土木工程材料(钢材、水泥、陶瓷、玻璃).doc

土木工程材料第一章 钢材第二章 水泥第三章 陶瓷第四章 玻璃第一章 钢 材金属材料：由一种或一种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的合金的总称。分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属：铁碳合金，主要是铁和钢。有色金属：黑色金属以外的所有金属及合金统称为有色金属，如铜、铝及其合金。第一节 冶 炼 及 分 类一、 钢的冶炼1、冶炼原理熟铁：含碳量低于0.04%的铁称为熟铁，熟铁软而易于加工，但力学强度很低。生铁：含碳量在2.0%以上的称为生铁，并含有较多的Si、S、P、Mn等杂质。将生铁中的碳含量降至2.0%以下，使得S、P等杂质含量降至一定范围内即成为钢。（1） 除碳（2） 造渣（3） 脱氧2、冶炼方法（1）平炉炼钢；产品质量好，20世纪五、六十年代采用这种工艺。（2）氧气顶吹转炉炼钢；钢材稳定、杂质少，时间短，20世纪七八十年代采用这种工艺。（3）电炉钢；钢材质量好，成本大，产量大，应用广。二、钢材的分类 1、按化学成分碳素钢：1）低碳钢：含碳量小于0.25% 2）中碳钢：含碳量0.25%0.6% 3）高碳钢：含碳量大于0.6%合金钢：1）低合金钢：合金元素总含量小于5.0%2）中合金钢：合金元素总含量5.0%10.0%3）高合金钢：合金元素总含量大于10.0%2、按杂质含量分类3、按冶炼方法分类4、按冶炼时脱氧程度分类5、按用途分类第二节 钢材的技术标准及选用一、钢结构用钢二、钢筋混凝土结构用钢 1、热轧钢筋2、热处理钢筋3、冷拉钢筋4、冷轧带肋钢筋5、冷轧扭钢筋6、冷拔低碳钢丝7、预应力混凝土用钢丝与钢绞丝三、热轧钢筋 1、钢筋的分类、级别、牌号（1）分类：热轧碳素钢和普通低合金钢。（2）HPB235、HRB335、HRB400、HRB500。 （H：热轧 R：带肋 B：钢筋）（3）交货重量：可按实际重量和理论重量交货。（4）热轧钢筋的实际重量和理论重量的允许偏差。公称直径（mm）实际与理论重量的偏差（%）612142022507542、热轧钢筋（1）热轧圆盘条钢筋 5.5、6.0、6.5、7.0 14.0（mm）；（2）热轧直条光圆钢筋 8.0、10.0、12.0、16.0、20.0（mm）；（3）热轧带肋钢筋螺纹 6.0、8.0、10.0、12.0 40.0、50.0（mm）；第三节 钢材的进场验收及复试1）表面：不得有裂缝、结疤和折痕，如有凸块不得超过螺纹高度，其他缺陷的高度和深度不得大于所在部位的允许偏差。2）力学性能复验：每批应由同一牌号、同一炉罐号、统一规格、同一交货状态的钢筋组成；在任意2根钢筋上，分别从每跟上切取1根拉力试件和一根冷弯试件。3）化学成分分析：分批进行含碳量及碳当量、含硫量、含磷量的检验。 国际焊接学会推荐的碳当量公式： CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) 意义：carbon equivalent 将钢铁中各种合金元素折算成碳的含量。碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。第二章 水 泥 及 混 凝 土 第一节 硅酸盐水泥胶凝材料：当其与水或水溶液拌合后，会形成的浆体经过一系列的物理、化学作用，能逐渐凝结硬化并形成具有一定强度的石状体。气硬性胶凝材料：石膏、石灰水硬性胶凝材料：水泥通用水泥：硅酸盐水泥；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；复合硅酸盐水泥；一、硅酸盐水泥的原料及生产（两磨一烧）生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质和粘土质两类原料，为了改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。二、熟料组成及水化反应1、矿物组成： 硅酸盐水泥熟料由四种主要矿物成分构成：硅酸三钙：C3S 3760%硅酸二钙：C2S 1537%铝酸三钙：C2A 715%铁铝酸四钙：C4AF 1018%除四种主要矿物成分外还有少量游离氧化钙、氧化镁等，这些成分均为有害成分，国家标准中有严格限制。2、水化反应 工程中使用水泥时，首先要用水拌合。水泥颗粒与水接触，其表面的熟料矿物立即与水产生水化反应并放出一定热量。硅酸三钙：水化反应速度很快，水化放热量较高，硅酸三钙的迅速水化，使得水泥的强度很快增长，他是决定水泥强度高地（尤其早期强度）最重要的矿物，在28天内通常可水化70%左右。综上所述，硅酸盐水泥水化后的主要水化产物有：水化硅酸钙、水化硅酸钙胶凝、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙晶体。所以改变各矿物的相对比例，水泥的性质将产生相应变化，如提高C2S和C4AF的含量可以制的水化热很低的低热矿渣硅酸盐水泥；提高C3S和C3A的含量可以制的快硬硅酸盐水泥。第二节 混 凝 土 及 外 加 剂混凝土：水泥+砂子+石子+水+外加剂一、砂子天然砂：河砂、湖砂、山砂、海砂；（河砂：圆滑、质地坚韧、洁净，较好）。人工砂：岩石破碎后筛选而成的，棱角多，片状颗粒多，且粉石多，成本也高，在缺乏天然砂时，可考虑使用人工砂。二、石头天然石子：卵石；（自然界风化、冰川运动等形成的外形圆润、光洁、大小不等的石粒）人工制造：碎石；（将坚硬的天然大块岩石经爆破、机械粉碎、过筛而得的，表面粗糙、多棱角的石粒）为保证混凝土的质量，必须对集料中有害杂质严格限制。（泥块、土粉、有机物、碎云母片、硫化物、硫酸盐等）三、混凝土外加剂混凝土外加剂：在拌制混凝土过程中掺入用以改善混凝土性质的物质。1、 减水剂：能显著减少拌合用水量的外加剂。2、 早强剂：能加速混凝土早期强度发展的外加剂。3、 引气剂：再搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡 外加剂成为引气剂。4、 防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的 外加剂。5、 膨胀剂：能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。6、 泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。1）碎石不得大于混凝土输送内径的1/3；2）卵石不得大于混凝土输送内径的2/5；3）最大粒径不得大于40mm；4）当泵送高度超过50m时，碎石最大粒径不得大于25mm，卵石不得大于30mm；第二节 混 凝 土 的 强 度混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、与钢筋的粘结强度等。其中混凝土抗压强度最大，约为抗拉强度的1020倍，工程上日常以混凝土抗压强度评定和控制混凝土质量。1、混凝土抗压强度：指标准试件在压力作用下直至破坏时单位面积所能承受的最大应力。检验方法：将边长150mm的立方体作为标准试件，在温度20，相对湿度90%以上，养护至28d龄期，测得单位面积所能承受的最大应力，用fcu表示。2、混凝土强度等级：等级：C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60用标准方法测得的混凝土立方体抗压强度值是以随机变量，概率统计表明，总体服从正态分布，混凝土强度标准值（fcu，k）是测得抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不得超过5%。C10C15：多用于垫层、基础、地坪及受力不大的混凝土结构；C20C30：多用于一般混凝土结构的梁、板、柱等构件；C35以上：多用于大跨度结构、高层建筑的梁、柱；注：文景嘉园混凝土使用部位基础垫层C15基础梁板C35柱、剪力墙梁板基础顶19.370m C4019.370m47.870m C3547.870以上 C30第三节 混 凝 土 的 耐 久 性一、抗渗性：用每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力来表示； 划分为P4、P6、P8、P10、P12五个等级；相应的表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水压力而不渗透。二、抗冻性：指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冷融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性能； 划分为F10、F15、F25、F50、F300等九个等级；分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、15、25等.三、抗侵蚀：四、抗碳化：五、碱-集料反应：指混凝土中所含的碱与集料的活性成分，在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应生成物吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。膨胀缓慢且不停顿进行，往往经过3050年之后才出现膨胀及开裂；第四节 其 他 品 种 混 凝 土 1、 多孔混凝土：墙板、切块、绝热材料；2、 大气孔混凝土：称重和非承重墙体材料，混凝土复合墙板芯材，滤水板；3、 防水混凝土：加入引气剂、减水剂、膨胀剂；4、 耐热混凝土：高炉、焦炉等热工设备的基础；5、 大体积混凝土：最小尺寸大于等于1m；6、 道路混凝土7、 纤维混凝土8、 特细沙混凝土9、 喷射混凝土10、 流态混凝土11、 装饰混凝土第三章 陶 瓷 第一节 砌 墙 砖一、烧结普通砖红砖：红色的？青砖：青色的？规格：240*115*53mm 第二节 陶 瓷 材 料陶瓷：陶器+瓷器一、陶瓷的基本概念陶器：陶土为原料，杂质多，烧结温度低，断面粗糙无光泽，吸水率高；瓷器：高纯度的高岭土Al2O32SiO2为原料，烧结温度高，坯体致密不吸水；炽石：介于陶器与瓷器之间的产品，石胎瓷、半瓷；釉：附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。二、常用陶瓷墙地砖地板砖按工艺分为：釉面砖、通体砖、抛光砖、玻化砖、陶瓷锦砖。 1）釉面砖：是指砖表面烧有釉层的砖。这种砖分为两类:一是用陶土烧制的;另一种是用瓷土烧制的。2）通体砖：这是一种不上釉的瓷质砖,有很好的防滑性和耐磨性。一般所说的防滑地砖大部分是通体砖。由于这种砖价位适中,颇受消费者喜爱。 3）抛光砖：通体砖经抛光后就成为抛光砖,这种砖的硬度很高,非常耐磨。 4）玻化砖：这是一种高温烧制的瓷质砖,是所有瓷砖中最硬的一种。有时抛光砖被刮出划痕时,玻化砖仍然安然无恙。 5）陶瓷锦砖：又名马赛克，规格多，薄而小，质地坚硬，耐酸、耐碱、耐磨，不渗水，抗压力强，不易破碎，彩色多样，用途广泛。三、内墙瓷片的生产流程原料-配料-球磨制浆-喷雾塔造粉-压制成型-干燥-素烧（一次烧）-施釉-印花-釉烧（二次烧）-分级-包装四、瓷砖的挑选方法 家庭装修时都要选购瓷砖，怎样买到物有所值、称心如意的瓷砖也有一定的学问，总的来说选购瓷砖的原则是：一看、二听、三滴水、四尺量。 一、看外观瓷砖的色泽要均匀，表面光洁度及平整度要好，周边规则，图案完整，从一箱中抽出四五片察看有无色差、变形、缺棱少角等缺陷。 二、听声音用硬物轻击，声音越清脆，则瓷化程度越高，质量越好。也可以左手拇指、食指和中指夹瓷砖一角，轻松垂下，用右手食指轻击瓷砖中下部，如声音清亮、悦耳为上品，如声音沉闷、滞浊为下品。 三、滴水试验可将水滴在瓷砖背面，看水散开后浸润的快慢，一般来说，吸水越慢，说明该瓷砖密度越大；反之，吸水越快，说明密度稀疏，其内在品质以前者为优。 四、尺量瓷砖边长的精确度越高，铺贴后的效果越好，买优质瓷砖不但容易施工，而且能节约工时和辅料。用卷尺测量每片瓷砖的大小周边有无差异，精确度高的为上品。 另外，观察其硬度，瓷砖以硬度良好、韧性强、不易碎烂为上品。以瓷砖的残片棱角互相划痕，察看破损的碎片断裂处是细密还是疏松，是硬、脆还是较软，是留下划痕，还是散落的粉末，如属前者即为上品，后者即质差。尺寸是否标准是判断磁砖优劣的关键，用卷尺或卡尺测量磁砖的对角线和四边尺寸及厚度是否均匀，好的瓷砖，声音脆响，说明瓷质含量高。如果声音“嗒嗒”带破茬声，说明砖内藏有裂纹。 第四章 玻 璃 一、玻璃的基本知识及性质玻璃：一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成(Na2OCaO6SiO2),主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。1）、制造工艺原料预加工：将块状原料（石英砂、纯碱、石灰石、长石等）粉碎，使潮湿原料干燥，将含铁原料进行除铁处理，以保证玻璃质量。混料：熔制：玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温（15501600度）加热，使之形成均匀、无气泡，并符合成型要求的液态玻璃。成型：将液态玻璃加工成所要求形状的制品，如平板、各种器皿等。热处理：通过退火、淬火等工艺，消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化，以及改变玻璃的结构状态。2）、玻璃的性质(1)密度为2.452.55g/cm3，孔隙率接近于零。(2)没有固定的熔点，短程有序、长程无序。(3)力学：又硬又脆。(4)光学：透光。二、常用建筑用玻璃1、普通平板玻璃：平板玻璃是传统的玻璃产品，主要用于门窗，起着透光、挡风和保温作用。要求无色，并具有较好的透明度和表面光滑平整，无缺陷。2、中空玻璃：由两层或两层以上普通平板玻璃所构成。四周用高强度、高气密，性复合粘结剂，将两片或多片玻璃与密封条、玻璃条粘接密封，中间充入干燥气体，框内充以干燥剂，以保证玻璃片间空气的干燥度。其特性，因留有一定的空腔，而具有良好的保温、隔热、隔音等性能。主要用于采暖、空调、消声设施的外层玻璃装饰。其光学性能、导热系数、隔音系数均应符合国家标准。3、夹层玻璃特：夹层玻璃是安全玻璃的一种。它是在两片或多片平板玻璃之间，嵌夹透明塑料薄片，再经热压粘合而成的平面或弯曲的复合玻璃制品。其主要特性是安全性好，破碎时，玻璃碎片不零落飞散，只能产生辐射状裂纹，不致于伤人。抗冲击强度优于普通平板玻璃，防犯性好。并有耐光、耐热、耐湿、耐寒、隔音等特殊功能。多用于与室外接壤的门窗。4、钢化玻璃：它是普通平板玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃。工艺：是将平板玻璃加热到接近软化点温度（610650），随后用冷空气喷吹，使表面迅速冷却，从而在玻璃中产生了均匀的预加压应力。钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有两大特征： 1) 前者强度是后者的数倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5 倍以上。 2) 钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，对人体伤害大大降低。 二、其他用途玻璃1、超薄浮法玻璃：一般把0.11.1mm厚度的玻璃称为超薄玻璃，按生产工艺方法分类，有浮法超薄玻璃、格法（平拉）超薄玻璃、下拉法超薄玻璃。按照化学成分的不同，超薄玻璃可分为含碱超薄玻璃和无碱超薄玻璃。目前国内仪器仪表、钟表行业仍使用格法超薄玻璃，电子信息行业的中低档液晶显示器（TNLCD、STNLCD）普遍使用0.551.1mm浮法超薄玻璃，彩色液晶显示器（TFTLCD）则必须使用硼硅酸盐超薄玻璃。液晶显示器所需超薄玻璃，需要在玻璃表面镀一层二氧化硅及氧化铟锡，称为ITO导电膜玻璃，是作为液晶显示器的透明电极材料。 目前国内能生产超薄玻璃的厂家有：洛玻集团龙门超薄浮法线、深圳南玻集团超薄浮法线、中国耀华超薄浮法线、浙玻集团超薄浮法线等。据媒体报道，洛玻集团龙门超薄浮法线已生产出0.7mm超薄玻璃，这是我国第一条拥有自主知识产权的超薄浮法玻璃生产线，其产品实物质量达到国际同等产品质量标准，标志着我国超薄玻璃工艺技术达到了世界先进水平。 2、 磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9厘以下，以5、6厘厚度居多。 3、 喷砂玻璃。性能上基本上与磨砂玻璃相似，不同的改磨砂为喷砂。由于两者视觉上类同，很多业主，甚至装修专业人员都把它们混为一谈。 4、 压花玻璃。是采用压延方法制造的一种平板玻璃。其最大的特点是透光不透明，多使用于洗手间等装修区域。 5、 夹丝玻璃。是采用压延方法，将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃，受撞击时只会形成辐射状裂纹而不至于堕下伤人。故多采用于高层楼宇和震荡性强的厂房。 6、 中空玻璃。多采用胶接法将两块玻璃保持一定间隔，间隔中是干燥的空气，周边再用密封材料密封而成，主要用于有隔音要求的装修工程之中。 7、 夹层玻璃。夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃(也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃)和玻璃之间的有机胶合层构成。当受到破坏时，碎片仍粘附在胶层上，避免了碎片飞溅对人体的伤害。多用于有安全要求的装修项目。 8、 防弹玻璃。实际上就是夹层玻璃的一种，只是构成的