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建筑材料 建筑材料在建筑工程中的地位 建筑材料是建筑工程的物质基础 目前在我国的建筑工程总造价中 建筑材料占60 70 在金属结构 高档装修工程中所占的比重还要大 是工程直接费的主要组成部分 建筑施工及安装的全过程 实质上是按设计要求把建筑材料逐步变成建筑物的过程 它涉及到材料的选用 运输 储存以及加工等方面 建筑 材料 结构 施工四者是密切相关的 从根本上讲材料是基础 材料决定了建筑形式和施工方法 建筑材料是指用于建造建筑物和构筑物的所有材料 包括原材料 半成品 成品的总称 作为建筑材料应同时满足两个基本条件 1 技术性 2 耐用性 材料的分类土木建筑工程材料的品种繁多 性质各异 用途也不同 为了便于应用 工程中常从不同角度对其作出分类 一 按基本成分分类有机材料 以有机物构成的材料 它包括天然有机材料 如木材等 人工合成有机材料 如塑料等 无机材料 以无机物构成的材料 它包括金属材料 如钢材等 非金属材料 如水泥等 复合材料 有机一无机复合材料 如玻璃钢 金属一非金属复合材料 如钢纤维混凝土 二 按功能分类功能材料 结构材料 三 按用途分类建筑结构材料 桥梁结构材料 水工结构材料 路面结构材料 建筑墙体材料 建筑装饰材料 建筑防水材料 建筑保温材料等 建筑材料的物理力学性质一 材料的物理状态参数1 密度 材料在绝对密实状态下单位体积的重量称为密度 公式表示如下 m v式中 材料的密度 g cm3 m 材料在干燥状态下的重量 g V 材料在绝对密实状态下的体积 cm3 2 表观密度 材料在自然状态下单位体积的重量 称为表观密度 原称容重 公式表示如下 0 m V0式中 0 材料的表观密度 kg cm3 m 材料的重量 kg V0 材料在自然状态下的体积 cm3 3 堆积密度堆积密度是散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量 称为堆积密度 公式表示如下 0 m V 0式中 0 散粒材料的表观密度 kg cm3 m 散粒材料的重量 kg V 0 材料在自然状态下的体积 cm3 4 孔 空 隙率孔 空 隙率是指材料体积内空隙体积所占的比例 用下式表示 P V0 V V0 100 1 0 100 式中P 孔 空 隙率 5 密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度 用下式表示 D V V0 100 0 100 式中D 密实度 二 材料与水有关的性质 一 吸湿性和吸水性1 吸湿性材料在潮湿空气中吸收水气的能力称为吸湿性 反之 在干燥空气中会放出所含水分 为还湿性 材料吸湿性的大小用含水率表示 按下式计算材料的含水率 WC m湿 m m 100 式中m湿 材料吸收空气中的水气后的质量 g m 材料烘干到恒重时的质量 g 2 吸水性材料在水中吸收水分的能力称为吸水性 吸水性的大小用吸水率表示 吸水率分质量吸水率和体积吸水率 按下式计算材料的吸水率 质量吸水率为 Wa m1 m m 100 体积吸水率为 WC体 m1 m V0 1 W 100 式中m1 材料吸水饱和后的质量 g W 水在常温下的密度 一般 W 1g cm3 V0 干燥材料在自然状态下的体积 cm3 二 耐水性 材料耐水性是指材料在长期的饱和水作用下不破坏 其强度也不显著降低的性能 有孔材料的耐水性用软化系数表示 按下式计算材料的软化系数KR KR fb fg式中fb 材料在水饱和状态下的抗压强度 MPa fg 材料在干燥状态下的抗压强度 MPa 三 抗渗性材料的抗渗性是指其抵抗压力水渗透的性质 材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗等级表示 渗透系数按照达西定律以下式表示为 K Qd A1h式中K 渗透系数 cm h Q 渗水总量 cm3 A1 渗水面积 cm2 d 试件厚度 cm t 渗水时间 h h 静水压力水头 cm 四 抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下 抵抗多次冻结和融化作用而不破坏 同时也不严重降低强度的性质 用抗冻等级 记为D 表示 三 材料的力学性质 一 材料的强度与比强度1 强度是指在外力 荷载 作用下材料抵抗破坏的能力 2 比强度 比强度是按单位质量计算的材料的强度 其值等于材料强度与其表观密度之比 是衡量材料轻质高强性能的重要指标 二 材料的弹性与塑性弹性是指材料在外力作用下产生变形 当外力去除后 能完全恢复原来形状的性质 这种可恢复的变形属可逆变形称为弹性变形 若去除外力 材料仍保持变形后的形状和尺寸 且不产生裂缝的性质 称为塑性 此种不可恢复的变形称为塑性变形 三 材料的脆性和韧性脆性是指材料在外力作用下 不显示塑性变形而突然破坏的性质 具有这种性质的材料称为脆性材料 材料在冲击或震动荷载作用下 能吸收较大的能量 产生一定的变形而不破坏的性质 称为韧性或冲击韧性 常用建筑工程材料钢材建筑钢材 是重要的建筑材料 它主要是指用于钢结构中的各种型材 如角钢 槽钢 工字钢 圆钢等 钢板 钢管和用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋 钢丝 一 钢材的分类1 按冶炼方法分为 平炉钢 氧气转炉钢 电炉钢 2 按脱氧程度分为 镇静钢 特殊镇静钢 沸腾钢 半镇静钢 3 按化学成分分为 碳素钢 合金钢 4 按用途分类分为 结构钢 工具钢和特殊性能钢 5 按外形可分为 型材 板材 管材 金属制品四大类 1 钢材按外形可分为型材 板材 管材 金属制品四大类 为便于采购 订货和管理 我国目前将钢材分为十六大品种 二 钢材的力学性能与工艺性能1 钢材的力学性能 抗拉性能 冲击韧性 硬度 耐疲劳性 2 钢材的工艺性能 焊接性能 冷弯性能 三 钢材的化学成分及对性能的影响钢材的化学成分主要是指碳 硅 锰 硫 磷等 在不同情况下往往还需考虑氧 氮及各种合金元素 四 建筑工程常用钢材及识别方法1 碳素结构钢 包括一般结构钢和工程用热轧钢板 钢带 型钢等 钢的牌号包括四个部分 屈服点字母Q 屈服点数值MPa 质量等级 A B C D逐级提高 脱氧程度四个方面 2 低合金结构钢 是在碳素结构钢的基础上 添加少量的一种或几种合金元素的一种结构钢 低合金结构钢的牌号 由质量等级 A B C D E 屈服点字母Q 屈服点数值三个部分组合成 3 型钢 钢板4 钢筋钢筋是土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一 其材质包括普通碳素钢和普通低合金钢两大类 常用的有热轧钢筋 冷加工钢筋以及钢丝 钢绞线等 钢厂按直条或盘圆供货 五 焊接材料焊接多作为钢结构制作和钢筋的连接工艺 是土木建筑工程中常用的工艺手段之一 六 钢材的防锈与防火 木材一 木材的特性木材作为土木建筑工程材料占有重要而独特地位 即使在各种新型结构材料与装饰材料不断涌现的情况下 其地位也不可能被取代 木材具有以下特点 1 具有轻质高强的特点 2 良好的弹性韧性 3 构造不均匀 呈各向异性 4 湿胀干缩大 处理不当易翘曲和开裂 5 耐火性差 易着火燃烧 二 木材的分类土木建筑工程用木材 通常以三种材型供货 即 1 原木 伐倒后经修校并截成一定长度的木材 2 板材 宽度为厚度的三倍或三倍以上的型材 板材按厚度分为 1 2 1 8cm 1 9 3 5cm 3 6 6 5cm 6 6cm以上四种 3 枋材 宽度不及厚度三倍的型材 按宽厚度相乘积的大小 枋材分为宽 厚乘积15 54cm2 55 100cm2 101 225cm2 226cm2以上四种 三 木材的性质 一 木材的物理性质1 含水率 木材内部所含的水根据其存在形式可分为三种 即自由水 存在于细胞腔与细胞间隙中 吸附水 存在于细胞壁内 和化合水 木材化学组成中的结合水 2 湿胀干缩 木材具有显著的湿胀干缩性 这是由于细胞壁内吸附水含量的变化引起的 二 力学性质 木材的组织结构决定了它的许多性质为各向异性 在力学性质上尤其突出 以强度为例 木材不仅有抗拉 抗压 抗弯和抗剪四种强度 而且均具有明显的方向性 抗拉强度 顺纹方向最大 横纹方向最小 抗压强度 顺纹受压破坏是由于细胞壁丧失稳定所致 而非纤维断裂 而横纹受压则属细胞壁的间隙被压紧直到断裂 横纹抗压强度只有顺纹抗压强度的10 20 抗剪强度 顺纹方向最小 横纹抗剪切断裂能力很强 达顺纹抗剪强度的4 5倍 抗弯强度 木材的抗弯性很好 在使用时绝大多数为顺纹情况 可以视为弯曲上方为顺纹抗压 弯曲下方为顺纹抗拉的复合情况 四 木材的防护1 干燥2 防腐3 防火五 木材在建筑工程中的应用木材的综合利用 是提高木材利用率 避免浪费 物尽其用 节约木材的方向 而充分利用木材的边角废料 生产各种人造板材 则是对木材进行综合利用的重要途径 1 胶合板2 纤维板3 胶合夹心板 水泥水泥 是一种加水拌和成塑性浆体 能胶结砂 石等材料 并能在空气中硬化的粉状水硬性胶凝材料 根据国标规定 1 用于一般土木建筑工程的水泥为通用水泥 如硅酸盐水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥等 2 适用于专门用途的水泥称为专用水泥 如中 低热水泥 道路水泥 砌筑水泥 3 具有某种性能比较突出的水泥为特种水泥 如快硬硅酸盐水泥 抗硫酸盐水泥 膨胀水泥等 一 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 一 定义与代号1 硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料 0 5 的石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 称为硅酸盐水泥 国外通称为波特兰水泥 它分为两种类型 不掺混合材料的称为工型硅酸盐水泥 代号P I 在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5 的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为II型硅酸盐水泥 代号P II 2 普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料 6 15 的混合材料 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 称为普通硅酸盐水泥 代号P O 二 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料主要矿物组成及其含量范围和各种熟料单独与水作用所表现特性 见表1 2 3 1 三 硅酸盐水泥的凝结硬化 四 硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质1 细度 2 凝结时间 3 体积安定性 4 强度 5 碱含量 6 水化热 二 硅酸盐水泥 普通水泥的储存和应用 三 掺混合材料的硅酸盐水泥四 白色及彩色硅酸盐水泥五 中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥六 道路水泥七 复合硅酸盐水泥 混凝土混凝土 一般是指由胶凝材料 粗 细骨粉 水及其它材料 按适当比例配制并硬化而成的具有所需的形体 强度和耐久性的人造石材 一 混凝土的分类二 普通混凝土三 混凝土的主要技术性质四 硬化混凝土的强度五 混凝土的耐久性六 混凝土外加剂七 特种混凝土 石灰石灰是建筑上最早使用的矿物胶凝材料之一 一 生石灰的生产二 生石灰的三 石灰的硬化四 石灰的的用途石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料 一 石膏和原料及生产二 建筑石膏的硬化过程三 建筑石膏的技术性质四 建筑石膏的特点五 建筑石膏的用途 砖一 烧结砖 一 烧结普通砖烧结砖是以粘土 页岩 粉煤灰为主要原料经焙烧而成的普通砖 包括 粘土砖 页岩砖 煤矸砖 粉煤灰砖等多种 技术性能指标 1 外观质量 2 强度等级 3 耐久性 二 烧结多孔砖 三 烧结空心砖二 蒸养 压 砖三 砌块 石材建筑石材 指具有一定物理 化学性质 可用作建筑材料的岩石 它有天然形成的和人工制造的两大类 一 天然石材的分类 天然石材是采自地壳表层的岩石 1 按其形成的地质条件不同 可分为岩浆岩 火成岩 沉积岩 水成岩 和变质岩三大类 2 按组成的矿物品种的多少 岩石可分为单矿岩和多矿岩 二 天然石材的技术性质三 天然石材的品种和选用1 料石 料石是指以人工斩凿或机械加工而成 形状比较规则的六面体块石 2 板材 石板是用致密的岩石凿平或锯成的一定厚度的岩石板材 石板材一般作为装饰用饰面 饰面板材要求耐磨 耐久 无裂缝或水纹 色彩丰富 外表美观 常用的有大理石 花岗岩 防水材料防水材料是保证房屋建筑能够防止雨水 地下水分 及液体 渗透的重要组成材料 建筑工程中的防水材料 可分为刚性防水材料和柔性防水材料两大类 一 防水卷材 一 沥青防水卷材 常见的有石油沥青纸胎油毡 石油沥青玻璃布油毡 石油沥青玻纤胎油毡 石油沥青麻布胎油毡等 二 聚合物改性沥青防水卷材 常见的有SBS改性沥青防水卷材 APP改性沥青防水卷材 PVC改性焦油沥青防水卷材 再生胶改性沥青防水卷材 按厚度可分为2mm 3mm 4mm 5mm等规格 三 合成高分子防水卷材 常见的有三元乙丙 EPDM 橡胶防水卷材 聚氯乙烯 PVC 防水卷材 氯化聚乙烯 橡胶共混型防水卷材 四 二 防水涂料防水涂料 胶粘剂 是以高分子合成材料 沥青等为主体 在常温下呈无定型流态或半流态 经涂布能在结构物表面结成坚韧防水膜的物料的总称 防水涂料按液态类型可分为溶剂型 水乳型和反应型三种 按成膜物质的主要成分可分为沥青类 高聚物改性沥青类和合成高分子类 1 建筑装饰涂料的组成包括 主要成膜物质 次要成膜物质 辅助成膜物质 2 对外墙涂料性能的要求 耐水性 耐侯性 耐污染性 3 内墙涂料与外墙涂料相比更应突出其透气性 建筑玻璃玻璃是一种重要的建筑材料 它除了透光 透视 隔声 绝热外 还有艺术装饰作用 特种玻璃还具有防镭射 防爆等特殊用途 此外 玻璃还可制成各种玻璃空心砖及泡沫玻璃等作为轻质建筑材料以满足隔声 隔热 保温