《建筑材料基础知识》课件

建筑材料基础知识欢迎参加《建筑材料基础知识》课程本课程由建筑工程学院张教授主讲，旨在系统介绍建筑材料的基本特性、分类方法及应用原则通过本课程的学习，您将深入了解从传统到现代的各类建筑材料，掌握材料性能评价方法，以及如何根据工程需求选择适当的建筑材料这些知识对于从事建筑设计、施工和监理工作的专业人员至关重要让我们共同探索支撑现代建筑的基础材料世界，理解材料如何影响建筑的安全性、耐久性和可持续性课程概述建筑材料的定义与重要性我们将探讨建筑材料的基本概念，以及它们在工程中的核心地位材料选择直接影响建筑的安全性、功能性和经济性，是工程成功的关键因素材料分类与基本性质了解建筑材料的科学分类方法，以及材料的物理、化学和力学性质这些基本性质决定了材料的适用范围和使用限制常用材料详解深入研究混凝土、钢材、木材等常用建筑材料的特性、生产工艺和应用技术，掌握材料选用的专业知识选材与应用原则学习建筑材料选择的科学方法和原则，根据工程要求、环境条件和经济因素合理选择建材新型环保材料趋势探索低碳、可持续的新型建筑材料发展趋势，了解绿色建材的评价标准和应用前景第一章建筑材料概述现代建筑对材料的新需求高性能、智能化、可持续材料发展历史与演变从石材、木材到钢筋混凝土建筑材料在建筑工程中的地位安全性、耐久性的物质基础建筑材料作为工程建设的物质基础，直接决定了建筑结构的安全性、耐久性和适用性从古代的土木、石材，到中世纪的砖石结构，再到现代的钢筋混凝土和复合材料，建筑材料的演变见证了人类建造技术的不断进步材料科学的发展为现代建筑提供了更多可能性当代建筑不仅要求材料具有足够的强度和稳定性，还追求轻质、高效、环保和智能化的特性了解材料的基本特性和发展趋势，是建筑工程专业人员的基本素养建筑材料的定义与分类按来源分类按组成分类天然材料石材、木材、黏土等有机材料木材、塑料、沥青等••人工材料水泥、钢材、混凝土等无机材料金属、水泥、玻璃等••再生材料再生骨料、再生砖等复合材料纤维增强塑料、复合板等••按功能分类结构材料钢材、混凝土、砌体等•装饰材料瓷砖、涂料、壁纸等•防护材料防水材料、保温材料等•建筑材料是指用于建筑工程的各类物质材料，它们在建筑中承担着不同的功能和作用科学的分类方法有助于我们更系统地了解和掌握各类建材的特性和应用范围随着材料科学的发展，建筑材料的边界不断拓展，新型材料层出不穷多角度分类法反映了材料的不同属性和功能特点，为材料选择和应用提供了科学依据建筑材料的基本要求物理性能要求力学性能要求满足密度、热工、声学等物理指标具有适当的强度、刚度和稳定性耐久性要求抵抗环境因素侵蚀、保持长期稳定美观性要求经济性与可持续性满足色彩、质感、图案等审美需求经济适用、资源节约、环境友好建筑材料必须满足多方面的性能要求，才能在建筑工程中安全可靠地使用力学性能是最基本的要求，关系到结构的安全性；物理性能影响建筑的舒适度和使用功能；耐久性决定了建筑的使用寿命现代建筑设计还特别强调材料的经济性和可持续性，要求材料不仅价格合理，而且生产和使用过程对环境影响小美观性要求则关注材料的视觉效果和质感，直接影响建筑的艺术表现力第二章材料物理性质物理性质的重要性常见物理性质介绍物理性质决定了建筑材料在使用过建筑材料的物理性质包括密度、孔程中的基本行为和适用环境良好隙率、吸水性、热学性能（导热系的物理性能是确保建筑舒适性和耐数、比热容）、声学性能（吸声、久性的关键因素，直接影响建筑的隔声）、电学性能及光学性能（透使用功能和能源效率光率、反射率）等多个方面测试方法与标准物理性能测试需遵循国家相关标准，如《建筑材料密度测定方法》、GB/T5480《建筑材料导热系数测定方法》等标准化的测试方法确保结果的GB/T20473准确性和可比性建筑材料的物理性质直接影响建筑的安全性、舒适性和经济性例如，保温材料的导热系数决定了建筑的节能效果，砖石材料的吸水率影响其耐候性和耐久性，装饰材料的光学性能关系到室内光环境质量掌握材料的物理性质及其测试方法，对于科学选择材料、优化建筑设计和评估材料性能至关重要在实际工程中，我们常需要根据环境条件和使用要求，选择具有适当物理性能的材料，以满足建筑功能需求密度与孔隙率密度分类孔隙率影响测定方法真密度（普通混凝土）隔热性能孔隙率高，导热系数低排水法适用于规则形状试件•

2.65g/cm³••表观密度（含孔隙）吸声性能开口孔隙有利于吸声浸水法测定吸水率和孔隙率•

1.9-

2.5g/cm³••堆积密度强度影响孔隙率增加，强度降低气体比重瓶法测定粉状材料密度•1500-1600kg/m³••（散装水泥）耐久性孔隙结构影响材料的抗冻性水银压入法测定孔径分布••密度是单位体积材料的质量，影响材料密度和孔隙率的测定方法应根据材料特的重量、强度和传热性能不同的密度孔隙率表示材料中空隙所占的体积比例，性选择，确保测试结果的准确性现代概念反映了材料在不同状态下的质量分是影响多种性能的关键因素合理的孔测试技术能够精确分析材料的孔隙结构布特征隙结构可以提升材料的特定功能特征吸水性与防水性吸水率计算方法吸水率是衡量材料吸水能力的重要指标，计算公式为湿干干×它反映了m-m/m100%材料内部空隙的连通性和亲水性，是评价材料耐久性的重要参数常规测试按GB/T5480标准，将试件浸入±℃水中小时后测定20224毛细吸水现象毛细吸水是多孔材料中常见的水分传输机制，由表面张力引起毛细吸水高度与孔径成反比，毛细吸水系数是表征这一性能的关键指标在建筑底部常设置防潮层，阻断地下水的毛细上升常见材料吸水率不同建材的吸水率差异较大普通混凝土，普通粘土砖，石材，木5-10%12-16%

0.5-3%材（基于干重）高吸水率材料在潮湿环境中应用时，需特别注意防水处理，避120-150%免材料性能劣化防水材料与测试防水材料如沥青卷材、高分子防水膜的性能评价包括不透水性、延伸率等测试方法如渗透压力法可确定材料在一定水压下的防水能力，通常要求防水材料能抵抗的水压

0.3-

1.5MPa热工性能热工性能参数单位典型数值影响因素导热系数钢材混凝土密度、孔隙率、湿度、λW/m·K:45-58,:木材温度

1.6-

2.0,:保温材料

0.14-

0.18,:

0.03-

0.05热阻值砖墙材料厚度、导热系数R m²·K/W240mm:保温墙

0.12-

0.20,外挂挤塑板50mm:

1.5-

2.0比热容混凝土钢材材料组成、含水率c kJ/kg·K:

0.92,:木材

0.45,:

1.5-

2.5,水:

4.2热膨胀系数α10⁻⁶/°C钢材:11-13,混凝土:材料类型、结构特性铝合金8-12,:23-玻璃24,:8-9建筑材料的热工性能直接关系到建筑的能源效率和室内热舒适度导热系数是表征材料传热能力的关键指标，数λ值越小表示隔热性能越好热阻值与材料厚度成正比，与导热系数成反比，是评价建筑围护结构保温性能的综合R指标比热容反映了材料储热能力，对建筑的热稳定性有重要影响热膨胀系数则关系到材料在温度变化下的形变，在设计建筑接缝和膨胀缝时需要考虑合理选择和组合具有不同热工性能的材料，可以有效提高建筑的节能效果和热环境质量声学性能

0.1-

0.920-60dB吸声系数范围常见材料隔声量不同材料在各频率下的吸声能力差异单层墙体在不同频率下的隔声效果50-150Hz低频共振范围轻质隔墙系统的临界频率区间建筑材料的声学性能主要包括吸声性能和隔声性能吸声系数表示材料吸收入射声能的能力，取值在到之间，数值越大表示吸声效果越好多孔材料如玻璃棉、矿棉等因具有开放的孔隙结构，01对中高频声波有良好的吸收效果，吸声系数可达

0.7-

0.9隔声量用分贝表示，与材料的质量、刚度和阻尼有关根据质量定律，同等条件下，材料质dB量越大，隔声效果越好但在特定频率下，称为共振频率或一致频率时，隔声效果会明显下降声桥效应是隔声构造中的薄弱环节，会显著降低整体隔声性能复合结构如双层墙体、浮筑楼板通过断开声波传播路径，可有效提高隔声效果光学性能透光率与反射率透光率表示光线通过材料的比例，是玻璃等透明材料的关键指标普通玻璃透光率约，玻璃，反射玻璃反射率影响材料的光亮度和视85-90%LOW-E70-80%20-60%觉效果，金属材料反射率高达60-95%光泽度测量光泽度描述材料表面反射光线的规则程度，以°光泽计测量值表示高光泽材料，如抛光石材、釉面砖；中光泽材料，如半光涂料；哑光材料，6070GU10-70GU10GU如质感涂料和毛面石材色彩与色差建筑材料的色彩通常采用色彩空间描述，表示亮度，和表示色彩方向色差表示两个颜色间的差异，一般为不可察觉，为允许范围大CIE LABL*a*b*ΔEΔE

1.5ΔE

3.0批量生产的装饰材料需严格控制色差第三章材料力学性质力学性质的基本概念材料在外力作用下的行为特征常见力学指标强度、变形、硬度等定量参数测试方法与标准各类力学性能的标准化测试规程材料的力学性质是建筑结构设计的基础参数，直接关系到建筑的安全性和稳定性力学性质描述了材料在外力作用下的抵抗能力和变形特征，包括强度、弹性、塑性、韧性、硬度和耐久性等多方面特性现代建筑材料测试技术已形成完善的标准体系，如《普通混凝土力学性能试验方法》、《金属材料拉伸试验方法》GB/T50081GB/T228等通过标准化的测试方法，可以获得材料的定量力学指标，为结构设计提供可靠数据近年来，非破坏性测试技术如超声波法、回弹法等在工程检测中的应用日益广泛，提高了检测效率和准确性强度特性变形特性弹性模量弹性模量是表征材料刚度的重要指标，单位为钢材的弹性模量约为，混凝E MPa200GPa土约为，木材沿纤维方向约为弹性模量越高，表示材料在相同应力下变形30GPa10GPa越小，刚度越大泊松比泊松比表示材料在轴向拉伸时横向收缩的比例，无量纲大多数建筑材料的泊松比在μ

0.2-之间，钢材约为，混凝土约为，橡胶等高弹性材料接近泊松比是计算二维、

0.

30.

280.

20.5三维应力状态的必要参数塑性与弹性弹性变形是可恢复的，而塑性变形是永久的钢材有明显的弹性极限和屈服点，而混凝土则表现出非线性弹性特性材料的塑性变形能力与韧性有关，韧性好的材料在破坏前能产生较大的塑性变形，提高结构的安全性蠕变与松弛蠕变是材料在恒定应力下随时间增加而变形增加的现象，混凝土蠕变量可达弹性变形的2-3倍松弛是在恒定变形下应力随时间减小的现象，预应力结构中需考虑钢筋松弛损失约为高温加速蠕变，低水灰比减小蠕变12%耐久性能耐磨性抗冻性耐腐蚀性老化与疲劳耐磨性表示材料抵抗表面磨抗冻性指材料在冻融循环作耐腐蚀性关系到材料在化学材料老化是在紫外线、氧化、损的能力，通常以磨耗率用下保持性能稳定的能力，环境中的稳定性不同材料温湿度变化等因素长期作用表示地面材料如瓷以能承受的冻融循环次数表适用的值范围不同普通下性能劣化的过程大多数g/cm²pH砖、石材、地坪漆必须具备示北方地区外墙材料要求混凝土适合环境，钢材高分子材料如涂料、塑料、pH5良好的耐磨性，以延长使用抗冻等级，表示能在环境中稳定，特种工防水材料容易发生老化疲F25-F50pH7寿命按标准，承受次冻融循环混业地坪可耐受的宽劳是材料在循环荷载作用下GB/T410025-50pH3-11瓷质砖的磨耗量应小于凝土通过引气剂提高抗冻性，泛环境沿海地区建筑材料强度降低的现象，金属构件，高耐磨地砖小于形成闭合气泡缓冲冻胀压力还需具备抗盐雾腐蚀能力在反复应力作用下可能在低175mm³于静载强度时发生疲劳破坏135mm³第四章常用建筑材料

（一）胶凝材料主要分类与特点胶凝材料主要分为水硬性胶凝材料（如水泥）和气硬性胶凝材料（如石灰、石膏）水硬性材料可在水中硬化，气硬性材料需在空气中吸收₂等气体硬化CO胶凝材料的定义与作用应用范围与选择原则胶凝材料是能与水反应硬化，并能粘结其他材料的粉状物质，不同胶凝材料适用于不同环境普通水泥用于一般结构，特种是混凝土、砂浆的关键组成部分它通过水化或化学反应形成水泥用于特殊环境或特殊要求选择原则应考虑强度要求、环坚固体，起到粘结骨料、填充孔隙的作用境条件、施工工艺和经济性等因素胶凝材料是建筑工程中不可或缺的基础材料，它们通过化学反应将松散的颗粒粘结成整体，形成具有一定强度的固体现代建筑工程中，水泥是最主要的胶凝材料，此外还有石灰、石膏、水玻璃等多种胶凝材料，各具特点随着建筑技术的发展，胶凝材料不断创新，出现了超细水泥、地热水泥、低碳水泥等新品种，以满足不同工程的特殊需求胶凝材料的质量直接影响混凝土等建筑材料的性能，因此严格的质量控制和合理的选择使用至关重要水泥原料制备水泥主要由石灰石、粘土、铁质校正料和石膏组成原料经65%20%3%3-5%破碎、配料后磨细成生料，生料均化后进入窑系统生料细度要求筛余量不超过80μm，确保窑内反应充分20%煅烧成熟料生料在回转窑内逐渐升温至℃，经历脱水、分解、液相反应等过程，形成硅酸1450三钙₃、硅酸二钙₂、铝酸三钙₃和C S,50-60%C S,15-25%C A,8-12%铁铝酸四钙₄等矿物组成的熟料C AF,8-10%粉磨混合熟料与适量石膏混合粉磨成细粉，控制比表面积在3-5%300-400m²/kg石膏调节水泥凝结时间，粉磨细度影响水泥的水化速率和强度发展，粉磨越细，早期强度越高，但收缩增大水化硬化水泥与水接触发生水化反应，主要生成硅酸钙水化物凝胶和氢氧化C-S-H钙₂水化过程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期，初凝时间[CaOH]不早于分钟，终凝不迟于小时硬化混合物逐渐获得强度4510特种水泥快硬水泥低热水泥特种水泥特点早期强度高，强度可达普通水特点水化热降低约，抗压强抗硫酸盐水泥₃含量，适用4h30%28d C A

3.5%泥强度的，强度可达强度与普通硅酸盐水泥相当于硫酸盐环境1d60%1d28d度的50-60%组成特点₃和₃含量低，₂白色水泥₂₃含量，用于装C AC SC SFe O

0.3%组成特点₃和₃含量高，粉磨更含量高（）饰混凝土和艺术品CAC S≥40%细（）400-450m²/kg主要用途大体积混凝土如大坝、基础、膨胀水泥添加膨胀组分，可补偿收缩，主要用途冬季施工、紧急抢修、预制厚墙等用于防水工程构件生产注意事项早期强度低，硬化缓慢，不道路水泥抗折强度高，用于混凝土路注意事项收缩大，需加强养护，避免适合冬季施工面用于大体积结构油井水泥耐高温高压，用于石油钻井石灰与石膏石灰材料石膏材料应用对比分类种类性能石灰石膏生石灰石灰石煅烧产物建筑石膏₄₂煅烧温•CaO•β-CaSO·½H O强度低中度°

0.5-5-消石灰₂生石灰加水熟化130-170C•[CaOH]2MPa20MPa高强石膏₄₂高压煅石灰膏消石灰与水充分搅拌•α-CaSO·½H O•烧或盐溶液中煅烧硬化速度慢数天快20-硬化机理缓凝剂石膏添加柠檬酸等缓凝剂至数月分钟•30主要通过碳化反应硬化₂CaOH+硬化特性耐水性较差差₂₃₂CO→CaCO+H O通过水化反应生成二水石膏结晶体主要用途砂浆、稳内装修、需在空气中缓慢吸收₂硬化，为气硬性CO₄₂₂CaSO·½H O+1½H O→定土模具材料₄₂CaSO·2H O凝结迅速，硬化伴随轻微膨胀（）

0.1-

0.2%第五章常用建筑材料

（二）混凝土混凝土的组成与特点主要分类与性能指标配合比设计基础主要组成水泥、骨料、水、外加剂等按强度等级，常用、基本原则满足工作性、强度、耐久性••C15-C80C30•和经济性工作性好可塑性强，能填充任意形状C40•按用途结构混凝土、装饰混凝土、特设计方法符合率法、经验数值法、体耐久性佳抗腐蚀、抗风化、耐火•••种混凝土积法经济环保原料丰富，能源消耗低•关键指标强度、工作性、耐久性、体关键参数水灰比、砂率、水泥用量、••缺点抗拉强度低，自重大，易开裂•积稳定性用水量技术参数水灰比、水胶比、用水量、设计步骤计算水胶比、确定用水量、••坍落度等计算胶凝材料用量、计算骨料用量混凝土的组成与配比混凝土的性能和易性和易性是衡量混凝土拌合物流动性、粘聚性、保水性的综合指标坍落度是最常用的测量方法，混凝土一般要求坍落度为，泵送混凝土不低于影响因素包C3050-210mm120mm括水灰比、砂率、骨料级配和外加剂用量高流态混凝土坍落度可达以上220mm强度等级混凝土以立方体抗压强度标准值命名等级，如表示标准养护天后立方体的抗C3028150mm压强度标准值为常用等级从到不等，其中为常规工程常用30MPa C15C80C25-C40抗压强度与水灰比呈负相关，水灰比时，抗压强度可达

0.440-50MPa弹性与收缩混凝土的弹性模量通常介于

2.6×10⁴至

3.6×10⁴MPa，强度越高，弹性模量越大混凝土会产生干缩、徐变等变形干缩率约为，主要受水泥用量和水灰比影响；徐

0.4-

0.6mm/m变可达弹性变形的倍，特别是在早期荷载下更为明显2-3耐久性混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗碳化和抗氯离子渗透性等抗渗等级表示P6-P12能承受的水压（）；抗冻等级表示能承受的冻融循环次数；碳化深

0.6-

1.2MPa F50-F300度与保护层厚度有关，一般要求混凝土碳化速率小于年

0.5mm/√特种混凝土类型特点主要性能指标典型应用高强混凝土强度高，耐久性好及以上，水胶比高层建筑，大跨结构C

600.3轻质混凝土密度低，隔热性好密度，导热系数保温墙体，楼板填充1950kg/m³

0.5-

0.8W/m·K自密实混凝土流动性高，无需振捣流动度，扩展时间复杂结构，密集钢筋650mm500mm T505s纤维增强混凝土韧性好，抗裂性强抗折强度提高，钢纤维掺量道路，工业地坪30-50%25-60kg/m³透水混凝土排水快，生态环保孔隙率，透水系数生态停车场，人行道15-25%

0.1cm/s特种混凝土是为满足特定工程需求而开发的专用混凝土，它们通过特殊的配合比设计和原材料选择，实现常规混凝土难以达到的性能近年来，随着建筑技术的发展和功能需求的提高，特种混凝土的应用越来越广泛除了上表中的几种常见特种混凝土外，还有抗辐射混凝土、水下混凝土、高性能混凝土等多种类型这些特种混凝土通常需要采用特殊的生产工艺和质量控制方法，施工难度也高于普通混凝土未来，随着新型外加剂和新型掺合料的应用，特种混凝土将朝着更高性能、更多功能和更环保的方向发展混凝土的质量控制原材料检验水泥需检查标号、细度、凝结时间、稳定性；骨料检查级配、含泥量、针片状含量；砂检查细度模数、含泥量；外加剂检查减水率、含气量原材料质量是确保混凝

2.3-

3.03%土性能的第一步，材料进场必须进行见证取样和检验拌合物检验混凝土拌合物检验包括坍落度±、扩展度、含气量、表观密度等坍20mm3-5%落度常用于评价和易性，应在浇筑前进行现场检测；含气量检测重要，特别是有抗冻要求的混凝土施工过程中需随时监控混凝土的均匀性和稳定性硬化混凝土检验硬化混凝土主要检验强度、弹性模量、收缩率等抗压强度是最基本的指标，采用标准养护试块立方体，测试和强度，满足设计要求；对特殊结构可150mm7d28d能还需测定抗折强度、抗渗性、抗冻性、碳化深度等性能指标，确保工程质量常见问题处理离析表现为骨料与砂浆分离，常因振捣不当或坍落度过大；泌水浇筑后表面析出水分，水灰比过大或砂率偏低所致；裂缝干缩裂缝、温度裂缝、沉降裂缝等，通过合理配比、养护、设置缝等措施预防混凝土养护应保持适当温湿度，标准养护条件为±℃，相对湿度202≥95%第六章常用建筑材料

（三）砌体材料生产工艺与质量标准烧结、蒸压等工艺及相关标准砌体材料的种类与特点从传统粘土砖到现代轻质砌块应用原则与技术要求选材、施工与质量控制砌体材料是建筑行业中使用最广泛的围护结构和承重结构材料之一从古老的黏土砖，到现代的各种高性能砌块，砌体材料经历了漫长的发展历程目前常用的砌体材料主要包括烧结砖、混凝土砌块以及各种新型墙体材料，它们各具特点，适用于不同的建筑部位和功能需求砌体材料的选择应基于建筑用途、结构要求、环境条件和经济因素的综合考量现代砌体材料强调轻质化、保温隔热、绿色环保等特性，符合建筑节能和可持续发展的趋势在砌体结构设计和施工中，材料的力学性能、物理性能和耐久性是关键考虑因素，砌筑方式和砂浆选择同样重要烧结砖原材料与生产工艺规格与强度等级烧结砖种类烧结普通砖烧结砖主要以粘土、页岩、煤矸石等为标准砖规格为××，24011553mm原料，经过原料准备、成型、干燥和煅也有变型砖如多孔砖、空心砖等强度实心结构，强度高，用于承重墙和地基烧制成煅烧温度一般控制在等级按抗压强度划分为、、900-MU30MU25°，此温度下黏土矿物发生分解、等，数字表示抗压强度烧结多孔砖1050C MU20MU15和烧结，形成坚硬的陶瓷体（）为优等品，多用于承MPa MU30孔洞率，导热系数比实心砖低重结构，为普通品，用于非承重45%25-MU15现代砖厂采用隧道窑工艺，实现连续化墙体30%生产，能耗低，质量稳定原料组成和烧结空心砖煅烧温度直接影响砖的颜色、强度和耐烧结砖的吸水率是评价砖质量的重要指久性，通常氧化铁含量高呈红色，石灰标，低于为优质砖，这直接关系到20%孔洞率，重量轻，保温性能好45%质含量高呈黄色砖的抗冻性和耐久性普通实心砖密度为，导热系数约装饰面砖1600-1800kg/m³

0.8W/m·K表面光滑，色泽均匀，用于外墙装饰混凝土砌块普通混凝土砌块轻集料混凝土砌块应用与砌筑技术由水泥、砂、石等原料配制而成，经振动采用粉煤灰、陶粒、浮石等轻质骨料代替混凝土砌块尺寸模数化，减少砌筑缝，提成型和养护制成标准规格为普通砂石，制成密度小、保温性能好的砌高施工效率砌筑时应注意平直度和垂直××，有实心和空心两块密度一般在，强度，采用适当标号的砂浆砌块孔洞方向390190190mm900-1400kg/m³种强度等级从到，常用度等级为导热系数比普应垂直于荷载方向以提高承载力内墙可MU

5.0MU20MU

3.5-MU

7.5和空心率一般为通混凝土砌块低，达到采用砂浆，外墙防潮层应采用及MU

7.5MU1030-40-60%

0.35-M5M

7.5，密度类别为，，具有较好的保温隔热性能，以上砂浆，确保墙体整体性和耐久性50%1400-2000kg/m³

0.5W/m·K主要用于建筑非承重和承重墙体适合外墙使用新型墙体材料500-700加气混凝土密度kg/m³轻质高效隔热墙体材料

0.12-

0.16导热系数[W/m·K]普通黏土砖的至1/51/735-45隔声量dB厚墙体的空气声隔声性能200mm50-80%传统砖墙能耗节约率同等保温效果下材料和能源节约比例蒸压加气混凝土砌块是目前应用最广泛的新型墙体材料之一，由硅质材料（砂、粉煤灰或矿渣）、钙质材料（生石灰或水泥）与发气剂（铝粉）在高温高压下蒸压而成其内部形成均匀的微小封闭气孔，占总体积的，因此具有质轻、保温、防火、加工性好等优点常见规格为70-80%××，强度等级为，抗冻等级600200/300100-200mm A

3.5-A

7.5F15-F25陶粒混凝土砌块以陶粒为主要骨料，密度，具有良好的隔热和吸声性能复合墙体材料如夹芯保温板则采用钢网、水泥砂浆与保温层复800-1200kg/m³合而成，兼具结构和保温功能与传统砖墙相比，新型墙体材料施工速度快，综合造价节约，且符合绿色建筑发展要求，减少废气排放30-50%10-20%和能源消耗第七章常用建筑材料

（四）建筑钢材钢材种类与规格力学特性与应用范围质量标准与检验方法建筑用钢种类繁多，从普通碳素结构钢到高强合金钢材具有优异的强度、延性和韧性，广泛应用于混建筑钢材需符合国家相关标准，通过物理性能和化钢，从钢筋到型钢，各具不同规格与性能特点凝土结构、钢结构和复合结构中学成分检验确保质量建筑钢材是建筑工程中不可或缺的重要材料，其高强度、高延性、高韧性的特点，使其成为现代高层、超高层建筑和大跨度结构的理想材料钢材通过不同的加工工艺，可以制成各种形式，如热轧型钢、冷弯薄壁型钢、钢板、钢管、钢筋、钢丝和钢缆等，满足不同建筑结构的需求建筑钢材的质量直接关系到建筑结构的安全性和耐久性近年来，随着冶金技术的进步，高强钢、耐候钢、耐火钢等特种钢材不断涌现，为建筑结构提供了更多选择然而，钢材也存在易锈蚀、耐火性能差等缺点，需要采取相应的防护措施掌握钢材的性能特点和应用技术，对于建筑工程专业人员至关重要建筑钢材分类建筑钢材按照化学成分和性能分为多种类型碳素结构钢如，表示屈服点，表示屈服强度不小于，适用于一般钢结构低合金高强钢如，屈Q235Q235235MPa Q345服强度，含有锰、硅、铜等合金元素，具有更高的强度和耐腐蚀性，用于高层建筑和大跨结构345MPa钢筋是钢筋混凝土结构的重要组成部分，常用的有（光圆钢筋）、（热轧带肋钢筋）和（热轧带肋耐火钢筋），数字表示抗拉强度HPB300HRB400HRBF400（）预应力钢材包括钢丝、钢绞线和钢棒，抗拉强度高达，主要用于预应力混凝土结构此外，还有不锈钢、耐候钢、耐火钢等特种钢材，应用MPa1470-1860MPa于特殊环境或功能要求的建筑结构钢材的力学性能235-500屈服强度范围MPa普通结构钢和高强钢的屈服强度区间400-1860抗拉强度范围MPa从普通钢筋到预应力钢材的拉伸强度跨度14-25常用钢材延伸率%反映钢材塑性变形能力的关键指标206钢材弹性模量GPa钢材刚度的量化表示，值大表示变形小钢材的力学性能是其作为结构材料的重要特征抗拉强度是钢材承受拉力的极限能力，屈服强度则是钢材从弹性阶段转变为塑性阶段的临界应力钢材具有明显的屈服平台，在应力应变曲线上表现为水平段，这一特性使钢结构在超载时能够通过塑性变形释放能量，避免突然破坏-延伸率是衡量钢材塑性的重要指标，普通结构钢的延伸率通常大于，高强钢和预应力钢材则较低，一般为钢材的弹性模量约为20%14-18%×，是混凝土的倍，表现出高刚度特性此外，钢材还具有良好的疲劳性能和低温韧性，能在反复荷载和低温环境下保持稳定性能材料

2.0610⁵MPa6-7的冷加工和热处理可以改变钢材的力学性能，如冷拉可提高强度但降低延性钢材的应用与防护钢筋混凝土结构应用钢结构工程应用钢筋是钢筋混凝土结构的骨架，提供抗拉能力，与混凝土共同工作钢筋钢结构广泛用于高层建筑、大跨度屋盖和桥梁等常用型钢包括型钢、H混凝土中，受拉区配置钢筋以克服混凝土抗拉强度低的缺点常用钢筋有工字钢、角钢、槽钢等，通过焊接、螺栓连接形成整体结构钢结构的优光圆钢筋、热轧带肋钢筋和耐火钢筋，直点是自重轻（仅为混凝土结构的）、强度高、施工速度快、抗HPB300HRB400HRBF4001/4-1/5径范围，保护层厚度通常震性能好，但造价较高，且需要良好的防火和防腐处理6-50mm20-40mm常见锈蚀机理防护措施钢材锈蚀主要是电化学腐蚀过程，钢中铁原子失去电子形成可溶性⁺，防腐处理包括镀锌（热浸镀锌层厚度）、涂漆（环氧、聚氨Fe²60-100μm再与氧气和水反应生成₃（锈）锈蚀速率受环境湿度、温度、酯等防腐涂料）和阴极保护等防火保护采用防火涂料（厚度，FeOH1-3mm污染物和值影响锈蚀会导致钢材截面减小、强度降低，严重时可能可提供小时防火时间）或防火包覆（石膏板、矿棉等材料）新型pH

0.5-3引起结构安全问题防护技术如自洁钢、耐候钢和不锈钢的应用，进一步提高了钢材的耐久性第八章常用建筑材料

（五）木材木材保护与应用延长木材使用寿命的技术与方法1力学性能与物理性质木材的强度、变形和物理特性分析木材的结构与分类从微观到宏观的木材组成特点木材作为一种传统的建筑材料，具有质轻、强度高、加工方便、美观自然等优点，至今仍在建筑领域广泛应用木材是一种天然的复合材料，其微观结构由纤维素、半纤维素、木质素等组成，这种特殊的结构赋予了木材独特的物理和力学性能，尤其是方向性明显的各向异性随着现代木结构技术的发展，胶合木、集成材、交错层积木等工程木材产品不断涌现，极大地提高了木材的利用效率和应用范围此外，木材保护技术的进步也有效解决了木材易腐、易虫蛀、易燃等传统缺点，使木结构建筑的耐久性和安全性显著提高了解木材的基本性质和现代木材技术，对于合理利用这种可再生自然资源，发展绿色建筑具有重要意义木材的结构与分类微观结构常用树种分类与等级纤维素提供拉伸强度软木松木、杉木、柏木、云杉按含水率生材、气干材•40-50%••30%、干燥材半纤维素填充物，增强硬木杨木、椿木、槐木、樟木、榆15-20%12%•15-25%•韧性木按用途结构用材、装饰用材、特种•用材木质素天然粘合剂，提进口木材北美红橡、黑胡桃、柚木、•20-30%•供压缩强度非洲桃花心按品质等级ⅠⅣ级（根据节子、•-裂缝等缺陷）提取物树脂、鞣质、色素•5-10%软木来自针叶树，结构简单，主要由管等胞组成，生长快，价格较低，适合结构木材含水率对其性能影响显著，建筑用用材和普通装修硬木来自阔叶树，结木材含水率应控制在与使用环境平衡的木材的微观结构呈多孔性，由平行排列构复杂，硬度大，纹理美观，适合高级状态，一般为木材等级划分的细胞组成，形成各向异性特征，使木12-15%家具和装饰主要考虑节子、腐朽、裂缝、扭曲等缺材在不同方向上性能差异显著细胞壁陷，Ⅰ级为优等品，可用于重要结构多层结构中的纤维素微纤丝排列方式，决定了木材的力学性能木材的性能特点各向异性吸湿性与变形纵向顺纹最高强度方向纤维饱和点约为含水率••30%径向垂直于年轮平衡含水率（室内环境）••12-15%弦向切于年轮干缩系数弦向径向纵向••顺纹抗拉强度是横纹的倍干缩变形弦向，径向，纵向•15-20•3-4%

1.5-2%

0.1-

0.3%顺纹抗压强度是横纹的倍•4-5热学与声学性能耐久性因素导热系数生物侵害真菌腐朽、昆虫蛀蚀•

0.14-

0.18W/m·K•比热容化学侵害酸碱和紫外线降解•

1.5-

2.5kJ/kg·K•隔热性能是混凝土的倍火灾隐患着火温度约°•8-10•275C吸声系数（中低频较好）天然耐久性按树种差异分个等级•

0.05-

0.15•5高振动阻尼良好吸震性能•木材保护与人造板材防腐处理防虫与阻燃人造板材木材防腐主要采用（铬铜砷）、防虫处理主要使用硼化物、有机磷等防虫胶合板由三层或多层单板胶合而成，强CCA ACQ（铜化合物）等防腐剂，通过加压浸渍使剂，通过表面喷涂或浸渍方式施加阻燃度高，抗变形；刨花板木屑与胶粘剂热防腐剂深入木材内部，渗透深度要求处理采用磷酸盐、硅酸盐等阻燃剂，可将压而成，均质性好，成本低；纤维板木处理后的木材可抵抗真菌腐朽，木材的燃烧性能提高到级（难燃）现质纤维热压成型，分为高密度、中10mm B1HDF使用寿命从年延长至年户外代木结构建筑中，结构用木材必须经过阻密度和低密度；定向刨花板5-725-30MDF LDF木结构必须进行防腐处理，尤其是与地面、燃处理，达到建筑防火要求长条状刨花定向排列胶合，强度OSB水接触部位高且均匀，是结构用板材第九章常用建筑材料

（六）防水材料应用场合与选择原则基于环境条件、使用要求和结构类型的材料选择指南防水材料的种类与特点施工要点与质量控制从传统沥青到现代高分子材料，各类防水材料的特性与应用场景防水工程的关键工艺和质量保证措施防水材料是建筑围护结构中不可或缺的功能性材料，其质量直接关系到建筑物的使用功能和耐久性随着建筑技术的发展，防水材料已从传统的沥青、油毡发展到现代的改性沥青卷材、高分子防水卷材和各种防水涂料，品种日益丰富，性能不断提高防水工程是建筑五大主体工程之一，也是容易出现质量问题的环节合理选择防水材料，规范施工工艺，做好接缝、穿墙管、变形缝等细部处理，是确保防水工程质量的关键此外，现代防水设计强调多道设防原则，即采用多层次、多方法的综合防水措施，提高整体防水可靠性防水材料分类沥青基防水材料改性沥青卷材改性沥青卷材沥青涂料SBS APP热熔性沥青涂料是苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物，是无定形聚丙烯，添加到沥青中提高SBS--APP添加到沥青中形成网状结构，显著提高沥沥青的耐热性和抗老化性施工温度需达°，形成厚度180-220C青的弹性和低温柔性低温柔性°至°不开裂的防水层，耐久性好，但施工受•-5C-10C3-5mm低温柔性°至°不开裂天气限制•-15C-25C拉伸强度纵向•≥300N/50mm拉伸强度纵向•≥250N/50mm断裂伸长率溶剂型沥青涂料•≥25%断裂伸长率•≥35%耐热度°不流淌•≥120C沥青溶于有机溶剂，施工方便，但含VOC耐热度°不流淌•≥85C适用于高温地区和平屋面，耐老化性好，高，环保性差适用于寒冷地区和有一定变形要求的建筑但低温性能不如卷材SBS乳化沥青涂料防水工程，是目前国内应用最广泛的沥青卷材沥青微粒悬浮于水中，环保无毒，适用于潮湿基面，但干燥时间长，耐水性较差高分子防水材料防水卷材防水卷材橡胶卷材PVC TPOEPDM聚氯乙烯防水卷材是一种热塑热塑性聚烯烃防水卷材结合了三元乙丙橡胶防水卷材是一PVC TPOEPDM性高分子材料，以树脂为主要和的优点，环保无毒，种热固性弹性体，具有超强的耐老PVC PVCEPDM原料，添加增塑剂、稳定剂等制成抗老化性好，抗根穿刺能力强典化性能和伸缩适应能力典型性能典型性能厚度，抗型性能厚度，抗拉厚度，断裂伸长率

1.2-

2.0mm

1.2-

2.0mm

1.2-

2.0mm拉强度，断裂伸长率强度，断裂伸长率，，抗撕裂强度，15MPa12MPa500%400%26N/mm，低温柔性°，使用使用寿命约年适用于屋顶使用寿命年缺点是接缝处理300%-25C25-3025寿命约年特点是接缝可热花园、绿色屋顶等防水工程，具有复杂，需要专用胶粘剂，施工工艺15-20风焊接形成均质连接，但与沥青类卓越的抗紫外线能力要求高材料不相容聚氨酯防水涂料聚氨酯防水涂料是目前性能最PU优的涂料防水材料，分为单组分和双组分两种典型性能固含量，抗拉强度，断裂90%

2.0MPa伸长率，粘结强度450%能形成无接缝的整体防

1.0MPa水层，但对基层要求高，需严格控制施工环境温度和湿度第十章常用建筑材料

（七）保温隔热材料保温材料的热工原理保温材料主要通过降低热传递实现隔热效果材料内部的大量微小气孔限制了热传导、对流和辐射，导热系数是表征保温性能的关键指标，数值越小表示隔热性能越好气λ体在静止状态下导热系数仅为，而多孔材料通过封闭大量气泡，实现

0.024W/m·K接近此值的导热性能常见保温材料分类与特性保温材料分为无机保温材料（如岩棉、玻璃棉、泡沫玻璃等）和有机保温材料（如、、等）两大类无机材料防火性好，但吸水率高；有机材料保温性能EPS XPSPU优，但火灾风险高不同保温材料导热系数从到不等，根据

0.

0220.045W/m·K建筑部位和性能要求选择合适的材料应用技术与节能效果保温材料在建筑围护结构中的应用形式多样，包括外墙外保温、外墙内保温、夹心保温、屋面保温等科学选择保温材料和系统，可降低建筑能耗在40-60%严寒地区，保温层厚度可达，而在温暖地区，厚150-200mm50-100mm度即可满足需求保温材料分类与指标无机保温材料有机保温材料复合保温材料岩棉由玄武岩等熔融后纤维化而成聚苯板聚苯乙烯颗粒发泡成型保温砂浆水泥砂浆轻质骨料••EPS•+挤塑板聚苯乙烯挤出发泡成型真空绝热板芯材阻气层真空•XPS•++玻璃棉由废弃玻璃熔融拉丝制成•保温装饰一体板保温层装饰层•+泡沫玻璃玻璃粉末加发泡剂烧结聚氨酯异氰酸酯与多元醇反应••PU相变材料具备储热和释热功能•膨胀珍珠岩火山岩经高温膨胀酚醛泡沫酚醛树脂发泡••复合保温材料结合不同材料优点，如真膨胀蛭石云母经高温膨胀聚乙烯泡沫聚乙烯发泡材料••空绝热板导热系数可低至，但造价高、施工难度无机保温材料主要优点是不燃性好（级有机保温材料隔热性能优异，导热系数

0.008W/m·KA大；保温砂浆虽导热系数较高防火），耐高温，但缺点是吸水率高，可低至，轻质、

0.06-

0.022-

0.035W/m·K，但施工简便、与基层隔热性能受潮湿影响大，导热系数一般施工方便，但耐火性能差（级），

0.09W/m·KB1-B3粘结性好在高温下会释放有害气体

0.035-

0.045W/m·K常用保温材料性能材料类型密度导热系数防火等级吸水率优缺点kg/m³[W/m·K]%岩棉级不燃防火性好，吸声性好，但吸水易80-

1500.035-

0.045A≤

3.0潮解聚苯板级价格低，但抗压强度低，易老化EPS18-

220.039-

0.041B1-B2≤

1.5挤塑板级抗压强度高，防水性好，但价格XPS30-

350.030-

0.032B1-B2≤

0.5高聚氨酯泡沫级导热系数最低，但燃烧释放有毒35-

450.022-

0.024B2≤

2.0气体泡沫玻璃级不燃完全不燃，抗压强度高，但价格120-

1600.040-

0.050A≤

0.5贵保温材料的性能对比显示，有机保温材料如聚氨酯具有最优异的保温性能，其导热系数最低；而无机材料如岩棉、泡沫玻璃则具备更好的防火性能在实际应用中，需要综合考虑保温性能、防火要求、使用环境和经济因素来选择合适的材料随着技术进步，各类保温材料都在不断改进性能如添加阻燃剂的、可达到级防火要求；加入憎水剂的岩棉也能显著降低吸水率；新型复合保温材料综合了不同材料的优点，如真空绝热板导热系数仅为EPS XPSB1，性能远超传统材料，但成本高昂，主要用于空间受限的特殊部位

0.008W/m·K保温系统与应用外墙外保温屋面保温地面保温外保温系统将保温层设置在墙体外侧，包屋面保温分为正置式和倒置式两种正置地面保温主要用于采暖地区的一层地面和括薄抹灰系统（）、幕墙式保温系统式保温层在防水层内侧，构造简单但防水架空层，常用材料为挤塑板、泡沫EIFS XPS和保温装饰一体板系统薄抹灰系统是最层易老化；倒置式保温层在防水层外侧，玻璃等高抗压材料，厚度一般为30-常用的方式，由保温板、抗裂砂浆、玻纤可保护防水层延长使用寿命，但对保温材地暖系统下设置保温层可减少向50mm网格布和饰面层组成外保温优点是热桥料防水性有较高要求，通常采用挤塑下热损失，提高热效率采用轻XPS30-40%少、墙体蓄热好，缺点是易受外界环境影板平屋面保温层厚度北方地区要求集料混凝土可同时实现保温和找平功能，响，防火要求高，南方地区但保温效果不如专用保温板150-200mm50-100mm第十一章建筑装饰材料工程应用与设计要点材料组合与施工工艺选择原则与评价标准2性能、环保与美观装饰材料的种类与功能从涂料到饰面材料建筑装饰材料是建筑工程中直接影响建筑空间视觉效果和使用体验的重要材料，它们不仅具有装饰美化功能，还承担着保护结构、改善环境、提升空间品质等多重任务随着人们对生活品质要求的提高，装饰材料的种类、性能和应用技术也在不断发展和创新现代建筑装饰材料种类繁多，主要包括涂饰材料（涂料、壁纸）、饰面材料（石材、陶瓷、木材、金属、玻璃、塑料等）和其他功能性装饰材料（吸声材料、装饰线条等）优质的装饰材料应具备良好的物理性能、化学稳定性、卫生安全性能（如低、无甲醛等）以及美观舒适的VOC视觉效果在选择和应用装饰材料时，应综合考虑功能需求、环境条件、经济成本和可持续性原则建筑涂料饰面材料陶瓷砖分类瓷质砖、炻瓷砖、陶质砖•性能指标抗折强度，吸水率（瓷质砖）•30MPa

0.5%特点耐磨、耐腐蚀、易清洁•应用墙面、地面、台面•新品种通体砖、大规格薄板砖（×，厚度）•

31.5m3-6mm石材种类花岗岩、大理石、砂岩、石灰石•性能区别花岗岩硬度高，大理石质地细腻•加工方式磨光、火烧、喷砂、荔枝面•防护处理防水剂、防油剂，延长使用寿命•环保问题部分石材放射性元素含量需检测•玻璃功能玻璃钢化玻璃（抗弯强度）•120MPa节能玻璃玻璃，遮阳系数•LOW-E

0.4-

0.6装饰玻璃彩釉、夹丝、夹胶、喷砂•特种玻璃防火、防弹、智能调光•应用趋势超大尺寸、超薄、曲面成型•金属与塑料金属板铝板、不锈钢、钛锌板、铜板•表面处理阳极氧化、喷涂、拉丝、蚀刻•塑料板材、、、、亚克力•PVC PSABS PC环保要求甲醛释放量•

0.1mg/L防火性能金属级，塑料级•A B1-B3第十二章新型绿色建材绿色建材的特点与评价体系绿色建材是指在全生命周期内可减少对自然资源消耗、减轻环境污染，并具有健康、高性能、高耐久性的建筑材料评价体系主要从资源属性、能源属性、环境属性和健康属性四个维度进行量化评估，形成三星级评价标准新型环保材料介绍新型环保建材包括替代材料（粉煤灰砖、新型胶凝材料）、新兴复合材料（纤维增强复合材料、相变材料）和功能材料（光催化净化材料、自清洁材料、智能材料）等这些材料通过创新技术和配方，实现了节能、减排和功能提升未来发展趋势与应用前景绿色建材发展趋势包括超低能耗、近零碳排放、健康舒适和智能化功能随着碳达峰、碳中和目标的推进，绿色建材市场将持续扩大，预计到年，绿色建材在新建建筑中的应用比例将2030超过80%新型绿色建材的发展是建筑业可持续发展的关键支撑传统建材生产过程能耗高、污染大，如水泥生产占全球碳排放的左右而新型绿色建材通过创新配方和工艺，显著降低了资源消耗和环境影响例如，以工业废8%渣替代部分水泥的混凝土可减少碳排放；采用高强钢材可减少用钢量30-40%20-30%绿色建材的评价体系已日趋完善，我国已发布《绿色建材评价标准》等系列标准，为绿色建材认证提供了技术依据具有良好市场前景的绿色建材包括低碳水泥、节能玻璃、保温材料、装配式建筑构件以及各类功能性材料这些材料的应用不仅有助于建筑节能减排，还能提升建筑使用品质，创造更加健康、舒适的居住环境绿色建材发展30%+水泥生产₂减排率CO通过原料替代和工艺创新实现90%+建筑垃圾资源化率从废弃物到再生骨料的转化50%+保温性能提升比例新型材料导热系数显著降低

0.1mg/m³室内控制标准VOC严格控制有害物质释放量绿色建材的发展正在多个方向取得突破低碳水泥通过使用粉煤灰、矿渣等工业副产品替代部分熟料，同时优化生产工艺，实现₂减排以上更先进的新型胶CO30%凝材料如地质聚合物水泥，可实现近的碳减排，成为传统水泥的重要替代方案50%建筑垃圾资源化是另一个重要发展方向先进的分拣和加工技术可将建筑垃圾转化为再生骨料，应用于非承重混凝土和路基材料，资源化率可达以上在装饰材90%料领域，无甲醛人造板已实现工业化生产，室内控制在以下，满足高标准健康要求新型保温材料如气凝胶、真空绝热板等，导热系数比传统材料降VOC

0.1mg/m³低以上，大幅提升建筑节能效果绿色建材评价指标体系包括资源节约、能源节约、环境保护和健康舒适四个维度，共设置三星级标准，为绿色建材市场提供了50%客观评价依据课程总结与展望材料选用原则基础知识框架回顾性能、经济、环保与适用性的平衡2从材料物理力学性质到各类常用建材新材料发展趋势低碳、智能、多功能的未来方向课程实践与应用学习资源与参考文献实验、实习与工程案例分析教材、标准与在线学习平台通过本课程的学习，我们系统掌握了建筑材料的基本性质、分类方法和应用技术从材料的物理力学性质入手，探讨了各类常用建材的特性、生产工艺和应用要点，建立了完整的知识体系这些知识是进行建筑设计、施工和管理的基础，对于确保建筑工程质量和安全具有重要意义展望未来，建筑材料将朝着低碳环保、高性能化、多功能化和智能化方向发展低碳环保体现在材料全生命周期的能源消耗和环境影响降低；高性能化意味着材料强度、耐久性等基本性能的提升；多功能化则是指材料同时满足结构、保温、装饰等多种需求；智能化则体现在材料能够感知环境变化并做出相应反应作为建筑工程专业人员，我们需要不断学习新知识、掌握新技术，关注行业发展动态，为推动建筑业的绿色可持续发展贡献力量。