材料学各论,天然石材 烧土及熔融制品 北京建筑工程学院 房志勇 2018/9/16,材料学各论,天然石材,天然石材,1、天然石材在现代建设中的意义 原材料 生产砖、瓦、石灰、水泥、陶瓷、玻璃 特殊建材 由于强度高、耐磨等特点，用于道路、地面、 踏步、勒脚、基础等部位 装修材料 具有纹理、色彩等，且具有坚实、华贵的感觉，用于室内外装饰,天然石材,2、矿物岩石学 1）矿物 具有一定的、或者在一定范围内变化的物理化学性质的自然物体,天然石材,2、矿物岩石学 2）矿石 从矿床上开采，被认为有用的石块（矿物富集形成矿床）,天然石材,2、矿物岩石学 3）岩石 由矿物组成的集合体，无确定的化学成分和物理性质（有：单矿岩、多矿岩）,天然石材,2、矿物岩石学 4）影响石材性质的主要因素 形成矿物 形成条件,天然石材,2、矿物岩石学 5）岩石的类型,天然石材,2、矿物岩石学 6）主要岩石的性质 深成岩：构造密实、密度大、强度高、吸水性小、抗冻性好 喷出岩：玻璃质结构或隐晶质结构、带有较多的孔隙 火山岩：结晶程度差、颗粒细小,天然石材,2、矿物岩石学 6）主要岩石的性质 沉积岩：一般为层状结构、密度较小、孔隙率大、吸水性强、强度低、耐久性差 变质岩：深成岩变质性能恶化；沉积岩变质性能得到改善,天然石材,2、矿物岩石学 6）主要岩石的性质 深成岩 花岗岩,天然石材,2、矿物岩石学 6）主要岩石的性质 沉积岩 大理石,天然石材,3、石材的技术性质 1）物理性质：密度、孔隙率等 2）与水有关的性质：吸水率、含水率、抗冻性等 3）气候稳定性：耐久性、抗化学侵蚀性等 4）其他常用性能指标：磨耗率、磨光率等 5）强度：单轴抗压强度、三轴抗压强度,材料学各论,烧结砖,烧结砖,1、定义 以黏土为原料、通过焙烧工艺制得的、建筑中的墙体砌体材料,烧结砖,2、生产工艺 1）基本过程 采土配料调制制坯干燥焙烧成品,烧结砖,2、生产工艺 2）工艺要点1： 砖坯在氧化气氛中焙烧，得到：红砖 砖坯在氧化气氛中烧成后，再将窑内形成还原气氛，得到：青砖,烧结砖,2、生产工艺 2）工艺要点2： 烧结砖在砖坯的焙烧过程中，应控制好温度，以免出现欠火砖或过火砖,烧结砖,2、生产工艺 3）欠火砖与过火砖的影响 欠火烧成温度低，孔隙率大、强度低、耐久性差 过火烧成温度过高，砖体形成弯曲等变形现象，形状、尺寸不规整,烧结砖,2、生产工艺 4）欠火砖与过火砖的判别 欠火砖：色浅、声哑 过火砖：色深、声音清脆,烧结砖,3、内燃法烧结砖 1）概念 将煤渣、粉煤灰等可燃工业废渣以适当比例掺入砖坯，当砖坯焙烧到一定温度时，这些废渣在坯体内也进行燃烧,烧结砖,3、内燃法烧结砖 2）特点 节约黏土5%10% 节约燃料 砖的强度提高20% 表观密度降低,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 1）概念多孔砖 空洞率15% 孔的尺寸小 孔的数量多,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 1）概念空心砖 空洞率30% 孔的尺寸大 孔的数量少,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 1）概念多孔砖,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 1）概念空心砖,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 2）优点 节约黏土2030% 节约燃料1020% 墙体自重降低1/3 提高工效40% 改善墙体的热工性能,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 3）应用方法 多孔砖使用时孔洞垂直于受力面 空心砖使用时孔洞平行于受力面,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 4）等级多孔砖 强度等级五个；MU30、MU25、MU20、MU15、MU10 产品等级三个；优等品、一等品、合格品,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 4）等级空心砖 强度等级三个；5.0、3.0、2.0 密度等级三个；800、900、1000（表观密度值范围） 质量等级三个；优等品、一等品、合格品,烧结砖,4、烧结多孔砖与空心砖 5）应用范围 多孔砖强度较高，六层以下的承重墙体 空心砖强度较低，多用于非承重墙体,烧结砖,5、技术性质 1）外形尺寸： 普通砖标准尺寸为：24011553mm 烧结多孔砖与空心砖长度超过365mm、宽度超过240mm、高度超过115mm时，称为：砌块,烧结砖,5、技术性质 2）外观质量 3）强度等级 4）泛霜：由于盐析作用而产生的破坏现象,烧结砖,5、技术性质 5）石灰爆裂：由于过烧生石灰的体积膨胀导致的破坏现象 6）抗风化性能：耐久性指标之一，包含：抗冻性、吸水率、水饱和系数等,材料学各论,玻璃,玻璃,1、概念 玻璃概念的疑问 ？,玻璃、玻璃，汝为何物？ 似光非光，似气非气； 视而不见，嗅而无味； 触之坚硬，滴水不漏； 鸟固其中，飞翔不出； 此何物也，其玻璃乎。,玻璃,1、概念 1）基本概念 过冷液体,玻璃,1、概念 2）标准概念 熔融体冷却、固化而成的非结晶无机物,玻璃,1、概念 3）关于玻璃概念的一些解释 玻璃在液体状态时，是一种具有无限大粘性、接近于液体的物质；如果析出结晶，就会形成像陶瓷一样的材料；但是由于没有结晶，所以这种物质在一定程度上具有一些金属的性能，如：无固定的熔点,玻璃,2、基本性能 1）力学性质硬脆性硬度大、脆性大 2）光学性质可以透过全部可见光谱，但是不能透过紫外线 3）热物理性质热稳定性不好 4）化学性质化学稳定性好,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 1）玻璃为什么是透明的？ 从光（也是一种电磁波）在玻璃表面的反射、吸收、透射作用原理进行分析,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 2）关于玻璃的强度 基本概念： 玻璃受到的力超过弹性极限后，会立即破坏,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 2）关于玻璃的强度 基本特征 抗压强度抗拉、抗折强度 玻璃的强度是离散的 理论强度值：3万MPa，实际强度值：50 MPa,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 3）关于玻璃的隔声能力 透射损失,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 3）关于玻璃的隔声能力 影响建筑隔声能力的因素 噪声的强度、墙体的隔声能力、玻璃的隔声能力、窗框的隔声能力等,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 3）关于玻璃的隔声能力 影响窗隔声能力的因素 玻璃的质量、玻璃的厚度、玻璃的层数、各层玻璃的厚度、各层玻璃之间的间隙尺寸、玻璃与窗框之间的间隙,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 3）关于玻璃的隔声能力 常见窗隔声能力比较 双层窗中空玻璃窗普通单层玻璃窗,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 4）关于玻璃的隔热能力 影响窗隔热能力的因素 玻璃的质量、玻璃的厚度、玻璃的层数、各层玻璃的厚度、各层玻璃之间的间隙尺寸、玻璃与窗框之间的间隙、间隙中的气体种类,玻璃,3、关于玻璃材料性能的一些解释 4）关于玻璃的隔热能力 常见窗隔热能力比较 中空玻璃窗双层窗单框双玻窗普通单层玻璃窗,玻璃,4、玻璃材料示例 1）夹层玻璃,玻璃,4、玻璃材料示例 2）空心玻璃砖,玻璃,4、玻璃材料示例 3）中空玻璃,玻璃,4、玻璃材料示例 4）钢化玻璃,玻璃,4、玻璃材料示例 5）玻璃马赛克,玻璃,4、玻璃材料示例 6）镶嵌玻璃,玻璃,4、玻璃材料示例 7）压花玻璃,玻璃,4、玻璃材料示例 8）热弯曲玻璃,玻璃,4、玻璃材料示例 9）冰裂纹玻璃,课堂讨论题,1、什么叫做材料的抗冻性？ 2、什么叫做材料的弹性模量？ 3、什么叫做软化系数？有何意义？ 4、试解释吸水率和吸湿率有何异同？ 5、试解释吸水性和吸湿性有何异同？ 6、试解释热容量的概念及其应用？ 7、试解释导热系数的概念及其应用？,课堂讨论题,8、试述自然因素与材料类别的关系 9、试述对材料性能有影响的各种自然因素 10、什么叫做材料的硬度？ 11、什么叫做脆性？应注意什么问题？ 12、什么叫做韧性？应注意什么问题？ 13、什么叫做弹塑性？应注意什么问题？ 14、试举例说明各向同性和各向异性材料 15、试说明强度等级的概念,本次课程结束 谢谢大家的合作,