《概论材料环境》PPT课件.ppt
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1、环境12011203,建 筑 概 论,第章 建筑工程材料,1.2 常用建筑工程材料,1.3 新型建筑材料,1.4 防水和密封材料,1.5 绝热与吸声材料,1.1 概 论,1.6 其它建筑材料,1.7 未来的建筑材料,1.1 概 论,1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化构成各类建筑物和构筑物的材料称为建筑工程材料,它包括建筑物、构筑物基础、梁、板、柱、墙体、屋面、地面等所用到的各种材料。1.建筑工程材料的分类按建筑工程材料的功能与用途分类 结构材料:构成建筑物承重系统的材料 墙体材料:构成建筑物承重及分隔墙体的材料 功能材料:满足各种功能要求的材料,按化学成分分类,2.建筑工程材料的标准化目前
2、我国绝大多数建筑材料都有相应的技术标准,它包括:产品规格、分类、技术要求、验收规则、代号与标志、运输与贮存、抽样方法等我国的建筑材料标准等级分为:1)国家标准是指对全国经济、技术发展有重大意义,必须在全国范围内统一的标准如:GB国标,GBJ国标建(工程建设技术方面的国家标准)GB/T推荐性国家标准2)行业标准JG是专业产品的技术标准,主要是指全国性各专业范围内统一的标准如:JC 建材行业标准,JG建筑行业标准3)企业标准和地方标准由企业或地方主管部门发布的技术文件,适用于该企业或该地区范围。如:QB企业标准,DB地方标准,1.1.2 建筑工程材料的基本性质 一.物理性质1、材料的密度:密度、表
3、观密度、堆积密度2.密实度与孔隙率3.填充率与孔隙率4.亲水性与憎水性5.吸水性与吸湿性6.抗渗性与抗冻性二、材料的力学性质强度、弹性与塑性、脆性与韧性、线性与非线性三、材料的热工性质导热性、热容量与比热容,1.2 常用建筑工程材料,1.2.1 气硬性胶凝材料 水 泥 1.2.3 混凝土 建筑砂浆 1.2.5 烧结砖及石材 1.2.6 木材 建筑钢材,土木工程上把能够把散料材料或块状材料粘结成一个整体的材料称为胶凝材料。分类气硬性与水硬性胶凝材料气硬性胶凝材料:只能在空气中凝结硬化,发展、并保持其强度。在水中不能硬化,也就不具有强度。水硬性胶凝材料:既能在空气中硬化,又能更好地在水中硬化,保持
4、并发展其强度。,1.2.1 气硬性胶凝材料1.石灰(1)石灰的生产原料:天然石灰岩、白垩、白云质石灰岩等 成分:CaCO3为主,MgCO3为次生成:CaCO3 9001000 CaO+CO2 MgCO3 700 MgO+CO2 成品的形式 块状生石灰煅烧原产品(CaO)磨细生石灰块灰经磨细而得(CaO)消石灰粉生石灰用适量水熟化而得(主要为Ca(OH)2)石灰膏 生石灰用较多的水熟化而得(Ca(OH)2和水),块灰,生石灰粉,(2)石灰的熟化和硬化熟化生石灰生成熟石灰的过程CaO+H2O Ca(OH)2+64.8 kj特点:熟化快,放热量大,体积膨胀大硬化熟石灰生成碳酸钙的过程1.结晶作用游离
5、水蒸发,Ca(OH)2 从饱和溶液中析出并结晶2.炭化作用Ca(OH)2与空气中的CO2合成CaCO3结晶,释放水分并被蒸发Ca(OH)2+CO2+n H2O CaCO3+(n+1)H2O 3.炭化的特点炭化过程慢,单独使用易收缩裂缝,(3)石灰的性质与应用石灰的性质1)保水性、可塑性好;2)凝结硬化慢、强度低;3)耐水性差;4)干燥收缩大。石灰的应用:1)用于抹灰和砌筑;2)生产人造石材硅酸盐混凝土及其制品;碳化石灰板等3)拌合成灰土或石灰土;,石灰砂浆的裂纹 实例,2.石膏(1)石膏的生成天然石膏经破碎、加热与磨细而获得的以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料,石膏粉,(2)建筑石膏的凝结
6、硬化建筑石膏与水拌和 可塑的浆体 失去和产生强度 坚固的固体1)半水石膏溶于水成饱和溶液并与水化合还原成二水石膏2)二水石膏结晶析出自由水蒸发,浆体变稠,石膏凝结(3)建筑石膏的特性1)凝结硬化快,强度低 初凝时间6min,终凝时间30min,施工中常掺入缓凝剂。2)孔隙率大,表观密度小,保温、吸声性能好3)具有一定的调温、调湿性4)耐水性、抗冻性差5)凝固时体积微膨胀 使制品表面光滑、饱满,轮廓清晰。6)防火性好结晶水蒸发,形成蒸汽幕,石膏粉吸潮结粒,(五)建筑石膏的应用1.室内抹灰及粉刷2.制作石膏制品,用作隔墙面板的石膏板,用作吊顶面板的石膏板,石膏装饰构件,1.2.2 水泥水泥的分类(
7、1)按用途:通用水泥(一般土木工程中)、专用水泥(道路、中低热等)、特种水泥(具突出性能的,快硬、耐腐蚀等)(2)按其水硬性物质的名称:硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、无熟料水泥等1.硅酸盐水泥(1)硅酸盐水泥的生产,(2)硅酸盐水泥的凝结与硬化是一个复杂的物理、化学变化过程凝结过程从加水成浆体到变稠,失去塑性的过程2.硬化过程凝结后从强度的产生并不断增强的过程(3)硅酸盐水泥的主要技术性质1)凝结时间初凝时间加水拌合到开始失去塑性所需的时间 45min终凝时间加水拌合到完全失去塑性所需的时间 6h30min,2)强度按规定方法制作胶砂试件,在标准养护(温度202,相对湿度
8、90%以上)下,测3d和28d的试件的抗折和抗压强度划分抗压强度等级3)水化热早期量大,后期量少(3d达28d的5057%,7d达28d的7378%)水化热对大体积混凝土不利,2.掺混合材料的硅酸盐水泥(1).混合材料作用:改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥应用范围、提高水泥产量类型:A.活性混合材料具有火山灰性或潜在水硬性或两者兼有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等B.非活性混合材料不具有潜在的水硬性和火山灰调节强度、增加产量、降低水化热。有石英砂、石灰石、活性指标较低的矿渣、火山灰、粉煤灰等(2).普通硅酸盐水泥(PO)1)组成 硅酸盐水泥熟料+混合材料(5%15%)+适量石膏
9、2)强度等级32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R3)凝结时间 初凝时间:45min 终凝时间:10h,(3).矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥1)组成矿渣水泥(PS):硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣(2070%)+适量石膏火山灰水泥(PP):硅酸盐水泥熟料+火山灰(2050%)+适量石膏粉煤灰水泥(PF):硅酸盐水泥熟料+粉煤灰(2040%)+适量石膏复合水泥(PC):硅酸盐水泥熟料+两种或以上混合材料(1550%)+适量石膏2)强度等级32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R3)凝结时间:初凝:45min 终凝10h4)与硅酸盐水泥及普通
10、水泥相比,四种水泥的特点早期强度低,后期强度高。水化放热量较小。抗腐蚀(尤其是抗硫酸盐)性能强。蒸汽养护效果好抗碳化能力差耐磨性、抗冻性差。,1.2.3 混凝土是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土的分类,1.普通混凝土的组成材料普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水拌合,必要时加入适量的外加剂,经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。各组成材料必须满足一定的规格及技术要求,2.普通混凝土的主要技术性质(1)拌合物的和易性(工作性)
11、是否易于操作,质量均匀,成型密实的性质1).和易性的内容包括2.和易性的评定骨料粒径40mm,坍落度10mm时坍落度法骨料粒径 40mm,坍落度10mm时维勃稠度法方法:,流动性:,流动、密实地填充模板,反映稀稠程度,粘聚性:,保水性:,组成材料间相互有一定的粘结力,反映整体均质性,保持水分,不秘水,反映稳定性,(2)混凝土的强度1).抗压强度(f)与强度等级立方体抗压强度(f)边长150的混凝土试件,标准条件(温度203,相对湿度90%以上)下,养护28d,测得抗压强度值立方体抗压强度标准值(fcu,K)具有95%保证率的立方体抗压强度混凝土强度等级(抗压强度标准值大小划分的):C7.5、C
12、10、C15、C20、C75、C802).抗拉强度为抗压强度的1/101/20,且强度等级越高,该比值越小,该值为确定混凝土抗裂度的重要指标。,1.2.4 建筑砂浆1.砂浆的组成及分类组成:胶凝材料+细骨料+水分类:按胶凝材料:水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆、沥青砂浆、混合砂浆等按用途:,砌筑砂浆抹面砂浆,普通砂浆防水砂浆装饰砂浆,黄砂,水泥,石灰膏,建筑砂浆制作,2.砂浆的性质(1)砂浆的和易性能在粗糙的基面上抹成均匀的薄层,和基面紧密结合砂浆拌和物必须满足的要求,包括1)流动性(稠度)在自重和外力作用下流动的性能2)保水性保持水分的能力(2)砂浆的强度等级砂浆的强度用强度等级表示:分为M2.
13、5、M5、M7.5、M10、M15、M20(3)砂浆使用过程中的表示砌筑砂浆:强度等级抹面砂浆:配合比(体积配合比),砌筑砂浆,粉刷砂浆,建筑砂浆应用举例,粘贴面砖,防水处理,1.2.5 砖、砌块及石材砖、砌块及石材是砌体结构的主要砌筑材料。其大多用于建筑工程中承受竖向荷载作用的墙、柱、拱、桥墩、基础等受压构件和结构中。1.砖1)烧结砖以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料经陪烧而成的普通砖如烧结普通砖:标准尺寸为240(长)115(宽)53(厚)mm。强度等级有MU30、MU25、MU20、MU15和MU10,MU表示砌体中的块体,后面的数值表示粘土砖的强度大小,单位为MPa。,烧结普通砖,
14、烧结多孔砖,2)蒸养(压)砖以石灰和含硅原料(砂、粉煤灰、炉渣、矿渣煤矸石等)加水拌和,经成型、蒸养(压)养护而制成。主要有粉煤灰砖、灰砂砖、炉渣砖等如灰砂砖:尺寸与烧结普通砖相同,强度等级有MU25、MU20、MU15、MU10四个,煤屑砖,2、砌块形体大于砌墙砖的人造块材。按产品规格分大型砌块(高度大于980)、中型砌块(高度为380980)、小型砌块(高度为110380)。主要有粉煤灰砌块、加气混凝土砌块、轻骨料混凝土砌块、混凝土空心砌块等。以蒸养(压)或常压养护制成如硅酸盐砌块是以炉渣为骨料,以粉煤灰、碎石灰、磷石膏等工业废料为胶结料,加水搅拌、振动成型、蒸养而成,混凝土空心砌块,粉煤
15、灰硅酸盐砌块,3.石材石材包括由天然石材中开采所得的毛石及经加工制成板状石材、料石和碎石1)常用石材花岗石:质地坚硬,琢磨费工,造价较高,多用于建筑物的基础、地面及外墙装修等石灰岩:质地较硬,易于琢磨,多用于建筑物的基础、墙身、台阶等处,是制造水泥的主要材料砂岩:品质好坏随粘结物质的种类而异。多用于基础、墙身、台阶、纪念碑及其他装饰处大理石:颜色多样,纹理美丽、自然,易于雕琢磨光,建筑上主要用于建筑室内装饰工程2)石材的强度等级分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10等九个等级,花岗石,石灰岩,大理石,白砂岩,红砂岩,绿砂岩,砂岩板,木纹砂
16、岩,印度砂岩,印度黄金砂岩,砖石作为刚性材料用于受压构件,作隔墙用的砌块墙,花岗石块材用于室外墙面和地面的装修,室内用大理石块材装修的墙面和用花岗石块材装修的地面,大理石块材装修的地面沿着纹理开裂,用砂岩块材装修的内墙面,用页岩块材装修的外墙面,1.2.6木材1.木材的分类与构造(1).木材的分类按树叶的外观形状,按加工形状和用途,(2).木材的构造(图)组成:树皮、木质部、髓心边材、心材、年轮、春材、夏材、髓线,2.木材的主要性质特点(1)表观密度小;气干表观密度平均为500kg/m3(2)导热率与含水量关系大(3)含水率木材中所含的水分有细胞腔内和细胞间隙中的自由水和存在于细胞壁内的吸附水
17、。自由水对木材性能影响不大,而吸附水是影响木材性质的主要因素。当木材在水中没有自由水,而细胞壁内充满吸附水,达到饱和状态时称为木材的纤维饱和点。其值随树种而异,一般为25%35%,平均值为30%木材含水率与周围空气相对湿度达到平衡时,称为木材的平衡含水率我国平均平衡含水率为15%(北方约为12%,南方约为18%)(4)湿胀干缩性含水率大于纤维饱和点时,体积不变;含水率小于纤维饱和点时,湿胀干缩性。变形呈各向异性,(5)强度 3.人造板材胶合板,又称层压板,是将原木旋切成大张薄片,各片纤维方向相互垂直交错,用胶粘剂加热压制而成。如三合板、五合板等纤维板,是将树皮、刨花、树枝等木材废料经切片、浸泡
18、、磨浆、施胶、成型及干燥或热压等工序制成,胶合夹心板有实心板和空心板两种。实心板内部将于燥的短木条用树脂胶拼成,表皮用胶合板加压加热粘结制成。空心板内部则由厚纸蜂窝结构填充,表面用胶合板加压加热粘结制成。胶合夹心板板幅面宽,尺寸稳定,质轻且构造均匀。多用作门板、壁板和家具。,胶合板,胶合板,胶合板,胶合板,胶合板,纤维板,刨花板,胶合夹心板,1.2.7建筑钢材钢材是建筑上主要的结构材料。钢的主要成分是铁和碳,它的含碳量在2以下。一、钢材的分类,二、钢材的性能(一)力学性能1.抗拉性能表征抗拉性能的技术指标主要是抗拉强度、屈服强度及伸长率屈服强度(屈服点):作为设计时强度取值及钢牌号划分的依据抗
19、拉强度:钢材所能承受的最大强度。伸长率:塑性指标钢牌号:碳素钢Q195、Q215、Q235、Q255、Q275低合金钢Q295、Q345、Q390、Q420、Q460,2.冲击韧性钢材抵抗冲击荷载作用的能力。主要对承受动荷载及处在负温度下工作的钢结构进行检验 指标:试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作ak,J/cm2。ak值愈大,钢材的冲击韧性愈好。,3.耐疲劳性抵抗疲劳破坏的能力钢材在交变荷载反复作用下,在远小于抗拉强度时发生突然破坏。疲劳极限表示:规定周期基数内不发生断裂承受的最大应力4.硬度金属材料抵抗硬物压入的能力布氏硬度值表示:标准钢球压痕表面积除荷载,(二)工艺性能 1.冷弯性能
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