建筑材料知识精华.ppt

第一章绪论 目的与要求 掌握建筑材料的定义和分类了解建筑材料在建筑工程中的地位了解建筑材料的发展趋势重点与难点 建筑材料的分类 1 1我国建筑材料及建材工业的发展 早在远古 人类就直接使用天然资源作为建筑材料 如块石 泥土 树枝和树叶以及将它们简单加工的材料如夯土 草泥等 而将天然资源进行不同程度深加工 生产出来的建筑材料 也就成为古代与现代人类建造各种类型建筑物的基础 始建于公元前7世纪总长度大约有十万里以上所用建筑材料 土 石 木料 砖 石灰砖石材料就达1亿m3关外有关 城外有城 其材料运输量之浩大 工程之艰巨世所罕见 万里长城 河北赵州石桥 建于1300多年前 桥长约51m 净跨37m 建造该桥的石材为青白色石灰岩比意大利人建石拱桥晚400多年 但在主拱肋与桥面间设计 敞肩拱 比外国早了1200多年 赵州石桥 全球最高建筑前10位建筑名称层数高度 米 竣工年份1 台北 台北10150820042 吉隆坡 佩特纳斯大厦8845219963 芝加哥 西尔斯大厦10844319744 上海 金茂大厦8842119985 香港 国际金融中心8841520036 广州 中信广场8039119977 深圳 地王大厦6938419968 纽约 帝国大厦10238119319 香港 中环广场78374199210 香港 中国银行大厦723691990 绪论 世界最高的建筑 左起 台北101大楼 芝加哥席尔斯大楼 吉隆坡双子星大楼 上海金茂大厦 香港国际金融中心 纽约帝国大厦 1 2建筑材料在工程建设中的地位 材料 结构 施工和经济四者的关系如下 1 材料是一切建筑的物质基础 在建筑工程中建材所占的投资比例为50 70 左右 十五 期间我国全社会固定资产投资总规模为22 24万亿元 固定资产投资的60 70 将用于建筑设施建设或工程安装 从而转化为建筑业的产值 而建筑业产值中的30 40 又要转化为对建材业的需求 尤其是对水泥产品的需求 2002年 我国共生产水泥约70000万吨 比2001年大幅增长了12 7 占世界产量的三分之一左右 超过亚洲产量的50 强 我国水泥行业 为我国经济持续 快速发展做出了重要贡献 2 材料决定了建筑结构的设计方法 3 必须恰当选择和合理使用材料质量的优劣 原材料配制是否合理 选用是否恰当直接影响建筑工程质量 4 材料决定了施工的方法 例 水泥混凝土的特点是抗压强度高 抗拉强度低 因此 水泥混凝土只适合设计为耐压构件 建筑材料的发展趋势 1 轻质 高强 2 发展多功能材料 3 廉价 低耗能 4 由单一材料向复合材料及制品发展 5 扩大装配式预制构件的工厂化生产 6 用工农业废料 废渣等代替自然资源为原料 向环保方向发展 7 发展更多花色品种的装饰材料 1 3建筑材料的分类与技术标准 建筑材料的定义 如常见的粘土砖 石材 石灰 木材 水泥 混凝土 钢材 陶瓷砖 沥青卷材 玻璃 各种油漆 涂料 PVC管等 建筑材料是指在建筑工程中所使用的各种材料或制品的总称 1 3 1按使用功能分类 a 结构材料 b 功能材料 c 墙体材料 结构材料 功能材料 墙体材料 用做受力构件和结构所用的材料 砖混结构 砖 混凝土 钢筋 具有某些特殊功能的建筑材料 钢木结构 建筑钢材 木材等 防水材料 沥青及其制品 绝热材料 石棉 矿棉等 吸声材料 泡沫塑料 采光材料 窗用玻璃 装饰材料 涂料 陶瓷 玻璃 用做墙体的材料 承重墙体材料 普通砖 非承重墙体材料 大孔砖 1 3 2按化学成分无机材料 有机材料和复合材料三类 材料的技术标准 国家标准 行业标准 企业标准GB 国家标准GBJ 建筑工程国家标准JGJ 建设部行业标准JC 国家建材局行业标准YB 冶金部行业标准JTJ 交通部行业标准SD 水电行业标准ZB 国家级专业标准 例 国家标准 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 GB175 1999标准名称 部门代号 编号 批准年份 1 3 3建筑材料的标准化 建筑材料 是土木工程类专业的一门技术基础课 本课程的任务是使学生具有建筑材料的基本知识 在进行建筑工程设计 施工和工程监理时能正确认识和利用建筑材料的物理 化学和力学性质 并掌握各类建筑材料所具有的使用功能 也为以后相关课程的学习打下基础 1 4本课程的内容和任务 学习本课程的基本要求是 1 熟练掌握建筑工程中常用的建筑材料的品种 规格 性能以及其合理利用 3 掌握常用建筑材料的主要物理 化学和力学性能 材料的组成与性能的相互关系 2 了解材料在储运 验收中的基本原则 4 了解主要建筑材料的组成和生产过程 并对材料性质的形成因素有必要的理解 5 了解材料管理 节约材料 改善性能及防护处理的原则 6 熟悉常用材料的实验原理 实验方法 并初步具有材料实验的基本测量技能 有处理分析实验数据的能力 为以后开发 研制新材料打下基础 7 了解各类建筑材料的发展 绪论 一 建筑材料的作用1 是建筑工程的物质基础 2 建材的发展赋予了建筑物以时代的特性和风格 3 建筑设计理论不断进步和施工技术的革新不但受到建材发展的制约 同时也受到其发展的推动 4 建材的正确 节约 合理的的使用直接影响到建筑工程的造价和投资 材料费用占总投资的50 60 二 建筑材料的发展史 远古时代 穴居巢处 石器 铁器时代 凿石成洞 伐木为棚 筑土垒石阶段 烧制砖瓦 石灰 筑土垒石 烧砖烧瓦现代的建材三大建材 木材 钢材 水泥外加塑料 四大建材 传统上的基本功能 安全 适用发展到现在 轻质高强 抗震耐久 无毒环保 节能 三 建筑材料的发展趋势 4个方面 四 建筑材料的分类 1 无机材料金属材料非金属材料气硬性水硬性 2 有机材料3 复合材料 五 建材的技术标准 P3 1 国家标准四部分组成 标准名称 标准发布机构的组织代号 标准号 标准颁布时间 2 行业标准 分为 建筑材料 JC 建筑工程 JGJ 石油工业 SY 冶金工业 YB 六 学习方法 是一门重要的专业基础课 是学习其他课程 结构 施工 预算等专业课程的基础 学习的主线 成份 组成 性质和特征 性质的影响因素 应用应用 检测 验收 选用 第二章建筑材料的基本性质 物理性质 化学性质 力学性质 耐久性补充 化学组成包括 1 元素组成2 矿物组成举例 金刚石和石墨 2 2材料的物理性质 一 与质量有关的性质1 密度 表观密度 体积密度 堆积密度 P9 2 密实度D和孔隙率P3 填充率和空隙率 二 材料与水有关的性质 1 亲水性和憎水性润湿角 小于90度 亲水性材料大于90度 憎水性材料2 吸水性质量吸水率体积吸水率3 吸湿性 含水率W表示 4 耐水性 软化系数Kp表示耐水材料 Kp大于0 8的材料5 抗渗性 渗透系数K或抗渗等级P6 抗冻性 抗冻等级F强度下降不大于25 质量下降不大于5 三 材料与热有关的性质 1 导热性 导热系数 绝热材料 导热系数 小于0 25W m K影响因素 3点 P15 问题 保温隔热材料为什么要注意防潮防冻 2 热容 比热容C或热容量系数3 耐燃性和耐火性 耐受时间h 耐火极限 注意 耐燃性与耐火性的区别 2 3材料的力学性质 抵抗破坏和变形 应力 和应变 一 强度和强度等级影响因素 1 形状和大小 大试件小于小试件 棱柱体试件小于同尺寸正方体试件 2 5点 另四点影响因素P18强度等级比强度 二 弹性和塑性三 韧性和脆性四 硬度和耐磨性2 4材料的耐久性 是一项综合性能 砼 抗渗性 抗冻性 抗腐蚀性和抗碳化性 钢材 抗锈蚀性 沥青 大气稳定性和温度敏感性 第三章建筑石材 一 砌筑用石材 1 毛石2 料石 二 装饰用石材1 天然大理石板材2 天然花岗石板材3 青石装饰板材 第四章气硬性胶凝材料概念 分类 气硬性胶材和气水硬性胶材 石灰石膏水玻璃 第一节石灰 一 石灰的品种和生产欠火石灰与过火石灰的成因和危害二 石灰的熟化和硬化1 陈伏 陈伏 目的 陈伏 期限 陈伏 时注意的问题等2 干燥硬化 结晶硬化 碳酸化硬化不宜用于长期处于潮湿或反复受潮的地方 使用时 掺入填充材料 如砂 纤维材料 三 石灰的技术要求 1 评定其质量标准 活性氧化钙和氧化镁含量的高低 欠火石灰与过火石灰及其他杂质含量的多少2 三个等级的划分 优等品 一等品 合格品 四 石灰的技术性质和应用 石灰的技术性质1 良好的保水性2 凝结硬化慢 强度低3 吸湿性强4 体积收缩大5 耐水性差6 化学稳定性差 石灰的应用1 粉刷墙壁 配制石灰砂浆或水泥混合砂浆2 配制灰土和三合土 石灰 粘土 砂 石或炉渣等填料 3 生产无熟料水泥 硅酸盐制品和碳化石灰板 第二节石膏 一 石膏的生产与品种 建筑上常用的石膏品种 建筑石膏 模型石膏 高强石膏 粉刷石膏二 石膏的凝结与硬化三 石膏的技术要求 强度 细度和凝结时间 四 石膏的性质与应用 石膏的性质1 凝结硬化快2 孔隙率大 密度小 保温吸声性能好3 具有一定调湿性4 耐水性差 抗冻性差5 凝固时体积微膨胀6 防火性好 石膏的应用1 内墙抹灰及粉刷2 建筑装饰制品3 石膏板 第三节水玻璃 俗称泡花碱 常用的是钠水玻璃 一 水玻璃的生产与组成1 生产原料 纯碱 Na2CO3 石英砂 SiO2 2 组成 R2O nSiO2概念 水玻璃的模数n 二 水玻璃的硬化常用的固化剂是 氟硅酸钠 其适宜掺量为水玻璃质量的12 15 问题 水玻璃模数和密度对性质的影响 三 水玻璃的性质1 强度高2 耐酸性高3 耐热性好 四 水玻璃的应用1 涂刷于材料表面 浸渍多孔性材料 加固地基2 配制防水剂二矾或四矾防水剂3 制水玻璃混凝土制水玻璃耐热混凝土 第五章水泥第一节硅酸盐水泥 一 硅酸盐水泥的生产1 原料 石灰质原料 粘土质原料 校正原料2 生产过程 两磨一烧 3 定义与分类 国际上称 波特兰水泥I型硅酸盐水泥 P III型硅酸盐水泥 P II 二 熟料的矿物组成和特性四大矿物组成 3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3和4CaO Al2O3 Fe2O3简写式 C3S C2S C3A C4AF问题 改变熟料的矿物含量 对水泥的性质怎样影响 三 硅酸盐水泥的水化 凝结和硬化 水化产物 70 的凝胶体 水化硅酸钙 水化铁酸钙30 晶体等 氢氧化钙 水化铝酸钙 水化硫铝酸钙影响硅酸盐水泥凝结和硬化的主要因素 熟料的矿物组成和细度 水灰比 石膏的掺量 温度和湿度 龄期 外加剂等 四 硅酸盐水泥的技术性质 1 密度与堆积密度取3 10和13002 细度3 标准稠度用水量硅酸盐水泥 21 28 4 凝结时间初凝不符合 废品终凝不符合 不合格品 5 体积安定性问题 体积安定性不良的原因及危害 6 强度和强度等级划分依据 3天和28天时的抗折强度和抗压强度 分6个等级7 水化热 8 不溶物和烧失量 9 碱含量 五 水泥石的腐蚀与防止 软水侵蚀 溶出性侵蚀 Ca OH 2溶出 生成无胶凝能力的物质酸类侵蚀 溶解性侵蚀 碳酸的侵蚀和一般酸的侵蚀盐类腐蚀硫酸盐氯盐腐蚀和镁盐腐蚀 双重腐蚀 强碱腐蚀防止水泥石腐蚀的措施 3方面 六 硅酸盐水泥的特性及应用 1 强度高2 水化热高 不宜用于大体积工程3 抗冻性好4 碱度高 抗碳化能力强 钅仝 5 干缩小 可用于干燥环境 6 耐磨性好7 耐腐蚀性差 不宜用于受流动水 压力水 酸类和硫酸盐侵蚀的工程8 耐热性差 不宜单独用于耐热混凝土工程9 湿热养护效果差 七 硅酸盐水泥的验收与储运 废品水泥 凡MgO SO3 初凝时间 安定性中有一项不符合要求不合格水泥 凡细度 终凝时间 不溶物 烧失量中有一项不符合要求 水泥的储运方式散装袋装 50Kg 袋有效存放期 3个月3个月后 强度下降10 20 6个月后 强度下降15 30 1年后 强度下降25 40 第二节掺混合材的硅酸盐水泥 第三节其他品种的水泥 高铝水泥 旧称矾土水泥 快硬硅酸盐水泥 以3天抗压强度表示强度等级白色硅酸盐水泥及彩色硅酸盐水泥 分别简称白水泥和彩色水泥 膨胀水泥和自应力水泥 又称补偿收缩水泥或无收缩水泥 中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥 又称大坝水泥 第六章混凝土 一 组成 胶材 骨料 水 外掺料二 分类 普通混凝土 三 性能特点优点 6个方面缺点 四 混凝土应用的基本要求 混凝土配合比设计的基本目标 1 强度2 工作性3 耐久性4 经济性 第二节普通混凝土的组成材料 水泥 砂 石子 水 填充料 水泥浆 骨料砂 石子砂分为 1 天然砂2 人工砂 综合利用 回收尾尘 保护环境等 水 水泥水泥的选用 1 品种2 标号 一般水泥强度等级为混凝土设计强度等级的1 5 2 0倍 砂的主要技术要求 砂的粗细程度和颗粒级配 筛分试验 细度模数Mx据细度模数Mx的大小将砂分为 粗砂 中砂 细砂砂的含水状态 全干状态 烘干状态 气干状态饱和面干状态湿润状态 含泥量 泥块含量和石粉含量危害较大 水洗处理砂中的有害物质 云母及轻物质有机物硫化物和硫酸盐氯盐 混凝土用石 粗骨料 一 石子的分类 碎石和卵石二 粗骨料的技术要求 1 最大粒径及颗粒级配 总表面积要小 颗粒大小搭配要合理最大粒径的规定 P75 2 强度及坚固性粗骨料的强度有粗骨料的坚固性 硫酸钠溶液浸泡法 骨料的质量损失率 3 针片状颗粒针片状颗粒的外形和低抗折能力 会降低混凝土的密实度 强度及和易性 4 含泥量和泥块含量5 有害物质 杂物杂物 草根 树叶 树枝 塑料 煤块 炉渣等 有害物质 有机物 硫化物和硫酸盐等 第三节砼拌合物的技术性质前 砼拌合物后 新拌砼 1 砼拌合物的工作性 和易性 是一项综合性质 流动性 黏聚性 保水性 测定方法有两种 坍落度试验法和维勃稠度测定法 怎样评定砼拌合物的工作性 2 影响砼拌合物工作性的因素 三方面 组成 环境 时间水泥的特性 用水量 水灰比 0 4 0 8 骨料的性质 合理砂率 最佳砂率 3 改善砼拌合物工作性的措施 在水泥浆不变的情况下 适当增加水泥浆的用量 选用合理的砂率 改善砂石的级配 采用连续级配 调整砂石的粒径 掺加外加剂 改善工作性 尽量缩小新拌混凝土的运输时间 第四节硬化砼的技术性质 一 混凝土的强度抗压强度 脆性材料 判定质量的标准1 普通混凝土受压破坏的特点 2 混凝土的抗压强度及强度等级 据立方体抗压强度 划分为12个强度等级 以C表示 从C7 5 C10 C15 C20 C50 C55 C60 轴心 棱柱体 抗压强度 3 影响混凝土强度的因素 水泥强度和水灰比养护条件 湿度和温度水化龄期施工质量 二 混凝土的耐久性 是一项综合性能 包括 抗渗性 抗冻性 抗腐蚀性 抗碳化性及碱 骨料反应等提高混凝土耐久性的措施 选择合适品种的水泥 控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 选用优质骨料 改善骨料级配 掺外加剂 严格控制施工质量 保证混凝土的均匀 密实 第五节混凝土外加剂 一外加剂的掺量 不大于水泥质量的5 二 外加剂的种类及功能 减水剂 早强剂 引气剂 缓凝剂 膨胀剂 速凝剂 防冻