《其他建筑材料》PPT课件.ppt

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1、建筑材料,第三部分,第六章 砂浆第七章 沥青第八章 钢材第九章 木材第十章 墙体材料,第六章 砂浆,砂浆的组成砂浆的技术性质砌筑砂浆和抹面砂浆,砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。6.6.1 砂浆的分类 1.按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆 2.按所用的胶结材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。,6.1 砂 浆,1.砂浆的组成材料（1）胶结材料五大品种水泥，强度等级不宜大于32.5。（2）细集料砂，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。（3）掺加料石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。目的：提高质量、降低成本。（4）水拌制砂浆用水与混凝土用水相同。（5）外加剂

2、最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为 水泥质量的0.005%0.010%。目的：提高和易性，节约结合料的用量。,6.6.2 砌筑砂浆,拌合物的密度和易性流动性保水性硬化砂浆的性质 强度粘结力耐久性变形,2.砌筑砂浆的主要技术性质,测定方法：将砂浆拌和物装入稠度仪中，使砂浆表面低于容器口1mm左右，用捣棒插捣25次，然后轻轻将容器摇动或敲击56下，使砂浆表面平整，将容器置于稠度仪上，使试锥与砂浆表面接触，拧开制动螺丝，同时计时，待10s立即固定螺丝，从刻度盘读出试锥下沉的深度精确至1mm）即砂浆的沉入度。对于砌体选用砂浆的沉入度应见P134页表6-1。,（1）砂浆的流动性表示砂浆在自重或外力作

3、用下流动的性能。用沉入度表示。,试验方法：1）测定砂浆的稠度，以mm计。2）将试样装入分层度筒内，用木锤轻轻敲击 筒周12次，刮去多余砂浆，并抹平。3）静置30min后，去掉上面200mm砂浆，取底部 1/3砂浆，测定其稠度。4）结果计算及要求以前后两次稠度之差作为该砂浆的分层度。砌筑砂浆的分层度不得大于30mm。保水性良好的砂浆，分层度应为1020mm。分层度大于20mm，砂浆易离析，不便施工；分层度小于10mm，硬化后易产生干缩开缝。,（2）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，保持水分的能力。用分层度表示。,制备标准试件：边长70.7mm正方体，以标准养护28d 龄期的抗压

4、强度平均值，确定强度等级。要求：6块试件/组，计算算术平均值，精确至0.lMPa。当6个试件的最大值或最小值与平均值的差超过20%时，以 中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。标准养护：温度203、湿度：水泥混合砂浆相对湿度为 60%80%，水泥砂浆和微沫砂浆相对湿度为90%以上。砂浆强度等级有：M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5等。,（3）抗压强度与强度等级,（4）粘结力,（5）耐久性,（6）砂浆变形,6.6.3 抹面砂浆 也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。6.6.4 装饰砂浆指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的

5、同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。,6.6.5 特种砂浆 1.防水砂浆 2.绝热砂浆 3.吸声砂浆,第七章 沥青,1.沥青材料的基本概念2.石油沥青的化学组分3.石油沥青的技术性质和技术标准,7.1 概 述 1.定义 沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物 和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成 的混合物。常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。,2.分类,沥青,地沥青,焦油沥青,天然沥青：石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用形成的产物,石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而得的沥青产品,煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经再加

6、工后得到煤沥青,页岩沥青：页岩炼油工业的副产品,3.应用:广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。土木工程建筑主要应用石油沥青。,7.2 石油沥青 7.2.1 石油沥青的生产工艺概述,7.2.2 石油沥青的组成和结构1.化学组分 化学组分分析方法：将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一定联系的几个组，每个组就称为一个组分。我国现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 052-2000）规定有三组分和四组分两种分析法。（1）三组分分析法 按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。,石油沥青三组分分析法的各组分性状,（2）四组分分析法 石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分

7、、芳香分、胶质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：,蜡：饱和分和芳香分，以丁酮苯为脱蜡剂，低温分离可确定含蜡量。,（五组分）,7.2.4 石油沥青的技术性质 1.物理常数 2.粘滞性 3.延性 4.温度敏感性,5.耐久性(大气稳定性)6.安全性7.其他性质,2.粘滞性 反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，简称为粘性，以绝对粘度表示。沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度反映沥青的粘性。,条件粘度,针入度（适应粘稠石油沥青）粘度（适应液体石油沥青）,（1）针入度,1）针

8、入度的定义针入度在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度。单位：0.1mm。常用试验条件：,规定温度：25 标准针质量：100g 贯入时间：5s,2）表示方法：P（25，100g，5s）3）表征意义 沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是 目前我国粘稠石油沥青的分级指标。标号：一般取针入度的平均值。例如：90号沥青，针入度范围为80100（0.1mm）110号沥青，针入度范围为100120（0.1mm）,(2)粘度,流出性粘度计测得,3.塑性 是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，以延度作为表征指标。（1）延度的定义 延度将沥青试样制

9、成8字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。,（2）延度的表示方法：D（T，v）=121cm（可记作100cm）其中，T为试验温度，v为拉伸速度。通常采用试验条件：温度15，拉伸速度5cm/min。（3）测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切 的关系。研究表明：随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对 降低。沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。,4.温度敏感性-耐热性（1）软化点（2）针入度指数（3）脆点,高温性能指标,低

10、温性能指标,（1）软化点 沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的 熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞 流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升 高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏 感性。1）软化点定义 人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一 个条件温度。,0.8721条件温度,固态,液态,软化点,2）测定方法 我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。如图，该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点。单位：表示：TR&B,注意：

11、初始温度5 加热速度为5/min,3）软化点的意义 沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。,（2）脆点 沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥青脆性的测定极为复杂。目前测试方法：采用弗拉斯（Fraass）脆点。拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一个标准的金属薄片上摊成薄层，将其置于脆点仪内并使其稍稍弯曲。当以1/min的速度降温时，沥青薄膜的温度随之逐渐降低，当降至某一温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下会出现一个或多个裂缝，此时的温度即

12、为沥青的脆点。,前面述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。表征这三项性质的三大指标为：针入度、延度、软化点 是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。,5.耐久性,（1）影响因素 沥青材料在施工时需要加热，工程完成投入使用过程中又要长期经受大气、日照、降水、气温变化等自然因素的作用而影响耐久性。（2）沥青的老化 1）定义：在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变化，而导致工程性能逐渐劣化的过程称为老化。2）评价方法：采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。（沥青试样在160条件下，加热蒸发5h）,3）评价指标：,蒸发后沥青延度,6.安全性 沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会与周

13、围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为闪点。若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点。评价指标：闪点。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称COC法）。,7.其他性质 为综合评价沥青的技术性能，还应全面地了解沥青的其他 性质，如溶解度、含蜡量、粘附性等。（1）溶解度：指沥青在有机溶剂（三氯乙烯、四氯化碳、苯等）中可溶物的百分含量。可以反映沥青中起粘结作用的有效成分 的含量。（2）蜡：性脆，易裂缝，对沥青的生产和使用都有重要的影响。对我国采用石蜡基原油炼制的沥青尤为重要，含蜡量将直接

14、影 响沥青产品的质量。（3）粘附性：评价石料的化学等级，等级越高，沥青与石料的 粘附性越强。,7.3 其它沥青 7.3.1 煤沥青 1.化学组成和组分 煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳 的衍生物的混合物。煤沥青化学组分的分析方法与石油沥青 的方法相似，目前主要将煤沥青分离为：油分、树脂A、树 脂B、游离碳C1和游离碳C2等5个组分。2.技术性质 煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列差异：（1）温度稳定性较差。（2）气候稳定性较差。（3）与矿质集料的粘附性较好。,7.3.2 乳化沥青 乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小 的微滴（粒径约为25m）状态分散于含有乳化

15、稳定剂的 水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。1.乳化沥青的优点（1）常温施工、节约能源。（2）便于施工、节约沥青（3）保护环境、保障健康。（4）路面粗糙，减少事故。,2.乳化沥青的应用 一般，针入度为1030（0.1mm）的石油沥青多用来 制备建筑防水用乳化沥青；针入度为100300（0.1mm）的石油沥青多用来制备路用乳化沥青。近几年阳离子乳化沥青发展很快。在道路工程中，以 阳离子乳化沥青为主，可以用于路面的保护层结构、修补 路面，也可以用作路面抗滑表层。,7.3.3 改性沥青 改性沥青是通过在沥青中加入不同的改性剂，实现改善 沥青多种性能的目的。目前，道路沥青可以采用热塑橡胶、热塑聚合物和

16、热固 树脂三种改性剂改善其使用性能。其中，热塑橡胶弹性体改 性剂使用最为普遍，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）和丁苯 橡胶（SBR）在道路改性沥青中都具有良好的使用效果。,第八章 金属材料,概述：一、金属材料类型：1、黑色金属：是以铁元素为主要成分的金属及其 合金，常用的主要有钢和铁，钢 应用最广。2、有色金属：是除黑色以外的其他金属，其中铝 是一种重要的轻质结构和装饰材料。,一、钢及其特性,钢理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。钢的特点具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材

17、易锈蚀、耐火性差。,钢材的化学成分：,不可避免的元素：Si、Mn、P、S、N专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、Ni、Nb及稀土元素,铁：主要元素碳：0.02%2.06%其他元素：,二、建筑钢材的主要品种,1.型钢简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等；复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。,2.线材如钢筋、钢丝等。,二、建筑钢材的主要品种,3.管材无缝钢管、焊接钢管等。,二、建筑钢材的主要品种,4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。,三、钢的冶炼方法简介,按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为：1.空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。2.氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和低合金钢

18、。3.平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。4.电炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢,第8章 建筑金属材料,8.1 钢材的分类 8.2 建筑钢材的主要技术性能 8.3 钢材的化学成分与晶体组织 8.4 钢材的强化与加工 8.5 钢材的锈蚀与防护 8.6 土木工程常用金属材料的性质及应用,四、钢的分类,1.按冶炼方法分2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。,密致度,四、钢的分类,3.按化学成分分4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。,2.按杂质含量（品质）分类,普通钢：0.050%，0.045%优

19、质钢：0.035%，0.035%高级优质钢：0.025%，0.025%，ABCD四个等级特级优质钢：0.015%，0.015%，牌号后加“E”,含硫量 含磷量,8.2 建筑钢材的主要技术性能,力学性质：强度、弹性、塑性、韧性、硬度、耐疲劳性工艺性质（可加工性）：冷弯性能、可焊性,8.2.1 力学性能,1.抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。,标准试件,按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。,非标准试件,不经过加工，直接在线材上切取的试件。,（一）、拉伸性能,1.低碳钢的拉伸性能,0,钢材拉伸过程的-图,OB弹性阶段,BC屈服阶段,CD强化阶段,DE颈缩阶段,以下屈服点的应力作为钢材的屈服

20、强度。,（1）拉伸试验过程,0,钢材拉伸弹性阶段示意图,p比例极限，MPa。,B弹性极限，MPa。,注：由于A、B两点相距较近，一般认为p=B。,0,钢材拉伸屈服阶段示意图,放大后,以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。,0,钢材拉伸强化阶段示意图,b 抗拉强度或强度极限。,屈强比越大安全性能越差,强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。,0,钢材拉伸颈缩阶段示意图,DE颈缩阶段,伸长率,伸长率值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。,断面收缩率：,（2）拉伸过程的参数,强度指标屈服强度：抗拉强度：塑性指标伸长率：,拉伸性能指标：,屈服点、抗拉强度、伸长率、断面

21、收缩率。,可靠性参数,2.冲击韧性 指钢材抵抗冲击荷载的能力。,试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。,3.耐疲劳性,疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于 屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。,一般由拉应力引起，危害极大。,疲劳强度,4.硬 度,比其更坚硬的其他种材料压入钢材表面的能力。,试验方法：布氏硬度、洛氏硬度,布氏硬度试验原理图,D球体直径，mmP规定荷载，Nd压痕直径，mmF被试金属表面 压痕面积，mm2,布氏硬度压痕单位球体面积上所承受的荷载大小,MPa。,2.2.2 工艺性能 冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。焊接性能：钢结构中90%以上为焊接结构,焊接性 非常重要。

22、,（1）冷弯性能 冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90、180）,判定标准：若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，认为冷弯性能合格。,装好的试件 弯曲180 弯曲90,冷弯试验意义：1.能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。2.也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。,（2）焊接性能,焊接方式：搭接、对接焊接要求：焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。焊接处性能与母材一致,即力学性能、工艺性能应合格，特别是强度不低于 原钢材强度。(拉伸试验、冷弯试验)影响因素：碳、合金元素及杂质元素越

23、多，可焊性越小。,碳：炼钢氧化过程中生成，主要以渗碳体Fe3C存在。,8.2.2 钢材的化学成分,硅：脱氧剂，,锰：脱氧、去硫，具有很强的脱氧、硫能力。,有 害 元 素,磷：来自炼铁原料，钢的强度和硬度,硫：来自炼铁原料,氧：常以FeO的形式存在。,氮：来自空气，影响与碳、磷相似。,钛：强脱氧剂，常用合金元素。,钒：弱脱氧剂，常用合金元素。,优点：可减弱碳、氮的不利影响。,钢中加入少量合金元素Al、Ti、Nb等,改善性能,8.3 钢材的强化与加工 8.3.1 冷加工 指钢材在常温下进行的加工。常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其 屈服强度

24、，这一过程称为冷加工强化处理。,1.冷 拉 冷拉是将钢筋拉至应力-应变曲线的强化阶段内任一点K处，然后缓慢卸去荷载，当再度加载时，其屈服点将有所提高，塑性变形能力将有所降低。钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高20%25%。,2.冷 拔是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。,拉拔模孔,冷拔比纯拉伸作用强烈，钢筋受拉、挤压作用。如：经过一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，屈服点可提高40%60%，但失去软钢的塑性和韧性，而具有硬钢的特点。,3.冷 轧将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋。,目的：提高强度、与混凝土的粘结力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构均

25、匀性。,8.2 建筑用钢牌号,三.优质碳素结构钢（1）牌号 三部分表示：含碳量、含锰量标著、脱氧程度代号。前两位数字表示平均含碳量的万分数；有“含锰量标著”指较高含锰量，无“含锰量标著”指普通含锰量；大部分为 镇静钢。如：45Mn 表示平均含碳量为0.45%，较高含锰量的镇静钢。30 表示平均含碳量为0.30%，普通含锰量的镇静钢。,（2）优质碳素结构钢的选用 3045号钢：用于重要结构的钢铸件、高强度螺栓。45号钢：用作预应力混凝土锚具。6580号钢：用于生产预应力混凝土用钢丝和钢绞线。,四.合金结构钢,合金结构钢的牌号表示:含碳量、合金元素的种类及含量。前两位数字表示平均含碳量的万分数；其后的元素符号表示按主次加入的合金元素；合金元素后面如未附数字，表示其平均含量在1.5%以下；如附有数字“2”,表示其平均含量在1.5%2.5%之间；最后如附有“b”,表示为半镇静钢，否则为镇静钢。如：16Mn 表示平均含碳量为0.16%，合金元素平均含量低于1.5%的镇静钢。,8.5 钢丝钢绞线,