建筑材料电子教案(邓小锋)

绵 阳 职 业 技 术 学 院

MIAN YANG VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

教 案

科 目 建筑材料 教 师 邓小锋 时 间 2013.8 编 号 1

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授课顺序 1 专业及班级 授课日期 课 题 绪论 第一章 材料的基本性质 第一节 材料的物理性质 教 学 绪论部分掌握材料分类及材料标准。 第一章90%以上的内容是需要掌握的，包括各性质的含义、性质与指标目 的 间的关系、各性质间的相互关系。 重 点 与 难 点 重点：密度、表观密度、堆积密度的异同点。 难点：在体积状态上的区别。 教 具 PPT、便携式音箱等 授 课 类 型 方 法 教 学 评 价

讲述、讲解、练习 结合工程实例提出材料学习的内容及方法，效果比较理想。 2

绪 论

内容：多、乱、杂、需要“记忆” 【上至绸缎，下至葱蒜；一看就懂，一学就会，一放就忘】 特点： 理解→记忆 1、本门课程特点 ↓ 含义 方法：知其然，更知其所以然→是什么，为什么，怎么样

2、建议：

（1）笔记记在书上；

（2）理解含义在课堂上，即老师讲的内容→认真听； （3）培养独立思考，独立分析，独立解决问题的能力； （4）标准化考试以性能及应用为主； （5）中心线→性能及应用。

3、要求：

（1）取消作业，以提问形式代替（限时答完）以应用为主，即书中无直接答案； （2）回答问题时：声音、语言、正确；

预习报告；

（3）试验：单独记分，试验课 抽查→不及格没有资格考试；

试验报告。

一、建筑材料的定义

建筑材料的定义有广义与狭义两种:

1. 广义的建筑材料是指建造建筑物和构筑物的所有材料，包括使用的各种原材料、半成品、成品等的总称。 如粘土、铁矿石、石灰石、生石膏等。

2. 狭义的建筑材料是指直接构成建筑物和构筑物实体的材料。如混凝土、水泥、石灰、钢筋、粘土砖、玻璃等。

本门课程学习内容狭义的建筑材料。

二、建材的发展

古：1.古代劳动人民成功的使用建材实例（长城、木塔、文物）

2.至今仍是“谜”：铜车马、金字塔、三角洲。

今：1.产业结构落后：研究、制造、应用各自独立→ 闭门造车。

环境污染（空气、人体等）

2.材料性能落后 能源浪费 一次性

未：1.生态、环境、可持续发展

2.轻质、高强、多功能

3.按指定性设计、生产材料

3

化工产业副产品→建材

4.各行业间的渗透 河、湖、海清理物→建材 垃圾、灰渣 →建材 三、地位

1.物质基础：万丈高楼平地起，全靠材料摆积起 2.经济基础：50%以上 四、分类及标准

1.分类：有机、无机、复合

国标 行业标 地方标 企业标

2.标准：

GB、GB/T 即强制性，推荐性。

第一章 材料的基本性质 第一节 材料的物理性质

各项性质的含义与指标

※均为引导、提示学生思考回答 教学目的：

性质与指标之间的关系

一、与质量有关性质

1.密度：绝对密实状态下，单位体积的质量 2.表观密度：自然状态下，单位体积的质量 m

相同点： ，不同点：体积，V0=V1+V，V

体积当为散粒材料时： m

3.积密度：近似密度状态下，单位体积的质量（选学）相同点：

体积4.堆积密度：自然堆积状态下，单位体积的质量 ※不同点： V0＇=V0+V容

V＇= V+V封闭 对比= V0 ＇←V0 ←V＇←V

↓ ↓ ↓

空隙 开口孔隙 封闭孔隙 质量

※：1、某标准粘土砖如何计算：ρ0、ρ ↑

2、某大坝用石材如何计算：ρ＇、ρ0＇ 从m→体积→计算

↓

测定（方法）

5.孔隙率：孔隙所含比例，P=

V孔V0－V

， P= VV

P= 1－ρ0/ρ

4

P+D=1

※：1、孔隙率的意义即干什么用→致密程度 2、孔隙率对材料性质的影响 P↑，ρ？ P↑，ρ0？ 3、孔隙特征 开口，封闭 粗大，连通 吸水性强度

……

抗冻性，耐水性

当为散粒材料时：

6.空隙率与填空率：骨料级配，含砂率。

P＇+ D＇

5

=1，意义：致密程度，

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授课顺序 1 专业及班级 授课日期 课 题 第一节 材料的物理性质 第二节 材料的力学性质 第三节 材料的耐久性 教 学 同前，掌握基本性质的含义及相互关系，并运用对比和总结方法提出异 同点。 目 的 重 点 与 难 点 重点：吸水性、吸湿性、耐水性、抗冻性、导热系数、强度。 教 具 PPT、便携式音箱等 授 课 类 型 方 法 教 学 评 价

讲述、讲解、练习 从理解含义入手，理解公式，即从含义的理解上可直接导出表达式不需死记公式。 7

二、与水有关的性质

一滴水 从外观判断：（1）亲（2）憎 注：界限→90 从夹角（湿润角）：≤90亲 ＞90憎

（1） 某材料 （2）

1、吸水性： 浸水状态下，吸收水分的性质 相同点：吸水→吸多少水 2、吸湿性：潮湿空气中，吸收水分的性质 不同点：水哪来的？水，空气。

水

指标：吸水性→吸水率，率→比例→分式→分子，分母→

？

吸湿性→含水率，率→比例→分式→

m水

吸水率 W质=

m干

W体=V水/V0 ， 提示：什么情况下用W质式W体，例：海绵和砼。

含水率，W含=m水/m干， 问会有体积含水率吗？ ↓ 湿度

※：前后的某砖和某石如何计算的吸水率和含水率 3、耐水性：长期饱和水，不破坏，强度不显著下降的性质

↓ 长时间 肯定是有损失

哪种强度更合适？拉、压、弯、剪

指标：软化系数K软= fc水/fc干（0—1）K应用举实例 ※=1 <1 > 1。

不变 折减 提

下降 高 损失

指示：K软↑耐水性？若为K软= 0.85，说明？ 4、抗冻性：吸水饱和，冻融循环，不破坏，不显暑降低强度

冻坏机理 体积膨胀90% 强度损失≤25%（不超过）

温度应力 质量损失≤5% （不超过）

如：某砖第47次循环后强度损失20%，质量损失8%则F？ 指标：抗冻等级Fxx 三、与热有关

导热系数入↑导热性↑，保温隔热性↓

※保温隔热材料如何选 入 =？大，小 热容系数=？大，小

第二节 材 料 力 学 性 质

一、强度

8

定义：例某柱在压力下，分别为1㎏、 2kg??至15kg裂缝产生。

粉笔 则应力=1kg/A，2kg/A??强度=15kg/A

形式：表2—3，注意ftm=3Fl/2bh2 特定条件下 集中力

fc，ft，fv，ftm 中心

矩形 二、弹性及塑性

1尺松紧带 刚买：1尺 拉 力 1.5 尺 变 形 0.5尺（弹性变形）→弹性 3个月后：1.1尺 拉 力 1.5尺 =0.1尺（塑性变形）→塑性 0.4尺（弹性变形）→塑性 三、脆性及韧性

某梁→微小裂缝→裂缝即而断→脆性：无明显塑性变形 某钢筋→变形，但无裂缝→冲击及振动荷载→冲击韧性

万吨油轮“世界协和号”冷脆性

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授课顺序 1 专业及班级 授课日期 课 题 第二章 气硬性胶凝材料 教 学 目 的 了解石灰、石膏的分类，生产。 掌握石灰、石膏的硬化原理、性能及应用。 重 点 与 难 点 重点：石灰、石膏的硬化原理、性能及应用。 教 具 PPT、便携式音箱等 授 课 类 型 方 法 教 学 评 价

讲述、讲解、练习 石灰、石膏、凝结硬化不需要在此章讲得太细，放在水泥部分。 11

第二章 气 硬 性 胶 凝 材 料

教学目的：凝结硬化原理 性能及应用

水化→凝结→硬化→产生强度→发展强度→保持强度 ↓ ↓ ↓ ↓ 水低热 初凝 体积 养护

终凝 收缩

气硬性胶凝材料：空气

水硬性胶凝材料：空气、水

第一节 石 灰

一、制备

CaCO3→CaO 过火→消除

欠火

二、凝结硬化

1、熟化：CaO + H2O → Ca（OH）2 + 热

↓ ↓

生 熟

2、凝结硬化

CaO + H2O →Ca（OH）2 结晶： Ca（OH）2 +CO2→CaCO3 碳化 结晶：里→表，碳化：表→里 使用前：CaO，使用后：Ca（OH）2 、CaCO3 三、性能

1、可塑性，保水性好

为什么：Ca（OH）2 ，怎么样：混合砂浆 如：MU10，M10混合砂浆 2、凝结硬化慢

为什么：※碳化→表面 影响 深入碳化 影响进一步结晶 怎么样：雨季抹灰？ 3、体积收缩大

为什么：水蒸发；怎么样：不能单独使用 ※从上述哪个方面简述气硬性更为合适

贮运注意事项：防潮，防水，防火，避免接触易燃易爆

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改

MU10，M10水泥→ 砌体强度×0.85※含义：下降15% 成

第二节 石 膏

一、制备

从图4—1注意：同一原料，不同温度、压力→不同产品 二、凝结硬化

CaSO4·1／2 H2O→CaSO4·2H2O 原理 结晶作用

使用前 使用后 三、特性 1、凝结硬化快

为什么：CaSO4·1／2 H2O溶解度大，CaSO4·2H2O溶解度小 怎么样：※ 模型石膏

医药石膏：打石膏固定 建筑工程：如门窗固定

2、孔隙率大：※表观密度↓吸湿性↓强度↓抗车性↓保温隔热↑ 为什么：理论用水与实际用水的差距

↓ 理论+施工

怎么样：※引导学生举例：如墙体材料（轻、吸湿、保湿、白等） 3、体积膨胀

为什么：1/2 H2O→2 H2O 怎么样：固定、模型 4、防火性好

为什么：孔隙率↑，失去结晶水，无水CaSO4 怎么样：隔墙

贮藏注意事项：防潮防水、贮存期？过长会怎么样？

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授课顺序 1 专业及班级 授课日期 课 题 第三章 水泥 第一节 硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥 教 学 目 的 了解水泥发展史，制备工艺 掌握水泥的定义代号，矿物成分及性能 重 点 与 难 点 重点：定义，代号，矿物成分及性能 难点：矿物成分的性能 教 具 PPT、便携式音箱等 授 课 类 型 方 法 教 学 评 价

讲述、讲解、练习 从矿物成分特性表上入手。分析水泥有关性质效果很好，如何分析见＃所示。 15

第三章 水 泥

第一节 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥

一、硅酸盐水泥→波特兰水泥 定义及代号，熟料的矿物成分及特性

技术性质 合、不、废

性能及应用

1、制备 优、一、合 按比例 烧 石膏 磨

原料 生料 熟料 水泥“二磨一烧”

1450℃ 磨 混 混合 化学成分与矿物成分

取 取

水泥性能 熟料 矿物成分及含量比例 决 决

2、定义及代号：

P·Ⅰ：熟料 + 石膏 P·Ⅱ：熟料 + 石膏+＜5%的石灰石或粒化高炉矿渣 3、熟料的矿物成分及特性

＃ 水化→凝结→硬化→产生强度→发展强度→保护强度

↓ ↓ ↓

水化热→初凝、终凝 护养：温度、湿度

水化速度←凝结硬化速度←强度发展速度 C3A > C3S > C4AF > C2S ↓ ↓ ↓

水化热 初凝、终凝 早期强度、后期强度 C3s C2S C3A C4AF 凝结硬化速 快 小 最快 中 度 后期强度对早期强度强度 早期强度高 中 ※ 高 贡献 水化热 ※大 最小 最大 中 抗腐蚀性 中 稍大 小 大 干缩 中 小 大 小 水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞BC2S C3S在28天内可水化75%，并区别年强度的70—80%，一般说C3S含量高水泥质量好。

C3S在后期强度高，甚至几十年后仍继续水化。

C3S早期强度发展迅速，但绝对值不高，以后几乎不在增长，甚至有倒缩，干缩大，抗硫酸盐腐蚀差，C4AF水化速度介于C3A与C3S之间，早期强度类似C3A，后期强度类似C2S，抗冲击性及抗硫酸盐腐蚀性好。

石膏适量，过少：起不到缓凝作用，过多：水泥石腐蚀→提示与后面的联系

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水泥石的结构：A、B、C、D、E。

A－未水化水泥颗粒；B－胶体粒子（C－S－H等）； C－晶体粒子（Ca（OH）2等）；D－毛细孔（毛细孔水）； E－凝胶孔

C3S、C2S →C3 S3H6 C→S→H凝胶

水化生成物：

Ｃa(OH)2→晶体

C3A

C4AF ——C3H６→晶体

CaSO4.2H2O→C3A3SO4·31H2O

思考题（提问）：

1、甲、乙厂水泥的特点或差异

C3S C2S C3A C4AF 56 28 10 6 甲 41 42 8 6 乙

2、制备早强、低水化热水泥时，矿物成分如何的调整？

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授课顺序 1 专业及班级 授课日期 课 题 第三章 水泥 第一节 硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥 教 学 了解水泥技术性质要求的内容。 掌握细度，凝结时间，体积安定性，强度四大技术性质含义，标准及意目 的 义 重 点 与 难 点 重点：细度，凝结时间，体积安定性，强度 教 具 PPT、便携式音箱等 授 课 类 型 方 法 教 学 评 价

讲述、讲解、练习 结合工程实例，效果很好。如与四大技术性质有关的生产效益（过细），工期索赔（终凝），冻裂（呼市水暖，根河铁轨），强度（混合）。 19

4、技术性质

合格品 决定水泥能否使用的条件： 废 品 不合格 含义、标准、意义（为什么、目的） （1）细度：粗细程度。

过细→厂家能量消耗大，硬化后干缩大→可能性小 适中→不得大于某粒经←限制粗

过粗→厂家能量消耗小，使用受影响→可能性大

※细：表面积↑与水接触的面积↑水化充分，彻底，速度↑凝结硬化↑强度发展速度↑早期强度↑。

初凝：保证必要工序完成所需的时间 时间足够→不能过短

（2）凝结时间： 过短→工序完不成→无法施工→废品

终凝：决定拆模时间 尽可能短→不能过长， 过长→折模延长→工期拖延→索赔

（3）体积安定性：硬化过程中体积变化的稳定性

除膨胀水泥外 一般水泥体积均有收缩，但这些膨胀与收缩在硬化之前完成。 硬化→体积变化，稳定（收缩或膨胀）→可采用措施预防

浆体→体积变化，不稳定（收缩和膨胀、变化值不定）→无影响 【硬化后体积变化 →不稳定】

例：铁轨连接缝宽：呼市冬季水暖（－19℃→－29℃） MgO，SO3含量超标或沸煮验检不合格→安定性不良→废品 （4）强度

标准试件：40×40×160（ISO标准砂，水，水泥）→胶砂 标准条件养护：温度20±3℃，湿度＞90% 等级的确定：令期：3天，28天

测fc,fcm ：三折六压 以28天的fc定等级

值

抗折 取舍异常值，波动不能过大

抗压

（5）水化热

有利方面：冬季施工 不利方面：大体积

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第四节 混凝土的强度

一、砼强度的种类

标准试件：150×150×150mm3 砼抗压强度 立方体抗压强度 标准养护：20±3℃，＞90%

轴心抗压强度 令期：28天抗压强度

砼抗拉强度 轴心抗拉强度

劈裂抗拉强度

二、砼强度等级的确定

以立方体抗压强度标准值确定（划分）

↓

抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率≤5%

例C30 100个试块：强度分别为38、39?34、32、31、29、28、21、24、27

95个 5个 标准值 三、影响砼强度的因素

考虑骨科CC

P91式4-4应扩展理解：f水泥= f水泥· f砼= αaf水泥（ －

WW种类影响

αb）

c/w↑、f水泥↑、f水泥↑

骨料，养护条件，令期，试验条件 四、提高砼强度的措施

因素：水泥强度，W/C 养护条件， 密实

措施： ↑ ↓ 温、温↑→温湿养护 机械施工，外加剂

第五节 砼的变形性能

变形 化学收缩→水化

非荷载作用下

温度变形→温度

短期荷较下：α—ε从0→极限(强度)

荷载作用下

荷载不变 长期荷载下：徐变 随时间↑变形↑

干温变形→温度 可启发学生总结

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授课顺序 1 专业及班级 授课日期 课 题 第六节 砼的耐久性 第七节 其它混凝土 第八节 砼质量控制及强度评定 教 学 了解其它砼的特点，砼今后的发展趋势 熟悉耐久性包括哪向个方面，提高耐久性的措施，砼质量控制的内容及目 的 强度评定方法，适用范围 重 点 重点：强度评定方法及适用范围，砼变形的种类，耐久性含义及提高耐与 久性措施为主。 难 点 教 具 PPT、便携式音箱等 授 课 类 型 方 法 教 学 评 价

讲述、讲解、练习 同学们对砼今后的发展感兴趣。 48

第六节 混 凝 土 的 耐 久 性

砼耐久性的含义：在设计基准期内，保持原有性能不变的性质。 包括： 使用年限 抗渗透 抗冻性

抗侵蚀性 与什么因素有关及防止措施，通过自学、学生自己总结后 碳化 老师纠正、（时间10分钟） 碱一骨料反应：①含碱量＞0.6%

②骨料中有活性二氧化硅 ③水

第七节 其 它 混 凝 土

一、高强度混凝土

特点：强度等级≥C60， 强度高、耐久性好、变形小、

注意：水能强度等级≥42`5，掺混合材料，水泥用量≤550㎏/m

3

二、高性能混凝土

高性能混凝土：高性能水泥，高性能混合料，高效外加剂，优质骨料 三、抗渗混凝土 普通防水混凝土 抗渗压力大于0.6MPa 外加剂防水混凝土 四、轻骨料砼 膨胀水泥混凝土 基本：从“轻”字入手，对比普通砼与轻砼的区别

表观密度（轻砼）↓ 表 观 密 度 ↓ 孔 砼中以粗骨料为多，故粗骨料轻，则砼轻 隙率↑强度↓

粗骨料轻→堆积密度↓ 1、轻骨料 轻粗骨料：粒径大于5mm，ρo＇＜1000 轻细骨料：粒径≤5mm，ρo＇＜1000 1）密度等级：按堆积密度的大小划分

2）强度：轻粗骨料的强度对轻骨料砼强度有很大的影响

① 筒压强度：是指谁的强度？是反映真实强度？筒压强度与真实强度之间的关系？〖只有真实强度的1/4，砼的合理强度值〗

点接触，多向抗压破坏应力集中 ② 强度等级：是指准的强度？以什么划分等级？与筒压强度之间的关系？

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真实强度：①集料埋于砂浆中，处于受硬化砂浆约来的状态下受力；

②轻粗骨料表石粗糙，与水泥浆粘结较好； ③轻骨料周边的水泥砂浆能起拱架作用。

不同强度的陶粒，是要可配制任何强度的砼？不是，对于各种强度的陶粒来说，配制的砼强度各有一个合理的范围即陶粒的砼合理强度值，如欲配的砼强度高于陶粒的“砼合理强度值”的话，受陶粒本身强度的影响，必须大幅度提高砂浆组分的强度，才能获得要求的砼强度，使水泥用量增加，成本提高，若配制更高强度的砼的话，即使砂浆强度再提高，也无济于事。 （3）吸水率：总用水量=净用水量+附加用水量

↓

1小时吸水量 2、轻骨料砼的技术性质

（1）和易性：粘聚性、保水性好但流动性差 表现密度小→轻、上浮 表面多孔粗糙→需水多 吸水性强→吸收有效水 若达到流动性要求,就如何做？= 加水 （2)密度等级：据表面密度（干燥）划分等级 （3强度等级：按立方体抚压强度标准值划分

影响轻骨料砼强度的因素？→轻骨料的强度和水泥的强度

①首先应明确轻骨料强度虽低于普通骨料，但轻骨料砼仍可达到较高度；

②原因是轻粗骨料表面粗糙而多孔，表面呈低水灰比，轻粗骨与水泥石界面粘结高； ③受力一般不是沿界面，而是轻骨料本身的强度不足引起； ④低强度的轻骨料砼，也可能是水泥石先开裂，而向骨料延伸。 →引导学生分析什么情况下会有此状况。 （4）其它方面

弹性模量小：有利于改善建筑物的抗震性能和抵抗动载 收缩和徐变：比普通砼大 热工性：良好的保温性能

3、轻骨料砼配料比设计要点及施工要点→启发学生思考 轻骨料吸水→附加用水量 ↓ ↓ 教师提问 学生回答

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