。干燥条件下使用的材料，可以不考虑耐水性。2.1.3 与热有关的性质
1）导热性
导热性是指材料将热量从一面传至另一面的性质。材料导热性好坏用导热系数λ表示，其计算式为：式中 λ———导热系数，W/（m·K）；
Q———传热量，J；
d———材料厚度，m；2
A———材料传热面积，m；
t———传热时间，s；
T–T———材料两面的温度差，K。12
导热系数是评定建筑保温隔热材料的重要指标，导热系数越小，保温隔热材料的性能越好。
一般来说，金属材料的导热系数大，无机非金属材料适中，有机材料最小。相同组成时，材料孔隙率较大，导热系数小些；在孔隙率相同时，具有较大孔径或连通孔的材料，其导热系数偏大。此外，导热系数还受温度和含水状态的影响，大多数材料在高温下的导热系数比常温下大些，材料含水后，其导热系数会明显增大。
2）热容量
热容量是指材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。材料热容量的大小用比热C表示，其计算式为：式中 C———材料比热，kJ/（kg·K）；
Q———材料吸收或（放出）的热量，kJ；
m———材料的质量，kg；
T–T———材料受热（或冷却）前后的温度差，K。21
比热表示质量1 kg的材料，当温度上升（或下降）1 K时吸收（或放出）的热量。采用热容量值较大的材料作为墙体、屋面等围护结构，对室内温度的稳定有很好的作用。几种常用材料的导热系数和比热值见表2.2。表2.2 常用材料的导热系数和比热值
2.2 材料的力学性能
材料的力学性能，是指材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏和变形的能力。2.2.1 强度
材料抵抗因外力（荷载）作用而引起破坏的最大能力称为强度。当外力增大到某一程度时，材料被破坏，这时材料单位面积上所承受的力为极限强度，通常用f表示。外力（荷载）作用的主要形式有拉力、压力、剪力和弯矩4种（图2.2），因而对应的强度种类有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗弯强度。图2.2 材料受力种类
1）材料抗拉、抗压和抗剪强度的计算
材料抗拉强度、抗压强度和抗剪强度的计算公式为：式中 f———材料的强度，MPa；
F———最大破坏荷载，N；2
A———试件的受力截面积，mm。
抗拉、抗压、抗剪强度分别用f，f，f表示。tcv
2）材料抗弯强度的计算
抗弯强度在不同的受力状况和截面形式下有不同的计算公式。通常的材料抗弯形式是将矩形（包括正方形）截面的条形构件放在两支点上，中间作用一集中荷载，其抗弯强度按式（2.15）计算：式中 f———材料的抗弯强度，MPa；tm
F———材料破坏的最大荷载，N；
L———两支点间距，mm；
b，h———试件断面的宽度、高度，mm。
不同的材料种类具有不同的抵抗外力的能力。相同种类的材料随其孔隙率及特征不同，强度也有很大差异。一般来说，孔隙率越大，强度越低。强度还受试验时试件形状、尺寸、温度、含水程度、加荷速度等因素的影响。另外，以上计算的是实际强度，它是确定材料强度等级的主要依据，如混凝土等级C20是以抗压强度来确定的，钢筋强度等级是以抗拉强度来确定的。2.2.2 材料的硬度及耐磨性
1）硬度
硬度是指材料抵抗其他物体压入的能力。对于不同的材料，测定硬度的方法也有所不同。矿物的硬度用刻划法测定，金属、木材、混凝土等的硬度用钢球压入法测定，有时也用钻孔、撞击、射击等方法测定材料的硬度。虽然硬度不是材料的主要力学性能，但有些材料因条件限制，不能直接测定强度时，可间接地用硬度推算其强度的近似值。
2）耐磨性
耐磨性是指材料抵抗磨损的能力，用磨损率表示，其计算式为：2式中 N———材料磨损率，g/cm；
m，m———材料磨损前、后的质量，g；122
F———材料磨损面积，cm。
一般情况下，孔隙率小的材料吸水性小，导热性好，强度和硬度高，耐磨性好；反之较差。2.2.3 材料的变形性能
1）弹性与塑性（1）弹性变形
材料受到外力作用后将产生变形，取消外力后能够恢复原来形状的性质称为弹性。这种当外力取消后，材料变形瞬间内即可完全消失的变形，称为弹性变形，如工程中弹簧钢材、木材等材料为弹性材料，破坏时有一个过程，不是很快就破坏。（2）塑性变形
材料受到外力作用产生变形，当取消外力也不能恢复原来形状的性质称为塑性。这种不能消失的变形称为塑性变形，如工程中用的铝材、水泥、铸铁、砖等材料为塑性材料，破坏时无明显变形就发生断裂。
2）脆性与韧性（1）脆性
脆性是指材料受冲击、震动荷载作用后，无明显变形即遭破坏的性质，如生铁、玻璃、混凝土、石材等为脆性材料，用于建筑物受压部位。（2）韧性
韧性是指材料在冲击荷载或震动荷载作用下，能承受很大变形也不致破坏的性质，如钢材、木材、沥青、混凝土等都属于韧性材料。
3）徐变
材料在长期荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间而增长的非弹性变形。这种在长期荷载作用下，随时间而增长的变形称为徐变。如图2.3所示，在加荷瞬间，材料产生瞬时变形，随时间的延长又产生徐变；在加荷初期，徐变增长较快，以-4后逐渐变慢并稳定下来，最终徐变量可达（3～15）×10，即0.3～1.5 mm/m；卸载后，一部分变形瞬时恢复，其值小于加荷瞬间产生的瞬时变形，在一段时间内变形还会继续恢复，称为徐变恢复，最后残存的不能恢复的变形称为残余变形。图2.3 徐变变形与徐变恢复
徐变受很多因素的影响，主要取决于水泥的数量与龄期，水泥用量越大，水灰比越大，养护不充分，龄期越短，徐变越大。徐变对结构物的有利影响是徐变可消除结构物内的应力集中，使应力重新分布，从而使局部应力集中得到缓解；对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。徐变的不利影响是在预应力结构中，混凝土徐变将使钢筋预应力受到损失。
2.3 材料的耐久性
材料的耐久性是指材料在使用环境中，受多种因素作用而不变质、不破坏，保持其原有性能的能力。这些破坏作用包括物理、化学、生物、碳化作用等。
物理作用包括干湿变化、温度变化、冻融循环、溶蚀、磨损等，这些作用会使材料遭受一定破坏，影响材料的长期使用；化学作用包括受水、酸、碱、盐类等有害液体或气体作用，发生化学反应，使材料产生变质或破坏；生物作用是指昆虫、菌类作用使材料产生蛀蚀、腐朽而破坏；碳化作用是指材料空气中CO作用使材料产生碳化、氧2化而破坏。
实际上，影响材料耐久性的原因是多方面的，主要包括：
1）抗冻性
材料的抗冻性是指材料抵抗冻融循环破坏的能力。材料冻融循环是指材料吸水饱和后在－15℃冻结一段时间，然后在室温＋20℃的水中融化，这样反反复复的一冻一融的过程。当材料经过反复冻融后，测定其质量及强度损失情况可评定材料的抗冻性。如：普通黏土砖，反复冻融15次后其质量损失小于20%，强度损失小于25％为抗冻性合格。抗冻性在工程中用抗冻等级Fn表示，有F15，F20，F50，F100，F150。如F15表示黏土砖经15次的冻融循环，质量和强度损失都不超过标准。
抗冻性大小与材料孔隙率大小、强度高低、含水程度、冻融次数有关。一般来说，孔隙率大，含水量大，抗冻性差。对于寒冷地区要求暴露在外的材料，如砖、混凝土等，要求用抗冻性试验来确定抗冻等级是否符合要求。
2）抗渗性
抗渗性是指材料抵抗水或油压力渗透的能力。地下建筑及水工构筑物，如水塔、水池、化粪池、沟、管等因常受水压作用，所以要求材料具有一定的抗渗性。对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。材料的抗渗性在工程中用抗渗等级Pn表示，如P4，P6，P8，P10，P12。如P4表示材料能承受0.4 MPa的水压力而不渗水。
材料抗渗性好坏与孔隙率的大小和特征有关。孔隙率小的材料抗渗性好，孔隙率大的材料抗渗性差。
3）抗化学腐蚀性
化学作用主要包括酸、碱、盐等物质的水溶液和有害气体的侵蚀作用，这种侵蚀作用使材料逐渐发生质变、孔隙增大、强度降低而引起破坏。工程中常以增加密实性、设保护层、采用耐腐蚀材料等方法提高材料的抗腐蚀能力。
4）碳化
碳化主要是空气中的CO对材料的破坏，如钢材生锈，塑料、沥2青老化等，同时也包括砖、石材、混凝土等材料暴露在大气中，受到风吹、日晒、雨淋、霜雪作用产生风化。因此，工程中应对易碳化材料采取相应措施。如钢材涂防锈漆，在塑料和沥青中掺抗碳化试剂等，可以防止材料碳化破坏。
影响材料耐久性的原因除以上4个方面外，还有耐老化、耐热、耐光、耐磨等诸方面内容。
小结2
本章重点讨论了建筑材料的基本性质，主要包括物理性质、力学性能及耐久性。物理性质要熟悉掌握：（1）材料与质量有关的密度、表观密度、堆积密度、密实度、孔隙率、空隙率的含义及其计算方法。（2）材料与水有关的吸水性、吸湿性、耐水性的含义、计算方法及对材料性质的影响。（3）材料与热有关的导热系数的物理意义及选择应用。
力学性能要熟练掌握4种强度的定义、计算方法和评定材料的强度等级。掌握材料的受力变形、硬度和耐磨性。耐久性主要掌握抗冻性、抗渗性的含义、表示方法、等级及影响因素，了解抗腐蚀性和抗碳化作用在工程中的意义。
复习思考题2
2.1 试述密度、表观密度、吸水性、吸湿性、耐水性、导热性的含义及表示方法。
2.2 密实度和孔隙率有什么关系？如何区分孔隙率和空隙率？
2.3 孔隙率大小与孔隙特征对材料吸水性、耐水性、强度有何影响？33
2.4 堆积密度为1 500 kg/m的砂，共有60 m，合多少t？若有3该砂600 t，合多少m？
2.5 某工程用钢筋混凝土预制梁尺寸为600 cm×50 cm×50 cm，3共有12根（钢筋混凝土的表观密度为2 500 kg/m），求总质量为多少t？
2.6 某工程搅拌混凝土，搅拌一次需加入干砂260 kg，现工地有含水率为3.5％的湿砂，搅拌一次需多少湿砂？
2.7 什么是强度、弹性、塑性？强度的种类有哪几种？
2.8 有一尺寸为150 mm×150 mm×150 mm的混凝土试块，测得抗压破坏荷载为520 kN，求其抗压强度是多少？
2.9 什么是耐久性？包括哪些内容？
2.10 解释抗冻等级F50、抗渗等级P8的含义。
3 气硬性胶凝材料
胶凝材料是指能通过自身的物理、化学作用，由浆体变成坚硬的固体，并能把散粒材料或块体材料胶结成为一个整体的材料。按化学成分，可分为无机胶凝材料（水泥、石灰等）和有机胶凝材料（沥青、树脂等）。无机胶凝材料按凝结硬化条件不同，又可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化，并保持和提高自身强度，适用于地上或干燥环境；水硬性胶凝材料还能在水中凝结硬化，保持和提高自身强度，适用于地上、地下或水中环境。
3.1 石 灰
石灰是建筑中使用较早的气硬性胶凝材料，其原料来源广、工艺简单、成本低廉、使用方便，目前仍广泛应用于建筑工程中。3.1.1 石灰的生产过程
石灰的主要原料是以含碳酸钙（CaCO）为主的石炭岩，如石灰3石、白云石、贝壳等。原料经高温煅烧后，生成以氧化钙（CaO）为主要成分的生石灰，反应式如下：
在适当温度下煅烧得到的生石灰称为正火石灰。生石灰呈块状，其内部孔隙率大。如果温度控制不当，生成物中会含有欠火石灰和过火石灰，它们的含量超标会降低生石灰的质量。欠火石灰的生成是由于煅烧温度不够或时间不足，石灰中含有未烧透的内核（即未分解的碳酸钙）；过火石灰的生成是由于煅烧温度过高或时间过长，在石灰表面形成了结构致密的玻璃质包层。3.1.2 生石灰的熟化
生石灰加水生成熟石灰（或称消石灰）的过程称为熟化或消化，其水化反应式为：
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