建设行业关键岗位培训（建筑材料）

1、建设行业关键岗位培训,公共基础理论知识-建筑材料 主讲人：黎万才,第三篇主要内容,1.材料的基本性质 2.胶凝材料 3.混凝土 4.砂浆 5.墙体材料 6.建筑钢材 7.防水材料 8.其他建筑材料,1.建筑材料的基本性质,本章内容 1.基本物理性质 2.基本力学性质 3.材料的耐久性,1.1基本物理性质,密度、表观密度和堆积密度 1.密度：在绝对密实状态下单位体积的质量。 公式 = m/V (kg/cm3)或者 (kg/m3) 2.表观密度(天然密度)：在自然状态下单位体积的质量。 公式 0= m/V0 (kg/cm3) 或者(kg/m3) 3.堆积密度：在堆积状态(散状)下单位体积的质量。

2、公式 0、= m/V0、 (kg/cm3) 或者(kg/m3),1.1基本物理性质,密实度、孔隙率、填充率 1.密实度：固体物质部分占总体积的比例。 D=V/V0 100% 2.孔隙率：空隙体积占总体积的比例 P=(V0-V)/V0100%=(1-0/)100% ： 3.填充率：在堆积状态下单位体积的重量。 D、=V0/V0、100% 常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率详见P137表1-1。,： ,1.1基本物理性质,材料与水有关的性质 1.亲水性：能被水湿透的性质。 2.憎水性：不能被水湿透的性质。 3.吸水性：材料在水中能吸收水分的性质，用吸水率表示W=(m1-m)/m 100

3、%(m1为吸水饱和状态下的质量；m为干燥状态下的质量)。 4.吸湿性：在潮湿的空气中能吸收水分的性质，用吸湿率表示W含=(m含-m)/m 100%(m含为含水时的质量；m为干燥状态下的质量)。,1.1基本物理性质,材料的耐水性 1.抵抗水的破坏作用的能力 。 2.软化系数=吸/干 吸材料在吸水饱和状态下的强度；干材料在吸水饱和状态下的。软化系数大于0.85的材料为耐水材。,1.1基本物理性质,材料的抗渗性和抗冻性 1.抗渗性：抵抗压力水渗透的性质 。 2.抗冻性：在饱和状态下，能够承受多次冻融循环作用而不破坏的性质。,1.1基本物理性质,材料的热工性质性质 1.导热性：传递热量的性质，用导热系

4、数来表示。 2.热容性：材料受热(或冷却)时能吸收(或释放)热量的性质，用比热容来表示。 3.常用的导入系数和比热容详见P139表1-2。从表中可以看出，导入系数最大的是钢材，最小的密闭的空气。,1.2基本力学性质,材料的强度 在外力作用下抵抗破坏的能力。分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度。,1.2基本力学性质,材料的弹性和塑性 1.弹性：在外力作用下产生变形，取消外力，恢复原样的性质称为材料的弹性。 2.塑性：在外力作用下产生变形，取消外力，不能恢复原样的性质称为材料的塑性。,1.2基本力学性质,材料的脆性和韧性 1.脆性：当外力达到一定的限度后，材料产生突然破坏的性质。 2.韧性：

5、但达到一定的限度后，材料不产生突然破坏的性质，而是能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏。,1.3材料的耐久性,材料的在工作环境的多种因素作用下不变质、不破坏，长久地保持其使用性能的能力。,2.胶结材料,本章内容 1.石灰与石膏。 2.水泥。,2.胶结材料,胶结材料分类 1.有机胶结材料：如石油沥青，煤沥青以及天然和人造树脂。 2.无机胶结材料 气硬性材料：如石灰、石膏等。 水硬性材料：如水泥。,2.1石灰与石膏,石灰(碳酸钙)的生产 1.石灰的原料：石灰石(CaCO3)。 2.石灰的生产：煅烧石灰石(温度达到900度) CaCO3 CaO+CO2,2.1石灰与石膏,石灰(碳酸钙)的熟化过程

6、 生石灰的熟化：石灰加水。 CaO+H2O Ca(OH)2 (释放热量),2.1石灰与石膏,石灰(碳酸钙)的硬化过程 石灰浆在空气中逐渐硬化，同时进行两个过程，一是结晶作用，二是碳化作用。 1.结晶作用：石灰浆中的水分蒸发，氢氧化钙从饱和溶液中结晶析出。 2.碳化作用：氢氧化钙与二氧化碳和水形成碳酸钙。Ca(OH)2+CO2+nH2O CaCO3 +(n+1)H2O,2.1石灰与石膏,石灰的技术性质 1.良好的保水性和可塑性，生石灰熟化成石灰浆时，形成颗粒极细的呈胶粒体分散状态的氢氧化钙，表面体积大，可吸收大量的水分。 2.凝结硬化慢、强度低。如1:3的石灰砂浆28d的强度只有0.20.5MP

7、a。 3.耐水性差，硬化的石灰，氢氧化钙结晶易溶于水。 4.体积收缩大。,2.1石灰与石膏,石灰的应用 1.石灰乳涂料和石灰砂浆。 2.灰土和三合土。 3.硅酸盐制品。,2.1石灰与石膏,石膏(硫酸钙)的生产和熟化过程 1.石膏的原料：天然二水石膏(CaSO4.2H2O) 2.石膏的生产：煅烧二水石膏(温度达到107170度)。 CaSO4.2H2O CaSO4.1/2H2O+3/2H2O 3.石膏的凝结硬化：石膏与适当的水拌合，开始形成可塑性浆体，但很快就失去塑性并产生强度。 CaSO4.1/2H2O+3/2H2O CaSO4.2H2O,2.1石灰与石膏,建筑石膏的技术性质 1.凝结硬化快。

8、 2.多孔性。 3.微膨胀性。 4.耐火性。,2.1石灰与石膏,建筑石膏的用途 1.室内抹灰。 2.粉刷。 3.建筑装饰制品。 4.石膏板。,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的生产 1.原材料：石灰质原料(石灰岩、凝灰石和贝壳)、粘土原料(粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩等)、铁矿粉。 2.生产工艺：详见P143图2-1。,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的矿物成分 1.硅酸三钙，含量3660%。 2.硅酸二钙，含量1537%。 3.铝酸三钙，含量715%。 4.铁铝酸三钙，含量1018%。,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的混合材料 1.活性混合材料：常用的有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等。 2.非活

9、性混合材料：,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的组分 详见P144表2-1。,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的水化 水泥加水后，其颗粒与水发生的水解或水化作用称为水化反应。,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥加水拌和后，水泥颗粒分散在水中形成水泥浆，水逐渐蒸发，水泥浆失去塑性，这就是水泥的凝结过程(初凝)；随着水化的不断进行，毛细孔越来越少，结构更加密实，水泥浆体逐渐产生强度而进入硬化阶段(终凝)。,2.2水泥,影响水泥硬化的因素 熟料矿物的组成、水泥细度、养护湿度、养护温度、龄期。,2.2水泥,通用硅酸盐水泥的技术性质 1.化学指标，详见P145表2-3。 2.碱含量，小于6%。 3.细度。

10、4.标准稠度含水量。 5.凝结时间。 6.体积安定性。 7.强度和强度等级。 8.水化热。,2.2水泥,水泥石的腐蚀 1.软水腐蚀。 2.盐类腐蚀，硅酸盐腐蚀(膨胀性化学腐蚀)、镁盐腐蚀(溶解性腐蚀)。 3.酸类腐蚀，碳酸腐蚀、一般酸的腐蚀。,2.2水泥,硅酸盐水泥的特性及应用 1.强度高，可用于现浇钢筋混凝土板、梁、柱和预制混凝土构件，也可用于预应力混凝土和高强混凝土过程； 2.水化热大、抗冻性好，适合用于严寒地区遭受反复冻融的工程。 3.干缩小，耐磨性较好，可用于干燥环境的工程。,2.2水泥,硅酸盐水泥的特性及应用 4.抗碳化性较好，可用于二氧化碳浓度较高的环境中。 5.耐腐蚀性差，不能用

11、于海港工程、抗硫酸盐工程。 6.不耐高温，不适应于温度超过250度的工程。,2.2水泥,矿渣硅酸盐水泥的特性及应用 1.凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高。 2.对温度湿度敏感性强。 3.耐腐蚀性好，水化热小，耐热性好。 4.抗碳化能力、抗冻性和保温性、抗渗性差。,3.混凝土,本章内容 1.混凝土概述 2.混凝土的组成材料 3.混凝土的主要技术性质 4.普通混凝土的配合比设计 5.其他品种混凝土,3.1混凝土概述,混凝土分类(按表观密度分) 1.重混凝土：表观密度大于2800kg/m3。 2.普通混凝土：表观密度20002800kg/m3。 3.轻混凝土：表观密度小于于2000kg/m3。

12、,3.1混凝土概述,混凝土分类(按强度等级分) 1.低强度混凝土：抗压强度小于30MPa。 2.中强度混凝土：抗压强度3060MPa。 3.高强度混凝土：抗压强度大于60MPa。 4.超高强混凝土：抗压强度100MPa以上。,3.1混凝土概述,混凝土分类(按所用胶凝材料分) 1.水泥混凝土。 2.硅酸盐混凝土。 3.石膏混凝土。 4.水玻璃混凝土。 5.沥青混凝土。 6.聚合物混凝土。 7.树脂混凝土。,3.1混凝土概述,混凝土分类(按用途和功能分) 1.结构混凝土。 2.大体积混凝土。 3.防水混凝土。 4.耐热混凝土。 5.膨胀混凝土。 6.防辐射混凝土。 7.道路混凝土。,3.1混凝土概

13、述,混凝土分类(按浇筑方式分) 1.预拌混凝土。 2.现场搅拌混凝土。,3.1混凝土概述,混凝土分类(按施工方法分) 1.泵送混凝土。 2.喷射混凝土。 3.碾压混凝土。 4.挤压混凝土。 5.离心混凝土。 6.压力灌浆混凝土。,3.1混凝土概述,混凝土基本特性 1.优点：原材料丰富、造价低廉，易加工成型、抗压强度高，耐久性和耐火性好。 2.缺点：自重大，抗拉强度低，易开裂，导热系数大，保温隔热性能差，硬化较慢，生产周期长。,3.2混凝土的组成材料,水泥 1.水泥品种选用，详见P150表2-6。 2.水泥强度等级选用，水泥强度等级选用应与混凝土强度等级相适应。C30以下的混凝土，可选用32.5

14、水泥。C30以上的混凝土，应选用32.5以上的水泥。 注：至少要比混凝土强度等级高一级。,3.2混凝土的组成材料,细骨料(粒径0.154.75mm为细骨料，有河砂、山砂、海砂及人工砂) 1.有害杂质含量限制：详见P153表3-1和3-2。 2.颗粒级配和粗细程度：按细度模数分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。 3.砂子的坚固性(硬度),3.2混凝土的组成材料,粗骨料(粒径大于4.75mm为粗骨料，有卵石和碎石) 1.有害杂质含量限制：详见P156表3-5。 2.颗粒形状及表面特征。 3.最大粒径。 4.强度。,3.2混凝土的组成材料,混凝土拌合及养护用水 饮用水、地下水。,3.2混凝土的组成材料,混

15、凝土外加剂 1.减水剂： 2.早强剂： 3.引气剂。 4.缓凝剂 5.膨胀剂,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的和易性 1.概念 2.和易性的测定 方法和指标 （P163图3-2）。 3.坍落度的选择。,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的和易性 4.影响和易性的主要因素：水泥浆的数量、水泥浆的稠度、砂率、水泥品种、骨料、外加剂、环境温度、时间。,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的立方体抗压强度(fcu) 1.按规定制作变长为150的立方体(标准试件)，在标准养护情况下，28d的强度。 单位为MPa(N/mm2)。 2.不同试件的强度换算系数详见P165表3-12。,3.3混凝土的主要技术

16、指标,混凝土的立方体抗压标准强度(fcu,k)和强度等级 1.按标准试验方法测得的强度总体分布中具有不低于95%保证率的强度值。 2.计算公式，fcu,k =fcu+1.65 3.混凝土的立方体抗压标准强度(fcu,k)作为混凝土强度等级，用C表示，规范给定了十四个等级，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。,3.3混凝土的主要技术指标,影响混凝土强度的因素(混凝土破坏有三种情况，一是骨料先破坏，二是水泥石先破坏，三是水泥石与骨料结合部先破坏)。 1.水泥的强度和水 灰比W/C，水灰比与强 度的关系(P166图3-5)

17、。 Fcu=afce(c/w-b),3.3混凝土的主要技术指标,影响混凝土强度的因素(混凝土破坏有三种情况，一是骨料先破坏，二是水泥石先破坏，三是水泥石与骨料结合部先破坏) 2.骨料级配：包括粗骨料的级配，砂率。 3.养护条件及龄期。 4.施工质量：包括配合比、振捣和养护。,3.3混凝土的主要技术指标,提高混凝土强度的措施 1.选用高强度水泥。 2.采用低水灰比的干硬性混凝土。 3.加入外加剂和掺和料。 4.采用湿热养护。 5.改进施工工艺：如二次投料、高速搅拌、高频振捣、密实浇灌等。,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的耐久性(抗渗性) 1.抗渗等级：P4、P6、P8、P10、P12，对应表

18、示混凝土抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 MPa的水压力不渗透。 2.抗渗等级大于或等于P6的混凝土为抗渗混凝土。,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的耐久性(抗冻性) 在水饱和状态下经受多次冻融循环作用 ，同时满足强度损失不超过25%。,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的耐久性(抗侵蚀性) 当混凝土所处的环境中有侵蚀性介质时，混凝土很可能遭到侵蚀，如硫酸盐侵蚀等。措施是合理选择谁呢，降低水灰比、提高混凝土的密实度等。,3.3混凝土的主要技术指标,混凝土的耐久性(碳化) 空气中的二氧化碳与水泥石中的水化产物在有水的条件下产生化学反应，生产碳酸钙和水。,3.3混凝土的主要技术指标,混

19、凝土的耐久性(提高混凝土耐久性的措施) 1.合理选择水泥品种。 2.控制混凝土的水灰比和水泥用量(最大水灰比和最小水泥用量详见P 168表3-13)。 3.选用品种好，级配合格的骨料。 4.掺外加剂。 5.保证混凝土的施工质量。,3.4普通混凝土的配合比设计,混凝土的配合比指混凝土中各种材料数量之间的比例关系，一是体积比，二是重量比，施工中多数采用重量比。表示方法也有两种，一是按每立方米混凝土中所含各种材料的数量，二是以水泥为1，其他材料与水泥的比例，施工中经常采用。如1包水泥（50kg）砂、石、水和其他掺和物的数量。,3.4普通混凝土的配合比设计,配合比设计步骤(初步配合比计算) 1.确定配

20、置强度，fcu.o=fcu.k+1.645 取值可按企业的经验数据，也可参照P169表3-14。 2.计算水灰比W/C=afce/(fcu,o+ a bfce)。 a b为经验数据，fce 为水泥实际强度。 3.确定每立方米混凝土的用水量W0。详见P169表3-15和P170表3-15。 4.确定水泥用量C0=C/WW0,3.4普通混凝土的配合比设计,配合比设计步骤(初步配合比计算) 5.选择合理砂率，详见P170表3-17。 6.确定粗、细孤立的用量G0、S 0。 表观密度：C0+G0+S 0+W0 =oh 砂率：S 0/(S 0+G0)100% = S p 联合解方程求出G0、S 0,3.

21、4普通混凝土的配合比设计,配合比设计步骤(配合比的试配调整确定) 1.配合比的试配、调整。 2.配合比的确定。 3.混凝土表观密度的校正。,3.4普通混凝土的配合比设计,配合比设计步骤(施工配合比的计算) 1. 根据试配、调整后的配合比或者实验室提供的配合比，施工现场测定粗细骨料的含水量，增加粗细骨料含水量的重量，同时减少水的用量。 2.注意要随时测定粗细骨料的含水量，调整施工配合比。,3.5其他品种混凝土,其他品种混凝土 1. 轻骨料混凝土。 2.无砂大孔混凝土(如透水砖)。 3.特细砂混凝土。 4.纤维混凝土。 5.泵送混凝土。,4.砂浆,本章内容 1. 砌筑砂浆 2.抹灰砂浆 3.特种砂

22、浆,4.1砌筑砂浆,砌筑砂浆的组成材料 1.胶凝材料：水泥、石灰、石灰膏和粘土。 2.细骨料：砂(河砂和山砂)，最大粒径不超过砂浆厚度的1/51/4。含泥量不超过5% (强度等于或大于M5)和含泥量不超过10%(强度小于M5)。,4.1砌筑砂浆,砌筑砂浆的技术性质(和易性) 1.流动性，以稠度表示，可用稠度仪测定。稠度的选择可参考P174(表4-1)。 2.保水性，用分层度表示。分层度一般控制在1030mm。,4.1砌筑砂浆,砌筑砂浆的技术性质(强度及强度等级) 1.用边长为70.7标准立方体试件，在标准养护至28d的抗压强度，用fm,cu 表示。 2.强度等级分为M2.5、M5、M7.5、M

23、15、M20。,4.1砌筑砂浆,砌筑砂浆的技术性质(其他性质) 1.粘结力，与砂浆强度有关。 2.变形性能。 3.耐久性。,4.1砌筑砂浆,砌筑砂浆的配合比设计(确定配置强度) 1.确定配置强度fm,0=fm,k+1.645。 2.计算水泥用量QC=1000(fm,0-B)/Afce AB为经验数据，fce为水泥的实际强度。 3.计算掺和料的用量QD=(300350)- QC。 4.计算细骨料用量QS=0(1+) 0为干砂的表观密度，为砂实际含水率。 5.确定水的用量，一般在240310kg。,4.2抹灰砂浆,抹灰砂浆分类 1.一般抹灰砂浆有石灰砂浆、水泥砂浆、混合砂浆、麻刀石灰砂浆、纸筋石灰

24、砂浆。按重量比确定，如1:1、1:2等。 2.装饰砂浆。一般的砂浆中加入少量的云母碎片、玻璃料等其他装饰材料，按重量比确定，如1:1:0.1、1:2:0.2等。,4.3特种砂浆,特种砂浆的种类 1.防水砂浆。 2.绝热砂浆。 3.膨胀、耐酸、吸音、防射线、聚合物砂浆。,5.墙体材料,本章内容 1.砌墙砖。 2.砌块。 3.墙用板材。,5.1砌墙砖,烧结砖(普通砖和多孔砖) 1.尺寸规格：24011553。 2.外观质量：详见P179表5-1。 3.强度等级：Mu10、 Mu15、 Mu20、 Mu25、 Mu30。 注：孔隙率大于15%为多孔砖。,5.1砌墙砖,蒸养(压)砖,5.2砌块,普通混

25、凝土小型空心砌块 1.规格：390190 190。 2.强度等级：Mu3.5、 Mu5、 Mu10、 Mu15、 Mu20。,5.2砌块,粉煤灰小型空心砌块 1.规格：390190 190。 2.强度等级： Mu2.5、 Mu3.5、 Mu5、 Mu7.5、 Mu10、 Mu15。,5.3墙用板材,墙用板材分类 1.按功能分：承重和非承重墙板。 2.按材料分：水泥类、石膏类、植物纤维类和复合类墙板。,6.建筑钢材,本章内容 1.钢材的生产和分类。 2.钢材的力学性能。 3.钢材的化学成分及其对性能的影响。 4.建筑钢材的品种与选用。,6.1钢材的生产和分类,钢材的生产 包括冶炼、铸锭和压力加工

26、三个过程。,6.1钢材的生产和分类,钢材的分类 1.按化学成分分：低碳钢(含碳量小于0.25%)、中碳钢(含碳量0.250.6%)和高碳钢(含碳量大于0.6%) 。 2.按脱氧程度分：沸腾钢(脱氧不完全的钢，用F表示)、镇静钢(脱氧完全的钢，用Z表示)。 3.按用途分：结构钢、工具钢和特殊钢。,6.2钢材的力学性能,拉伸性能(变形的四个阶段) 1.弹性阶段，应力应变曲线为直线，钢材拉伸后要伸长，去掉拉力后，钢材能够还原。 2.塑性阶段，超过弹性阶段，去掉拉力后，钢材不能完全复原。 3.强化阶段，经过屈服阶段，钢材的抵抗塑性变形能力又重新提高。 4.颈缩阶段，强化阶段后，钢材薄弱处断面明显缩小，

27、钢材抵抗塑性能力丧失，直至断裂。,6.2钢材的力学性能,拉伸性能(变形的四个阶段),6.2钢材的力学性能,拉伸性能(拉伸率) 拉伸率=(l-l0)/lo,6.2钢材的力学性能,冷弯性能 在常温下承受弯曲变形的能力(P183图6-2）。,6.2钢材的力学性能,冲击韧性(P183图6-3） 钢材抵抗冲击荷载的能力。,6.2钢材的力学性能,硬度 表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。,6.2钢材的力学性能,疲劳强度 在交变荷载作用下，应力远小于抗拉强度时发生断裂。,6.2钢材的力学性能,焊接性能 焊接是钢材连接的主要方式。,6.2钢材的力学性能,冷加工性能 在常温下进行各种冷加工，使其产生塑

28、性变形。冷加工可以提高钢材的强度，同时脆性增强。,6.3钢材的化学成分及其对影响,1.碳(C)：当含碳量低于0.8%时，含碳量的增加其抗拉强度和硬度提高，塑性和韧性降低。 2.硅(Si)：当含硅量小于1%时，能显著提高钢材的强度。 3.锰(Mn)：,6.4建筑钢材的品种与选用,建筑钢材的主要钢种 1.碳素结构钢，详见P186表6-1。 2.低合金高强结构钢，详见P187表6-2。,6.4建筑钢材的品种与选用,常用建筑钢材 1.热轧光圆钢筋：详见P188表6-3；热轧带肋钢筋： 详见P188表6-4、 P189表6-5和6-6。 2.冷轧带肋钢筋：详见P189表6-7。 3.预应力混凝土用热处理

29、钢筋。 4.预应力混凝土用冷处理钢筋。,6.4建筑钢材的品种与选用,钢材的验收和保管 1.验收及检验内容：包装及标志，质量证明书，规格数量及牌号，按规定方法进行抽样检查。 2.检验项目：一般包括外观检查、力学性能检测和化学成分分析。 3.保管：,7.防水材料,本章主要内容 1.沥青。 2.防水卷材。 3.其他防水材料。,7.1沥青,石油沥青的成分 1.油分：含量4060%，沥青中分子量最小、密度最小的成分，作用是沥青的流动性。 2.树脂：含量1530%，分子量比油分大，作用是使沥青有良好的塑性和粘性。 3.地沥青质：含量1030%，分子量最大，作用是决定沥青对温度的敏感性。,7.1沥青,石油沥青的技术性质 1.粘滞性，又称粘性或稠度，材料内部阻碍其相对流动和抵抗剪切变形的一种特性。 2.塑性，外力作用下变形而不破坏，除去外来后保持变形后的形状的性质。 3.温度敏感性