建筑师课件16建筑材料与构造建筑材料-路永华.ppt

土木工程材料,主讲人：路永华,绪 论,一、分类,无机材料,金 属：钢、铁、铝,非金属：石、土、玻璃、水泥混凝土,复合材料：钢筋混凝土、纤维混凝土、沥青 混凝土,有机材料：木、石油沥青、涂料、塑料,化学分类,绪 论,建筑结构材料：混凝土,功能分类,一、分类,墙体材料：砖、石、空心砖,建筑功能材料：保温、吸声、防水,建筑器材：给排水、建筑,绪 论,粘 土,二、发展史,砖 3000年,石 灰,三合土 石材,水 泥,混凝土,钢,钢筋混凝土,绪 论,特点：适用、耐久、量大、价廉,三、特点 地位,三大建材：水泥、钢材、木材,四要素：原料采用 产品制造 产品使用 产品利用,四、绿色建材,绪 论,五、技术标准,GB,国家标准,JC,建材,企业标准 同行标准：ISO美国材料协会：ASTM日 本：JIS 德 国：DIN法 国：NF 英 国：BS,第一章 建筑材料的基本性质,一、材料的组成,化学组成矿物组成：硅酸三钙,二、材料的结构,微观结构亚微观结构宏观结构,宏观结构,微观结构,亚微观结构,第一章 建筑材料的基本性质,三、构造特征参数,第一章 建筑材料的基本性质,三、构造特征参数,0,*,第一章 建筑材料的基本性质,四、物理性质,第一章 建筑材料的基本性质,四、物理性质,第一章 建筑材料的基本性质,五、力学性质,1.强度 MPa：孔隙率 强度 实验条件：形状、尺寸、表面状态、含水、湿度、加荷速度2.强度等级：脆性材料：抗压强度（混凝土）韧性材料：抗拉强度（屈服强度）3.比强度：材料的强度与其表观密度之比。（轻质高强）4.弹性与塑性、脆性与韧性：脆性（混凝土）韧性（钢材、木材）5.耐久性：荷载、物理、化学,第二章 无机气硬性胶凝材料,一、石灰,第二章 无机气硬性胶凝材料,3.硬化：干燥硬化 碳化作用 特点：速度慢、强度低、不耐水、体积4.应用 石灰乳、石灰砂浆、石灰土、三合土、制品,一、石灰,第二章 无机气硬性胶凝材料,二、石膏,第二章 无机气硬性胶凝材料,性质：硬化快 体积膨胀 多孔（保温隔热、吸声）、抗渗、抗冻 防火性好 强度低 耐水性4.等级、强度、凝结时间、细度,二、石膏,第二章 无机气硬性胶凝材料,三、水玻璃,四、菱苦土（MgO）,不能用在石膏上,强度,第三章 水泥,硅酸盐水泥P、P 0 5%混合材普通硅酸盐水泥（P O）矿渣硅酸盐水泥（P S）火山灰硅酸盐水泥（P P）粉煤灰硅酸盐水泥（P F）复合硅酸盐水泥（P C）通用水泥、专用水泥、特种水泥,一、分类,第三章 水泥,二、生产（二磨一烧）,三、矿物组成,原料生料熟料+石膏水泥 石膏：缓凝作用,组成与性能,第三章 水泥,四、水化硬化,五、技术性能,水化产物：水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、钙矾石等,细度（300/Kg）筛余率：0.08m 筛余百分率不大于10%0.045m 筛余百分率不大于30%细度不合格不合格,第三章 水泥,五、技术性能,第三章 水泥,五、技术性能,强度 ISO标准 水泥：标准砂=1:3 尺寸 40mm40mm160mm 养护（201）水中 龄期 3d、28d，抗折、抗压合格性判定 化学指标、凝结时间、安定性、强度,第三章 水泥,五、技术性能,6.水泥石的侵蚀与防止 因素 内因：水化产物（CH、水化铝酸钙等）、孔 外因：侵蚀性介质 防止 合理选择水泥品种、提高密实度、加做保护层其他品种水泥 砌筑水泥、道路水泥、快硬硅酸盐水泥、白色及彩色硅酸盐水泥、铝酸盐水泥（不可混用）,第三章 水泥,五、技术性能,水泥的特性,第三章 水泥,五、技术性能,水泥运输与储存 防潮 通用 3 个月 高铝 2 个月 快硬 1 个月,第四章 混凝土,一、概述,概述 重混凝土 2800 kg/m 普通混凝土 2000 2800 kg/m 轻混凝土 1950 kg/m特点 原料丰富、施工方便、和易性好、性能可调、强度高、耐久性好、自重大、呈脆性、质量波动大混凝土基本要求 和易性、强度等级、耐久性、经济型,分类,第四章 混凝土,二、普通混凝土的组成材料,水泥 品种：工程特点、所处环境、施工条件 强度等级：一般（0.9 2.0倍）；过大、过小都不宜骨料 细骨料 5mm 卵石、碎石,第四章 混凝土,二、普通混凝土的组成材料,骨料 技术要求 有害杂质（云母、硫化物、硫酸盐、氯盐、有机物）、泥及粘土块、无定形氧化硅（碱-碳酸反应；碱-硅酸反应）细骨料的粗细程度与颗粒级配 粗细程度：粗 表面积小，节省水泥 颗粒级配：大小搭配 空隙率的大小 确定：筛分实验（500克）uf:3.7 3.1 粗,第四章 混凝土,二、普通混凝土的组成材料,uf：3.0 2.3 中 uf：2.2 1.6 细 级配区：4.75、0.6mm筛，其余 5%粗骨料 形状：卵石（流动性 强度）碎石（流动性 强度）针片（流动性 强度）强度：岩石抗压比混凝土强度高20%压碎指标,第四章 混凝土,二、普通混凝土的组成材料,最大粒径：1/4 截面尺寸 3/4 钢筋最小净距 1/3 板厚，但小于40 mm 泵送混凝土：100 m,1:4 1:5 级配：符合要求 水 饮用水、海水（素混凝土）,第四章 混凝土,三、普通混凝土拌合物,1.和易性 流动性、粘聚性、保水性2.测定 塑性：塌落度法 T 干硬：维勃稠度 S3.影响因素 内因：水泥（品种）、水灰比、水泥浆数量、砂率（砂 占砂石总量百分比）、砂石品种、级配、粗细 外因：温度、湿度、龄期（时间）、外加剂、掺合料、掺料工艺4.选择：疏密程度、泵送,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,实验条件影响：尺寸 形状 棱柱体 立方体 表面 光滑 含水 加荷速度 强度非破损检测：回弹法 抗压强度 超声回弹法 抗压强度 钻芯法 混凝土强度 提高强度措施 内因、外因,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第四章 混凝土,四、普通混凝土的性质,第五章 建筑砂浆,一、概述,胶结材料+细骨料+掺合料+水应用：砌筑、抹面、勾缝,二、组成材料,第五章 建筑砂浆,三、和易性,四、砌筑砂浆,第五章 建筑砂浆,选用：水泥砂浆基础、地下室、特殊部位 水泥混合砂浆砌体 石灰砂浆平房、临时性建筑,五、抹面砂浆,三层（底层、中层、面层）加气混凝土墙面：基层上抹树脂胶或挂钢丝网抹灰,六、防水砂浆,第六章 砌筑材料,一、烧结类砌筑材料,第六章 砌筑材料,二、烧结多孔砖、空心砖、空心砌块,1.烧结多孔砖：尺寸：240mm115mm90mm 190mm190mm190mm 强度：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10 A、B、C 三个等级2.烧结空心砖、空心砌块 尺寸：290mm190mm190mm 240mm180mm115mm 强度：MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10 密度：800、900、1000、1100,第六章 砌筑材料,三、蒸压,第六章 砌筑材料,四、墙板,石膏板、GRC板、硫化石灰板、纤维增强水泥板TK板、砼空心板、钢丝网水泥夹芯板,五、屋面材料,1.粘土瓦2.小青瓦3.琉璃瓦(八种：二样、三样、四样、五样、六样、七样、八样、九 样 垂号：五样、六样、七样)4.混凝土瓦5.石棉水泥瓦,第七章 建筑钢材,一、钢的分类,低碳钢：0.25%中碳钢：0.250.60%高碳钢：0.60%,低合金钢：5%中合金钢：510%高合金钢：10%,沸腾钢：F半镇静钢：bZ镇静钢：Z特殊镇静钢：TZ,普通钢优质钢高级优质钢,碳素钢,合金钢,冶烧,质量,第七章 建筑钢材,二、力学性能,第七章 建筑钢材,6.硬度:布氏硬度HB7.耐疲劳性:交变应力作用下，在规定的周期基数内不发生 断裂的最大应力,三、影响钢材力学性能的主要因素,1.晶体组织：铁素体（C少）、渗碳体（C多）、珠光体（二者）2.化学成分：Fe、C、Si、Mn、V、Nb、Ti、P（冷脆性）、S（热脆性）、O、N3.冶炼,第七章 建筑钢材,四、冷加工与时效,五、焊接,第七章 建筑钢材,六、刚型号,第七章 建筑钢材,冷轧带肋钢筋 LL500非预应力 LL650、LL800中、小型预应力混凝土的受力钢筋 热处理钢筋 直径6mm、8.2mm、10mm预应力混凝土 冷轧扭钢筋 预应力及承重荷载较大 预应力混凝土用钢丝及钢绞线 优质碳素结构钢加工 七股 大荷载、大跨及曲线配筋的预应力混凝土,第七章 建筑钢材,5.型钢 热轧型钢、冷弯薄壁型钢、钢板、轻钢龙骨6.建筑钢材的防锈 原因：潮湿 气体（O2、CO2、SO2、Q2等）电化学锈蚀 防护：表面涂除锈漆 防止：密实度 保护层厚度 氯盐,第八章 木材,一、分类,针叶树：强度、密度、湿胀、易加工阔叶树：密度、湿胀、加工困难,二、性质,第八章 木材,三、防腐,四、防火,处理方式：涂刷有机及无机涂料（丙烯酸）防火剂浸注木材（磷-氮系列、硼化物）,第九章 防水材料,一、沥青基防水材料,第九章 防水材料,第九章 防水材料,二、防水卷材,第九章 防水材料,三、防水涂料,沥青类防水涂料：石灰膏乳化沥青-地下室、卫生间高聚物改性沥青：再生沥青合成高分子防水涂料：聚氨酯常用：聚氨酯防水涂料（有毒）-复杂屋面 硅橡胶防水涂料（成型快）-地下、屋面,第九章 防水材料,四、密封材料,1.聚氨酯密封膏 弹性高、粘性力、防水性2.硅酮密封膏 F类：建筑 G类：镶嵌玻璃3.聚氯乙烯嵌缝膏4.丙烯酸类密封膏,第十章 绝热材料与吸声材料,一、绝热材料,第十章 隔热材料与吸声材料,二、吸声材料,第十章 隔热材料与吸声材料,吸声材料类型：多孔吸声材料 薄板振动吸声结构 共振吸声结构 穿孔板组合吸声结构 特殊吸声结构,三、隔声材料,传导越大，隔声效果,第十一章 装饰材料,一、天然石材,1.花岗岩（SiO2）（长石、石英、少量云母）特点：强度高，吸水率小 耐酸、耐磨、耐久性好 耐火性差 不耐氢氟酸、氟硅酸2.大理岩（石灰岩、白云岩沉积）矿物：方解石、白云石 成分：CaCO3 特点：不易于室外（CO2、O2、水、酸反应）3.人造石材,第十一章 装饰材料,二、建筑陶瓷,三、建筑玻璃,原料：石英砂(长碱、长石、石灰石）成分：SiO2、Na2O、CaO 或 MgO,第十一章 装饰材料,1.平板玻璃：产量以标准箱计 厚度2mm平板 10m2 一标准箱 50kg2.安全玻璃：钢化、头丝、头层3.镀膜玻璃：热反射镀膜、低辐射镀膜、镁面镀膜,四、涂料,膜物质、溶剂、散粒状材建筑涂料：有机（溶剂型、水溶性、乳胶）无机（碱金属 液态二氧化硅系）复合,第十二章 建筑塑料,塑料的特点：密度小、比强度高、耐油浸、耐腐蚀、耐磨、隔声、绝缘、绝热,一、塑料的组成,（一）合成树脂：基本组成材料 加聚树脂 缩聚树脂 热塑料树脂：受热软化，冷却凝固，化学反应（），密度、强度、熔点低 热固性树脂：坚硬、脆性大,第十二章 建筑塑料,常用建筑塑料的特性与用途：聚乙烯（PE）：特性：预韧性好，介电性能和耐化学腐蚀性能优良，成型工艺性好，但刚性差，燃烧时少烟，低压聚乙烯使用温度可达100用途：主要用于防水材料、给排水管和绝热材料等,二、常见建筑材料,（二）填充料（三）增塑剂（四）其他,第十二章 建筑塑料,聚丙烯（PP）：特性：耐腐蚀性优良，力学性能和刚性超过聚乙烯，耐疲劳和耐应力开裂性好，可在100以上使用，但收缩率较大，低温脆性大。用途：管材、卫生洁具、模板等。,聚氯乙烯（PVC）特性：耐化学腐蚀性和电绝缘优良，力学性能较好，具有难燃性，具有自熄性，但耐热性差，升高温度时易发生降解，使用温度低（60）用途：有软质、硬质、轻质发泡制品。广泛应用于建筑各部位，是应用最多的一种塑料。,第十二章 建筑塑料,聚苯乙烯（PS）特性：树脂透明，有一定的机械强度，电绝缘性能好，耐辐射，成型工艺好，但脆性大，耐冲击性和耐热性差，抗溶剂性较差用途：主要以泡沫塑料形式作为隔热材料，也用来制造灯具平顶板等。,ABS塑料 特性：具有韧、硬、刚相均衡的优良力学特性，电绝缘性与耐化学腐蚀性好，尺寸稳定性好，表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不太好，耐候性差用途：用于生产建筑五金和各种管材、模板，异形板等,第十二章 建筑塑料,聚丙烯（PP）：特性：耐腐蚀性优良，力学性能和刚性超过聚乙烯，耐疲劳和耐应力开裂性好，可在100以上使用，但收缩率较大，低温脆性大。用途：管材、卫生洁具、模板等。,酚醛树脂（PF）特性：电绝缘性能和力学性能良好，耐水性、耐酸性和耐烧蚀性能优良。酚醛塑料坚固耐用、尺寸稳定、不易变形用途：生产各种层压板、玻璃钢制品、涂料 和胶黏剂等环氧树脂（EP）特性：粘结性和力学性能优良，耐化学药品性（尤其是耐碱性）良好，电绝缘性能好，固化收缩率低，可在室温、接触压力下固化成型用途：主要用于生产玻璃钢，胶粘剂和涂料等产品等,第十二章 建筑塑料,不饱和聚酯树脂 特性：可在低压下固化成型，用玻璃纤维增强后具有优良的力学性能，良好的耐化学腐蚀性和电绝缘性能，但固化收缩率较大用途：主要用于玻璃钢、涂料和聚酯装饰板等聚氨酯（PUR）特性：强度高，耐化学腐蚀性优良，耐热、耐油、耐溶剂性好、粘结性和弹性优良用途：主要以泡沫塑料形式作为隔热材料及优质涂料、粘结剂、防水涂料和弹性嵌缝材料等,第十二章 建筑塑料,三、粘结剂（又称粘合剂、粘接剂或粘结剂等）能直接将两种材料牢固地粘结在一起的物质通称胶粘剂。传统的有机胶粘剂如皮胶、骨胶、淀粉等，强度不高，耐热、耐水及耐老化等性能也差。目前建筑上广泛使用由合成高分子材料配置的胶粘剂。（一）胶粘剂的组成与分类1、组成（1）粘料。是胶粘剂的基本组分，决定胶粘剂的性能。通常的粘料有天然高分子化合物（如淀粉、动物的皮胶等）、合成高分子化合物（如环氧树脂等）以及无机化合物（如水玻璃等）三类（2）溶剂。其作用为溶解粘料、调节胶粘剂的粘度使之便于施工。常用的溶剂有二甲苯、丁醇及水等。,第十二章 建筑塑料,（3）固化剂与催化剂。固化剂能使线型分子形成网状体形结构，从而使胶粘剂固化。加入催化剂是为了加速高分子化合物的硬化过程。（4）填料。可改善胶粘剂的性能（如提高强度、减少收缩等），并可降低胶粘剂成本。常用石棉粉、石英粉、氧化铝粉、金属粉等。胶粘剂必须具有下列条件：足够的流动性，保证被粘物表面能充分浸润，不易老化，易调节粘结性与硬化速度，胀缩变形小，粘结强度高。2、分类（1）按强度特性分类：可分为以下三种：结构胶：对强度、耐热、耐油和耐水等有较高要求。使用于金属的结构胶，其室温剪切强度要求在1030MPa，106次循环剪切疲劳后强度为48 MPa。非结构胶：介于结构胶与非结构胶之间。,第十二章 建筑塑料,（2）按固化形式分类：可分为溶剂挥发型、乳液型、反应型和热熔型四种。（3）按主要成分分类：可分为无机与有机两大类。1）无机类：某种硅酸盐及磷酸盐等。2）有机类：有天然类与合成树脂类两大类。天然类 葡萄糖衍生物（如淀粉、糊精等）氨基酸衍生物（如骨胶、鱼胶等）天然树脂（如松脂、虫胶等）沥青类 合成树脂类 树脂类 热固性（环氧树脂、酚醛树 脂等）热塑性（聚醋酸乙烯、丙烯酸酯等）橡胶类（丁苯橡胶，氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶等）,第十二章 建筑塑料,（二）建筑常用胶粘剂 建筑常用胶粘剂的粘料类型有热固性树脂、热塑性树脂、合成橡胶及混合型粘料。建筑用胶粘剂必须具备下列条件：（1）有将被粘物表面充分浸润的流动性；（2）不易老化，性质不易变化；（3）硬化速度与粘性易调整；（4）胀缩小；（5）粘结强度高。,第十二章 建筑塑料,属结构胶粘剂的有：环氧树脂类、聚氨酯类、有机硅类、聚酰亚胺类等热固性胶粘剂；聚丙烯酸脂类、聚甲基丙烯酸酯类、甲醇类等热塑性胶粘剂；还有如酚醛-环氧型、酚醛-丁腈橡胶型等改性的多组分胶粘剂。,属非结构胶粘剂的有：动（植）物胶等天然胶粘剂；酚醛树脂类、脲醛树脂类、聚酯树脂类、呋喃树脂类、间苯二酚甲醛等热固性胶粘剂；聚酰胺类、聚醋酸乙烯脂类、聚乙烯醇缩醛类、过氯乙烯树脂类等热塑性胶粘剂，还有苯乙烯-丁二烯（SBR）等合成橡胶类胶粘剂以及酚醛-氯丁橡胶类等改性的多组分胶粘剂。环氧树脂胶粘剂俗称万能胶，其固化剂常用各种脂肪族胺类（如乙二胺等），增塑剂常用邻苯二甲酸二丁脂等；在环氧树脂胶中加入其他高分子化合物如酚醛树脂等，可提高胶粘剂的耐热及粘接性能。,第十二章 建筑塑料,建筑上几种常用胶粘剂性能与应用见下表,建筑上常用胶粘剂性能与应用,第十二章 建筑塑料,Thank You!,