第六章 建筑砂浆
建筑砂浆和混凝土的区别在于不含粗骨料，它是由胶凝材料、细骨料和水按一定的比例配制而成。按其用途分为砌筑砂浆和抹面砂浆；按所用材料不同，分为水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆和水泥石灰混合砂浆等。合理使用砂浆对节约胶凝材料、方便施工、提高工程质量有着重要的作用。
第一节 砂浆的技术性质
一、新拌砂浆的和易性
砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层，且与基层紧密黏结的性质。包括流动性和保水性两方面含义。
（一）流动性
影响砂浆流动性的因素，主要有胶凝材料的种类和用量，用水量以及细骨料的种类、颗粒形状、粗细程度与级配，除此之外，也于掺入的混合材料及外加剂的品种、用量有关。通常情况下，基底为多孔吸水性材料，或在干热条件下施工时，应选择流动性大的砂浆。相反，基底吸水少，或湿冷条件下施工，应选流动性小的砂浆。
（二）保水性
保水性是指砂浆保持水分的能力。保水性不良的砂浆，使用过程中出现泌水，流浆，使砂浆与基底黏结不牢，且由于失水影响砂浆正常的黏结硬化，使砂浆的强度降低。影响砂浆保水性的主要因素是胶凝材料种类和用量，砂的品种、细度和用水量。在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等粉状混合材料，可提高砂浆的保水性。
二、硬化砂浆的强度
影响砂浆强度的因素有：当原材料的质量一定时，砂浆的强度主要取决于水泥标号和水泥用量。此外，砂浆强度还受砂、外加剂，掺入的混合材料以及砌筑和养护条件有关。砂中泥及其他杂质含量多时，砂浆强度也受影响。
第二节 砌筑砂浆
一、砌筑沙浆的组成材料
（一）胶凝材料
用于砌筑沙浆的胶凝材料有水泥和石灰。水泥品种的选择与混凝土相同。水泥标号应为砂浆强度等级的4-5倍，水泥标号过高，将使水泥用量不足而导致保水性不良。石灰膏和熟石灰不仅是作为胶凝材料，更主要的是使砂浆具有良好的保水性。
（二）细骨料
细骨料主要是天然砂，所配制的砂浆称为普通砂浆。砂中黏土含量应不大于5%；强度等级小于M2.5时，黏土含量应不大于10%。砂的最大粒径应小于砂浆厚度的1/4-1/5，一般不大于2.5毫米。作为沟缝和抹面用的砂浆，最大粒径不超过1.25毫米，砂的粗细程度对水泥用量、和易性、强度和收缩性影响很大。
二、砂浆配合比选择
（一）砌筑沙浆的种类及强度等级的选择
1、砌筑沙浆的种类
常用的砌筑砂浆有水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。水泥砂浆适用于潮湿环境及水中的砌体工程；石灰砂浆仅用于强度要求低、干燥环境中的砌体工程；混合砂浆不仅和易性好，而且可配制成各种强度等级的砌筑沙浆，除对耐水性有较高要求的砌体外，可广泛用于各种砌体工程中。
2、砌筑沙浆强度等级的选择
一般情况下，多层建筑物墙体选用M1-M10的砌筑沙浆；砖石基础、检查井、雨水井等砌体，常采M5砂浆；工业厂房、变电所、地下室等砌体选用M2.5-M10的砌筑沙浆；二层以下建筑常用M2.5以下砂浆；简易平房、临时建筑可选用石灰砂浆。
（二）砌筑沙浆的配合比
砂浆拌合物的和易性应满足施工要求，且新拌砂浆体积密度：水泥砂浆不应小于1900千克/立方米；混合砂浆不应小于1800千克/立方米。砌筑沙浆的配合比一般查施工手册或根据经验而定。
第七章 烧结制品和熔融制品
本章只要求掌握烧结普通砖。烧结普通砖是以黏土、页岩、粉煤灰等为主的原料，经成型、干燥、焙烧而成的实心砖或空洞率不大于15%的砖。
（一）烧结普通砖的技术性质
1、基本物理性质
烧结普通砖的标准外行尺寸为240*115*53毫米，在加上10毫米砌筑灰缝，4块砖长或8块砖宽、16块砖厚均为1米。1立方米砌体需砖512块。
2、外观质量
砖的外观质量，主要要求其两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺楞掉角尺寸、裂纹长度及完整面等六项内容符合规范规定。
3、抗风化性能
抗风化性能是指砖在长期受到风、雨、冻融等综合条件下，抵抗破坏的能力。凡开口孔隙率小、水饱和系数小的烧结制品，抗风化能力强。
4、泛霜与石灰爆裂
泛霜是砖在使用中的一种析盐现象。砖内过量的可溶盐受潮吸水溶解后，随水分蒸发向砖表面迁移，并在过饱和下结晶析出，使砖表面呈白色附着物，或产生膨胀，使砖面与砂浆抹面层剥离。对于优等砖，不允许出现泛霜，合格砖不得严重泛霜。石灰爆裂是指砖坯体中夹杂着石灰块，吸潮熟化而产生膨胀出现爆裂现象。对于优等品砖，不允许出现最大破坏尺寸大于2毫米的爆裂区域；对于合格品砖，要求不允许出现破坏尺寸大于15毫米的爆裂区域。
第八章 建筑金属材料
本章重点介绍建筑钢材，包括钢结构用型钢、钢板和钢管，以及钢筋混凝土用钢筋和钢丝。是本书重点之一。
第一节 建筑钢材基本知识
一、铁和钢的概念
（一）铁
铁分为白口铁和灰口铁。白口铁主要作为炼钢的原料；灰口铁可直接用于铸造，故称铸铁。
（二）钢
将熔融的生铁进行氧化，使其中碳、硫、磷等杂质含量降低到允许范围内，这种碳含量低于2%的铁碳合金称为钢。
二、钢的分类
按合金元素含量将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类。非合金钢又叫碳素钢，按含碳量不同又分为低碳钢（碳含量小于0.25%）、中碳钢（碳含量在0.25%-0.60%）和高碳钢（碳含量大于0.60%）。建筑工程中，主要使用非合金钢中的低碳钢及低合金钢加工产品。
第二节 建筑钢材的主要技术性质
一、力学性质
（一）抗拉性能
拉伸作用，是建筑钢材主要受力形式，所以，抗拉性能是表示钢材性质和选用钢材最重要的指标。钢材受拉直至破坏经历了四个阶段：
1、弹性阶段：在此阶段，钢材的应力和应变成正比关系。此阶段产生的变形是弹性变形。
2、屈服阶段：随着拉力的增加，应力和应变不再是直线关系，钢材产生了弹性变形和塑性变形。当拉力达到某一定值时，即使应力不再增加，塑性变形仍明显增长，钢材出现了屈服现象，此点对应的应力值被称为屈服点（或称屈服强度）。屈服点是重要的指标，它表明钢材若在屈服点以上工作，虽然没有断裂，但会产生较大的塑性变形。因此，在结构设计时，屈服点是确定钢材容许应力的主要依据。
3、强化阶段：拉力超过屈服点以后，钢材又恢复了抵抗变形的能力故称强阶段。强化阶段对应的最高应力称为抗拉强度或强度极限。抗拉强度是钢材抵抗断裂破坏能力的指标。虽然在结构设计时不能利用，但却可以根据屈强比来评价钢材的利用率和安全工作程度。屈强比是屈服强度比抗拉强度，若屈强比小，钢材在偶而超载时不会破坏，但屈强比过小，钢材的利用率低，是不经济的。适宜的屈强比应该是在保证安全使用的前提下，钢材有较高的利用率。通常情况下，屈强比在0.60-0.75范围内是比较合适的。
4、颈缩阶段：过了抗拉强度以后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在受拉试件的某处，迅速发生较大的塑性变形，出现颈缩现象，直至断裂。
（二）冲击韧性
冲击韧性是指在冲击荷载作用下，钢材抵抗破坏的能力。钢的冲击韧性受下列因素影响：
1、钢材的化学组成与组织状态：钢材中硫、磷的含量高时，冲击韧性显著降低。细晶粒结构比粗晶粒结构的冲击韧性要高。
2、钢材的轧制、焊接质量：沿轧制方向取样的冲击韧性高；焊接钢件处的晶体组织均匀程度，对冲击韧性影响大。
3、环境温度：当温度较高时，冲击韧性较大。当温度降至某一范围时，冲击韧性突然降低很多，钢材断口由韧性断裂状转为脆性断裂状，这种性质称为低温冷脆性。发生低温冷脆性时的温度（范围），称脆性临界温度（范围）。在严寒地区选用钢材时，必须对钢材冷脆性进行评定，此时选用钢的脆性临界温度应低于环境最低温度。
4、时效：随着时间的进展，钢材机械强度提高，而塑性和韧性降低的现象称为时效。
二、工艺性能
冷弯性能和可焊性是建筑钢材的重要工艺性能。
（一）冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材在弯曲过程中，受弯部位产生局部不均匀塑性变形，这种变形在一定程度上比伸长率更能反映钢的内部组织状况、内应力及杂质等缺陷。因此，也可以用冷弯的方法来检验钢的焊接质量。
（二）可焊性
建筑工程中，钢材绝大多数是采用焊接方法联结的。这就要求钢材要有良好的可焊性。可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，在焊缝和附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。钢的可焊性主要受化学成分极其含量的影响。含碳量小于0.3%的非合金钢具有良好的可焊性，超过0.3%，焊接的脆硬倾向增加；硫含量高会使焊接处产生热裂纹，出现热脆性；杂质含量增加，会使可焊性降低。
第三节 建筑用钢的晶体组织与化学成分对钢性能的影响
本章主要了解化学成分对钢性能的影响。化学成分对钢性能的影响：
1、碳的影响：
碳是钢中重要元素，对钢的组织和性能有决定性影响。随含碳量增加，钢的硬度增大，塑性和韧性降低，可焊性降低，强度以含碳量为0.8%左右为最高。
2、锰的影响：
在炼钢过程中，锰起到脱氧去硫作用，提高了强度，克服由硫引起的热脆性。但当锰含量超过1%后，塑性和韧性有所下降。固溶在铁素体中的锰，使钢的强度、硬度和韧性都提高。锰在非合金钢中含量为0.2%-0.8%，在低合金钢中含量一般为1%-2%。高锰钢的耐磨性明显提高。
3、硅的影响：
在钢中，硅大部分固溶于铁素体中，少量属于非金属夹杂物。硅含量在2%以内时，可提高钢的强度，对塑性和韧性影响不大。
4、磷的影响：
磷是铁原料中带入的杂质。磷使钢在常温下的强度和硬度增加，塑性和韧性显著降低。
5、硫的影响：
硫是有害成分。硫含量增加，显著降低了钢的热加工性能和可焊性。硫和磷一样，易于偏析，含量过高时，会降低钢的韧性。
第四节 钢材的冷加工和热处理
一、钢材的冷加工强化和时效处理
（一）冷加工强化
在常温下，钢材经拉、拔、轧等加工，使其产生塑性变形，而调整其性能的方法称为冷加工。冷加工后的钢材，屈服点和硬度提高，塑性降低，钢材得到强化。若冷拉后的钢材，立即受拉，我们发现虽然屈服点提高，但抗拉强度基本不变，塑性和韧性降低，弹性模量降低。冷加工强化的原因，是冷拉超过屈服点时，塑性变形造成滑移面内晶格扭曲，畸变加剧，阻碍了进一步滑移，提高了抵抗变形的能力。
（二）时效处理
冷拉后的钢材，时效加快。若在常温下存放15-20天，可完成时效，称自然时效。若加热钢材至100-200度，则可以在更短时间内完成时效，称人工时效。经时效处理后的钢材，若再受拉，屈服点进一步提高，抗拉强度也提高，塑性和韧性进一步降低，弹性模量得到恢复。这种现象也称时效强化。建筑工地和混凝土构件厂，常利用冷拉和冷拔并时效处理方法，对钢材进行处理，提高钢材的机械强度，降低塑性，从而达到节约钢材的目的。冷拉并时效处理后钢筋，同时也被调直和除锈。当再冷拉时，要控制冷拉率及冷拉应力，使冷拉后的钢材性能符合规范规定。
二、钢材的热处理
热处理是将钢材按规定的温度制度，进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织，得到所需要的性能的一种工艺。热处理的方法有淬火、回火、退火和正火。热处理的具体方法本书不做要求。
第五节 建筑钢材的技术标准
一、碳素结构钢（非合金结构钢）
1、牌号
国家标准规定，牌号由代表屈服点的符号（Q）、屈服点值（195、215、235、255、275兆帕）、质量等级（A,B,C,D）和脱氧程度（F,b,Z,TZ）构成。其中A,B为普通质量钢；C,D为磷、硫杂质控制较严格的优质钢。脱氧程度以F代表沸腾钢，b代表半镇静钢，T和TZ分别代表镇静钢和特殊镇静钢。例如：Q235-A.F,表示屈服点为235兆帕的质量为A级的沸腾钢。
2、选用
建筑工程中主要应用的碳素钢是Q235号钢。它之所以普遍应用，主要是它的机械强度、韧性和塑性及加工等综合性能好，而且冶炼方便，成本较低。Q215号钢机械强度低、塑性大，受力后变形大，经加工及时效处理后可代替Q235使用。在选用钢的牌号时，还必须熟悉钢的质量。一般的说，平炉钢和氧气转炉钢较好；质量等级为D,C的钢优于B,A级纲；特殊镇静钢和镇静钢优于平镇静钢，更优于沸腾钢。
二、低合金高强度结构钢
1、牌号
这种钢的牌号由代表屈服点的Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三个部分按顺序排列。
2、性能
低合金结构钢比碳素结构钢强度高、塑性和韧性好，尤其是抗冲击、耐低温、耐腐蚀能力强，并且质量稳定，可节省钢材。在钢结构中，常采用低合金结构钢轧制的型钢、钢板和钢管来建造桥梁、高层及大跨度钢结构建筑。在预应力钢筋混凝土中，二、三级钢筋即是由普通质量低合金钢轧制的。
三、钢筋混凝土结构用钢筋与钢丝主要了解热轧钢筋。
1、热轧钢筋的级别和技术性能
热轧钢筋按强度等级分为四个级别。其中一级钢筋为Q235(A,B级)热轧光圆钢筋。二、三和四级钢筋符合施工用钢筋的规范规定。
2、热轧钢筋的选用
二三级钢筋属于普通质量低合金钢轧制的，适合用做非预应力钢筋和预应力钢筋；而四级钢筋是由优质合金钢轧制的，质量好、强度高，适宜做预应力钢筋；而一级钢筋宜做非预应力钢筋。随钢筋级别提高，钢筋的机械强度提高，塑性及冷弯性能均降低。当所选钢筋强度偏低，塑性偏大时，可以通过冷拉加时效处理的方法调整其性质，并达到节约钢材的目的。
第六节 建筑钢材的防锈
建筑钢材表面与周围环境接触时，往往会发生电化学腐蚀和化学腐蚀，使钢表面锈蚀。无论在堆放还是在使用过程中，钢材锈蚀后，都会造成应力截面减小，表面缺陷增多，承载力及冲击韧性降低，混凝土保护层遭受破坏，甚至造成脆性断裂。
防止钢材锈蚀的根本方法是防止潮湿和隔绝空气。目前常采用表面涂漆的隔离方法。此外也可以采取渡锌后再涂塑料涂层等方法。对重要钢结构，还可以采取阴极保护的措施。在钢筋混凝土中，尤其对预应力承重结构的防锈，首先要严格控制钢筋、钢丝质量；其次要提高混凝土密实度，加大保护层厚度，严格控制氯盐掺量，必要时掺入阻锈剂来防止钢筋锈蚀。
第九章 合成高分子材料
本章以塑料为重点，其他内容自学。
第一节 高分子材料的基本知识
常用合成树脂的性质与应用：
1、聚乙烯：聚乙烯的产量大，用途广。按合成时的压力分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。聚乙烯具有良好的化学稳定性及耐低温性，强度较高，吸水性和透水性低，无毒，密度小，易加工，但耐热性差，且易燃烧。聚乙烯主要用于生产防水材料、给排水管材等。
2、聚氯乙烯：聚氯乙烯是无色、半透明的聚合物，在加入添加剂后，可获得性质优良的硬质和软质聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯的机械强度高，化学稳定性好，耐风化性极高，但耐热性较差，使用温度范围小。
3、聚丙烯：聚丙烯为白色蜡状物，耐热性好，抗拉强度与刚度较好，硬度大，耐磨性好，但耐低温性和耐火性差，易燃烧，离火后不能自熄。
第二节 建筑塑料
一、塑料的基本组成
塑料的组成主要有：合成树脂、填充料、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂等。
二、塑料的基本性质
（一）物理性质
1、密度：塑料的密度一般为1.0-2.0克/立方厘米，约为混凝土的1/2-2/3，仅为钢材的1/4-1/8。
2、孔隙率与吸水率：孔隙率可以在生产时加以控制，以满足不同的需要。塑料属于憎水性材料，吸水率不大于1%。
3、耐热性：大多数的塑料耐热性不高，使用温度一般为100-200度。
（二）力学性质
1、强度：塑料的强度较高，属于轻质高强材料。
2、弹性模量：塑料的弹性模量较低，约为钢材的1/10，同时具有徐变特性，所以塑料在受力时有较大的变形。
（三）化学性质
塑料的化学性质主要有：耐腐蚀性好、易老化、具有可燃性与毒性。常用的塑料制品有：塑料贴面装饰板、有机玻璃板、塑料地板块、塑料卷材、塑料门窗等。
第十章 沥青材料极其制品
沥青是一种憎水性的有机胶凝材料，构造致密，与石料、砖、混凝土及砂浆等能牢固的黏结在一起。沥青制品具有良好的隔潮、防水、抗渗、耐腐蚀等性能。在地下防潮、防水和屋面防水等建筑工程中及铺路等工程中得到广泛的应用。沥青的种类很多，按产源可分为地沥青和焦油沥青。地沥青主要包括石油沥青和天然沥青；焦油沥青包括煤沥青、木沥青等。建筑工程中主要用的是石油沥青和煤沥青。
本章应以石油沥青为重点，在此基础上了解改性的沥青材料极其制品。
第一节 石油沥青
石油沥青是石油经蒸馏提炼出多种轻质油后得到的油渣，或经再加工后得到的物质。
一、石油沥青的技术性质
1、黏性：黏性是表示沥青抵抗变形或阻滞塑性流动的能力。
2、塑性：塑性是指沥青受到外力作用时，产生变形而不破坏，当外力撤消，能保持所获得的变形的能力。
3、温度敏感性：温度敏感性是指沥青的黏性和塑性随温度变化而改变的程度。沥青没有固定的熔点，当温度升高时，沥青塑性增大，黏性减小，由固体或半固体逐渐软化，变成黏性液体；当温度降低时，沥青的黏性增大，塑性减小，由黏流态变为固态。沥青软化点是反映沥青温度敏感性的重要指标，它表示沥青由故态变为黏流态的温度，此温度愈高，说明温度敏感性愈小，既环境温度较高时才会发生这种状态转变。
4、大气稳定性：大气稳定性是指石油沥青在温度、阳光、空气和水的长期综合作用下，保持性能稳定的能力。
二、石油沥青的标准及选用
1、石油沥青的标准
石油沥青按用途分为建筑石油沥青、道路石油沥青、防水防潮石油沥青和普通石油沥青。石油沥青的牌号主要是根据针入度及延度和软化点指标划分的，并以针入度值表示。建筑石油沥青分为10号和30号两个牌号，道路石油沥青分十个牌号。牌号愈大，相应的针入度值愈大，黏性愈小，延度愈大，软化点愈低，使用年限愈长。
2、石油沥青的选用
通常情况下，建筑石油沥青多用于建筑屋面工程和地下防水工程；道路石油沥青多用来拌制沥青砂浆和沥青混凝土，用于路面、地坪、地下防水工程和制作油纸等；防水防潮石油沥青的技术性质与建筑石油沥青相近，而质量更好，适用于建筑屋面、防水防潮工程。选择屋面沥青防水层的沥青牌号时，主要考虑其黏度、温度敏感性和大气稳定性。常以软化点高于当地历年来屋面温度20度以上为主要条件，并适当考虑屋面坡度。对于夏季气温高，而坡度大的屋面，常选用10号或30号石油沥青，或者10号与30或60号掺配调整性能的混合沥青。但在严寒地区一般不宜直接使用10号石油沥青，以防冬季出现冷脆破裂现象。对于地下防潮、防水工程，一般对软化点要求不高，但要求其塑性好，黏结较大，使沥青层与建筑物黏结牢固，并能适应建筑物的变形而保持防水层完整。
第四节 沥青和改性沥青防水材料
一、防水卷材
防水卷材是建筑工程中用量最大的防水材料，它具有重量轻、接缝少、施工维修方便、防水效果可靠、造价低等优点，在屋面工程中占有重要地位。防水卷材分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青放水卷材和合成高分子卷材三大类。沥青防水卷材是目前普遍应用的传统的防水卷材。
二、沥青胶
沥青胶是在沥青中掺入适量矿物粉料，或再掺入部分纤维填料配制而成的胶结剂。主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏及做防水底层。
三、沥青防水涂料
沥青防水涂料是由沥青或改性沥青为基料，与分散介质和改性材料配制而成。是流态或半流态物质，在建筑工程中用于屋面、墙面、沟、槽等处，具有施工方便、成本低和较好的防水、防潮、防腐、抗大气渗透等效果。
第十一章 木材
本章主要要求掌握木材的物理力学性质。
第二节 木材的物理力学性质
一、木材的物理性质
（一）表示木材物理状态特征的性质
木材的密度要比矿物材料为低。由于木材是同一物质组成，因而密度波动不大，约为1.54克/立方厘米。但木材的体积密度波动大。木材的孔隙率也在很大的范围内变化。
（二）木材的吸湿性和含水率
木材具有纤维状结构和很大的孔隙率，其内表面积极大，易于从空气中吸水，此即木材的吸湿性。木材长期处于一定温度和湿度下，其含水率趋于一个定值，表明木材表面的蒸汽压与周围空气的压力达到平衡，此时的含水率称为平衡含水率。木材中的水分处于三种状态：自由的、物理结合的和化学结合的。木材干燥时，首先是自由水蒸发，而后是吸附水蒸发。木材受潮时，先是细胞壁吸水，细胞壁吸水达饱和后，自由水才开始吸入。当木材细胞壁中的吸附水达到饱和，而细胞腔与细胞间隙中尚无自由水时，这时木材的含水率称为纤维饱和点。
（三）干缩、湿涨和翘曲
木材含水率在0至纤维饱和点范围内变化，将引起木材的尺寸和体积的变化，即产生湿涨和干缩，顺纤维方向的线收缩较小，而径向和弦向的线收缩较大；木材干燥时，由于弦向和径向收缩不同，以及干燥的不均匀性，在木材中产生内应力，而引起木材的翘曲和开裂。
二、木材的力学性质
工程中常利用木材的以下几种强度：抗压、抗拉、抗弯和抗剪。顺纹抗拉强度为横纹的20-30倍，顺纹的抗压强度为横纹的5-10倍。影响木材强度的因素有：树种、体积密度、天然疵病、温度、时间和含水率等。木材在储存中常易腐蚀，木材的防腐常采取两种措施：第一种是将木材干燥，使含水率小于20%，使用时注意通风和除湿；第二种是用化学防腐剂对木材进行处理，主要有水溶性防腐剂和油质防腐剂两种。 | 
