建筑新材料及应用课件

1、建 筑 新 材 料,1 建筑新材料内涵,建筑新材料(New Building Materials)： 是指除传统的砖、瓦、灰、砂、石之外的、在建筑工程实践中已有成功应用，并且代表建筑材料发展方向的具有增加、更新、完善、环保等属性的建筑材料，既包括新出现的原料和制品，也包括原有材料的新制品,2 建筑新材料特性,建筑新材料具有以下一种或几种特性： 节 源 特 性 (能源、土地资源、水资源等) 环 保 特 性(生产环保、使用环保,便于回收利用,废品资源化等) 美 观 特 性(更好的审美特性、装饰特性) 新功能特性(保温、防护、耐火、吸声、耐腐、智能等) 高性能特性(更优的强度、比强度、韧性，更少的缺

2、陷) 耐 久 特 性(耐老化、耐侯、耐腐蚀等) 低成本特性(低制作、低运输、低施工、低维护成本等) 施工优化特性(施工条件、时间、强度、难度得到优化,秸秆镁质条板(简称SMC墙板,秸秆镁质条板生产现场,秸秆镁质条板生产现场以角,秸秆镁质条板产品,秸秆镁质条板使用现场,两层坚固泥薄板，中间填充聚苯乙烯泡沫颗粒，可根据要求安装成整栋房屋。保温效果强，适用于寒冷或炎热的地区室内外保温隔热墙体、天花。安装方便适用于各种临时建筑，简易房、灾区住所，无须砌砖抹灰，技术要求低，接点、拐角构件齐全,坚固泥是一种无机胶结材料 ，主要成分是天然矿物和合成矿物，这些矿物与水混合后能产生类似于普通硅酸盐水泥的水化反应

3、，形成具有胶凝特性的水化物,空心砌块,我国开发了电厂粉煤灰、煤矸石、工业炉渣、工业尾矿、页岩土和河道淤泥为主要原材料的烧结空芯砖。 美国开发成泡沫砖：泡沫砖隔热性能好，而且重量减轻40%。 瑞士、香港等地利用城市垃圾制取砖，使垃圾资源化,空心砖,纸面石膏板,1) 按用途分,2) 按使用部位分,3) 按材质分,建筑新材料分类,3 建筑新材料分类,屋面及楼板构件,混凝土外加剂,建筑防水材料,建筑密封材料,绝热、吸声材料,墙面装饰材料,顶棚装饰材料,墙体材料,卫生洁具,门窗、玻璃及配件,给排水管道,工业管道及配件,胶粘剂,灯饰灯具,其他,地面装饰材料,按用途分,屋面材料,保温绝热材料,建筑防水材料,

4、外门窗,五金灯具,墙体材料,室内装饰材料,内墙隔断,内门柜,卫生设备,其 他,外装饰材料,按使用部位分,新型玻璃制品,新型混凝土,各种砌块,玻璃钢制品,玻璃纤维制品,新型水泥制品,铝合金及其制品,新型木材,新型石材,化学建材,其 他,陶瓷制品,按材质分,轻质间墙板采用泡沫塑料板材、玻璃纤维布、粘合剂，通过新工艺制作而成。无毒无味。具有表面坚硬、强度高、形状规范美观，能隔热、隔音、防火、防水,5 新型建筑材料发展趋势,低能耗、低资源消耗产品将不断取代高能耗、高资源产品 高比强度产品将得到更广泛的应用 全程污染负荷低的产品将取代全程污染负荷高的产品 功能化产品将会得到快速发展 可再生和废品资源化将

5、在新材料设计中受到更多关注 生态建材将会成为建筑新材料设计的主要目标之一 施工效率高、污染小的标准化组合型建材会成为趋势之一 智能化产品将会越来越多,绿色建筑材料,绿色建材的涵义,1992年,国际学术界将绿色材料定义为:绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中,对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料,也称之为“环境调和材料”。 绿色建材又称生态建材、环保建材和健康建材等。它是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料,硅藻星涂料,绿色建材产品,空气净化玻纤蓬松过滤毡,净化

6、室内空气瓷砖,发展绿色建材的必要性,有些建筑材料对人体健康和环境保护非常不利,这些“有害建材”主要源于5种有害物质:氡、甲醛、苯、酯、三氯乙烯。 （1）氡 主要是由混凝土、碳化砖、砖头、水泥、石膏板、花岗岩及供水系统所含有的放射性元素铀衰变后释放出来的,通过呼吸道进入肺部,释放出一定的能量,会逐步破坏肺部组织,引起肺癌及各种怪病,2）甲醛 主要来自保温材料、地板胶、涂料、塑料贴面板等,是一种致癌物质。苯来自于合成纤维、塑料、橡胶等,它可以抑制人体的造血功能,3）酯和三氯乙烯 均来自于油漆、干洗剂、粘结剂等,它们刺激人体的某一黏膜,可引起结膜炎、咽喉炎等疾病。 因此,要想创造绿色环境,应使用绿色

7、建材、绿色装饰材料,以利于保护自然环境和人体健康,我国于20世纪90年代起开始对绿色建材进行了较为广泛的研究,并开始进行材料的绿色环保认证,取得了一定的效果。但由于生产力水平、科研水平等方面的原因,无论是在绿色产品的品质或绿色建材的严格认证和管理等方面,都相对落后于世界先进水平,土木工程绿色建筑材料种类,1 现代绿色混凝土材料 高性能混凝土材料。 利用废弃混凝土生产的绿色混凝土 加气混凝土。 合成纤维混凝土。 多孔预制块植栽混凝土。 2 木材 彩色木材 瓷化木材： 塑化木材 疏水木材,水泥基复核材料,为改善水泥混凝土抗拉强度低、收缩变形大、韧性差的缺点，上世纪80年代以来，研究人员着眼于通过改

8、变组成、成型工艺,控制微观结构等措施，以开发力学性能优、耐久性好的高技术水泥基复合材料(High-tech cement based composite)。钢纤维增强水泥基材料就是其中之一(Steel fiber reinforced concrete,SFRC,SFRC首先在20世纪60年代的美国开发成功。因钢纤维强度大、韧性好，与软质的橡胶、塑料发生摩擦时表现出优异的耐磨性。因此，由钢纤维改性的水泥基复合材料具有良好的： 抗 裂 性 弯曲韧性 抗冲击性 抗 冻 性 抗疲劳性 抗 磨 性,SFRC是目前应用最广泛的纤维改性水泥基复合材料,一、钢纤维改性水泥基材料特点,弓形钢纤维,二、用于水泥

9、基材料改性的钢纤维,弓型钢纤维300.5mm,端钩钢纤维,压痕钢纤维,波浪钢纤维300.6mm,从以上钢纤维的外形可以看出，它们都不是线形，而是异形的。因为在纤维混凝土中，异形钢纤维可以提高纤维与混凝土的界面结合强度。另外，同普通线形钢纤维相比，异型纤维除了在界面上可以获得粘结和摩擦作用外，还由于体形的改变，可以提供额外的机械咬合及锚固作用,施工中的技术要求 1.水泥标号一般不得低于425#。水灰比不得大于0.5; 2.粗骨料粒径长度应不超过钢纤维长度的2/3(钢纤维有沿粗骨料表面取向的趋势,当骨料粒径大于钢纤维长度时钢纤维增强效果变差); 3.拌制钢纤维混凝土不得采用海水,海砂,严禁掺加氯盐

10、; 4.除上述规定外，钢纤维混凝土所用其他材料，应符合现行规范中关于钢筋混凝土所用原料的规定; 5.钢纤维混凝土的稠度可参考同类工程对普通混凝土所要求的稠度来确定。其坍落度可比相应普通混凝土要求值小200mm，其维勃稠度值与相应普通混凝土要求值相同,投料要求(先干后湿) 压实 1.钢纤维混凝土浇筑时，随拌随用，连续浇捣，不到分格缝不得留施工缝。浇捣时应振密实。 2.抹面,压纹:钢纤维混凝土具有集料细,砂率大,纤维乱向分布的特点,为防止纤维外露,应采用机械抹平,压纹器压纹,禁用拉毛工艺压纹. 养护(常规养护,钢纤维,粗骨料,混合物,搅拌30s 使钢纤维分散,拌合物1,拌合物2,砂及水泥 搅拌30

11、s,搅拌情况下加水 搅拌3min，时间不宜过长,钢纤维 混凝土 拌合物,注: 拌制钢纤维混凝土时,禁用海水、海砂和掺氯盐,成本分析 1.在同等强度下可减少混凝土量30%-50%； 2.可取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径1-2mm； 3.可缩短施工周期25%以上,特别适用于要求连续、快 速浇灌混凝土的较大工程； 4.与普通的混凝土同样搅拌施工，不需增添设备,与普通混凝土相比,钢纤维混凝土增加成本约15,作为路面、桥面工程材料(可提高路面质量，减少路面铺设厚度，加大缩缝间距，延长使用寿命等); 作为道路等工程的修补材料(钢纤维混凝土在新旧混凝土交界面可形成更小的收缩裂缝); 建筑物工程的补强加固

12、材料(可用于制作喷射混凝土); 作为钢纤维混凝土制品材料(如用于制作井盖、音箱箱体等,钢纤维改性水泥基材料在工程中的应用,钢纤维井盖,钢纤维混凝土典型应用案例桥面路面工程,1 提高路面质量 由于SFRC具有抗裂性好、韧性大、抗拉、抗弯、抗剪强度高等优点，完全符合路面材料的使用要求，并可提高路面质量。 2 减少路面铺设厚度 SFRC抗弯强度特别高，耐疲劳性能及耐磨性能也比较好。在同等载荷下若采用SFRC，其铺设厚度一般可减少3050。设计抗弯强度为8MPa时，SFRC铺设厚度只要15cm就能满足使用要求了。 3 加大缩缝间距 普通混凝土路面缩缝间距为510m。SFRC缩缝间距可达到50m。这样既

13、可节约切缝与维修费用,也可提高路面连续性和行车平稳性。 4 延长使用寿命 在车辆荷载作用下，SFRC路面底面的裂缝发展非常缓慢，因此直至裂缝发展到路面表面，其承受荷载作用的次数要比普通混凝土路面高出许多，其使用寿命大大延长,生态种植水泥基材料 生态种植水泥基材料的好处是可以消除传统混凝土色彩单一灰暗，给人以生硬、粗糙、灰冷的视觉冲击，还表面于自然。 生态种植水泥基材料结构为一两层，一层为3-6cm厚的表土层，另一层为30cm厚的多孔混凝土。用单一粒径骨料、河砂、石膏等作混凝土原料，并把保水材料和肥料填充入多孔混凝土的空隙中。用泥煤作保水材料，把肥料、水、增粘剂一起做成泥水液，使其流入空隙；用锯

14、末、活性炭及水的混合物填充物载体。 生态种植混凝土结构要求：首先要有连续空隙，空隙率为20%-30%，孔径为8-10mm,便于植物生长；其次，含植物生长所须的水分、肥料等；第三，结构PH值或酸碱度适宜植物生长,30cm,3cm,混凝土中泥煤做保水材料，肥料、水、增粘剂做成泥浆，浸没在孔隙中,多孔混凝土层,泥土层,生态种植水泥基材料的结构图,第六篇 水利工程施工新技术工程护坡与生态护坡,高性能混凝土,1 高性能混凝土,到了20世纪90年代，一些有远见卓识的专家考虑到某些工程的需要，在提出混凝土强度指标的同时，更为注重混凝土的耐久性、安全性与安全使用期。因此，以耐久性为目标，兼顾高强度和高工作性能

15、的高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)便应运而生了,1.1 HPC概述,HPC的工作特性 10年来，不同国家、不同学者，依照各自的认识、实践及应用目的与范围，对HPC有不同的解释、不同的定义，但还是达成了以下几点共识： 要有一定的强度和高抗渗能力，但不一定是高强度、高性能，亦可能是中、低强度，高性能。 有良好的工作性能。混凝土拌和物应具有良好的流动性，不分层离析，易充满模型。泵送混凝土和自密实混凝土有良好的可泵性、自密实性。 混凝土的使用寿命要长。在一些工程的具体部位，控制结构设计的并不是混凝土强度本身，而是耐久性，这是HPC应用的主要目的,HPC的优点

16、与普通混凝土比，HPC具有以下优点： 由于强度更高，因而结构尺寸可以更小，这使得结构自重减轻、建筑使用面积增加、材料用量减少。 弹性模量更高，因而结构变形更小、刚度更大、结构稳定性更好。 耐久性好，抗渗性好，因而结构的维修和重建费用少，工作寿命大大延长,HPC的研究应用案例 在德国：目前德国现行的混凝土结构设计规范已达到C110，强度等级为当今世界之最。 在挪威：挪威设计规范虽然是C105，但挪威是世界上唯一采用高强度混凝土修筑公路的国家。挪威已将HPC(8590MPa)广泛用于道路工程，明显提高了混凝土路面的耐磨性。 在法国：修建的3座高性能混凝土斜拉桥佩尔蒂大桥、埃洛恩、诺曼底大桥处于结构

17、性能和耐久性考虑使用了HPC,HPC的研究应用案例 在日本：在高层住宅和预应力混凝土构件中使用了HPC，日本尤其重视混凝土的施工性能，特别是高流动性，要求浇注混凝土后不振或微振。日本免振自密实混凝土超过了80万立方。日本已研制出使用寿命在500年以上的超高耐久混凝土。 在中国：我国HPC研究应用发展较快，在北京静安大厦(C80)、辽宁物产大厦(C80) 、北京西客站(C60) 、上海金茂大厦(C60) 、万县长江大桥(C60)等工程中应用了HPC。但我国由于缺乏统一规划，并且由于经费投入不足，导致对HPC进行系统研究，很多研究也只是低水平的重复追求混凝土的高强度,HPC的研究应用案例 在美国：

18、美国建有多幢超高强性能混凝土建筑。纽约州就建成了100多座具有高性能混凝土桥面的桥梁，此种桥面使用寿命预计将达到现在普通混凝土桥面的两倍，预计使用65年后才需要修复，设计寿命可达100年。西雅图市联邦广场大厦部分结构则使用了120MPa的超高强混凝土。不仅美国政府及专家热衷于HPC，承包商对使用HPC也有很高的热情。他们不要政府补贴，主动在工程中应用HPC，这样做，尽管会增加材料成本，但因改进了混凝土和易性和具有较高的早期强度，可加快施工进度,HPC性能,一、力学性能 力学性能： 对HPC的强度要求目前看法不一，有人认为其强度达到高强度混凝土的强度指标，即fcu.28 50MPa。也有人认为，

19、只要有好的工作性能，且混凝土fcu.28 30MPa，也可称之为HPC。一些工程实例表明，HPC在90天的抗压强度比28天抗压强度还可提高20%30,抗折强度： HPC的抗折强度为其抗压强度的1/71/10，与普通混凝土的强度折压比类似。应注意的是在其他条件相同的情况下，掺硅灰的HPC比掺其他活性超细粉的HPC的强度折压比高。 弹性模量： HPC的弹性模量比普通混凝土高，一般为4104MPa，且随着抗压强度的提高而略有提高,二、耐久性 HPC的耐久性主要表现为以下几方面 抗渗性： HPC的空隙率低，一般仅为普通混凝土的40%60%；且有害的大孔和开口少，所以其抗渗性和抗冻性比普通混凝土优。 抗

20、冻性： 由于HPC结构致密，大孔少、开口孔也少，水向内部渗透速率低，孔中的水处于非饱和状态，减少了混凝土内部可冻水水的数量；另外，HPC的强度高能承受水结冰膨胀时产生的破坏力。以上分析表明，HPC有较高的抗冻性,抗腐蚀性能： 因HPC的高致密性，从而表现出很强的抗腐蚀性能。另外，HPC中的活性超细粉与水泥水化产生的Ca(OH)2发生反应，形成低碱性的水化硅酸钙，从而提高HPC抗硫酸盐、氯化物侵蚀的能力。这对海工混凝土意义重大。 抗碳化性能： 因HPC结构致密，使碳酸离子向内部扩散的速度变慢。C60以上强度等级的混凝土其致密性有可能足以抵抗碳化作用，因此，有些学者认为，C60以上强度等级的混凝土

21、可以不考虑碳化的问题,新型墙体材料,随着可开发利用的土地资源日趋减少及节能降耗意识的增强，实心粘土砖逐渐在全国各地被禁止使用，非粘土类新型轻质墙体材料成了较为理想的替代产品,新型墙体材料的种类,新型墙体材料包括： 空芯砖； 矿渣砖； 灰砂砖； 煤矸石砖及各种材料的砌块； 加气混凝土； 各类墙板； 复合墙体等,1 空 芯 砖,我国开发了电厂粉煤灰、煤矸石、工业炉渣、工业尾矿、页岩土和河道淤泥为主要原材料的烧结空芯砖。 美国开发成泡沫砖：泡沫砖隔热性能好，而且重量减轻40%。 瑞士、香港等地利用城市垃圾制取砖，使垃圾资源化,2 砌 块,混凝土砌块包括承重砌块、装饰砌块、保温砌块、粉煤灰砌块等。 砌

22、块在建筑墙体上所占比例较大，如美国主要使用混凝土空芯砌块和石膏板为墙体材料，空芯砖仅占15%。目前我国也正在积极发展空芯砌块、石膏砌块,各种砌块,各种砌块,空心砌块规格主要包括：240mm、190mm、120mm、90mm系列；产品强度从3.5MP到15MP不等；外观尺寸及质量、密度等级、吸水率及含水率等各项指标符合标准检验要求,空心砌块生产现场,加气混凝土有生产效率高，能耗少，不以粘土为原材料，施工方便，重量轻，保温性能好等很多特点,加气混凝土砌块,工程实例,长虹商贸中心由永安建司于1997年修建 内墙用400m3 用600200180mmB05级加气混凝土砌块,3 路 面 砖,路面砖产品主

23、要包括60mm、80mm厚两种，产品类型有荷兰砖、方砖、直角波浪砖、缺角砖、菱形砖等。产品外观尺寸及质量、吸水率、耐磨性、各项力学性能均符合相关标准规定要求。用新型路面砖铺设路面，施工快捷、维护简便、用途更为广泛且综合成本低、性价比高,用路面砖成型的路面具有： （1）强度高、承重性能好、抗融冻、耐磨耐久； （2）渗水、防滑、隔音降噪、透气吸热； （3）色彩自然艳丽、质感丰富饱满、可拼性和装饰性极强,各种路面砖,各种路面砖,4 墙板和复合墙板,墙板包括混凝土墙板、纤维板、石膏板等。复合墙板近年发展很快，在工业建筑、高层建筑中，目前大多采用强度高民、多功能的复合墙板，例如镀锌钢板、铝合金与发泡聚苯复合外墙板,用轻质间墙板制作的简易房屋,桥梁工程新型材料的发展,轻质、高强的碳纤维加劲塑料的开发与应用,纤维加劲塑料(FRP)是由包裹在树脂母体中的微小纤维做成的复合材料。FRP材料可分为： （1）玻璃纤维加劲塑料(GFRP) （2）碳纤维加劲塑料(CFRP) （3）芳纶纤维加劲塑料(AFRP)等 在近10年间,FRP材