《其他建筑材料》PPT课件.ppt

1、建筑材料,第三部分,第六章 砂浆 第七章 沥青 第八章 钢材 第九章 木材 第十章 墙体材料,第六章 砂浆,砂浆的组成 砂浆的技术性质 砌筑砂浆和抹面砂浆,砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。 6.6.1 砂浆的分类 1.按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆 2.按所用的胶结材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、 水泥石灰混合砂浆。,6.1 砂 浆,1.砂浆的组成材料 （1）胶结材料五大品种水泥，强度等级不宜大于32.5。 （2）细集料砂，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。 （3）掺加料石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。 目的：提高质量、降低成本。 （4）水拌制砂浆用水与混

2、凝土用水相同。 （5）外加剂最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为 水泥质量的0.005%0.010%。 目的：提高和易性，节约结合料的用量。,6.6.2 砌筑砂浆,拌合物的密度 和易性 流动性 保水性 硬化砂浆的性质 强度 粘结力 耐久性 变形,2.砌筑砂浆的主要技术性质 ,测定方法：将砂浆拌和物装入稠度仪 中，使砂浆表面低于容器口1mm左右， 用捣棒插捣25次，然后轻轻将容器摇动 或敲击56下，使砂浆表面平整，将容 器置于稠度仪上，使试锥与砂浆表面接 触，拧开制动螺丝，同时计时，待10s 立即固定螺丝，从刻度盘读出试锥下沉 的深度精确至1mm）即砂浆的沉入度。 对于砌体选用砂浆的沉入度应见

3、P134页表6-1。,（1）砂浆的流动性表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能。用沉入度表示。,试验方法： 1）测定砂浆的稠度，以mm计。 2）将试样装入分层度筒内，用木锤轻轻敲击 筒周12次，刮去多余砂浆，并抹平。 3）静置30min后，去掉上面200mm砂浆，取底部 1/3砂浆，测定其稠度。 4）结果计算及要求 以前后两次稠度之差作为该砂浆的分层度。 砌筑砂浆的分层度不得大于30mm。 保水性良好的砂浆，分层度应为1020mm。 分层度大于20mm，砂浆易离析，不便施工； 分层度小于10mm，硬化后易产生干缩开缝。,（2）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，保持水分的能力。用

4、分层度表示。,制备标准试件：边长70.7mm正方体，以标准养护28d 龄期的抗压强度平均值，确定强度等级。 要求： 6块试件/组，计算算术平均值，精确至0.lMPa。 当6个试件的最大值或最小值与平均值的差超过20%时，以 中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。 标准养护：温度203、湿度：水泥混合砂浆相对湿度为 60%80%，水泥砂浆和微沫砂浆相对湿度为90%以上。 砂浆强度等级有：M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5等。,（3）抗压强度与强度等级,（4）粘结力,（5）耐久性,（6）砂浆变形,6.6.3 抹面砂浆 也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基

5、层、满足使用要求和增加美观的作用。 6.6.4 装饰砂浆指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。,6.6.5 特种砂浆 1.防水砂浆 2.绝热砂浆 3.吸声砂浆,第七章 沥青,1.沥青材料的基本概念 2.石油沥青的化学组分 3.石油沥青的技术性质和技术标准,7.1 概 述 1.定义 沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物 和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成 的混合物。 常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。,2.分类,沥青,地沥青,焦油沥青,天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素

6、作用形成的产物,石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而 得的沥青产品,煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青,页岩沥青：页岩炼油工业的副产品,3.应用: 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。 土木工程建筑主要应用石油沥青。,7.2 石油沥青 7.2.1 石油沥青的生产工艺概述,7.2.2 石油沥青的组成和结构 1.化学组分 化学组分分析方法：将沥青分离为化学性质相近，而且 与其工程性质有一定联系的几个组，每个组就称为一个组分。 我国现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTJ 052-2000）规定有三组分和四组分两种分析法。 （1）三组分分析法 按三组分分析法所得各组分的

7、性状列如下表。,石油沥青三组分分析法的各组分性状,（2）四组分分析法 石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、 胶质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：,蜡：饱和分和芳香分，以丁酮苯为脱蜡剂，低温分离可确定含蜡量。,（五组分）,7.2.4 石油沥青的技术性质 1.物理常数 2.粘滞性 3.延性 4.温度敏感性,5.耐久性(大气稳定性) 6.安全性 7.其他性质,2.粘滞性 反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，简称为粘性，以绝对粘度表示。 沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。 沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不适于作为工程试验，

8、因此，工程中通常采用条件粘度反映沥青的粘性。,条件粘度,针入度（适应粘稠石油沥青） 粘度（适应液体石油沥青）,（1）针入度,1）针入度的定义 针入度在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度。 单位：0.1mm。 常用试验条件：,规定温度：25 标准针质量：100g 贯入时间：5s,2）表示方法：P（25，100g，5s） 3）表征意义 沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是 目前我国粘稠石油沥青的分级指标。 标号：一般取针入度的平均值。 例如： 90号沥青，针入度范围为80100（0.1mm） 110号沥青，针入度范围为100120（0.1mm）,(2)粘

9、度,流出性粘度计测得,3.塑性 是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，以延度作为表征指标。 （1）延度的定义 延度将沥青试样制成8字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。,（2）延度的表示方法：D（T，v）=121cm（可记作100cm） 其中，T为试验温度，v为拉伸速度。 通常采用试验条件： 温度15，拉伸速度5cm/min。 （3）测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切 的关系。研究表明： 随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加， 以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对 降低。

10、沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。 采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。,4.温度敏感性-耐热性 （1）软化点 （2）针入度指数 （3）脆点,高温性能指标,低温性能指标,（1）软化点 沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的 熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞 流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升 高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏 感性。 1）软化点定义 人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一 个条件温度。,0.8721 条件温度,固态,液态,软化点,2）测定方法 我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。 如图，

11、该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点。单位： 表示：TR&B, 注意：初始温度5 加热速度为5/min,3）软化点的意义 沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。 针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度， 软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。 因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标， 又是沥青粘度的一种量度。,（2）脆点 沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥青脆性的测定极为复杂。 目前测试方法：采用弗拉斯（Fraass）脆点。 拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一

12、个标准的金属薄片上摊成薄层，将其置于脆点仪内并使其稍稍弯曲。当以1/min的速度降温时，沥青薄膜的温度随之逐渐降低，当降至某一温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下会出现一个或多个裂缝，此时的温度即为沥青的脆点。,前面述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。 表征这三项性质的三大指标为： 针入度、延度、软化点 是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。,5.耐久性,（1）影响因素 沥青材料在施工时需要加热，工程完成投入使用过程中又要长期经受大气、日照、降水、气温变化等自然因素的作用而影响耐久性。 （2）沥青的老化 1）定义：在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变化， 而导致工程性能逐渐劣化的过

13、程称为老化。 2）评价方法：采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。 （沥青试样在160条件下，加热蒸发5h）,3）评价指标：, 蒸发后沥青延度,6.安全性 沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为闪点。 若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点。 评价指标：闪点。 闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。 通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称COC法）。,7.其他性质 为综合评价沥青的技术性能，还应全面地了解沥青的其他 性质，如溶解度、含蜡量、粘附性等。 （1）溶解度：指

14、沥青在有机溶剂（三氯乙烯、四氯化碳、苯等） 中可溶物的百分含量。可以反映沥青中起粘结作用的有效成分 的含量。 （2）蜡：性脆，易裂缝，对沥青的生产和使用都有重要的影响。 对我国采用石蜡基原油炼制的沥青尤为重要，含蜡量将直接影 响沥青产品的质量。 （3）粘附性：评价石料的化学等级，等级越高，沥青与石料的 粘附性越强。,7.3 其它沥青 7.3.1 煤沥青 1.化学组成和组分 煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳 的衍生物的混合物。煤沥青化学组分的分析方法与石油沥青 的方法相似，目前主要将煤沥青分离为：油分、树脂A、树 脂B、游离碳C1和游离碳C2等5个组分。 2.技术性质 煤沥青与石

15、油沥青相比，在技术性质上有下列差异： （1）温度稳定性较差。 （2）气候稳定性较差。 （3）与矿质集料的粘附性较好。,7.3.2 乳化沥青 乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小 的微滴（粒径约为25m）状态分散于含有乳化稳定剂的 水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。 1. 乳化沥青的优点 （1）常温施工、节约能源。 （2）便于施工、节约沥青 （3）保护环境、保障健康。 （4）路面粗糙，减少事故。,2.乳化沥青的应用 一般，针入度为1030（0.1mm）的石油沥青多用来 制备建筑防水用乳化沥青；针入度为100300（0.1mm） 的石油沥青多用来制备路用乳化沥青。 近几年阳离子乳化沥青

16、发展很快。在道路工程中，以 阳离子乳化沥青为主，可以用于路面的保护层结构、修补 路面，也可以用作路面抗滑表层。,7.3.3 改性沥青 改性沥青是通过在沥青中加入不同的改性剂，实现改善 沥青多种性能的目的。 目前，道路沥青可以采用热塑橡胶、热塑聚合物和热固 树脂三种改性剂改善其使用性能。其中，热塑橡胶弹性体改 性剂使用最为普遍，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）和丁苯 橡胶（SBR）在道路改性沥青中都具有良好的使用效果。,第八章 金属材料,概述： 一、金属材料类型： 1、黑色金属：是以铁元素为主要成分的金属及其 合金，常用的主要有钢和铁，钢 应用最广。 2、有色金属：是除黑色以外的其他金属，其中

17、铝 是一种重要的轻质结构和装饰材料。,一、钢及其特性,钢 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。 含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。 钢的特点 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。,钢材的化学成分：,不可避免的元素：Si、Mn、P、S、N 专门加入的合金元素： Si、Mn、Ti、V、Ni、Nb及稀土元素,铁：主要元素 碳：0.02%2.06% 其他元素：,二、建筑钢材的主要品种,1.型钢 简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。,2.线材 如钢筋

18、、钢丝等。,二、建筑钢材的主要品种,3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。,二、建筑钢材的主要品种,4.板材 光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。,三、 钢的冶炼方法简介,按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为： 1. 空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。 2 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和低合金钢。 3 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。 4.电炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢,第8章 建筑金属材料,8.1 钢材的分类 8.2 建筑钢材的主要技术性能 8.3 钢材的化学成分与晶体组织 8.4 钢材的强化与加工 8.5 钢材的锈蚀与防护 8.6 土木工程常用金属材料的性质及

19、应用,四、钢的分类,1.按冶炼方法分 2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。,密致度,四、钢的分类,3.按化学成分分 4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。,2.按杂质含量（品质）分类,普通钢： 0.050%，0.045% 优质钢： 0.035%，0.035% 高级优质钢：0.025%，0.025%， ABCD四个等级 特级优质钢：0.015%，0.015%， 牌号后加“E”,含硫量 含磷量,8.2 建筑钢材的主要技术性能,力学性质：强度、弹性、塑性、韧性、硬度、 耐疲劳性 工艺性质（可加工性）：冷弯性能、可焊性,

20、8.2.1 力学性能,1.抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。,标准试件,按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。,非标准试件,不经过加工，直接在线材上切取的试件。,（一）、拉伸性能,1.低碳钢的拉伸性能,0,钢材拉伸过程的-图,OB弹性阶段,BC屈服阶段,CD强化阶段,DE颈缩阶段,以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。,（1）拉伸试验过程,0,钢材拉伸弹性阶段示意图,p比例极限，MPa。,B弹性极限，MPa。,注：由于A、B两点相距较近，一般认为p=B 。,0,钢材拉伸屈服阶段示意图,放大后,以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。,0,钢材拉伸强化阶段示意图,b 抗拉强度或强度极限。,屈强

21、比 越大安全性能越差,强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。,0,钢材拉伸颈缩阶段示意图,DE颈缩阶段,伸长率,伸长率值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏； 加工性增强，安全性增强。,断面收缩率：,（2）拉伸过程的参数,强度指标 屈服强度： 抗拉强度： 塑性指标 伸长率：,拉伸性能指标：,屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率。,可靠性参数,2.冲击韧性 指钢材抵抗冲击荷载的能力。,试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。,3. 耐疲劳性,疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于 屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。,一般由拉应力引起，危害极大。,疲劳强度,4. 硬 度,比其更坚硬

22、的其他种材料压入钢材表面的能力。,试验方法：布氏硬度、洛氏硬度,布氏硬度试验原理图,D球体直径，mm P规定荷载，N d压痕直径，mm F被试金属表面 压痕面积，mm2,布氏硬度压痕单位球体面积上所承受的荷载大小,MPa 。,2.2.2 工艺性能 冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。 焊接性能：钢结构中90%以上为焊接结构,焊接性 非常重要。,（1）冷弯性能 冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90、180）,判定标准：若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层， 认为冷弯性能合格。,装好的试件 弯曲180 弯曲90,冷弯试验意义： 1.能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材 是否存在内部组织不均

23、匀、内应力和夹杂物等缺陷。 2.也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能 揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物 等缺陷。,（2）焊接性能,焊接方式：搭接、对接 焊接要求： 焊接处（焊缝及其附近过热区） 不产生裂缝及硬脆倾向。 焊接处性能与母材一致,即力学性能、 工艺性能应合格，特别是强度不低于 原钢材强度。(拉伸试验、冷弯试验) 影响因素：碳、合金元素及杂质元素越多，可焊性越小。,碳：炼钢氧化过程中生成，主要以渗碳体Fe3C存在。,8.2.2 钢材的化学成分,硅：脱氧剂，,锰：脱氧、去硫，具有很强的脱氧、硫能力。,有 害 元 素,磷：来自炼铁原料，钢的强度和硬度,硫：来自炼铁原料,氧：常以FeO的形式存在。,氮：来自空气，影响与碳、磷相似。,钛：强脱氧剂，常用合金元素。,钒：弱脱氧剂，常用合金元素。,优点：可减弱碳、氮的不利影响 。,钢中加入少量合金元素Al、Ti、Nb等,改善性能,8.3 钢材的强化与加工 8.3.1 冷加工 指钢材在常温下进行的加工。 常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、 刻痕等。 特点：钢材经冷加工产