《土木工程新材料》PPT课件.ppt

土木工程材料,科技方法训练之土木工程新材料,砌体材料 一、石材 二、 砖与砌块 三、 瓦 四、 砂 五、 石膏和石灰 六、 砌体 混凝土 一、 水泥 二、 混凝土 三、 混凝土外加剂 四、 混凝土掺合料 钢材 一、 常用建筑钢材品种 二、 钢筋 三、 钢筋连接 四、 型钢 五、 钢板与焊接组合截面钢材,其他材料 一、 木材 二、 沥青和防水材料 三、 玻璃和陶瓷制品 四、 塑料和塑料制品 五、 吸声材料 六、 防腐涂料和材料 七、 防火材料 八、 绝热材料 九、 装饰材料,砌体材料,一、 石 材 经过加工或未经加工的石材,统称为天然石材。 优点:抗压强度高; 良好的耐磨性、耐久性和装饰性; 就地取材,生产成本低。 天然石分重岩天然石(表观密度大于18kN/m3)及轻岩天然石(表观密度小于18kN/m3)。 重岩天然石一般有花岗岩、砂岩、石灰石等. 轻岩天然石常用的为贝壳石灰岩、凝灰岩等。,如果想多了解天然石材与人工石材的区别请点击右边图标,1. 毛石,毛石是采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。 1)乱毛石 形状不规则,一般高度不小于150mm，一个方向长度达300mm400mm，体积不小于0.01m3。 2)平毛石 由乱毛石略经加工而成。基本上有六个面，但表面粗糙。 毛石可用于砌筑基础、堤坝、挡土墙等,乱毛石也可用作毛石混凝土的骨料。,2料石,由人工或机械开采出的较规则的六面体石块, 一般由致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩加工而成。 根据表面加工的平整程度分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种。 毛料石外形大致方正，一般不加工或仅稍予加工修整，高度不小于200mm。 粗料石为外观规则，表面凹凸深度大于2mm，截面宽度、高度大于200mm，且不小于长度的1/3。 细料石规格尺寸同上，而表面凹凸深度小于2mm。,红砂岩块石,石灰岩,花岗岩,3饰面石材,用于建筑物内外墙面、柱面、地面、栏杆、台阶等处装修的石材称为饰面石材。 饰面石材按岩石种类分，主要有大理石和花岗岩两大类。,花岗岩 饰面材料,罗娜红天然大理石,4色石渣,色石渣也称色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花岗岩等石材经破碎、筛选加工而成,作为骨料主要用于人造大理石、水磨石、水刷石、干粘石等建筑物面层的装饰工程。,白云石,方解石,二、 砖与砌块 1砖,因此有必要逐步改革，并用新型材料取而代之。,砖,生产工艺,烧结砖 非烧结砖,原材料,粘土砖 页岩砖 煤矸石砖 粉煤灰砖 炉渣砖 灰砂砖,有无孔洞,实心砖 多孔砖 空心砖,砖,下图介绍部分地区砖的规格,北京市自2002年5月1日起，所有建筑工程禁止使用粘土实心砖； 可采用页岩煤矸石和页岩实心砖； 也可采用页岩煤矸石和页岩多孔砖； 还可采用灰砂砖。,2砌块,1)普通混凝土小型空心砌块 混凝土砌块是由水泥、水、砂和石，按一定比例配合, 经搅拌、成型和养护而成。砌块的主规格为390mm190mm190mm，配以34种辅助规格, 即可组成墙用砌块基本系列。 2）加气混凝土砌块 加气混凝土砌块是用钙质材料(如水泥、石灰)、硅质材料(粉媒灰、石英砂、粒化高炉矿渣等)和加气剂作为原料，经混合搅拌、浇注发泡、坯体静停与切割后，再经蒸压养护而成。 3）石膏砌块 生产石膏砌块的主要原材料为天然石膏或化工石膏。,全自动砌块成型机产品图片,三、瓦,瓦是屋面材料，按形状分平瓦和波形瓦两类。 目前我国生产的瓦多为平瓦。旧式的波形瓦除农村小厂偶尔烧制外，已不生产。 古建筑中应用的筒瓦(包括琉璃瓦)，也只有在特殊情况下，少量烧制应用。 平瓦的种类较多，有:粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等。,鱼鳞瓦,琉璃瓦,四、 砂,砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，在土木工程中用量是很大的。 砂一般分为天然砂和人工砂两类。 按其产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂。 按砂的粗细程度，通常有粗砂、中砂、细砂之分。,五、 石膏和石灰,1石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。 常用品种有：建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏，以及无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。 2石灰 石灰是将石灰石（主要成分为碳酸钙），在9O0 1100温度下煅烧，生成以氧化钙为主要成分的气硬性胶凝材料，称生石灰。 使用时要将生石灰熟化，即加水使之消解为熟石灰（或消石灰）氢氧化钙。,六、 砌体,石材或砖，用砂浆砌筑成的构件(墙、柱等)，称为砌体。,(a)乱毛石砌体 (b)砖砌体 (c)空心墙,为了提高砖墙的抗震性能，可采用抗震空心砖，在孔洞中设竖向钢筋并浇筑混凝土。,配筋砌块砌体结构,混凝土,一、 水 泥,水泥性质,水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料 。,水泥为干粉状物，加适量的水并拌合后便形成可塑性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠，直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；,随着塑性的消失,水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝；,水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。,水泥品种,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,二、 混凝土,混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。 混凝土具有如下优点： 原料丰富； 价格低廉； 生产工艺简单； 抗压强度高，强度等级范围宽； 耐久性好； 应用范围广泛。,混凝土分类,普 通 混 凝 土,轻 骨 料 混 凝 土,纤维增强混凝土 (简称FRC),碾压混凝土,聚合物混凝土 (简称PIC),自密实混凝土,三、 混凝土外加剂,外加剂能改善混凝土的性能，对保证并提高混凝土的工程质量大有好处。 外加剂的分类 按照外加剂功能分类： 改善混凝土拌和物流动性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等； 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等； 改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻钙剂等； 改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 按外加剂化学成分可分为三类：无机物类、有机物类、复合型类。 目前建筑工程中应用较多和较成熟的外加剂如图所示.,四、 混凝土掺合料,粉煤灰：煤粉炉排出的烟气中收集到的细粉末。粉煤灰中的氧化物与氢氧化钙反应，生成水化物，是一种胶凝材料。粉煤灰可以增强混凝土拌合物的和易性，降低水化热，抑制碱骨料反应。 硅粉：生产硅钛合金或硅钢排出的烟气中收集到的细粉末。硅粉与高效减水剂配合使用，可以改善混凝土拌合物的粘聚性与保水性，提高混凝土强度，提高密实度，提高耐久性能。 沸石粉：天然沸石岩磨细而成，是一种火山灰质铝硅酸盐矿物，含有一定的氧化物。可以改善混凝土拌合物的和易性。沸石粉与高效减水剂配合使用，可提高混凝土强度。,第三节 钢 材,一、 常用建筑钢材品种,钢材品种,碳素钢,低碳合金钢,优质碳素钢,二、 钢 筋 1热轧钢筋 热轧钢筋是土木工程中用量最大的钢筋品种之一。 主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。 热轧钢筋的表面形式为光面钢筋与变形钢筋。 近年来我国逐步采用了月牙形变形钢筋 ,逐步代替过去的螺纹钢筋和人字纹钢筋 。,月牙形钢筋,月牙形钢筋,2冷轧带肋钢筋 是将普通低碳钢热轧圆盘条，在冷轧机上冷轧成三面或二面有月牙形横肋的钢筋。 3热处理钢筋 是用热轧中碳低合金钢筋，经淬火、回火调质处理的钢筋。 4冷拉低碳钢筋和冷拔低碳钢丝 对于低碳钢和低合金钢，进行较小程度的冷加工，便可提高屈服强度和强度极限。 5预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 预应力钢丝是以优质碳素结构钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。 若将预应力钢丝辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的粘结，则成刻痕钢丝。,三、 钢筋连接 热轧钢筋直径一般为6mm32mm，小直径钢筋（12mm以下）做成盘圆供应，大直径钢筋长度一般为12m(火车车厢长度)。 接头有搭接及焊接。 焊接又有对头焊接、搭接焊接、帮条焊接。,钢筋的机械连接可采用直螺纹接头和锥螺纹接头。,钢筋的直螺纹接头,钢筋的的锥螺纹接头,四、 型钢,热轧型钢：常用的热轧型钢有： 等边和不等边的角钢 槽钢 工字钢,冷弯薄壁型钢：通常是用2mm6mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢和方形、矩形等空心薄壁型钢，可用于轻型钢结构。 钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管。,冷弯薄壁型钢,钢管,五、 钢板与焊接组合截面钢材,扁平钢材以平板状态供货的称钢板，以卷状供货的称钢带。 根据轧制温度不同，又可分为热轧和冷轧两种。 按厚度来分，热轧钢板分为厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度为0.35mm4mm）两种。 冷轧钢板只有薄板（厚度为O.2mm4mm）一种。 厚板可用于焊接结构。,厚H型钢:日本的建筑钢板厚度已达到40mm70 mm，可用于高层钢结构建筑中的柱。,钢薄板或其他金属材料薄板，可用作屋面或墙面等围护结构，或作为涂层钢板的原料。,杭州大剧院：采用了钛金属屋面，质地坚硬，比钢坚硬30%，质量比钢材轻，并且抗腐蚀性能非常强。,第四节 其他材料,轻质高强；易于加工； 有较高的弹性和韧性； 能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹装饰性好等。,优 点,构造不均匀；各向异性；易吸湿；吸水性大。因而木材易产生较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。,缺 点,一、 木材,1木材分类 木材是由树木加工而成的，树木分为针叶树和阔叶树两大类。 2木材的强度 影响木材强度的主要因素有： 含水率(含水率高，强度降低)； 温度(温度高，强度降低)； 荷载作用时间(荷载作用时间长，强度下降)； 木材的缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)。,3木材的品种 工程中木材又常分为原木、锯材及各类人造板材。 4木材的综合利用 人造板材是以木材或含有一定纤维量的其他作物为原料，采用一般物理和化学方法加工而成的。,木拼花,针叶林,华北落叶松,二、 沥青和防水材料,沥青材料是由复杂的高分子碳氢化合物和其它非金属(氧、硫、氮)衍生物组成的混合物。 沥青分为地沥青(包括天然地沥青和石油地沥青)和焦油沥青(包括煤沥青、木沥青、页岩沥青等)。 沥青混合料是指沥青与矿料、砂石拌和而成的混合料。 我国研制和使用高分子新型防水卷材虽然时间较短，但已取得了较大的发展。目前的品种有三大类：橡胶类防水卷材，塑料类防水卷材 ,橡塑共混型防水卷材。,彩色沥青,沥青混凝土,三、 玻璃和陶瓷制品,玻璃已广泛地应用子建筑物，具有采光、防护、吸声、隔热、装饰（美观）等功能。 除建筑行业外，玻璃还应用于轻工、交通、医药、化工、电子、航天等领域。 常用玻璃品种可分为:平板玻璃；装饰玻璃；安全玻璃；防辐射玻璃；玻璃砖。 陶瓷是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材料。,彩绘玻璃,玻璃,瓷砖,四、 塑料和塑料制品,塑料是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。 塑料特点: 表观密度小； 导热性差； 强度重量比大； 化学稳定性良好； 电绝缘性优良； 消音吸振性良好； 富有装饰性。 塑料缺点： 弹性模量较小； 刚度差； 容易老化。,塑料模壳成品和施工现场,五、 吸声材料,常用的吸声材料有: 无机材料：水泥蛭石板、石膏砂浆(掺水泥和玻璃纤维)、水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆等。 有机材料；软木板、木丝板、穿孔五夹板、三夹板、木质纤维板等。 多孔材料：泡沫玻璃、脲醛泡沫塑料、泡沫水泥、吸声蜂窝板、泡沫塑料等。,矿棉装饰吸声板,实木类吸声板,金属类吸声板,六、 防腐涂料和材料,1.防腐涂料 品种有： 过氯乙烯漆； 环氧树脂漆； 酚醛漆； 沥青漆； 聚氨酯漆。 2.树脂胶泥耐腐蚀材料 是以各种合成树脂为主要材料，加入固化剂、填料、溶剂及其他助剂等配制而成。,3.玻璃钢防腐材料 是玻璃纤维增强塑料（FRP）的俗称。 是以合成树脂为胶粘剂，加人稀释剂、固化剂和粉料等配成胶料，以玻璃纤维或其制品作增强材料，经过一定的成型工艺制成的一类复合材料。 4.防腐塑料板材 塑料板材在防腐蚀工程中是应用非常广泛的一类材料。多数塑料对酸、碱、盐等腐蚀性介质具有良好