引言：建筑材料在建筑工程中的基石地位

建筑材料是建筑工程的物质基础，其性能直接决定了建筑物的安全性、耐久性、经济性和美观性。在各类建筑类考试（如一级建造师、二级建造师、注册建筑师、造价工程师等）中，建筑材料始终是重点考查科目。它不仅要求考生掌握材料的基本物理力学性能，还要求理解材料与环境、施工工艺的相互关系。本文将系统梳理建筑材料的核心知识点，结合高频考点，帮助考生构建完整的知识体系，实现高效备考。

第一章：建筑材料的基本性质

1.1 材料的物理性质

密度、表观密度与堆积密度
密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量，单位为g/cm³或kg/m³。表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量，包含内部孔隙。堆积密度是指散粒材料在堆积状态下单位体积的质量。例如，普通粘土砖的表观密度约为1800kg/m³，而加气混凝土砌块的表观密度通常在500-700kg/m³之间，这直接影响了建筑物的自重和保温性能。

孔隙率与空隙率
孔隙率是材料内部孔隙体积占材料总体积的百分比，直接影响材料的强度、吸水性、导热性和耐久性。空隙率则是散粒材料颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分比。例如，砂子的空隙率约为40%-45%，若空隙率过大，会增加水泥用量并影响混凝土的密实度。

1.2 材料的力学性质

强度
强度是材料抵抗外力破坏的能力，是材料最重要的力学指标。根据受力形式，分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等。例如，C30混凝土的抗压强度标准值为30MPa，而HPB300钢筋的抗拉强度设计值为270MPa。考试中常考查不同材料强度等级的划分及其应用范围。

弹性与塑性
弹性是指材料在外力作用下产生变形，外力去除后能完全恢复的性质。塑性则是指材料在外力作用下产生变形但不破坏，外力去除后不能恢复的性质。例如，低碳钢在屈服点前表现为弹性，超过屈服点后表现为塑性；而混凝土在受力初期表现为弹性，后期则表现为弹塑性。

脆性与韧性
脆性材料在外力作用下，无明显变形而突然破坏，如玻璃、陶瓷、生铁等。韧性材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量而不破坏，如建筑钢材、木材等。在地震区，要求结构材料具有良好的韧性。

1.3 材料的耐久性

耐久性是材料在长期使用过程中，抵抗各种内外因素破坏作用而保持其原有性能的能力。包括抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、耐老化性等。例如，处于水位变化范围的混凝土结构要求具有良好的抗渗性和抗冻性；处于酸雨地区的建筑物要求材料具有耐酸性。

第2章：气硬性胶凝材料

2.1 石灰

石灰的主要成分是氧化钙（CaO）和氧化镁（MgO）。生石灰（CaO）遇水消解为熟石灰Ca(OH)₂，这个过程称为”消化”或”熟化”。石灰的特性包括：

  • 保水性好：能显著改善砂浆的保水性
  • 凝结硬化慢、强度低：28天抗压强度仅为0.2-0.5MPa
  • 耐水性差：在潮湿环境中强度会大幅下降
  • 体积收缩大：消化时体积膨胀约1-2.5倍

应用实例：石灰常用于配制石灰乳涂料、三合土（石灰+粘土+砂石）、灰土（石灰+粘土）等。但不得用于基础、水下或潮湿环境的砌体和地面。

2.2 石膏

建筑石膏的主要成分是β型半水石膏（β-CaSO₄·0.5H₂O）。其特性包括：

  • 凝结硬化快：初凝时间不早于3分钟，终凝时间不早于30分钟
  • 硬化时体积微膨胀（约0.5%-1%），制品表面光滑饱满
  • 孔隙率大、表观密度小、导热系数小
  • 耐水性差、抗冻性差

应用实例：石膏主要用于室内装饰，如石膏抹灰、石膏板、装饰构件等。但不得用于潮湿环境或80°C以上的环境。

2.3 水玻璃

水玻璃是碱金属硅酸盐的水溶液，俗称泡花碱。其特性包括：

  • 粘结力强
  • 耐酸性好（能抵抗氢氟酸以外的各种酸类）
  • 耐热性好
  • 耐水性差

应用实例：常用于配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝土粘结剂，也可用于加固地基、涂刷材料表面提高耐久性。

第3章：水泥

3.1 硅酸盐水泥

定义与代号
凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（Portland Cement）。分为PI和PII两种类型：PI为不掺混合材料，PII为掺不超过5%混合材料。

主要成分
硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分及其特性：

  • C₃S（硅酸三钙）：水化速度快、早期强度高、水化热大
  • C₂S（硅酸二钙）：水化速度慢、早期强度低、后期强度高、水化热小
  • C₃A（铝酸三钙）：水化最快、水化热最大、强度低、干缩大
  • C₄AF（铁铝酸四钙）：水化较快、强度中等、耐磨性好

水化产物与性能
硅酸盐水泥的水化产物主要是水化硅酸钙（C-S-H）凝胶和氢氧化钙（Ca(OH)2）。其特性：

  • 凝结硬化快、强度高（28天强度可达42.5-62.5MPa）
  • 水化热大
  • 抗冻性好
  • 耐腐蚀性差（因为含有较多的Ca(OH)2）
  • 耐热性差

凝结时间
初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时（硅酸盐水泥）或10小时（普通水泥）。初凝时间不合格为废品，终凝时间不合格为不合格品。

体积安定性
体积安定性不良是指水泥在硬化后产生不均匀的体积变化，会导致结构破坏。主要原因是熟料中游离氧化钙（f-CaO）、氧化镁（MgO）含量过多或石膏掺量过多。体积安定性不合格的水泥必须报废。

强度等级
硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R（带R为早强型）。普通硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R。

储存与使用注意事项

  • 储存时应防潮，储存期超过3个月（快硬水泥超过1个月）强度降低，需重新检验
  • 不同品种、强度等级的水泥不能混合使用
  • 使用时必须考虑环境条件，如腐蚀环境应选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥

3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥

混合材料分类

  • 活性混合材料：如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等，具有潜在水硬性
  • 非活性混合材料：如石灰石、石英砂等，仅起填充作用

常用水泥品种对比

水泥品种 代号 混合材料掺量 主要特性 适用范围
普通硅酸盐水泥 P·O 6%-20% 早期强度较高、水化热较大、抗冻性较好 一般地上工程、不受侵蚀作用的地下工程
矿渣硅酸盐水泥 P·S·A/P·S·B 20%-70% 早期强度低、后期强度增长快、耐热性好、耐腐蚀性好、抗冻性差 高温车间、有耐热要求的混凝土结构、大体积混凝土、有腐蚀环境的地下工程
火山灰质硅酸盐水泥 P·P 20%-50% 抗渗性好、耐腐蚀性好、早期强度低、干缩大 有抗渗要求的混凝土、地下及水下工程、大体积混凝土
粉煤灰硅酸盐水泥 P·F 20%-40% 干缩性小、抗裂性好、早期强度低、耐腐蚀性好 工业与民用建筑、大体积混凝土、地下及水下工程
复合硅酸盐水泥 P·C 20%-50% 综合性能较好 一般工业与民用建筑

高频考点：不同水泥的适用范围和禁止使用场景。例如，矿渣水泥不得用于早期强度要求高的工程；火山灰水泥不得用于干燥环境；粉煤灰水泥不宜用于有抗冻要求的工程。

3.3 特种水泥

快硬水泥：以硅酸盐水泥熟料为主，加入适量石膏磨细制成，早期强度发展快，适用于紧急抢修工程、冬季施工。

大坝水泥：水化热低，适用于大体积混凝土工程，如水坝、大型基础。

抗硫酸盐水泥：C₃A含量限制严格，适用于受硫酸盐侵蚀的工程。

第4章：混凝土

4.1 混凝土的组成材料

水泥
应根据工程特点、环境条件、施工要求选择合适的水泥品种和强度等级。一般环境下的混凝土结构优先选用普通硅酸盐水泥；有耐腐蚀要求的优先选用矿渣、火山灰或粉煤灰水泥；有抗冻要求的优先选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。

细骨料（砂）
砂的粗细程度用细度模数（Mx）表示：

  • 粗砂：Mx=3.7-3.1
  • 中砂：Mx=3.0-2.3
  • 细砂：Mx=2.2-1.6
  • 特细砂：Mx<1.5

砂的颗粒级配应良好，级配良好的砂空隙率小，可节约水泥。砂中含泥量、泥块含量、云母、有机物等有害杂质含量应符合规范要求。例如，C30及以上混凝土用砂的含泥量应≤2.0%。

粗骨料（石子）
石子的最大粒径应不超过结构截面最小尺寸的1/4，且不超过钢筋净距的3/4。对于实心板，可不超过板厚的1/2。石子的强度可用岩石抗压强度和压碎指标表示。石子的级配应良好，针片状颗粒含量应符合规范要求。

水
拌制混凝土宜采用饮用水。当采用其他水源时，水质应符合《混凝土用水标准》（JGJ63）的规定。pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐等含量应控制在限值内。

外加剂
常用外加剂包括：

  • 减水剂：在保持流动性不变的情况下，显著减少拌合用水量，提高混凝土强度和耐久性。如木质素磺酸盐减水剂（普通型）、萘系减水剂（高效型）、聚羧酸系减水剂（高性能型）。
  • 早强剂：加速混凝土早期强度发展，适用于冬季施工、抢修工程。常用氯盐（不得用于预应力混凝土及有钢筋锈蚀要求的结构）、硫酸盐、亚硝酸盐等。
  • 缓凝剂：延长凝结时间，适用于大体积混凝土、夏季高温施工。如糖蜜、木质素磺酸盐、柠檬酸等。
  • 引气剂：在混凝土中引入微小气泡，改善和易性，提高抗冻性和抗渗性。如松香热聚物、松香皂等。
  1. 防冻剂：降低混凝土中水的冰点，适用于冬季施工。注意氯盐类防冻剂不得用于预应力混凝土及有钢筋锈蚀要求的结构。

配合比设计
混凝土配合比设计应满足强度、耐久性、工作性（流动性、粘聚性、保水性）和经济性要求。设计步骤：

  1. 确定配制强度
  2. 计算水灰比
  3. 确定用水量和水泥用量
  4. 确定砂率
  5. 计算砂石用量
  6. 试配与调整

示例：C30混凝土，坍落度要求35-50mm，采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm³，中砂，表观密度2650kg/m³，碎石，表观密度2700kg/m³，最大粒径31.5mm。计算过程：

  • 配制强度：f{cu,0}=f{cu,k}+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa（σ取5MPa）
  • 水灰比：W/C=αa·f{ce}/(f_{cu,0}+α_a·αb·f{ce})=0.46×1.13×42.5/(38.2+0.07×0.46×1.13×42.5)=0.52
  • 用水量：根据坍落度和石子最大粒径，查表得m_{w0}=195kg/m³
  • 水泥用量：m{c0}=m{w0}/(W/C)=195⁄0.195=375kg/m³（此处W/C=0.52，应为195/0.52=375kg/m³）
  • 砂率：根据水灰比和石子最大粒径，查表得β_s=36%
  • 砂石总质量：m{s0}+m{g0}=ρ_{os}×(1-βs) + ρ{og}×βs？实际应为：m{s0}+m{g0}=2400 - (m{c0}+m_{w0})=2400-570=1830kg/m³（假定混凝土表观密度2400kg/m³）
  • 砂用量：m_{s0}=1830×36%=659kg/m³
  • 石子用量：m_{g0}=1830×64%=1171kg/m³
  • 配合比：水泥:砂:石子:水 = 375:659:1171:195 = 1:1.76:3.12:0.52

4.2 混凝土的技术性质

工作性（和易性）
工作性是指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、振捣）且不发生离析、泌水的性能，包括流动性、粘聚性、保水性。用坍落度或维勃稠度表示。影响工作性的主要因素：

  • 水泥浆数量：越多，流动性越大
  • �水灰比：越大，流动性越大，但粘聚性、保水性变差
  • 砂率：存在最佳砂率，使混凝土获得最大流动性且粘聚性良好
  • 外加剂：减水剂可显著改善工作性
  • 温度和时间：温度升高、时间延长会使流动性损失

强度
混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值（150mm边长试块，标准养护28天）划分的，用C表示，如C30。影响强度的因素：

  • 水灰比：强度与水灰比成反比，这是混凝土配合比设计的核心原理（Abrams公式）
  • 养护条件：温度、湿度对强度发展影响很大，标准养护条件为20±2°C，相对湿度95%以上
  • 骨料性质：强度、表面粗糙度、级配
  • 外加剂和掺合料：如高效减水剂、粉煤灰、矿渣粉等
  • 龄期：强度随龄期增长，前期增长快，后期增长慢

耐久性
混凝土耐久性主要包括：

  • 抗渗性：抵抗压力水渗透的能力，用抗渗等级P6、P8、P10等表示。水灰比是主要影响因素。
  • 抗冻性：抵抗冻融循环的能力，用抗冻等级F50、F100、F150等表示。引气剂可显著提高抗冻性。
  • 碳化：CO₂与Ca(OH)2反应生成CaCO3，使混凝土碱度降低，可能导致钢筋锈蚀。可通过降低水灰比、提高水泥用量、使用保护层等措施减缓。
  • 碱骨料反应：水泥中的碱（Na2O、K2O）与骨料中的活性SiO2反应，导致体积膨胀开裂。预防措施：使用低碱水泥、使用非活性骨料、掺入粉煤灰等掺合料。
  • 钢筋锈蚀：氯离子是主要原因之一。预防措施：控制氯离子含量、保证保护层厚度、使用阻锈剂。

变形

  • 化学收缩：水泥水化引起的体积收缩
  • 干缩：水分蒸发引起的收缩，是混凝土开裂的主要原因之一
  • 温度变形：温度变化引起的体积变化，大体积混凝土需特别注意温度裂缝
  • 徐变：在持续荷载作用下，随时间增长的变形。徐变对预应力混凝土不利，但对减少应力集中有利。

4.3 混凝土外加剂

减水剂
作用机理：表面活性作用，使水泥颗粒分散，释放被包裹的水，同时在颗粒表面形成吸附膜，减少摩擦。

  • 普通型：木质素磺酸盐，减水率10%-11%
  • 高效型：萘系、三聚氰胺系，减水率15%-25%
  • 高性能型：聚羧酸系，减水率25%-35%

早强剂
作用机理：加速水泥水化，提高早期强度。氯盐早强剂不得用于：

  • 预应力混凝土
  • 相对湿度大于80%环境中使用冷拉或冷拔钢筋的结构
  • 有镀锌钢材或铝铁相接触的结构
  • 有杂散电流的结构
  • 与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构
  • 使用过程中经常处于80°C以上的结构
  • 电解车间及直接靠近直流电源的结构
  • 预制构件未经蒸气养护的结构
  • 使用过程中经常处于潮湿环境的结构

缓凝剂
适用于大体积混凝土、夏季高温施工、泵送混凝土等。常用品种：糖蜜、木质素磺酸盐、柠檬酸、酒石酸等。

引气剂
能在混凝土中引入大量均匀、稳定的微小封闭气泡，显著改善和易性，提高抗冻性和抗渗性。适用于有抗冻要求的混凝土、泵送混凝土、轻骨料混凝土。

2.4 特种混凝土

高强混凝土：强度等级≥C60的混凝土。采用高强度等级水泥（≥52.5）、低水灰比（≤0.38）、高效减水剂、优质骨料。特点：强度高、密实度大、耐久性好，但脆性大、延性差。

大体积混凝土：结构物实体最小尺寸≥1m的大体量混凝土。主要问题是温度裂缝。预防措施：

  • 选用低水化热水泥（矿渣水泥、粉煤灰水泥）
  • 掺粉煤灰、矿渣粉等掺合料
  • 降低入模温度
  • 分层分块浇筑
  • 加强养护，控制内外温差≤25°C

泵送混凝土：要求流动性大（坍落度≥100mm）、粘聚性好、不易离析。宜选用中砂，通过0.315mm筛孔的砂不少于15%，掺泵送剂。

纤维混凝土：掺入钢纤维、合成纤维等，显著提高抗拉强度、抗弯强度、抗冲击性能和韧性。适用于机场道面、桥梁铺装、工业地坪、防爆结构等。

第5章：建筑砂浆

5.1 砂浆的组成与性能

建筑砂浆由胶凝材料、细骨料、水和外加剂组成。按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆等。主要性能指标是强度等级（M2.5、M5、M7.5、M10、M15、M20）和流动性（沉入度）。

5.2 砌筑砂浆

砌筑砂浆用于砌筑砖石砌体。其强度主要取决于水泥强度和水灰比。配合比设计步骤：

  1. 计算配制强度：f{m,0}=f{m,k}+0.645σ
  2. 计算水泥用量：Qc = (f{m,0} - A·f{ce}) / (B·f{ce})（A、B为砂浆特征系数）
  3. 确定掺合料用量：Q_D = Q_A - Q_c（Q_A为胶凝材料总量）
  4. 确定砂用量：每立方米砂浆用砂量等于干燥堆积状态下的砂体积，通常取1m³
  5. 确定用水量：根据稠度要求调整

应用实例：配制M7.5砌筑砂浆，采用32.5级普通硅酸盐水泥，实测强度35MPa，中砂。计算：

  • 配制强度：f_{m,0}=7.5+0.645×1.88=8.7MPa（σ取1.88MPa）
  • 水泥用量：Q_c=(8.7-0.03×35)/(0.03×35)=233kg/m³（A=0.03,B=0.03）
  • 掺合料：可掺15%-30%粉煤灰替代部分水泥
  • 砂用量：1m³砂浆用1m³砂（干燥状态）
  • 用水量：270-320kg/m³（根据稠度调整）

5.3 抹面砂浆

抹面砂浆用于涂抹在建筑物表面，起保护和装饰作用。要求粘结力强、不开裂、平整光滑。分层施工：底层、中层、面层。底层作用是粘结，中层作用是找平，面层作用是装饰。

防水砂浆：在普通砂浆中掺入防水剂（如氯化物金属盐类、金属皂类）或采用多层抹压工艺形成防水层。适用于地下室、水池等防水工程。

装饰砂浆：通过不同施工工艺和材料获得装饰效果，如水刷石、干粘石、斩假石、拉毛灰等。

第6章：墙体材料

6.1 砌墙砖

烧结普通砖（标准砖）：尺寸240mm×115mm×53mm。强度等级分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。优等品可用于清水墙和装饰墙，一等品和合格品可用于混水墙。烧结普通砖的特性：

  • 有一定的强度和耐久性
  • 保温隔热性能较好
  • 生产能耗高、破坏耕地
  • 正逐步被新型墙体材料替代

烧结多孔砖：孔洞率≥25%，孔小而多，强度较高，保温性能好。主要用于承重墙体。规格有P型（240×115×90）和M型（190×190×90）。

烧结空心砖：孔洞率≥40%，孔大而少，主要用于非承重填充墙。强度等级分为MU10、MU7.5、MU5、MU3.5、MU2.5。

非烧结砖：

  • 蒸压灰砂砖：用石灰和砂子压蒸制成，强度等级MU10-MU25。不得用于长期受热200°C以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的部位。
  • 粉煤灰砖：用粉煤灰和石灰压蒸制成，强度等级MU10-MU30。不得用于基础、长期受热200°C以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的部位。

6.2 砌块

混凝土小型空心砌块：主规格390×190×190mm，空心率一般为25%-50%。强度等级MU3.5-MU20。优点：自重轻、施工快、保温性能好。用于非承重墙时，孔洞应封底。

加气混凝土砌块：用钙质材料（水泥或石灰）、硅质材料（砂或粉煤灰）和发气剂（铝粉）制成。表观密度300-700kg/m³，强度等级A1.0-A10。优点：质轻、保温、隔热、防火、可加工。缺点：吸水率大、干燥收缩大。不得用于以下部位：

  • 基础
  • 长期浸水或经常干湿交替的部位
  • 受化学侵蚀的部位
  • 墙体表面温度>80°C的部位
  • 建筑物±0.000以下（地下室非承重内墙可用）

6.3 墙板

石膏板：纸面石膏板（普通板、耐火板、防潮板）、石膏空心条板。主要用于室内隔墙和吊顶。优点：质轻、防火、隔声、可加工性好。

GRC板（玻璃纤维增强水泥板）：以水泥砂浆为基材，玻璃纤维为增强材料。主要用于非承重外墙板和内隔墙板。

金属面夹芯板：以彩色钢板、铝板为面层，聚苯乙烯、聚氨酯等为芯材。优点：轻质、高强、保温、隔热、施工快。主要用于工业厂房、仓库、活动房屋等。

第7章：建筑钢材

7.1 钢的冶炼与分类

冶炼方法：转炉、平炉、电炉。现代建筑钢材主要采用转炉冶炼。

分类：

  • 按化学成分：碳素钢（低碳钢、中碳钢、高碳钢）、合金钢
  • 按脱氧程度：沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）
  • 按用途：结构钢、工具钢、特殊钢

7.2 建筑钢材的技术性能

力学性能：

  • 拉伸性能：包括屈服强度（设计依据）、抗拉强度（极限承载）、伸长率（塑性指标）。屈强比（屈服强度/抗拉强度）是重要指标，屈强比越小，结构安全性越高，但钢材利用率低。一般要求屈强比≤0.83。
  • 冲击韧性：抵抗冲击荷载的能力，随温度降低而下降，存在脆性转变温度。
  • 硬度：抵抗表面压入的能力，与强度有一定关系。
  • 耐疲劳性：在交变荷载作用下的耐久极限，约为抗拉强度的40%-50%。

工艺性能：

  • 冷弯性能：在常温下弯曲变形的能力，用弯心直径d与钢材厚度a的比值表示。d/a越小，冷弯性能越好。冷弯性能比伸长率更能揭示钢材的内部缺陷（如晶粒组织、夹杂物分布）。
  • 焊接性能：建筑钢材要求良好的可焊性，即在一定焊接工艺条件下，焊缝及附近母材不产生裂纹、气孔，且力学性能不下降。碳当量是衡量焊接性能的重要指标，碳当量越小，焊接性能越好。

冷加工与时效：

  • 冷加工强化：在常温下进行冷拉、冷拔、冷轧，使钢材产生塑性变形，提高屈服强度，但塑性、韧性下降。
  • 时效：冷加工后的钢材随时间推移，屈服强度和硬度进一步提高，塑性和韧性继续下降。可通过人工时效（加热至100-200°C）加速这一过程。

7.3 建筑常用钢材

碳素结构钢：

  • 牌号：Q235（Q表示屈服强度，235表示屈服强度值MPa）
  • 等级：A、B、C、D（按质量等级，冲击韧性要求依次提高）
  • 脱氧程度：F（沸腾钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）
  • 应用：Q235是建筑结构最常用的钢材，可轧制成型钢（角钢、槽钢、工字钢）、钢板、钢管等，用于钢结构柱、梁、屋架等。

低合金高强度结构钢：

  • 牌号：Q345（屈服强度345MPa）、Q390、Q420、Q450等
  • 特点：强度高、塑性韧性好、耐腐蚀、耐磨、可焊性好
  • 应用：用于大跨度结构、重型结构、高层结构、桥梁等。Q345是应用最广泛的低合金钢。

钢筋：

  • 热轧光圆钢筋：HPB300（屈服强度300MPa），强度较低，主要用于板的分布筋、构造筋。
  • 热轧带肋钢筋：HRB400（屈服强度400MPa）、HRB500（屈服强度500MPa），表面有肋，与混凝土粘结力强，是主力钢筋。
  • 余热处理钢筋：RRB400，强度较高但焊接性能稍差。
  • 冷轧带肋钢筋：CRB550、CRB650等，强度较高，用于预应力混凝土构件和普通混凝土构件的受力筋。
  • 预应力混凝土用热处理钢筋：强度高，用于预应力混凝土结构。

高频考点：钢筋牌号的含义、强度等级、适用范围。例如，HRB400是目前工程中最常用的钢筋牌号。

7.4 钢材的腐蚀与防护

腐蚀原因：化学腐蚀（干燥环境）和电化学腐蚀（潮湿环境，主要形式）。影响因素：环境湿度、温度、介质（氯离子、酸、碱）、钢材成分（杂质）。

防护措施：

  • 刷涂料：防锈漆、调和漆等，是最常用的方法
  • 镀层：镀锌、镀铬等，形成保护层
  • 合金化：加入合金元素（如铜、铬、镍）制成耐候钢
  • 阴极保护：外加电流或牺牲阳极保护
  • 结构措施：避免积水、积尘，保证通风干燥

钢筋的防护：主要通过混凝土保护层，保护层厚度应符合设计规范要求。氯离子含量应严格控制，预应力混凝土中氯离子含量不得超过0.06%。

第8章：木材

8.1 木材的物理力学性质

含水率：木材中水分含量，以纤维饱和点（约30%）为界。影响木材强度和体积稳定性的关键因素。木材含水率随环境变化而变化，达到平衡含水率（与环境湿度平衡）时相对稳定。

湿胀干缩：木材在纤维饱和点以下时，含水率增加则体积膨胀，减少则体积收缩。各向异性：径向收缩约3-6%，弦向收缩约6-12%，纵向收缩约0.1-0.3%。这是木材开裂、翘曲的主要原因。

强度：木材强度随含水率变化，纤维饱和点以下时，含水率增加，强度降低。木材强度具有明显的方向性：顺纹抗压和抗拉强度最高，横纹最低。常见木材强度值：顺纹抗压强度10-50MPa，顺纹抗拉强度80-200MPa。

8.2 木材的腐朽与防护

腐朽原因：真菌侵害（水分、温度、空气、养分）。腐朽木材强度大幅下降，颜色改变，出现斑点、裂纹。

防护措施：

  • 干燥处理：将木材干燥至平衡含水率以下，抑制真菌生长
  • 化学防腐：涂刷或浸泡防腐剂（如煤焦油、氟化钠、五氯酚）
  • 物理防护：油漆、镀层等隔绝空气和水分
  1. 结构措施：避免木材与地面、墙体直接接触，保证通风干燥

8.3 木材的应用

人造板材：胶合板、纤维板、刨花板、细木工板等。人造板材幅面大、均匀性好、变形小，但含有甲醛等有害物质，应选用E0级或E1级环保产品。

第9章：建筑功能材料

9.1 防水材料

沥青基防水材料：

  • 石油沥青：主要成分是油分、树脂、地沥青质。技术性质包括粘性（针入度）、塑性（延度）、温度敏感性（软化点）、大气稳定性（蒸发损失和针入度比）。牌号按针入度划分，如60号、100号等。
  • 沥青防水卷材：传统纸胎油毡已淘汰，现多用聚酯胎、玻纤胎改性沥青卷材，如SBS改性沥青卷材（低温柔性好）、APP改性沥青卷材（耐热性好）。

高分子防水材料：

  • 防水卷材：三元乙丙橡胶（EPDM）、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、热塑性聚烯烃（TPO）等。特点：拉伸强度高、延伸率大、耐老化性能好。
  • 防水涂料：聚氨酯防水涂料（反应型）、聚合物水泥防水涂料（JS涂料）、丙烯酸酯防水涂料等。适用于复杂基层和细部构造。
  • 密封材料：硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶等，用于接缝防水密封。

防水工程应用原则：

  • 地下工程：采用刚性防水（防水混凝土）+柔性防水（卷材或涂料）的复合防水
  • 屋面工程：根据防水等级选用一道或两道防水设防
  • 厨卫间：宜选用涂料防水

9.2 保温隔热材料

导热系数：衡量材料导热能力的指标，单位W/(m·K)。导热系数越小，保温隔热性能越好。常见材料导热系数：

  • 泡沫塑料：0.03-0.04
  • 岩棉板：0.04-0.05
  • 膨胀珍珠岩：0.04-0.07
  • 加气混凝土：0.10-0.20
  • 普通混凝土：1.74

常用保温材料：

  • 聚苯乙烯泡沫板（EPS/XPS）：导热系数小、质轻、强度好。XPS板性能优于EPS板。注意防火问题，必须使用阻燃型。
  • 岩棉、矿渣棉：不燃材料，防火性能好，但吸水率大，需做好防潮。
  • 玻璃棉：性能与岩棉类似，但价格较高。
  • 膨胀珍珠岩及其制品：质轻、隔热、不燃，但强度低、吸水率大。
  • 加气混凝土：兼具结构和保温功能，但导热系数相对较大。

应用注意事项：

  • 保温材料的导热系数应满足设计要求
  • 必须考虑材料的吸水率、耐久性、防火性能
  • 外墙外保温系统应具有抗风压、抗冲击、耐候性等性能
  • 保温材料的厚度应通过热工计算确定

9.3 吸声隔声材料

吸声材料：能吸收声能的材料，如玻璃棉、岩棉、矿渣棉、泡沫塑料、穿孔板等。吸声系数是衡量吸声性能的指标，吸声系数越大，吸声效果越好。

隔声材料：能阻挡声音传播的材料，如混凝土、砖墙、钢板等。隔声性能用隔声量（dB）表示。隔声遵循”质量定律”，即面密度越大，隔声效果越好。

应用：吸声材料用于影剧院、录音室、会议室等；隔声材料用于分户墙、楼板、设备机房等。

9.4 装饰材料

天然石材：花岗岩（耐酸、耐磨、硬度高）、大理石（质地细腻、花纹美观，但不耐酸、不耐磨）。主要用于室内外地面、墙面装饰。

人造石材：水磨石、人造大理石、人造花岗岩等。幅面大、价格低、可定制。

建筑陶瓷：釉面砖（内墙）、墙地砖（外墙、地面）、卫生陶瓷等。吸水率是重要指标，内墙砖吸水率大，地砖吸水率小。

建筑玻璃：普通平板玻璃、浮法玻璃、安全玻璃（钢化玻璃、夹层玻璃）、节能玻璃（中空玻璃、Low-E玻璃）。Low-E玻璃具有良好的隔热保温性能。

建筑涂料：外墙涂料要求耐候性好、耐沾污性好；内墙涂料要求环保、无毒、耐擦洗。常用品种：乳胶漆、硅丙涂料、氟碳涂料等。

塑料地板、地毯：PVC地板、橡胶地板、化纤地毯等。注意防火、环保性能。

9.5 建筑胶粘剂

分类：结构胶（高强度、耐久）、非结构胶（一般强度）、功能胶（特殊功能如防火、防水）。

常用品种：

  • 环氧树脂胶：粘结强度高、耐水、耐化学腐蚀，用于结构粘结
  • 聚氨酯胶：弹性好、耐低温，用于防水密封、地板铺贴
  • 107胶（聚乙烯醇缩甲醛）：因甲醛含量高，已被淘汰，应使用环保型胶粘剂

选用原则：根据粘结材料种类、使用环境、受力情况选择合适的胶粘剂，注意环保性能。

第10章：建筑材料的检测与标准

10.1 常用检测项目

水泥：细度、凝结时间、安定性、强度。检测标准：GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》。

砂石：筛分析（级配）、含泥量、泥块含量、表观密度、堆积密度、压碎指标（石子）。检测标准：GB/T 14684-2011《建设用砂》、GB/T 14685-2011《建设用卵石、碎石》。

混凝土：稠度（坍落度）、强度、抗渗、抗冻。检测标准：GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》。

钢筋：拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、伸长率）、弯曲试验。检测标准：GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》、GB/T 232-2010《金属材料 弯曲试验方法》。

防水材料：拉伸性能、低温柔性、不透水性、耐热度。检测标准：GB 18242-2008《弹性体改性沥青防水卷材》等。

10.2 取样与送检

见证取样和送检：在建设单位或工程监理单位人员的见证下，由施工单位的现场试验人员对工程中涉及结构安全的试块、试件和材料在现场取样，送至有资质的检测单位进行检测。这是保证工程质量的重要制度。

取样要求：

  • 水泥：同厂家、同品种、同强度等级、同批次，袋装200t为一批，散装500t为一批，取样不少于12kg。
  • 砂石：同产地、同规格，400m³或600t为一批，取样不少于20kg。
  • 钢筋：同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态，60t为一批，取2根拉伸、2根弯曲试件。
  • 混凝土试块：每拌制100盘且不超过100m³的同配合比混凝土，取样不少于1次；每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不少于1。标准养护试块用于评定强度，同条件养护试块用于结构实体检验和拆模依据。

10.3 合格判定

水泥：检验结果符合GB 175-2007中技术要求为合格。初凝时间、安定性任何一项不合格，判为废品；其他项目不合格，判为不合格品。

钢筋：拉伸试验、弯曲试验各项指标均合格，判为合格；如有某一项不合格，允许双倍取样复检，复检合格则判为合格，否则判为不合格。

混凝土试块：GB/T 50107-2010《混凝土强度检验评定标准》规定，混凝土强度应分批检验评定。同一验收批混凝土强度应按非统计方法或统计方法评定。当强度不合格时，可采用非破损或微破损检测方法（如回弹法、钻芯法）进行检测评定。

第11章：考试高频考点总结与应试技巧

11.1 高频考点梳理

  1. 材料基本性质：密度、表观密度、堆积密度的区别；孔隙率对材料性能的影响；强度的定义和分类；弹性模量的物理意义。
  2. 水泥：各种水泥的特性及适用范围（必考）；凝结时间、安定性的要求；强度等级划分；储存要求。
  3. 混凝土：组成材料要求；工作性影响因素；强度影响因素及配合比设计（重点）；耐久性及影响因素；外加剂种类及应用限制。
  4. 建筑钢材：牌号含义；力学性能指标（屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯）；钢筋应用；腐蚀防护。
  5. 墙体材料：烧结砖强度等级；加气混凝土砌块应用限制；新型墙体材料特点。
  6. 防水材料：沥青性质；改性沥青卷材特点；防水涂料应用；防水工程设防原则。
  7. 保温材料：导热系数；常用保温材料特性；应用注意事项。
  8. 检测与标准：取样规定；合格判定；见证取样制度。

11.2 应试技巧

  1. 对比记忆法：将易混淆的知识点对比记忆，如不同水泥的特性、不同外加剂的作用。
  2. 数字记忆法：记住关键数字，如水泥初凝时间45min、终凝时间6.5h或10h；混凝土保护层厚度；钢筋锚固长度等。
  3. 案例联想法：将知识点与实际工程案例结合，如大体积混凝土用低热水泥、腐蚀环境用矿渣水泥等。
  4. 理解原理法：不要死记硬背，要理解材料性能背后的原理，如水灰比与强度的关系、孔隙率与耐久性的关系。
  5. 真题演练法：多做历年真题，熟悉出题思路和高频考点，掌握答题技巧。

11.3 常见错误分析

  1. 混淆水泥品种：如将矿渣水泥用于早期强度要求高的工程，将火山灰水泥用于干燥环境。
  2. 忽视材料应用限制：如加气混凝土砌块不得用于基础、长期浸水部位；氯盐早强剂不得用于预应力混凝土。
  3. 概念理解不清：如混淆孔隙率与空隙率、表观密度与堆积密度。
  4. 配合比设计错误：水灰比计算错误、砂率选择不当、单位体积用水量取值错误。
  5. 检测标准记忆错误：取样数量、合格判定标准记错。

第12章：综合应用案例分析

案例1：高层住宅楼混凝土工程

工程概况：某高层住宅楼，地下2层，地上28层，框架-剪力墙结构。地下室底板、侧墙采用C35P8防水混凝土；标准层梁板采用C30混凝土；柱采用C40混凝土。

材料选择分析：

  • 水泥：地下室防水混凝土应选用低水化热、抗渗性好的水泥，宜选用普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，强度等级42.5。考虑到地下室有抗渗要求，不宜使用矿渣水泥（早期强度低、抗冻性差），故选用P·O 42.5水泥。
  • 骨料：采用中砂，细度模数2.6-3.0，含泥量≤2.0%；碎石最大粒径31.5mm，含泥量≤1.0%，针片状颗粒含量≤10%。
  • 外加剂：地下室底板大体积混凝土，应掺缓凝减水剂（如萘系缓凝型），延长凝结时间，降低水化热峰值；防水混凝土应掺引气剂或膨胀剂（如UEA），提高抗渗性。
  • 掺合料：大体积混凝土应掺粉煤灰（II级以上）或矿渣粉，降低水化热，提高后期强度和耐久性。
  • 配合比：C35P8防水混凝土，水胶比应≤0.50，胶凝材料用量≥320kg/m³，砂率宜为35%-40%，引气剂含气量控制在3%-5%。

施工控制要点：

  • 混凝土入模温度≤30°C，内外温差≤25°C
  • 采用分层浇筑，每层厚度≤500mm
  • 加强养护，保持湿润养护不少于14天
  • 后浇带采用微膨胀混凝土，强度等级提高一级

案例2：钢结构厂房防腐

工程概况：某工业厂房，钢结构框架，处于C3环境（中等腐蚀环境）。

防腐方案：

  • 钢材选用：采用Q345B钢，要求屈强比≤0.83，保证塑性韧性。
  • 表面处理：喷砂除锈达到Sa2.5级（彻底除锈，露出金属光泽）。
  • 涂层体系：底漆环氧富锌底漆（75μm），中间漆环氧云铁中间漆（100μm），面漆聚氨酯面漆（75μm），总厚度250μm。
  • 节点处理：高强螺栓连接面采用无机富锌底漆处理，焊缝处打磨平整。
  • 防火涂料：耐火极限要求2小时的构件，涂刷厚型防火涂料，厚度≥25mm。

质量控制：

  • 涂层厚度用测厚仪检测，每10m²检测5处，每处3点，平均值≥设计厚度，最小值≥设计厚度的85%。
  • 附着力检测：划格法，达到1级。
  • 竣工后每3-5年进行一次维护检查。

案例3：寒冷地区外墙外保温工程

工程概况：严寒地区某办公楼，外墙采用EPS板薄抹灰外保温系统，节能设计要求传热系数≤0.45W/(m²·K)。

材料选择：

  • EPS板：表观密度≥18kg/m³，导热系数≤0.039W/(m·K)，尺寸稳定性≤0.3%，氧指数≥30%，必须是阻燃型。
  • 粘结砂浆：与基层和EPS板的拉伸粘结强度≥0.10MPa（与EPS板）和≥0.30MPa（与基层）。
  • 耐碱玻纤网格布：单位面积质量≥160g/m²，断裂强力≥1250N/50mm。
  • 抹面胶浆：与EPS板拉伸粘结强度≥0.10MPa，压折比≤3.0。
  • 锚栓：单个锚栓抗拉承载力标准值≥0.30kN，有效锚固深度≥50mm。

施工要点：

  • 基层墙体垂直度和平整度≤4mm/2m
  • EPS板粘贴采用条粘法或点框法，粘结面积≥40%
  • 锚栓在粘结砂浆初凝后安装，每平方米≥6个（20m以上）
  • 耐碱玻纤网格布铺贴在抹面胶浆中间，搭接宽度≥100mm
  • 系统完成后应进行现场拉拔试验，检测粘结强度

注意事项：

  • 雨天、冬季（低于5°C）不得施工
  • EPS板进场后应自然放置至少42天，完成收缩过程
  • 系统应通过耐候性试验（80次高温-淋水循环和5次加热-冷冻循环）

第13章：最新规范与发展趋势

13.1 最新规范动态

GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》：2023年有修订讨论，可能增加对水溶性六价铬的限制要求，以满足环保要求。

GB/T 50010-2010《混凝土结构设计规范》：2022局部修订，对混凝土强度等级、保护层厚度、钢筋应用等有调整。

GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》：对人造木板、涂料、胶粘剂的甲醛、VOC等有害物质限量提出了更严格的要求。

GB/T 11968-2020《蒸压加气混凝土砌块》：2020年修订，提高了强度等级和干燥收缩值要求。

13.2 绿色建材与可持续发展

绿色建材定义：采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工业或城市固态废物生产的，无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑材料。

绿色建材特征：

  • 节约资源：降低能耗、减少土地占用
  • 节约能源：生产能耗低，使用中保温隔热好
  • 节约水资源：生产过程中水的循环利用
  • 保护环境：减少污染，废弃物可回收利用
  • 功能多样化：兼具结构、装饰、环保、健康等功能

发展趋势：

  • 高性能化：如高强混凝土（C100以上）、超高强钢（Q690以上）
  • 功能复合化：如自保温砌块、自洁净玻璃、相变储能材料
  • 智能化：如自修复混凝土、光催化自洁净材料
  • 工业化：预制装配式建筑构件，如PC构件、钢结构构件
  • 绿色化：利用工业废渣（粉煤灰、矿渣、钢渣等）生产建材

13.3 新型建材应用

超高性能混凝土（UHPC）：抗压强度≥150MPa，韧性好，耐久性极佳。用于大跨桥梁、薄壁结构、加固改造。

纤维增强复合材料（FRP）：碳纤维、玻璃纤维复合材料，轻质高强、耐腐蚀。用于结构加固、替代钢筋（海洋环境）。

相变储能材料：能在相变过程中吸收或释放大量热量，用于调节室内温度，降低能耗。

光催化自洁净玻璃：表面涂覆TiO2薄膜，利用阳光分解有机物，保持表面清洁。

第14章：备考策略与学习建议

14.1 知识体系构建

建立知识框架：将建筑材料分为基本性质、胶凝材料、混凝土、钢材、墙体材料、功能材料、检测标准等模块，每个模块下细分知识点，形成树状结构。

理解内在联系：材料的性能由其组成和结构决定，性能又决定了应用。例如，水泥的矿物组成决定了水化特性，水化特性决定了强度发展和耐久性，进而决定了适用范围。

对比归纳：将相似材料对比记忆，如各种水泥的对比、各种外加剂的对比、各种保温材料的对比。

14.2 记忆技巧

口诀记忆：

  • 水泥品种记忆口诀：”普水早强热较大，矿水耐热后期强，火山灰水抗渗好，粉煤灰水干缩小”
  • 外加剂使用限制：”氯盐不用预应力，引气提高抗冻性，缓凝用于大体积，早强用于抢修急”

数字记忆：

  • 水泥：初凝≥45min，终凝≤6.5h（硅酸盐）或≤10h（其他）
  • 混凝土：C30以上含泥量≤2%，水胶比≤0.50（抗渗）
  • 钢筋：HRB400屈服强度400MPa，保护层厚度≥25mm（板）

联想记忆：将抽象概念与具体事物联想，如将”弹性模量”想象为”材料的刚度”，将”徐变”想象为”材料的慢性变形”。

14.3 真题训练

近5年真题：至少做3遍，第一遍熟悉题型，第二遍掌握考点，第三遍查漏补缺。

错题整理：建立错题本，分析错误原因（概念不清、记忆错误、计算错误），定期复习。

模拟考试：按考试时间进行模拟，训练答题速度和应试心态。

14.4 考前冲刺

重点突破：针对高频考点和薄弱环节重点复习，如水泥特性、混凝土配合比、钢筋应用等。

规范熟悉：熟悉常用规范的编号、名称、关键条款，考试时能快速定位。

公式记忆：熟练掌握配合比设计、强度评定等计算公式，注意单位换算。

心态调整：保持良好作息，避免焦虑，相信自己的准备。

第15章：总结

建筑材料是建筑工程的物质基础，其性能直接影响建筑物的安全、耐久和经济性。通过系统学习，我们掌握了材料的基本性质、各类材料的特性和应用、检测标准以及最新发展趋势。考试中，高频考点集中在水泥、混凝土、钢材、墙体材料和功能材料的应用限制上。备考时，应注重理解原理、对比记忆、真题演练和规范熟悉。

记住，建筑材料的学习不仅是记忆知识点，更要理解材料性能与工程应用的内在联系。在实际工程中，选择合适的材料、控制材料质量、正确应用材料，是保证工程质量的关键。希望本文能帮助您高效备考，轻松掌握建筑材料核心知识，在考试中取得优异成绩！

附录：常用建筑材料性能参数速查表

材料名称 密度(kg/m³) 导热系数(W/m·K) 强度等级 主要应用限制
普通混凝土 2300-2400 1.74 C15-C80 无特殊限制
加气混凝土 300-700 0.10-0.20 A1.0-A10 不得用于基础、长期浸水
烧结普通砖 1800 0.81 MU10-MU30 正逐步淘汰
Q235钢 7850 50 Q235 注意防腐
HRB400钢筋 7850 50 HRB400 注意保护层厚度
EPS板 18-22 0.039 - 必须阻燃型
SBS改性沥青卷材 - - - 低温性能好
石膏板 800-1000 0.35 - 不得用于潮湿环境
石灰 1200-1400 0.23 - 不得用于潮湿环境

注：本文内容基于现行国家标准和规范，考试时请以最新规范为准。建议结合官方教材和历年真题进行系统复习。