建筑师课件16建筑材料与构造建筑材料-路永华.ppt

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1、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

2、,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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、（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

8、：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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、、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

17、、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

18、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

19、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

20、）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

21、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

22、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!,