建筑材料与构造基本知识指南

（一）建筑材料

建筑材料是建筑工程中所应用的各种材料的总称。通常将水泥、钢材及木材称为一般建筑工程的三大材料。建筑材料费用通常占建筑总造价的50%左右。

1.按材料的化学组成分类

按材料的化学组成，可分为有机材料和无机材料以及这两类的复合材料三大类（见表1-9）。

表1-9　建筑材料的分类

2.按材料在建筑物中的功能分类

（1）建筑结构材料：在建筑中承受各种荷载，起骨架作用。

（2）围护和隔绝材料：在建筑物中起围护和隔绝作用，以便形成建筑空间，防止风雨的侵袭。

（3）装饰材料：用于建筑物室内外的装潢和修饰。

（4）其他功能材料：包括耐高温、抗强腐蚀、太阳能转换等特种功能材料，它们多用于特种工业厂房和民用建筑。

3.建筑材料的基本性质

（1）力学性质。

1）强度。材料在经受外力作用时抵抗破坏的能力，称为材料的强度。根据外力施加方向的不同，材料强度又可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。

2）弹性：材料在承受外力作用的过程中，必然产生变形，如撤除外力的作用后，材料几何形状恢复原状，则材料的这种性能称为弹性。

3）塑性变形：若材料的几何形状只能部分恢复，而残留一部分不能恢复的变形，该残留部分的变形称为塑性变形。

4）脆性破坏：材料受力时，在无明显变形的情况下突然破坏，这种现象称为脆性破坏。具有这种破坏特性的材料，称为脆性材料，如玻璃、陶瓷等。

5）韧性：在冲击、振动荷载的作用下，材料在破坏过程中吸收能量的性质称为韧性，吸收的能量越多韧性越好。

（2）建筑材料的基本物理参数。

1）密度：材料在绝对密实状态下单位体积内所具有的质量称为密度（g/cm3）。

2）表观密度：材料在自然状态下（包含内部孔隙）单位体积所具有的质量，称为表观密度（g/cm3或kg/cm3）。

3）堆积密度：散粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度（g/cm3或kg/cm3）。

4）孔隙率：材料中孔隙体积占材料总体积的百分率，称为孔隙率。材料中孔隙的大小，以及大小孔隙的级配是各不相同的，而且孔隙结构形态也各不相同，有的与外界相连通，称为开口孔隙，有的与外界隔绝，称为封闭孔隙。孔隙率是反映材料细观结构的重要参数，是影响材料强度的重要因素。除此之外，孔隙率与孔隙结构形态还与材料表观密度、吸水、抗渗、抗冻、干湿变形以及吸声、绝热等性能密切相关。

5）空隙率：散粒状材料在自然堆积状态下，颗粒之间空隙体积占总体积的百分率，称为空隙率。

6）吸水率：材料由干燥状态变为饱水状态所增加的质量（所吸入水的质量）与材料干质量之比的百分率，称为材料的吸水率。

7）含水率：材料内部所包含水分的质量占材料干质量的百分率，称为材料的含水率。

（3）建筑材料的耐久性。建筑材料在使用过程中经受各种常规破坏因素的作用而能保持其使用性能的能力，称为建筑材料的耐久性。

建筑材料在使用中逐渐变质和衰退直至失效，有其内部因素，也有外部因素。其内部因素有材料本身各种组分和结构的不稳定、各组分热膨胀的不一致，所造成的热应力、内部孔隙、各组分界面上化学生成物的膨胀等；其外部因素有使用中所处的环境和条件，诸如日光曝晒，大气、水、化学介质的侵蚀，温度湿度变化，冻融循环，机械摩擦，荷载的反复作用，虫菌的寄生等。这些内外因素，可归结为机械的、物理的、化学的、物理化学的及生物的作用。在实际工程中，这些因素往往同时综合作用于材料，使材料逐渐失效。

（4）材料的性质与材料的内部组成结构之间的关系。

1）材料的组成包括化学组成及矿物组成等。化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类与数量；矿物组成则是指构成材料的矿物的种类（如硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙、铝酸三钙等矿物）和数量。材料的组成不仅影响材料的化学性质，也是决定材料物理、力学性质的重要因素。

2）材料的结构包括微观结构（如晶体、玻璃体及胶体等）、细观结构（如钢材中的铁素体、渗碳体等基本组织）以及宏观结构（如孔隙率、孔隙特征、层理、纹理等）。材料的结构是决定材料性质的极其重要的因素。

①晶体。原子晶体：中性原子以共价键结合而成的晶体，如石英。离子晶体：正负离子以离子键结合而成的晶体，如NaCl分子晶体。以范德华力（即分子间力）结合而成的晶体，如有机化合物。金属晶体：以金属阳离子为晶格，由金属阳离子与自由电子间的金属键结合而成的晶体，如钢铁。晶体具有一定的几何外形、各向异性、有固定熔点和化学稳定性等特点，但金属材料（如钢材）却是各向同性的，因为钢材由众多细小晶粒组成，而晶粒是杂乱排布而成（晶格随机取向）的缘故。

②玻璃体特点是各向同性、导热性较低、无固定熔点，其化学活性较高。例如，高炉炼铁熔融状态的矿渣，经缓慢冷却后即得慢冷矿渣（重矿渣），为化学稳定性材料；但熔融物若经急冷，则质点来不及按一定规则排列，便凝固成固体，即为粒化高炉矿渣，磨细后能与水在石灰存在的条件下起水化硬化作用，因此可作为活性混合材料使用。

③胶体是由胶粒（粒径10-9～10-7m固体粒子）分散在连续介质中而成。胶体具有良好的吸附力与较强的黏结力；胶体脱水，胶粒凝聚，即成凝胶；凝胶完全脱水即为干凝胶，具有固体性质。如硅酸盐水泥完全水化后，水化硅酸钙凝胶约占70%，其胶凝能力强，且强度较高（凝胶粒子间存在范德华力与化学结合键）。材料的宏观结构，如孔隙率与孔隙特征，对材料的强度、吸水性及绝热性等都有密切的关系。

4.主要建筑材料

（1）气硬性无机胶凝材料。胶凝材料能将散粒材料或物体黏结成为整体，并具有所需的强度。胶凝材料按成分分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类，前者以天然或合成的有机高分子化合物为基本成分，如沥青、树脂等；后者则以无机化合物为主要的成分。无机胶凝材料按硬化条件不同，也可分为气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料两类。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中继续保持或发展其强度，如建筑石膏、石灰、水玻璃、菱苦土等。水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如各种水泥。气硬性胶凝材料一般只适用于地上干燥环境，而水硬性胶凝材料则可在地上、地下或水中使用。

1）石灰。包括生石灰（块灰）、磨细生石灰粉与消石灰粉等。生产石灰的原料是CaCO3为主要成分的石灰石等。石灰石经煅烧分解，即得生石灰（CaO）。在使用时，需将生石灰加水消解成熟石灰［Ca（OH）2］。该过程特点是放热量大与体积急剧膨胀（体积可增大1～2.5倍）。过火石灰熟化慢，为消除过火石灰的危害（使抹灰层表面开裂或隆起），必须将石灰浆在储存坑中放置两周以上的时间（称为陈伏），方可使用。袋石灰（消石灰粉）使用前也需陈伏。

石灰的应用：①配制石灰砂浆、石灰乳。石灰砂浆可用于砌筑、抹面，石灰乳可用作涂料。②配制石灰土、三合土。石灰土（石灰+黏土）和三合土（石灰+黏土+砂石或炉渣、碎砖等填料），分层夯实，强度及耐水性均较高，可用作砖基础的垫层等；石灰宜用消石灰粉或磨细生石灰，灰土中石灰用量一般为灰土总重的6%～12%。③生产灰砂砖、炭化石灰板。灰砂砖的制作：将磨细生石灰或消石灰粉与天然砂配合拌匀，加水搅拌，再经陈伏、加压成型和压蒸处理而成。炭化石灰板是将磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料（如矿渣）搅拌成型，然后以CO2进行人工碳化制成的一种轻质板材。另外，石灰还可用来配制无熟料水泥及生产多种硅酸盐制品等。

2）建筑石膏。生产建筑石膏的主要原料是天然二水石膏（CaSO4·2H2O，又称软石膏或生石膏）。二水石膏经煅烧、磨细可得β型半水石膏，即建筑石膏（熟石膏）。建筑石膏加水后，溶解、水化还原为二水石膏。随着浆体中的自由水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠失去可塑性（凝结），其后，随着二水石膏胶粒凝聚成晶核并逐渐长大，相互交错和共生，使浆体产生强度，并不断增长，直至完全干燥。在建筑石膏的凝结硬化过程中，称浆体开始失去流动性为初凝，称完全失去可塑性为终凝。

建筑石膏的性质：①凝结硬化快。建筑石膏的凝结，一般初凝时间只有3～5min，终凝时间只有20～30min。在室内自然干燥条件下，达到完全硬化的时间约需7d。②硬化后体积微膨胀（约1%），因此，硬化产物外形饱满，不出现裂纹。③硬化后孔隙率大（可达50%～60%），因此其强度较低（与水泥比较），表观密度较小，导热性较低，吸声性较强，吸湿性较强。④耐水性与抗冻性较差。建筑石膏硬化后晶体在水中有一定的溶解度，因此耐水性差，软化系数低。吸水后受冻，将因孔隙中水分结冰而崩裂，因此抗冻性差。⑤硬化后尺寸稳定。最大吸水率时，伸缩率约为1/1000。⑥硬化后抗火性好。制品本身为不燃材料，同时在遇火灾时，二水石膏中的结晶水蒸发，吸收热量，并在表面形成水蒸气幕和脱水物隔离层，并且无有害气体产生。但制品的使用温度最好不超过65℃，以免水分蒸发影响强度。⑦建筑石膏的应用：室内抹灰、粉刷；生产各种石膏板与多孔石膏制品；制作模型或雕塑；制作吸声板、顶棚、墙面的装饰板；作装饰涂料的填料、人造大理石等。

3）水玻璃（俗称泡花碱）。水玻璃为能溶于水的碱金属硅酸盐，建筑上常用硅酸钠（Na2O·nSiO2）与硅酸钾（K2O·nSiO2）等，其中n为SiO2与Na2O（或K2O）之间的摩尔比，称为水玻璃的模数，模数大则水玻璃的黏度大，但较难溶于水，较易分解、硬化。常用水玻璃模数为2.0～3.5。

水玻璃有良好的黏结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔隙而防止水渗透的作用，可涂刷于黏土砖及混凝土等制品表面（石膏制品除外，因反应生成硫酸钠，在制品孔隙中结晶，体积显著膨胀而导致破坏），以提高其表层密实度与抗风化能力。水玻璃硬化后具有良好的耐酸（氢氟酸除外）、耐火性，可用来配制耐酸、耐热砂浆与混凝土。水玻璃也可作为化学注浆材料用来加固地基（模数为2.5～3的液体水玻璃与氯化钙溶液轮流压入地层中）、配制建筑涂料及防水剂（与水泥浆调和，用来堵漏等，但不宜调配水泥防水砂浆或防水混凝土用作屋面或地面的防水层，因其凝结过速）等。硬化后的水玻璃耐碱性差，另外，为提高其耐水性，常采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理，使水玻璃转变为硅酸凝胶。

4）菱苦土。菱苦土是一种白色或浅黄色的粉末，其主要成分为氧化镁。制备菱苦土料浆时不用水拌和（因凝结慢，硬化后强度低），而用氯化镁、硫酸镁及氯化铁等盐的溶液拌和，其中以氯化镁溶液最好，称为氯氧镁水泥，硬化后强度可达40～60MPa，但吸湿性大，耐水性差。

菱苦土与植物纤维能很好地黏结，且碱性较弱，不会腐蚀植物纤维（但会腐蚀普通玻璃纤维），建筑工程中常用来制造木屑板、木丝板和菱苦土木屑地面等。制作菱苦土地面可掺适量磨细碎砖或粉煤灰等活性混合材料，以提高地面的耐水性，也可掺耐碱矿物颜料将地面着色，气温低将使菱苦土硬化速度降低，也不得浇水养护。菱苦土地面保温性好，无噪声、不起灰、弹性良好、防火、耐磨，宜用于纺织车间及民用建筑等，但不适用于经常受潮、遇水和遭受酸类侵蚀的地方。

（2）水泥。水泥属于水硬性胶凝材料，按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥与特种水泥三大类。用于一般建筑工程的水泥为通用水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等；适应专门用途的水泥称为专用水泥，如道路水泥、砌筑水泥、大坝水泥等；具有比较突出的某种性能的水泥称为特种水泥，如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥等。按主要水硬性物质名称，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等，建筑工程常用的主要是各种硅酸盐水泥。

1）硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉炉渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（国外称为波特兰水泥）。在生产水泥时，需加入水泥质量3%左右的石膏，其目的是延缓水泥的凝结，便于施工。

硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料（由石灰质原料与黏土质原料等配成）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物。熟料的主要矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙与铁铝酸四钙，其中硅酸钙占绝大部分。若调整熟料中各矿物组成之间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。如提高硅酸三钙、铝酸三钙含量，硅酸盐水泥凝结硬化快，早期强度高。

水泥加水拌和后，成为具有可塑性的水泥浆，水泥颗粒水化，随着水化反应的进行，水泥浆逐渐变稠失去可塑性，但尚未具有强度，这一过程称为“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的水泥石，这一过程称为“硬化”。凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续的复杂的物理化学变化过程。水泥的水化、凝结、硬化，除了与水泥矿物组成有关外，还与水泥的细度、拌和水量、温度、湿度、养护时间及石膏掺量等有关。

硅酸盐水泥有不溶物、氧化镁、三氧化硫（SO3）、烧失量、细度、凝结时间、安定性、强度和碱含量等九项技术要求。其中影响水泥性质的主要指标有细度、凝结时间、安定性与强度等四项。

①细度。水泥的细度是指水泥的粗细程度。水泥颗粒越细，与水起反应的表面积越大，因而水泥颗粒细，水化迅速且完全，早期强度及后期强度均较高，但在空气中的硬化收缩较大，成本也较高。若水泥颗粒过粗，则不利于水泥活性的发挥。

②凝结时间。水泥的凝结时间分初凝时间与终凝时间，初凝时间为自加水起至水泥净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间为自加水起至水泥净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间以标准稠度的水泥净浆，用凝结时间测定仪测定。

③体积安定性。水泥的体积安定性是反映水泥加水硬化后体积变化均匀性的物理指标。体积安定性不良，是指水泥硬化后，产生不均匀的体积变化。使用体积安定性不良的水泥，会使构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故，因此体积安定性不良的水泥，在工程中应严禁使用。水泥体积安定性不良的主要原因是熟料中所含的游离氧化钙或游离氧化镁过多，或水泥粉磨时掺入的石膏过量。

④强度。水泥的强度是表征水泥质量的重要指标。国家规定，水泥与中国ISO标准砂以1∶3（质量比）比例混合，加入规定量的水，按规定的方法制成40mm×40mm×160mm的试件，在标准温度（20℃±1℃）的水中养护，分别测定其3d与28d的抗压强度与抗折强度。

硅酸盐水泥加水硬化而成的水泥石，在通常使用条件下，有较好的耐久性，但在某些侵蚀性液体或气体（统称侵蚀介质）的作用下，水泥石会逐渐遭受侵蚀，引起强度降低，甚至破坏，这种现象称为水泥石的侵蚀。

2）掺混合材料的硅酸盐水泥。掺混合材料的硅酸盐水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥。在生产水泥时，掺入一定量的混合材料，目的是改善水泥的性能、调节水泥的强度等级、增加水泥品种、提高产量、节约水泥熟料、降低成本。

混合材料为天然的或人工的矿物材料，按其性能不同，可分为活性混合材料与非活性混合材料两大类。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料（如火山灰、浮石、硅藻土、烧黏土、煅烧的煤矸石、煤渣等）及粉煤灰等。非活性混合材料常用的有活性指标低于标准要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料与粉煤灰、磨细石英砂、石灰石粉、黏土、磨细的块状高炉矿渣及炉灰等。

①普通硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥简称普通水泥。是由硅酸盐水泥熟料、6%～15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。普通水泥中混合材料掺量少，因此，其性能与硅酸盐水泥相近。与硅酸盐水泥性能相比，硬化稍慢，早期强度稍低，水化热稍小，抗冻性与耐磨性也稍差。在应用范围方面。与硅酸盐水泥也相同，广泛用于各种混凝土或钢筋混凝土工程。由于普通水泥与硅酸盐水泥水化放热量大，且大部分在早期放出，对于大型基础、水坝、桥墩等厚大体积混凝土构筑物，因水化热积聚在内部不易散发，内部温度可达50～60℃以上，内外温度差所引起的应力，可使混凝土产生裂缝，因此，大体积混凝土工程不宜选用这两种水泥。

②以下是三种掺加混合材料较多的硅酸盐水泥：

a.矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）。由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为20%～70%。允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣量不得少于20%。

b.火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥）。由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为20%～50%。

c.粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）。由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为20%～40%。

这三种水泥的性质与硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥相比，其共同特点是：早期强度较低，后期强度增长较快；环境温、湿度对水泥凝结硬化的影响较大，故适于采用蒸汽养护；水化热较低，放热速度慢；抗软水及硫酸盐侵蚀的能力较强；抗冻性、抗炭化性与耐磨性较差。

3）高铝水泥的矿物组成与水化产物。高铝水泥的主要矿物组成为铝酸一钙，其含量约占70%，还有二铝酸一钙以及少量的硅酸二钙和其他铝酸盐。铝酸一钙（CA）具有很高的水硬活性，凝结不快，但硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来源，由于CA是高铝水泥的主要矿物，因此，高铝水泥的水化过程，主要是CA的水化过程。

铝酸盐水泥具有如下特性：①长期强度有降低的趋势，强度降低可能是由于晶体转化造成，因此，高铝水泥不宜用于长期承重的结构及处在高温高湿环境的工程中。在一般的混凝土工程中应禁止使用。②早期强度增长快，1d的强度可达最高强度的80%以上，故宜用于紧急抢修工程及要求早期强度高的特殊工程。③水化热大，且放热速度快，一天内即可放出水化热总量的70%～80%，因此，高铝水泥适用于冬季施工的混凝土工程，不宜用于大体积混凝土工程。④施工温度一般不得超过25℃。因此，高铝水泥不适用于高温季节施工，也不适合采用蒸汽养护。⑤耐热性较高。⑥抗硫酸盐侵蚀性强、耐酸性好，但抗碱性极差，不得用于接触碱性溶液的工程。⑦高铝水泥与硅酸盐水泥或石灰相混不但产生闪凝，而且由于生成高碱性的水化铝酸钙，会使混凝土开裂，甚至破坏。因此，施工时除不得与石灰和硅酸盐水泥混合外，也不得与尚未硬化的硅酸盐水泥接触使用。

（3）混凝土。混凝土是由胶凝材料、粗细骨料和水按适当比例配制，再经硬化而成的人工石材。目前使用最多的是以水泥为胶凝材料的混凝土，称为水泥混凝土。按其表观密度，一般可分为重混凝土、普通混凝土和轻混凝土三类。在建筑工程中应用最广泛、用量最大的是普通水泥混凝土，由水泥、砂、石和水组成，成型方便，与钢筋有牢固的黏结力（在钢筋混凝土结构中，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，两者膨胀系数大致相同），硬化后抗压强度高、耐久性好，组成材料中砂、石及水占80%以上，成本较低且可就地取材。混凝土主要缺点是抗拉强度低，受拉时变形能力小、易开裂，另外，自重较大。

一般对混凝土质量的基本要求是：具有符合设计要求的强度，具有与施工条件相适应的施工和易性，具有与工程环境相适应的耐久性。

普通混凝土原材料为水泥、水、细骨料（砂）及粗骨料（石子），必要时还可加入各种外加剂及矿物掺合料。在混凝土中，砂与石子主要起骨架作用，称为骨料，还可起到减小混凝土因水泥硬化产生的收缩作用。水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料表面并填充在骨料空隙中，在硬化前（称为混凝土拌合物），水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性，便于施工，水泥浆硬化后，则将骨料胶结成两个坚实的整体（胶结作用）。

（4）建筑砂浆。建筑砂浆由胶凝材料、细骨料、水等材料配制而成。主要用于砌筑砖石结构或建筑物的内外表面的抹面等。

1）抹面砂浆。抹面砂浆用来涂抹建筑物或构筑物的表面，其主要技术要求是工作性与黏结力。普通抹面砂浆对建筑物表面起保护作用，提高其耐久性。通常分为两层或三层进行施工，各层要求（如组成材料、工作性、黏结力等）不同：①底层抹灰主要起与基层的黏结作用，用于砖墙的底层抹灰，多用石灰砂浆；有防水、防潮要求的用水泥砂浆；板条墙及顶棚的底层多用麻刀石灰砂浆；混凝土墙、梁、柱、顶板等底层抹灰多用混合砂浆。②中层抹灰主要为了找平，多用混合砂浆或石灰砂浆。③面层抹灰主要起装饰作用，多用细砂配制的混合砂浆，麻刀石灰砂浆或纸筋石灰砂浆。在容易碰撞或潮湿部位应采用水泥砂浆，如墙裙、地面、窗台及水井等处可用1∶2.5水泥砂浆。

2）防水砂浆。防水砂浆具有防水、抗渗的作用，砂浆防水层又叫刚性防水层。适用于不受振动和具有一定刚度的混凝土或砖石砌体工程。

防水砂浆可以用普通水泥砂浆制作，也可以在水泥砂浆中掺入防水剂提高砂浆的抗渗性。常用的防水剂有氯化物金属盐类防水剂、硅酸钠类防水剂（如二矾、三矾等多种，凝固快）以及金属皂类防水剂等。

3）水玻璃装饰砂浆。用于室内外装饰。砂浆的面层应选用具有一定颜色的胶凝材料和骨料。其中，常用的胶凝材料有普通水泥、火山灰质水泥、矿渣水泥与白水泥等，并且在它们中掺入耐碱矿物质颜料，当然，也可直接使用彩色水泥。而骨料则常采用带颜色的细石渣或碎粒（如大理石、陶瓷、花岗石或玻璃等）。

在选材的同时，使用外墙面装饰砂浆时还需实行一些特殊的工艺操作，如喷涂、弹涂、辊压、拉毛（在砂浆尚未凝结时，用抹刀拍拉表面，产生凹凸不平的形状）、水刷石（用5mm左右的石渣拌制砂浆作面层，在初凝时，用水喷刷表面使碎石渣露而不落）、干粘石（在水泥浆表面上黏结粒径小于5mm的彩色小石渣或彩色玻璃碎粒，要求黏结不落）、划痕（表面上压出砖形再刷涂料）。

还有几种常用的表层装饰处理，如水磨石（以普通水泥、白水泥或彩色水泥，拌和按设计色彩选定的大理石碎渣，硬化后喷水磨平抛光而成）、斩假石（与水刷石类似，差别在于水泥硬化后用刀斧将表面剁毛，使石渣露而不落）等。

4）其他品种砂浆。主要指具有某种特殊性能的砂浆，如绝热、吸声、耐酸、防辐射、膨胀、自流平等。根据不同要求，选用相应的材料，并配以适合的工艺操作而成。

（5）墙体材料与屋面材料。自20世纪90年代以来不断推出加快墙体材料革新和推广节能建筑的举措，规定在框架结构建筑等工程中限制使用实心黏土砖，推广应用空心砖、多孔砖及其他新型墙体材料，逐步淘汰实心黏土砖。

1）烧结类墙体材料。此类墙体材料通过高温焙烧制成。

①烧结普通砖。为无孔洞或孔洞率小于15%的实心砖。包括烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖及烧结粉煤灰砖，依次用N、Y、M及F符号表示。根据《烧结普通砖》GB/T 5101—2017规定：抗风化性能指砖抵抗干湿变化、温度变化、冻融变化等气候对砖作用的性能。国家标准规定，东北三省、内蒙古及新疆等严重风化区应做冻融试验，其他地区可用沸煮吸水率与饱和系数指标表示其抗风化性能。

砖既具有一定的强度，又因其多孔而具有一定的保温隔热性能，因此大量用作墙体、柱、拱、烟囱、沟道及基础材料。但其中的实心黏土砖属于墙体材料革新中的淘汰产品，正在被多孔砖、空心砖或空心砌块等新型墙体材料所取代。废砖破碎后可作混凝土骨料或碎砖三合土。

②烧结空心砖和空心砌块。也是以黏土、页岩、煤矸石等为主要原料，主要用于建筑物非承重部位。孔洞率一般在35%以上，孔大而少，孔洞平行于大面和条面，与砂浆的接合面上有深度为1mm以上的凹线槽。

2）非烧结类墙体材料。

①蒸养（压）砖。以石灰和含硅材料（砂、粉煤灰、煤矸石、炉渣和页岩等）加水拌和，经压制成型、蒸汽养护或蒸压养护而成。有灰砂砖（又称蒸压灰砂砖）、粉煤灰砖、炉渣砖（又称煤渣砖）等。

②砌块。按形态砌块可分为实心和空心两种；按规格大小可分为大型、中型和小型砌块；按原材料可分为混凝土砌块和硅酸盐砌块。

混凝土小型空心砌块原材料为水泥、砂、石或轻骨料、加水经搅拌、成型、养护而成。混凝土小型空心砌块主规格尺寸为390mm×190mm×190mm，其他规格主要是在长度、厚度上的变化，分为承重与非承重两类。按其外观质量和尺寸偏差分为优等品（A）、一等品（B）及合格品（C）。

小型空心砖块可用于低、中层建筑的墙体，使用灵活，砌筑方便。砌筑时一般不宜浇水，采用反砌（即砌块底面朝上）。在寒冷地区，砌块还应有一定的保温性能。粉煤灰硅酸盐中型砌块（简称粉煤灰砌块）原材料为粉煤灰、石灰、石膏及骨料，经成型、蒸汽养护而成，为密实砌块。

蒸压加气混凝土砌块原材料为含钙材料、含硅材料及加气剂。加气混凝土砌块质轻、绝热性能好、隔声性能及耐火性好。除作墙体材料外，还可用于屋面保温。不得用于建筑物基础和处于浸水、高湿和有化学侵蚀的环境（如强酸、强碱或高浓度二氧化碳）中，也不能用于承重制品表面温度高于80℃的建筑部位。

③墙板。

石膏板：有纸面石膏板、装饰石膏板、石膏空心条板等。其中，纸面石膏板又有普通纸面石膏板、耐水和耐火纸面石膏板三种。

纤维增强水泥平板（TK板）：原材料为低碱水泥、中碱玻璃纤维和短石棉，加水经成型、蒸养而成。质轻、强度高、防火性好、防潮性能好、不易变形、加工性能好。

碳化石灰板：以磨细生石灰、纤维状填料或轻质骨料为主要原料，经人工炭化制成。多制成空心板，适用于非承重内隔墙、顶棚等。

GRC空心轻质墙板：以低碱水泥、抗碱玻纤网格布、膨胀珍珠岩为主要原料，加入起泡剂和防水剂等，经成型、脱水、养护而成。GRC板质轻、强度高，隔热、隔声性能好，不燃，加工方便。主要用于内隔墙。

混凝土空心墙板：原料有钢绞线、42.5R早强水泥、砂石骨料等。使用时配以泡沫聚苯乙烯保温层、外饰面及防水层等。可用作承重及非承重墙板、楼板、屋面板、阳台板等。

钢丝网水泥夹芯板：是以钢丝制成不同的三维空间结构，内有发泡聚苯乙烯或岩棉等为保温芯材的轻质复合墙板。这类板材的名称很多，如泰柏板、钢丝网架夹芯板、GY板、舒乐合板、三维板、3D板、万力板等。

其他轻质复合墙板还有由外层与芯材组成的板材，外层为各种高强度轻质薄板，如彩色镀锌钢板、铝合金板、不锈钢板、高压水泥板、木质装饰板及塑料装饰板等，芯材为轻质绝热材料，如阻燃型发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯、岩棉及玻璃棉等。

3）屋面材料。

①黏土瓦。以黏土为主要原料，经成型、焙烧而成。黏土瓦按颜色分为红瓦和青瓦两种；按用途分为平瓦和脊瓦两种，平瓦用于屋面，脊瓦用于屋脊。

②小青瓦（土瓦、蝴蝶瓦、和合瓦、水青瓦）。小青瓦以豁土制坯焙烧而成。习惯以其每块重量作为规格和品质的标准。

③琉璃瓦。琉璃瓦是在素烧的瓦坯表面涂以琉璃釉料后再经烧制而成的制品。这种瓦表面光滑，质地坚密，色彩美丽，耐久性好，但成本较高。琉璃瓦的型号，根据《清式营造则例》规定，共分“二样”“三样”“四样”“五样”“六样”“七样”“八样”“九样”八种，还有“套活”和“号活”两种，型号一般常用“五样”“六样”“七样”三种型号。品种有筒瓦、板瓦等，还有“脊”“吻”等配件。

④混凝土平瓦。标准尺寸有400mm×240mm和385mm×235mm两种。混凝土平瓦耐久性好、成本低，生产时可加入耐碱颜料制成彩色瓦，自重大。

⑤石棉水泥瓦。以水泥与温石棉为原料。分为大波瓦、中波瓦、小波瓦和脊瓦四种。单张面积大，质轻，防火性、防腐性、耐热耐寒性均较好。但石棉对人体健康有害，用耐碱玻璃纤维和有机纤维则较好。

其他屋面材料还有聚氯乙烯波纹瓦（又称塑料瓦楞板）、钢丝网水泥大波瓦、玻璃钢波形瓦、铝合金波纹瓦、沥青瓦及木质纤维波形瓦等。

历年真题

1.下列关于建筑材料力学性能的表述，哪项是正确的？（　）［2018-8］

A.材料在经受外力作用时抵抗破坏的能力，称为材料的硬度

B.材料在承受外力并在撤除外力之后，形状能恢复原状的性能称为刚性

C.材料受力时，在无明显变形的情况下突然破坏，这种现象称为脆性破坏

D.材料强度一般分为抗冲击强度、抗拧强度和抗剪切强度等

【答案】C

【解析】材料在受力时，在无明显变形的情况下突然破坏，这种现象称为脆性破坏。

2.下列关于建筑材料基本性质的表述，哪些选项是正确的？（　）［2017-84］

A.材料抵抗外力破坏的能力称为材料的强度

B.材料在承受外力的作用后其几何形状能够恢复原形的性能称为材料的弹性

C.材料中孔隙体积占材料总体积的百分率称为材料的孔隙率

D.在自然状态下的材料单位体积内所具有的质量称为材料的密度

E.散粒状材料在自然堆积状态下，颗粒之间空隙体积占总体积的百分率称为材料的空隙率

【答案】ABCE

【解析】材料在绝对密实状态下单位体积内所具有的质量称为密度；在自然状态下的材料单位体积内所具有的质量应为材料的表观密度，D项错误。

3.下列哪项称为一般建筑工程的三大材料？（　）［2014-10］

A.木材、水泥、钢材　B.无机材料、有机材料、复合材料(www.xing528.com)

C.结构材料、维护材料、装饰材料　D.混凝土材料、金属材料、砖石材料

【答案】A

【解析】通常将水泥、钢材及木材称为一般建筑工程的三大材料。

4.下列建筑材料中，保温性能最好的是（　）。［2013-12］

A.矿棉　B.加气混凝土　C.抹面砂浆　D.硅酸盐砌块

【答案】B

【解析】一种材料往往具有多种功能，例如混凝土是典型的结构材料，但装饰混凝土（如彩色混凝土）则具有很好的装饰效果，而加气混凝土又是很好的绝热材料，具有很好的保温性能。

5.石棉水泥瓦的缺点是（　）。［2012-11］

A.质重　B.易燃　C.易腐蚀　D.有毒

【答案】D

【解析】石棉水泥瓦以水泥与温石棉为原料，分为大波瓦、中波瓦、小波瓦和脊瓦四种。其单张面积大，质轻，防火性、防腐性、耐热耐寒性均较好。但石棉对人体健康有害，用耐碱玻璃纤维和有机纤维则较好。

（二）建筑构造

1.建筑构造研究的对象

建筑构造研究建筑物中各建筑构件的组成原理和方案，各个相关建筑构件之间相互连接的方式和方法也属于建筑构造研究的内容。

2.建筑物的组成构件

组成建筑物的基本构件是指房屋中具有独立使用功能的组成部分，统称为建筑构（配）件。竖向建筑构件包括基础、墙体、门、窗等，水平建筑构件包括屋顶、楼面、地面等，和解决上下层交通联系用的楼梯，组成“八大构件”。阳台、雨篷、烟囱等构件属于楼面、墙体等基本建筑构件的特殊形式。

“八大构件”的作用如下：

1）基础：基础是建筑物的最下部分并埋于地下的扩大构件。它承受建筑物的全部荷载，连同其自身重量传递给地基。

2）墙体：墙是建筑物的竖向围护构件，外墙起着抵御自然界各种因素对室内侵袭的作用；内墙起着分隔室内空间的作用。在砖混结构中，墙体又是竖向承重构件，它承受着屋顶、楼面等传来的荷载，连同墙体自重一起传给基础。

3）门和窗：门和窗是围护构件上可以启闭的部分。门主要是供人们内外交通之用；窗主要是采光、通风和观望之用。既是围护结构的组成部分，也应考虑保温、隔热、隔声、防火等方面的要求。

4）屋顶：屋顶是建筑物最上部的水平承重构件，同时也起着抵御大自然侵袭的围护作用，因此屋顶又是重要的围护构件。

5）楼面：楼面是建筑物分隔上下层空间的水平承重构件。它既是上层空间的地，又是下层空间的顶，两个方面都要做好处理。尤其是浴厕、厨房等用水房间的楼面处理，更要符合防水、防火等方面的要求。

6）地面：地面是建筑物中分隔空间与土层的水平构件。实铺地面必须防潮，空铺地面则类似于楼面而无顶棚。

7）楼梯：楼梯是楼房建筑中解决竖向交通的建筑构件。它由一个或若干个连续的楼梯段和平台组合，以连通不同标高的平面。

3.一般建筑构造的原理与方法

（1）防水构造。

必须防止水侵入房间。水的来源有地下水、天落水及用水房间（厨房、卫生间及厕所等）的溢水，因而防水构造也有所不同。

1）地下室防水构造。目前常采用材料防水和混凝土自防水两种。材料防水是在外墙和底板表面敷设防水材料，利用材料的高效防水特性阻止水的渗入，常用卷材、涂料和防水水泥砂浆等。

2）屋顶防水构造。为了排除雨水，屋面必须设置坡度。坡度大则排水快，对屋面的防水要求可降低；反之则要求高。根据排水坡的坡度大小不同可分为平屋顶与斜屋顶两大类，一般公认坡面升高与其投影长度之比；i＜1∶10时为平屋顶，i＞1∶10时称为斜屋顶。屋顶防水构造可分为卷材防水屋面和刚性防水屋面。

①保护层。一般采用3～6mm粒径的粗砂粘贴作为保护层，上人屋顶可铺30mm厚水泥板或大阶砖。保护层的作用有三：其一是浅色反射隔热，油毡防水层的表面呈黑色，最易吸热，在太阳辐射下，其夏季表面综合温度可达60～80℃，常导致沥青流淌，油毡老化。保护层可减少吸热，使太阳辐射温度明显下降，从而达到隔热与延迟老化的作用。其二是有利于防止暴风雨对油毡防水层的冲刷。其三是以其重量压住油毡的边角，防止起翘。

②找平层。水泥砂浆找平层一般采用1∶（2～3）水泥砂浆抹20mm厚作为钢筋混凝土屋面板上的平整表面，以便于防水层的铺贴粘牢。

③冷底子油涂刷。起促进油毡防水层与水泥砂浆找平层的结合及加强黏结力的作用，因此可以称为“结合层”。

（2）防潮构造。

1）勒脚与底层实铺地防潮。解决的办法是“排”与“隔”相结合。室外的散水坡或明沟是“排”的措施，防潮是“隔”的措施。根据材料不同，有油毡防潮层、防水砂浆防潮层和细石混凝土防潮层三种。

2）地面回潮的防止。为了防止回潮现象的产生，对症下药的途径是当气温回升时，使地表温度也能随之迅速提高到露点温度以上，从而避免凝结水的产生。

3）地下室的防潮。当地下水最高水位高于地下室地坪时，则应采用地下室防水构造；高出最高水位0.5～1.0m以上的地下室外墙部分需做防潮处理。

（3）保温构造。

1）为了提高墙体的保温性能，常采取以下措施：①增加墙体厚度；②选择导热系数小的墙体材料制作复合墙，常将保温材料放在靠低温一侧，或在墙体中部设封闭的空气间层或带有铝箱的空气间层。

2）平屋顶保温层有两种位置：①将保温层放在结构层之上，防水层之下，成为封闭的保温层，称为内置式保温层；②将保温层放在防水层之上，称为外置式保温层。

（4）隔热构造。隔热的主要手段：①采用浅色光洁的外饰面；②采用遮阳-通风构造；③合理利用封闭空气间层；④绿化植被隔热。

（5）变形缝构造。变形缝可分为伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。当建筑物长度超过一定限度时，会因其变形过大而产生裂缝甚至破坏，因此常在较长建筑物的适当部位设置竖缝，使其分离成独立区段，使各部分有伸缩余地，这种主要考虑温度变化而预留的构造缝叫伸缩缝，伸缩缝的宽度一般在20～30mm。墙体伸缩缝的形式根据墙的布置及墙厚的不同，可做成平缝、错口缝和企口缝等，缝中应采用防水而不易被挤出的弹性材料填塞，可用镀锌铁皮、铝板、木质盖缝板或盖缝条做盖缝处理。

1）沉降缝与伸缩缝的主要区别：沉降缝是将建筑物从基础到屋顶的全部构件断开，即基础必须断开，从而保证缝两侧构件在垂直方向能自由沉降。沉降缝构造与伸缩缝基本相同，只是盖缝的做法必须保证缝两侧在垂直方向能自由沉降。

2）对多层砌体房屋，在抗震设防烈度为8度和9度，且有下列情况之一时，宜设置防震缝：建筑物高差在6m以上时；建筑物有错层，且楼板高差较大时；建筑物各部分结构刚度质量截然不同时。防震缝应将建筑物的墙体、楼地面、屋顶等构件全部断开，缝两侧均应设置墙体或柱。

历年真题

1.下列哪项不属于建筑的“八大构件”？（　）［2017-10］

A.楼面　B.地面　C.基础　D.地基

【答案】D

【解析】建筑的“八大构件”有基础、墙体、门、窗、屋顶、楼面、地面、楼梯。

2.下列关于建筑保湿和节能措施的表述，哪些项是正确的？（　）［2013-83］

A.平屋顶保温层必须将保温层设置在防水层之下

B.平屋顶保温层必须将保温层设置在防水层之上

C.平屋顶保温层可将保温层设置在防水层之上或防水层之下

D.建筑隔热可采用浅色外饰面

E.利用地热是建筑节能的有效措施

【答案】CDE

【解析】平屋顶保温层有两种位置：①将保温层放在结构层之上，防水层之下，成为封闭的保温层，称为内置式保温层；②将保温层放在防水层之上，称为外置式保温层。隔热的主要手段为：①采用浅色光洁的外饰面；②采用遮阳-通风构造；③合理利用封闭空气间层；④绿化植被隔热。利用太阳能、地热是建筑节能的有效措施。

3.下列哪些建筑保温材料是不燃材料？（　）［2012-85］

A.岩棉　B.保温砂浆

C.合成高分子材料　D.聚苯板

E.玻璃棉

【答案】ABE

【解析】岩棉产品均采用优质玄武岩、白云石等为主要原材料，经1450℃以上高温熔化后采用国际先进的四轴离心机高速离心成纤维，其不可燃。玻璃棉属玻璃类，是一种无机质纤维，不可燃。保温砂浆主要由混凝土组成，防火保温性能好，不可燃。高分子材料，包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶黏剂和涂料等许多种类，其中塑料、合成橡胶和合成纤维被称为现代三大高分子材料，具有可燃性。聚苯板为有机物加工化合而成，是可燃材料。

4.下列关于建筑防水构造的表述，错误的是（　）。［2011-87］

A.建筑的内外防水构造是针对地下水和雨水设置的

B.最高地下水位高于地下室地面时，必须考虑地下室防水

C.目前采用的防水方式有材料防水和混凝土自防水两种

D.材料防水是在外墙体和底板中敷设防水材料

E.屋面坡度大时屋面的防水要求应提高

【答案】ADE

【解析】侵入房间的水的水源有地下水、天落水及用水房间（厨房、卫生间等）的溢水，A选项不完整。当设计最高水位高于地下室地面时，必须考虑地下室防水，B选项正确。目前采用的防水方式有材料防水和混凝土自防水两种，C选项正确。材料防水是在外墙和底板表面敷设防水材料，借助材料的高效防水特性阻止水的渗入，D选项错误。屋面坡度大则排水快，对屋面的防水要求可降低，E选项错误。

5.下列选项不是建筑构造原则的是（　）。［2010-5］

A.满足建筑物的功能要求，做到设计合理，安全可靠，经久耐用

B.适应建筑工业化要求，尽可能采用标准设计，使构件规格化、定型化、标准化

C.构造设计是一门研究建筑物中各建筑构件的组成原理和方案的学科

D.注重经济合理性，构造设计应力求节省建筑造价，降低材料能源消耗，方便施工，减少运行，维护费用

【答案】C

【解析】建筑构造的设计原则为：满足建筑使用功能要求；确保结构安全；注重建筑经济的综合效益；适应建筑工业化和建筑施工的需要；注重社会经济和环境效益。建筑构造原则除了A、B、D选项三项所讲外，还有一条：兼顾整体艺术性，即建筑构造处理在满足上述各方面要求的同时，应考虑到建筑物的整体艺术性。

6.建筑隔热的主要手段中，下列（　）构造做法不妥。［2010-42］

A.采用浅色光洁的外饰面　B.采用遮阳-通风构造

C.合理利用封闭空气间层　D.东外墙开大窗

【答案】D

【解析】隔热的主要手段为：采用浅色光洁的外饰面；采用遮阳-通风构造，合理利用封闭空气间层；绿化植被隔热。

（三）建筑节能

1.民用建筑节能的定义

根据《民用建筑节能管理规定》（建设部令第143号），民用建筑节能是指民用建筑在规划、设计、建造和使用过程中，通过采用新型墙体材料，执行建筑节能标准，加强建筑物用能设备的运行管理，合理设计建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和通道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活动。

可再生能源是指：风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。

2.建筑节能技术和产品的分类

建筑节能技术和产品主要包括以下几大类：

（1）新型节能墙体和屋面的保温、隔热技术与材料；

（2）节能门窗的保温隔热和密闭技术；

（3）集中供热和热、电、冷联产联供技术；

（4）供热采暖系统温度调控和分户热量计量技术与装置；

（5）太阳能、地热等可再生能源应用技术及设备；

（6）建筑照明节能技术与产品；

（7）空调制冷节能技术与产品；

（8）其他节能技术和节能管理技术。

3.绿色建筑

（1）绿色建筑的定义。绿色建筑指的是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

绿色建筑的“四节一环保”是指节能、节地、节水、节材和保护环境。具体来说就是以建筑节能、建筑节地、建筑节水、建筑节材和环境保护等标准作为要合理安排城市各项功能，促进城市居住、就业等合理布局。

（2）绿色建筑的基本要求。发展绿色建筑，建设节约型社会，必须倡导城乡统筹、循环经济的理念，全社会参与，挖掘建筑节能、节地、节水、节材的潜力。注重经济性，从建筑的全寿命周期核算效益和成本，顺应市场发展需求及地方经济状况，提倡朴实简约，反对浮华铺张，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

（3）绿色建筑的评价和等级划分。绿色建筑评价指标体系是按定义对绿色建筑性能的一种完整的表述，它可用于评价已建成的建筑物与按定义的绿色建筑相比在性能上的差异。

绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理六类指标组成。每类指标包括控制项、一般项与优选项。控制项为绿色建筑的必备条件；一般项和优选项为划分绿色建筑等级的可选条件，其中优选项是难度大、综合性强、绿色度较高的可选项。

历年真题

1.绿色建筑“四节一环保”中的四节是（　）。［2018-9］

A.节水、节地、节能、节材　B.节能、节材、节地、节油

C.节材、节水、节碳、节地　D.节能、节水、节碳、节地

【答案】A

【解析】绿色建筑“四节一环保”中的“四节”是指节水、节地、节能、节材；“一保护”是指环境保护。

2.下列关于绿色建筑的理念与做法，哪项是错误的？（　）［2017-11］

A.提倡节能节材优先　B.考虑全寿命周期

C.全面降低工程造价　D.追求健康、适用和高效

【答案】C

【解析】应在建筑全寿命周期内兼顾资源节约和环境保护的要求，而单项技术的过度采用，虽可提高某一方面的性能，但可能造成新的浪费，所以，不能单独以降低工程造价为目的。

3.下列哪些项不属于可再生能源（　）。［2014-93］、［2013-93］［2012-92］、［2011-96］

A.风能　B.石油

C.沼气　D.煤炭

E.核能

【答案】BDE

【解析】《中华人民共和国可再生能源法》第二条规定：本法所称可再生能源，是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。