第3章+土木工程材料.pptx

工程材料在土木工程中的作用工程材料在土木工程中的作用 工 程 材 料 的三个要素：材料对工程质量的保证材料对工程造价的影响材料对技术进步的促进。相互依赖和相互矛盾相互依赖和相互矛盾土木工程发展要求土木工程发展要求 材料材料 数量、质量数量、质量第第 3 章章 土土 木木 工工 程程 材材 料料第1页/共96页胶凝材料胶凝材料:土木工程材料中，凡经过一系列物理、化学土木工程材料中，凡经过一系列物理、化学作用，能将砂子、石子、砖、石块、砌块等作用，能将砂子、石子、砖、石块、砌块等其他其他散粒材料散粒材料或块状材料胶结起来，或块状材料胶结起来，从浆体变成具有一定强度的石状从浆体变成具有一定强度的石状整整体的材料，统称为胶凝材料。体的材料，统称为胶凝材料。分为：无机 +有机 两大类 无机胶凝材料：石膏、石灰、水泥 工地上俗称为工地上俗称为“灰灰”按硬化条件分：气硬性、水硬性 只能在空气中硬化的（石膏、石灰）只能在空气中硬化的（石膏、石灰）既能在空气中又能在水中硬化的（水泥）既能在空气中又能在水中硬化的（水泥）有机胶凝材料：沥青、各种树脂3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料 第2页/共96页3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料石石 膏膏 一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料 许多优良性质：许多优良性质：原料来源丰富，生产能耗较低，应用广原料来源丰富，生产能耗较低，应用广泛泛 我国天然石膏已探明储量我国天然石膏已探明储量470470多亿吨多亿吨(世界第一世界第一)常用：建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石常用：建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏等膏等 建筑石膏特性 天然二水石膏天然二水石膏(CaSO42H2OCaSO42H2O,软石膏或生石膏软石膏或生石膏)为为主成分主成分 凝结硬化快凝结硬化快,硬化时体积微膨胀硬化时体积微膨胀 ，硬化后孔隙率较大硬化后孔隙率较大 加水拌制的浆体有良好的加水拌制的浆体有良好的可塑性、装饰性可加工性可塑性、装饰性可加工性良好良好 表观密度和强度低，耐水性和抗冻性差表观密度和强度低，耐水性和抗冻性差 防火、隔热和吸音防火、隔热和吸音性能好，性能好，具有一定的调温调湿性具有一定的调温调湿性第3页/共96页 3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料、应用于室内抹面、粉刷、制成各种石膏制品 轻质、新颖、美观、价廉 纸面石膏板、石膏装饰板、但强度较低、耐水性能差 纤维石膏板、石膏空心条板、石膏空心砌块和石膏夹心砌块等 、生产各种浮雕和装饰品：浮雕饰线、艺术灯圈、角花等石膏外加剂(如石膏专用减水增强剂)可提高石膏强度及耐水性罗马柱 罗马柱头 第4页/共96页石灰：石灰：生产工艺简单、成本低、原料分布广、使用较生产工艺简单、成本低、原料分布广、使用较早早 石灰石（CaCO3）煅烧分解而成生石灰(CaO)生石灰加水消解成消石灰（熟石灰Ca（OH）2）石灰的消化（熟化）石灰的特性石灰的特性：生石灰水化热大，体积增大；可塑性生石灰水化热大，体积增大；可塑性和保水性好；硬化缓慢且体积收缩大；硬化后强度低耐水和保水性好；硬化缓慢且体积收缩大；硬化后强度低耐水性差性差 石灰主要应用：石灰主要应用：制作石灰乳涂料、配制砂浆、拌制石制作石灰乳涂料、配制砂浆、拌制石灰土和石灰三合土以及生产硅酸盐制品灰土和石灰三合土以及生产硅酸盐制品3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料第5页/共96页 石灰膏石灰膏：生石灰在化灰池中生石灰在化灰池中熟化熟化后后通过筛网流人通过筛网流人储灰坑、储灰坑、沉淀石灰浆沉淀石灰浆并并除去上层水分除去上层水分后的后的 乳膏乳膏 水泥砂浆中掺入石灰浆；可显著水泥砂浆中掺入石灰浆；可显著提高可塑性提高可塑性 石灰乳石灰乳：熟化好的熟化好的石灰膏加水搅拌稀释石灰膏加水搅拌稀释而成而成 廉价易得的涂料，廉价易得的涂料，内墙和天棚刷白内墙和天棚刷白 石灰砂浆石灰砂浆：将将石灰膏、砂加水拌制石灰膏、砂加水拌制而成而成 按用途分为按用途分为砌筑砂浆砌筑砂浆和和抹面砂浆抹面砂浆 石灰土石灰土(石灰，+粘土)和三合土(石灰十粘土+砂石或炉渣、碎砖)灰土墙或广场、道路的垫层或简易面层灰土墙或广场、道路的垫层或简易面层（分层夯实（分层夯实)灰砂砖灰砂砖：磨细的生磨细的生(熟熟)石灰粉石灰粉+砂拌匀加水砂拌匀加水,加压成型加压成型 ,压蒸压蒸而成而成 加耐碱颜料，可各种颜色、外形光洁、抗冻性好加耐碱颜料，可各种颜色、外形光洁、抗冻性好3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料第6页/共96页水玻璃水玻璃（俗称泡花碱）俗称泡花碱）一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属和二氧一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属和二氧化硅所组成化硅所组成 常见种类常见种类:硅酸钠硅酸钠(Na(Na2 2OnSiOOnSiO2 2最为常用最为常用)水玻璃水玻璃 硅酸钾硅酸钾(K(K2 2OnSiOOnSiO2 2)水玻璃等水玻璃等 水玻璃性能水玻璃性能:粘结能力良好，不燃烧粘结能力良好，不燃烧 硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞毛细孔而防止水渗透硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞毛细孔而防止水渗透 高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低 高耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸高耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料第7页/共96页水玻璃用途：水玻璃用途：、涂刷建筑材料表面可提高抗风化能力涂刷建筑材料表面可提高抗风化能力 、配制防水剂、配制防水剂 、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土 、配制耐热砂浆和耐热混凝土、配制耐热砂浆和耐热混凝土 、用于地基处理时的土壤加固、用于地基处理时的土壤加固 、作为建筑物损坏的修补材料、作为建筑物损坏的修补材料3.1 无无 机机 胶胶 凝凝 材材 料料第8页/共96页 属水硬性胶凝材料属水硬性胶凝材料 加水拌成塑性浆体，能在空气加水拌成塑性浆体，能在空气(水水)中凝结硬中凝结硬化，并将其它材料胶结在一起，形成坚硬石材的材化，并将其它材料胶结在一起，形成坚硬石材的材料料 大量用于工业与民用建筑、道路、桥梁、海港和国防等工程，制造混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土构件和构筑物 有袋装水泥和散装水泥有袋装水泥和散装水泥 贮存运输保管水泥注意：防潮防水、分类贮存、贮存期不宜过长防潮防水、分类贮存、贮存期不宜过长3.2 水水 泥泥第9页/共96页按用途及性能分：通用水泥，专用水泥，特性水泥通用水泥，专用水泥，特性水泥按水硬性物质名称分：硅酸盐系列水泥硅酸盐系列水泥(最常用最常用)：硅酸盐水泥硅酸盐水泥(分分型型,代号代号PP和和型型:代号代号P)P)，普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥(普通水泥，代号普通水泥，代号PO)PO)，矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥(矿渣水泥，代号矿渣水泥，代号PS)PS)，火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥(火山灰水泥，代号火山灰水泥，代号PP)PP)，粉粉煤灰硅酸盐水泥煤灰硅酸盐水泥(粉煤灰水泥，代号粉煤灰水泥，代号PF)PF)和复合硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥(复合水泥，复合水泥，代号代号PC)PC)铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水泥等泥等水泥命名应标明的主要技术特性：快硬性 分为快硬和特快硬两类分为快硬和特快硬两类 水化热 分为中热和低热两类分为中热和低热两类 抗硫酸盐性 分为抗硫酸盐和高抗硫酸盐两类分为抗硫酸盐和高抗硫酸盐两类 膨胀性 分为膨胀和自应力两类分为膨胀和自应力两类 耐高温性 铝酸盐水泥铝酸盐水泥(耐高温性以水泥中氧化铝含量分级耐高温性以水泥中氧化铝含量分级)3.2 水水 泥泥 分类与命名分类与命名第10页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥国家标准(GBl7592)规定 凡由硅酸盐水泥熟料、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(波特兰水泥)*干粉状物的水泥，加适量水拌合即形成可塑性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性（水泥的初凝）*随着塑性的消失，水泥浆体开始产生强度（水泥的终凝）水泥凝结：水泥浆体由初凝到终凝的过程 水泥硬化：水泥浆体终凝后，强度还会随着时间不断增长，并形成坚硬的水泥石的过程第11页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥1 1、常用水泥的生产、常用水泥的生产 概括为“两 磨 一 烧”第12页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥、常用水泥的特性、常用水泥的特性 、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥 混合材料掺量很少，特性基本由水泥熟料确定：混合材料掺量很少，特性基本由水泥熟料确定：水化凝结硬化快，早期强度高水化凝结硬化快，早期强度高 抗冻性好，干缩抗冻性好，干缩小小 水化过程中的水化热大水化过程中的水化热大 耐腐蚀和耐热耐腐蚀和耐热性能差性能差 、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 硅酸盐水泥熟料中掺一定比例混合材料制成硅酸盐水泥熟料中掺一定比例混合材料制成 (掺混合掺混合材料的主要作用材料的主要作用:改变水泥强度等级分布改变水泥强度等级分布)性能、应用范围与同等级硅酸盐水泥相近性能、应用范围与同等级硅酸盐水泥相近,与其相比：与其相比：早期硬化速度较慢早期硬化速度较慢(3d(3d、7d7d抗压强度稍低抗压强度稍低)抗冻性和耐磨性能也稍差抗冻性和耐磨性能也稍差第13页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥 硅酸盐水泥熟料中掺入粒化高炉矿渣制成硅酸盐水泥熟料中掺入粒化高炉矿渣制成 与硅酸盐水泥相比：与硅酸盐水泥相比：凝结硬化慢凝结硬化慢(水化分两步进行水化分两步进行),),早期强度低早期强度低;后期强度发展后期强度发展快，快，能赶上甚至超过硅酸能赶上甚至超过硅酸盐水泥盐水泥 水化热低水化热低(适用大体积混凝土工程适用大体积混凝土工程),),耐热性好耐热性好(用于耐热混凝土用于耐热混凝土工程工程)碱度低碱度低,抗碳化能力差抗碳化能力差,抗溶出性侵蚀及硫酸盐侵蚀能力抗溶出性侵蚀及硫酸盐侵蚀能力强强 干缩性较大，抗渗抗冻性和抗干湿交替作用性能均较干缩性较大，抗渗抗冻性和抗干湿交替作用性能均较差差 (不宜用于有抗渗要求工程不宜用于有抗渗要求工程中中)水化硬化过程对环境温度、湿度条件较敏感水化硬化过程对环境温度、湿度条件较敏感 (低温凝结硬化慢、湿热条件下强度发展快，适于用蒸低温凝结硬化慢、湿热条件下强度发展快，适于用蒸压养护压养护)第14页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥 、火山灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥 与矿渣水泥有许多性能共同点：与矿渣水泥有许多性能共同点：、水化反应分两步进行，早期强度低，后期强度增长率水化反应分两步进行，早期强度低，后期强度增长率大大 、水化热低，耐蚀性强，抗冻性差，易碳化等、水化热低，耐蚀性强，抗冻性差，易碳化等 、硬化时干缩较矿渣水泥更显著，干热环境中易产生干硬化时干缩较矿渣水泥更显著，干热环境中易产生干缩裂缝缩裂缝(使用时须加强养护，使其在较长时间内保持潮湿状使用时须加强养护，使其在较长时间内保持潮湿状态态)、颗粒较细颗粒较细,泌水性小泌水性小,抗渗性高抗渗性高(用于有抗渗要求的混凝用于有抗渗要求的混凝土工程土工程)第15页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥 、粉煤灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 一种火山灰质混合材料，实质就是火山灰水泥一种火山灰质混合材料，实质就是火山灰水泥 性能与火山灰水泥相似，性能与火山灰水泥相似，主要特点主要特点:、干缩性较小，抗裂性较好、干缩性较小，抗裂性较好 、颗粒致密，吸水少且成球形，配制的混凝土和易性、颗粒致密，吸水少且成球形，配制的混凝土和易性好好第16页/共96页 硅硅 酸酸 盐盐 系系 列列 水水 泥泥、复合硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥、两种或以上规定的混合材料、由硅酸盐水泥、两种或以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶泥材料适量石膏磨细制成的水硬性胶泥材料 特性与所掺混合材料的种类、掺量及相对比例有关特性与所掺混合材料的种类、掺量及相对比例有关 总体上特性与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥均总体上特性与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥均有不同程度的相似有不同程度的相似 特殊要求工程特殊要求工程(如紧急抢修、耐热耐酸、新旧混凝土如紧急抢修、耐热耐酸、新旧混凝土搭接等搭接等)上述硅酸盐系列水泥都不能满足要求上述硅酸盐系列水泥都不能满足要求 需用其他如需用其他如高铝水泥、快硬水泥和快凝快硬水泥高铝水泥、快硬水泥和快凝快硬水泥(双快水双快水泥泥)、白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥(白水泥白水泥)和膨胀水泥和膨胀水泥等等第17页/共96页 3.2.2 影影 响响 水水 泥泥 性性 能能 的的 因因 素素 、水泥组成成分的影响、水泥组成成分的影响 水泥组成成分及各组分比例水泥组成成分及各组分比例是造成水泥性能差别的是造成水泥性能差别的最主要因素最主要因素 、增加混合材料含量，减少熟料含量，将使水泥、增加混合材料含量，减少熟料含量，将使水泥抗侵蚀性提高，水化热降低，早期强度降低抗侵蚀性提高，水化热降低，早期强度降低 、提高、提高C3SC3S、C3AC3A的含量，将使水泥的凝结硬化加的含量，将使水泥的凝结硬化加快，早期强度高，同时水化热也大快，早期强度高，同时水化热也大、水泥细度的影响、水泥细度的影响 水泥颗粒越细，遇水后水化越充分，凝结硬化也相水泥颗粒越细，遇水后水化越充分，凝结硬化也相应增快，早期强度也高应增快，早期强度也高 水泥颗粒过细，会增加磨细的能耗和成本且不宜久水泥颗粒过细，会增加磨细的能耗和成本且不宜久存，硬化时还会产生较大收缩存，硬化时还会产生较大收缩第18页/共96页 3.2.2 影影 响响 水水 泥泥 性性 能能 的的 因因 素素 、养护条件、养护条件(温度、湿度温度、湿度)的影响的影响 水泥水化、凝结硬化时须水分足够，养护期保持潮湿状水泥水化、凝结硬化时须水分足够，养护期保持潮湿状态有利早期强度发展，态有利早期强度发展，缺水会导致水泥水化停止，缺水会导致水泥水化停止，出现出现干粉或产生裂缝干粉或产生裂缝 养护还应温度合适养护还应温度合适,温度升高水化加快温度升高水化加快,早期强度发展也早期强度发展也快快,若硬化时温度较低若硬化时温度较低,水化速度会减慢水化速度会减慢,但不影响最终强但不影响最终强度度,00以下水结冰后以下水结冰后,水泥水化停止水泥水化停止、龄期的影响、龄期的影响 水泥强度随龄期增长而增加，一般水泥强度随龄期增长而增加，一般2828天内强度发展较快，天内强度发展较快，2828天后进入缓慢强度发展期天后进入缓慢强度发展期 水泥强度何时停止发展，目前尚无科学数据证明水泥强度何时停止发展，目前尚无科学数据证明第19页/共96页 3.2.2 影影 响响 水水 泥泥 性性 能能 的的 因因 素素 、拌和用水量的影响、拌和用水量的影响 水泥用量不变水泥用量不变,增加拌水量增加拌水量,会增加硬化水泥石中的毛细孔，会增加硬化水泥石中的毛细孔，强度下降强度下降 增加拌水量增加拌水量,还会增加水泥凝结时间还会增加水泥凝结时间;但用水少不满足但用水少不满足水化反应所需用水量，也降低水泥强度水化反应所需用水量，也降低水泥强度、贮存条件的影响、贮存条件的影响 水泥应干燥防潮贮存，贮存不当水泥应干燥防潮贮存，贮存不当,水泥受潮结块会严重降水泥受潮结块会严重降低强度低强度,水泥不宜久存、有效贮存期为水泥不宜久存、有效贮存期为3 3个月个月 即使贮存良好，受空气中水分和即使贮存良好，受空气中水分和COCO2 2作用也会发生缓慢水化和碳化，作用也会发生缓慢水化和碳化，3 3个月强度约个月强度约10102929，6 6个月个月低低15153030，1 1年后年后25254040第20页/共96页、快硬硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥(初凝时间 45m、终凝时间木材横纹强度 (作 用力方向与纤维方向垂直）影响木材强度的主要因素 含水率含水率(一般含水率高，强度降低一般含水率高，强度降低)温度温度(温度高，强度降低温度高，强度降低)荷载作用时间荷载作用时间(持续荷载时间长，强度下降持续荷载时间长，强度下降)木材缺陷木材缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)3.6 木木 材材第55页/共96页 工程木材分为原木+锯材+人造板材 原木原木：已经除去皮已经除去皮(也有不去皮的也有不去皮的)，根、树梢而未加，根、树梢而未加工成规定材品的木材工成规定材品的木材 锯材锯材：已经加工锯成一定尺寸的木料已经加工锯成一定尺寸的木料 板材板材(宽度为厚度的三倍或三倍以上宽度为厚度的三倍或三倍以上)方方材材 人造板材人造板材：由木材或含有一定纤维量的其他作物原料，用一般物由木材或含有一定纤维量的其他作物原料，用一般物理和化学方法加工而成理和化学方法加工而成 比天然木材比天然木材板面宽板面宽，表面平整光洁，无节子，不翘曲开，表面平整光洁，无节子，不翘曲开裂，裂，经加工处理可有防水、防火、防腐、防酸性经加工处理可有防水、防火、防腐、防酸性能能 常用人造板材：胶合板，纤维板，刨花板、木丝板、木屑板常用人造板材：胶合板，纤维板，刨花板、木丝板、木屑板 3.6 木木 材材第56页/共96页 以有机高分子化合物为基材，加入各种改性添加剂，在一定的温度和压力下塑制而成的材料 表观密度小、导热性差，强度重量比大、化学稳定、电绝缘性、消音吸振性好、富有装饰性 弹性模量较小、刚度差、易老化 管材、板材、门窗、壁纸、地毯、器皿、绝缘材料、装饰材 料、防水、粘结及保温材料等 塑料排水扳或隔离层、塑料土工布或加筋网等、管道、容器、材料或防水材料，有时也可用作结构材料 3.7 建建 筑筑 塑塑 料料第57页/共96页 3.7 建建 筑筑 塑塑 料料塑料的优异性能：塑料的优异性能：1 1）表观密度小）表观密度小2 2）比强度）比强度（密度与强度的比值）（密度与强度的比值）高，是轻质高强材料高，是轻质高强材料3 3）塑料可加工性好，可用多种方法加工成薄板、）塑料可加工性好，可用多种方法加工成薄板、管材、门窗异型材等各种形状的产品管材、门窗异型材等各种形状的产品4 4）施工安装方便）施工安装方便5 5）耐化学腐蚀性好，对环境水及盐类有较好的抗腐）耐化学腐蚀性好，对环境水及盐类有较好的抗腐蚀能力蚀能力6 6）具有良好的抗振、吸声和保温性）具有良好的抗振、吸声和保温性7 7）导热性小）导热性小第58页/共96页 3.7 建建 筑筑 塑塑 料料8 8）用塑料）用塑料(特别是泡沫塑料特别是泡沫塑料)可减小振动、降低噪音和可减小振动、降低噪音和隔热保温隔热保温9 9）耐水性和耐水蒸气性强，可用于防潮防水工程）耐水性和耐水蒸气性强，可用于防潮防水工程1010）塑料制品可有各种鲜艳的颜色，还可进行印刷、）塑料制品可有各种鲜艳的颜色，还可进行印刷、电镀、压花等加工，装饰效果好电镀、压花等加工，装饰效果好主要缺点：主要缺点：易老化、不耐高温和易燃易老化、不耐高温和易燃塑料的热变形温度一般在塑料的热变形温度一般在6012060120。部分塑料易着火或缓慢。部分塑料易着火或缓慢燃烧，同时产生大量有毒烟雾，燃烧，同时产生大量有毒烟雾，是造成建筑物失火时人员伤亡是造成建筑物失火时人员伤亡的主要原因的主要原因第59页/共96页 3.7.1 塑塑 料料 的的 分分 类类 根据受热后形态性能表现的不同分为热塑性塑料根据受热后形态性能表现的不同分为热塑性塑料和热固性塑料两大类和热固性塑料两大类 热塑性塑料：热塑性塑料：受热软化，冷却变硬，软化和变硬可重复受热软化，冷却变硬，软化和变硬可重复进行进行 聚氯乙烯塑料聚氯乙烯塑料(PVCPVC)、聚乙烯塑料、聚乙烯塑料(PEPE)等等 热固性塑料热固性塑料:加工时受热软化发生化学变化，形成交联加工时受热软化发生化学变化，形成交联聚合物逐渐硬化成型，再受热不能回复可塑性状态聚合物逐渐硬化成型，再受热不能回复可塑性状态 酚醛酚醛树脂、不饱和聚酯、有机硅等树脂、不饱和聚酯、有机硅等 土木工程使用最多的土木工程使用最多的是聚氯乙烯塑料是聚氯乙烯塑料(成本低、产量大，耐久性好，成本低、产量大，耐久性好，加入不同添加剂可加工成软质加入不同添加剂可加工成软质和硬质产品和硬质产品)第60页/共96页“玻璃钢玻璃钢”(中国名中国名)即即“玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料”（FRPFRP）实质上是纤维增强塑料，是以聚合物为基体，以实质上是纤维增强塑料，是以聚合物为基体，以玻璃纤维及其制品玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡等玻璃布、带、毡等)为分散质制成的复为分散质制成的复合材料合材料（优良的纤维增强复合材料）（优良的纤维增强复合材料）比强度很高，被越来越多地用新型建筑结构比强度很高，被越来越多地用新型建筑结构 玻璃纤维增强热塑性树脂玻璃纤维增强热塑性树脂 热塑性玻璃钢热塑性玻璃钢(FRTP)(FRTP)玻璃纤维增强热固性树脂玻璃纤维增强热固性树脂 热固性玻璃钢热固性玻璃钢(FRP)(FRP)目前目前,玻璃钢主要是指热固性玻璃钢玻璃钢主要是指热固性玻璃钢(FRP)(FRP)3.7.2 玻玻 璃璃 钢钢第61页/共96页、玻璃钢的特性和不足、玻璃钢的特性和不足FRPFRP的优良特性：的优良特性：、轻质高强：、轻质高强：相对密度是碳素钢的相对密度是碳素钢的1/41/51/41/5，拉伸强度却接近甚至超过碳素，拉伸强度却接近甚至超过碳素钢，比强度可比美高级合金钢钢，比强度可比美高级合金钢 用于航空、火箭、宇宙飞行器、高压容用于航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器及其他需减轻自重的制品，环氧器及其他需减轻自重的制品，环氧FRPFRP的拉伸、弯曲和压缩强度均的拉伸、弯曲和压缩强度均400Mpa400Mpa、耐腐蚀性能好、耐腐蚀性能好对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐及多种油类和溶剂均有较对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐及多种油类和溶剂均有较好的抵抗能力好的抵抗能力 用于化工防腐，正取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等用于化工防腐，正取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等、电性能好、电性能好优良的绝缘材料，用来制造的绝缘体，高频下仍保持良好介电优良的绝缘材料，用来制造的绝缘体，高频下仍保持良好介电性和微波透过性性和微波透过性 用于雷达天线罩用于雷达天线罩 3.7.2 玻玻 璃璃 钢钢第62页/共96页、热性能良好、热性能良好 热导率低热导率低(金属的金属的1/1001/10001/1001/1000），），是优良绝热材料和瞬时超高是优良绝热材料和瞬时超高温时的理想热防护和耐烧蚀材料温时的理想热防护和耐烧蚀材料 能保护宇宙飞行器在能保护宇宙飞行器在20002000以上以上承受高速气流的冲刷承受高速气流的冲刷 、可设计性好、可设计性好 1 1）可设计各种满足使用要求的结构产品且整体性好）可设计各种满足使用要求的结构产品且整体性好 2 2）可充分选择材料来满足产品的性能）可充分选择材料来满足产品的性能 耐腐，耐瞬时高温、耐腐，耐瞬时高温、某方向特高强度、介电性好等某方向特高强度、介电性好等、工艺性优良、工艺性优良 1 1）可据产品形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺）可据产品形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺 2 2）工艺简单，可一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成）工艺简单，可一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型、数量少的产品型、数量少的产品 3.7.2 玻玻 璃璃 钢钢第63页/共96页FRPFRP的特性缺陷：的特性缺陷：、弹性模量低，易变形，结构产品常感刚性不足、弹性模量低，易变形，结构产品常感刚性不足 弹性模量比木材大两倍，比钢（弹性模量比木材大两倍，比钢（E=2.1106E=2.1106）小）小1010倍倍 可做成薄壳结可做成薄壳结构、夹层结构或通过高模量纤维及加强筋等弥补构、夹层结构或通过高模量纤维及加强筋等弥补、长期耐温性差，不能在高温下长期使用、长期耐温性差，不能在高温下长期使用 通用聚酯通用聚酯FRPFRP在在5050以上强度明显下降，一般只在以上强度明显下降，一般只在100100以下使用以下使用 通用型环氧通用型环氧FRPFRP在在6060以上强度明显下降以上强度明显下降 选耐高温树脂，长期工作温选耐高温树脂，长期工作温度在度在200300200300是可能的是可能的 、老化现象：、老化现象：塑料的共同缺陷，塑料的共同缺陷，FRPFRP也不例外也不例外紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下易导致性能下降紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下易导致性能下降 、层间剪切强度低、层间剪切强度低（靠树脂来承担（靠树脂来承担,所以低所以低)可通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力或在产品设计时尽可通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力或在产品设计时尽量避免使层间受剪量避免使层间受剪 3.7.2 玻玻 璃璃 钢钢第64页/共96页 3.7 建建 筑筑 塑塑 料料2 2、FRPFRP的生产方法的生产方法基本分两大类：湿法接触成型基本分两大类：湿法接触成型 +干法加压成型干法加压成型按工艺特点：按工艺特点：手糊成型（手糊成型（手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法模手糊法)、层压成型、层压成型、RTMRTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等目前使用最多的四种目前使用最多的四种：1 1）手糊法：）手糊法：中国中国(90%)(90%)、挪威、日本挪威、日本(50%)(50%)、英国、丹麦等英国、丹麦等 湿法接触成型湿法接触成型 ，设备简单费用少，一次能糊，设备简单费用少，一次能糊10 m10 m以上的整体产品。但机以上的整体产品。但机械化程度低，生产周期长，质量不稳定械化程度低，生产周期长，质量不稳定2 2）喷射法：）喷射法：瑞典、美国、挪威等瑞典、美国、挪威等 3 3）模压法：）模压法：德国等德国等4 4）FTMFTM法法：欧美各国、日本：欧美各国、日本 中国也有模压法、缠绕法、层压法等中国也有模压法、缠绕法、层压法等第65页/共96页砖、瓦、砂、石、灰（地方材料：工程用量大，原料价格低，当地或附近采购）1、砖：原料易取、价格低、体积小、易组合 用做墙体分隔、保温 破坏耕地、能耗高、自重大、施工劳动强度高、工效低 墙体改革、并用新型材料取代 按生产工艺:烧结砖和非烧结 按所用材料：粘土砖、粉煤灰砖、煤矸石砖、炉渣砖 页岩砖、灰砂砖等 按有无孔洞：空心砖、多孔砖和实心砖北京等地禁止使用粘土砖 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第66页/共96页常用的工业废料：粉煤灰、煤矸石等 成分与粘土相近，颗粒细度不及成分与粘土相近，颗粒细度不及粘土，可塑性较差，制砖时需掺入一粘土，可塑性较差，制砖时需掺入一定量的粘土或水泥，增加可塑性。定量的粘土或水泥，增加可塑性。烧结粉煤灰砖 烧结煤矸石砖等 非烧结砖:用不适合种田的山泥、废土、用不适合种田的山泥、废土、砂等，加少量水泥或石灰固结及微量砂等，加少量水泥或石灰固结及微量外加剂和适量水混合搅拌压制成型、外加剂和适量水混合搅拌压制成型、自然养护或蒸养而成。自然养护或蒸养而成。日本:土、水泥和EEREER液,搅拌压型，自然风干,EER,EER非烧结砖 江西省建材研究院：用红壤土、石灰非烧结砖 深圳建筑科学中心：水泥、石灰、粘土-非烧结空心砖非烧结砖是一种有发展前途的新型材料第67页/共96页2、瓦（屋面材料）种种 类类按所用材料 粘土瓦、石棉水泥瓦、水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦、钢丝网水泥瓦 等按形状 平瓦、波形瓦根据 尺 寸 偏 差 优等品、一等品优等品、一等品和合格品和合格品 外 观 质 量 分为 或 物理力学性能 一等品和合格品第68页/共96页 3、砂、砂（配制混凝土和砂浆、大宗材料）（配制混凝土和砂浆、大宗材料）天然砂和人工砂两类天然砂：天然砂：由自然岩石风化而形成、粒径 5mm的岩石颗粒 按产源分 河砂、海砂和山砂 较洁较洁 净净 含盐分含盐分 表面粗糙，多棱角，含泥、有机表面粗糙，多棱角，含泥、有机杂质、杂质、表面圆滑表面圆滑 质量较差，与水泥粘结好质量较差，与水泥粘结好 与水泥粘结差与水泥粘结差 按粗细程度（指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度）分 粗砂、中砂、细砂砌筑砂浆可用粗砂或中砂砌筑砂浆可用粗砂或中砂 优先选用配制混凝土优先选用配制混凝土 毛石砌体：毛石砌体：最大粒径最大粒径 1/41/41 15 5砂浆层厚度砂浆层厚度 抹面抹面及勾缝及勾缝 砖砌体：砖砌体：粒径粒径 2 25mm5mm的中砂的中砂第69页/共96页 4 4、石、石：指天然石材：采自天然岩石（经过加工或未经加工）的石材 一、毛石（片石）二、料石 三、饰面石材 四、色石渣（色石子）五、石子 最古老的土木工程材料 抗压强度高，耐磨、耐久加工后富有装饰性 资源丰富、就地取材、成本低 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第70页/共96页 按平整程度分：乱毛右和平毛石两类：(1)乱毛石 形状不规则 一般高度一般高度 150mm150mm，单方向长度，单方向长度 (2)平毛石 是由乱毛石 略 经加工而成 基本上有六个面，但表面粗糙。基本上有六个面，但表面粗糙。一、毛一、毛 石石（片石）（片石）：在采石场由爆破直接获得、在采石场由爆破直接获得、形状不规则的石块形状不规则的石块 砌筑基础、堤坝、挡土墙、毛石混凝土等砌筑基础、堤坝、挡土墙、毛石混凝土等 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第71页/共96页 二、二、料料 石石 由人工或机械开采出的较规则的六面体石块,略经加工而成 一般是 致密均匀的 砂岩 石灰岩 花岗岩 按表面加工平整程度(四种四种)：毛料石 粗料石 半细料石 细料石 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第72页/共96页 按岩石种类分：大理石 花岗岩 按饰面石材的外形分：平面板材 定型材 (形成各种曲面的)按表面平整分：一般平整面 毛面(凹凸不平)镜面(精磨抛光)内外墙面、柱面、地面、栏杆、台阶等装修使用的石材三、饰三、饰 面面 石石 材材 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第73页/共96页 四、色石渣四、色石渣（色石子）由天然大理石、白云石、方解石或花岗岩等石材经破碎、筛选加工而成作为骨料主要用于作为骨料主要用于 人造大理石、水磨石、水制石、干粘石、斩假石等建筑物面层 俗称和粒径有关 大二分、一分半、大八厘、中八厘、小八厘、米粒石 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第74页/共96页 五、石五、石 子子 混凝土粗骨料（砂称为细骨料）路桥工程、铁道工程的路基道渣等碎石 天然岩石或卵石经破碎、筛分而得到的粒径大于5mm的岩石颗粒卵石（圆滑）（圆滑）由自然条件作用而形成的，粒径大于5mm的颗粒 3.8 墙体材料和屋面材料墙体材料和屋面材料第75页/共96页 1 1、屋面、地下及其他工程的防水材料屋面、地下及其他工程的防水材料：从沥青类 高聚合物改性沥青、橡胶、合成高分子类 我国高分子新型防水卷材品种目前有三类 橡胶类防水卷材：三元乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、再生橡 胶卷材等 塑料类防水卷材：聚氯乙烯、聚乙烯、氯化聚乙烯卷材等 橡塑共混型防水卷材：氯化聚乙烯，橡塑共混 卷材、聚氯乙烯橡胶共混卷材等39 防防 水水 材材 料料第76页/共96页 2 2、新型防水新型防水（接缝（接缝、胶粘、密封）胶粘、密封）材料材料：橡胶类胶粘剂：聚氨酯防水涂料等 各种装配式建筑屋面板、楼地面、阳台、窗框、卫生间等接缝，施工缝、密封，给排水管道贮水池等工程的接缝密封，混凝土裂缝的修补 密封材料：聚氨酯建筑密封膏、丙烯酸酯建筑密封膏 砼、金属、木材、天然石料、砖、砂浆、玻璃、瓦及水泥石间的密封防水39 防防 水水 材材 料料第77页/共96页 3 3、沥青和沥青制品沥青和沥青制品 由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮氧、硫、氮)衍生物所组成的混合物 按在自然界中获得的方式分：地沥青 (包括天然地包括天然地沥青和石油地沥青沥青和石油地沥青)和焦油沥青(包括煤沥青、木沥青、页岩沥青等包括煤沥青、木沥青、页岩沥青等)最常用的是石油沥青和煤沥青，其次是天然沥青 （我国储量较大）用于道路工程、房屋建筑防水、一般土木工程的防腐等 沥青砂浆：由沥青+矿质粉料+砂（用于防水）沥青混凝土：沥青+碎石或卵石+填料 （用于路面和车间大面积地面等）39 防防 水水 材材 料料第78页/共96页基本要求：装饰功能+保护功能+其他特殊功能 装饰效果 绝热、防火、隔音（质感、线条和色彩三因素）保护主体结构，延长建筑寿命 对人体无害（尤重要）！按化学性质分：无机材料与有机材料及其复合材料按在建筑物的装饰部位分：外墙装饰材料 内墙装饰材料 地面装饰材料 吊顶装饰材料310 装饰材料装饰材料（起装饰作用的材料）第79页/共96页 天然石材天然石材 资源丰富，强度高，耐久性好，加工后装饰效果资源丰富，强度高，耐久性好，加工后装饰效果强，是重要的装饰材料，同时也是重要的砌筑材料强，是重要的装饰材料，同时也是重要的砌筑材料 天然石材用做装饰材料的有花岗岩和大理石310 装饰材料装饰材料（起装饰作用的材料）第80页/共96页 陶陶 瓷瓷 由适当成分的粘土经成型、烧结而成的人造石材 按原料和烧结密实程度分：陶质、炻质和瓷质 材料密实度较差 材料密实度很大 釉面陶瓷材料：陶瓷材料的表面覆盖釉料（玻璃态（玻璃态薄层）薄层）而成（基体多为陶质）（基体多为陶质）可改善陶瓷表面的机械强度、化学稳定性、热稳定性、可改善陶瓷表面的机械强度、化学稳定性、热稳定性、表面光洁程度、装饰效果，降低表面吸水率，表面光洁程度、装饰效果，降低表面吸水率，提高表面抗污染能力提高表面抗污染能力 品种有：陶瓷锦砖（马赛克）（马赛克）陶质釉面砖、卫生陶瓷等310 装饰材料装饰材料（起装饰作用的材料）第81页/共96页 建筑玻璃：建筑玻璃：玻璃是玻璃是种透明的无定形硅酸盐固体物质种透明的无定形硅酸盐固体物质 原材料：石英砂石英砂 (主材主材)、纯碱纯碱 (助熔剂助熔剂)、长石、石、长石、石灰石灰石(稳定剂稳定剂,使玻璃具有良好抗水性使玻璃具有良好抗水性)等等 主要特点和用途：现代建筑中玻璃窗用采光发展为现代建筑中玻璃窗用采光发展为兼有采光控光、防护、吸声隔音、保温隔热及内外装饰的兼有采光控光、防护、吸声隔音、保温隔热及内外装饰的多功能建筑光学材料多功能建筑光学材料,用于建筑、轻工、交通、医药、化用于建筑、轻工、交通、医药、化工、电子、航天等领域工、电子、航天等领域 玻璃及制品分类：普通平板玻璃、安全玻璃、保温普通平板玻璃、安全玻璃、保温绝热玻璃、压花磨砂玻璃、玻璃空心砖和玻璃锦砖等绝热玻璃、压花磨砂玻璃、玻璃空心砖和玻璃锦砖等310 装饰材料装饰材料（起装饰作用的材料）第82页/共96页 建筑装饰涂料建筑装饰涂料（简称涂料）简称涂料）与油漆属同概念，是涂敷于物体表面能与基与油漆属同概念，是涂敷于物体表面能与基体材料很好粘结并形成完整而坚韧保护膜的物料体材料很好粘结并形成完整而坚韧保护膜的物料 成膜基料、分散介质以和颜料填料三种基本成分+根据需要加入辅助材料（催干剂、流平剂、防结皮剂、固化剂、增（催干剂、流平剂、防结皮剂、固化剂、增塑剂等）塑剂等）按主要成膜物质性质：有机涂料、无机涂料有机涂料、无机涂料 +有机无机复合涂有机无机复合涂料料 按使用部位：外墙涂料、内墙涂料外墙涂料、内墙涂料 +地面涂料地面涂料 按分散介质种类：溶剂型溶剂型 +水性水性310 装饰材料装饰材料（起装饰作用的材料）第83页/共96页 其他装饰材料其他装饰材料 主要有：装装 饰饰 板板 材材 类类：木材装饰板类：胶合板、大芯板、纤维板、木丝板等胶合板、大芯板、纤维板、木丝板等 金属装饰板类：铝合金装饰板、不锈钢装饰板、彩色铝合金装饰板、不锈钢装饰板、彩色压