最新土木工程新材料幻灯片.ppt

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1、土木工程新材料土木工程新材料生产工艺生产工艺 烧结砖烧结砖 非烧结砖非烧结砖原材料原材料粘土砖粘土砖页岩砖页岩砖 煤矸石砖煤矸石砖粉煤灰砖粉煤灰砖炉渣砖炉渣砖 灰砂砖灰砂砖 有无孔洞有无孔洞实心砖实心砖多孔砖多孔砖空心砖空心砖 砖下图介绍部分地区砖的规格下图介绍部分地区砖的规格v北京市自北京市自20022002年年5 5月月1 1日起，所有建筑工程禁日起，所有建筑工程禁止使用止使用粘土实心砖粘土实心砖；v可采用可采用页岩煤矸石页岩煤矸石和和页岩实心砖页岩实心砖；v也可采用也可采用页岩煤矸石页岩煤矸石和和页岩多孔砖页岩多孔砖；v还可采用还可采用灰砂砖灰砂砖。v 1)普通混凝土小型空心砌块普通混凝

2、土小型空心砌块 混凝土砌块是由混凝土砌块是由水泥水泥、水水、砂砂和和石石，按一定比例配合，按一定比例配合, 经搅拌、成经搅拌、成型和养护而成。砌块的主规格为型和养护而成。砌块的主规格为390mm190mm190mm，配，配以以34种辅助规格种辅助规格, 即可组成墙用砌块基本系列。即可组成墙用砌块基本系列。v2）加气混凝土砌块）加气混凝土砌块 加气混凝土砌块是用加气混凝土砌块是用钙质材料钙质材料(如水泥、石灰如水泥、石灰)、硅质材料硅质材料(粉媒灰、粉媒灰、石英砂、粒化高炉矿渣等石英砂、粒化高炉矿渣等)和和加气剂加气剂作为原料，经混合搅拌、浇注作为原料，经混合搅拌、浇注发泡、坯体静停与切割后，再

3、经蒸压养护而成。发泡、坯体静停与切割后，再经蒸压养护而成。v 3）石膏砌块）石膏砌块 生产石膏砌块的主要原材料为生产石膏砌块的主要原材料为天然石膏天然石膏或或化工石膏化工石膏。 全自动砌块成全自动砌块成型机产品图片型机产品图片v瓦是屋面材料，按形状分瓦是屋面材料，按形状分平瓦平瓦和和波形瓦波形瓦两类。两类。v目前我国生产的瓦多为平瓦。旧式的波形瓦除农村小厂目前我国生产的瓦多为平瓦。旧式的波形瓦除农村小厂偶尔烧制外，已不生产。偶尔烧制外，已不生产。v古建筑中应用的筒瓦古建筑中应用的筒瓦( (包括琉璃瓦包括琉璃瓦) )，也只有在特殊情况，也只有在特殊情况下，少量烧制应用。下，少量烧制应用。v平瓦的

4、种类较多，有平瓦的种类较多，有: :粘土瓦粘土瓦、水泥瓦水泥瓦、石棉水泥瓦石棉水泥瓦、钢钢丝网水泥瓦丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦玻璃钢瓦、沥青瓦沥青瓦等。等。 鱼鳞瓦鱼鳞瓦 琉璃瓦v砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，在土木工砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，在土木工程中用量是很大的。程中用量是很大的。v砂一般分为砂一般分为天然砂天然砂和和人工砂人工砂两类。两类。v按其产源不同，天然砂可分为按其产源不同，天然砂可分为河砂河砂、海砂海砂和和山砂山砂。v按砂的粗细程度，通常有按砂的粗细程度，通常有粗砂粗砂、中砂中砂、细砂细砂之分。之分。 石膏是以石膏是以硫酸钙硫酸钙为主要成

5、分的气硬性胶凝材料。为主要成分的气硬性胶凝材料。 常用品种有：常用品种有：建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏，以及建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏，以及无水石膏水泥、高温煅烧石膏无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。等。 石灰是将石灰石（主要成分为碳酸钙），在石灰是将石灰石（主要成分为碳酸钙），在9O0 9O0 11001100温度下煅烧，生成以温度下煅烧，生成以氧化钙氧化钙为主要成分的气硬为主要成分的气硬性胶凝材料，称性胶凝材料，称生石灰生石灰。 使用时要将生石灰熟化，即加水使之消解为使用时要将生石灰熟化，即加水使之消解为熟石灰熟石灰（或消石灰）（或消石灰）氢氧化钙氢氧化钙。 v石材或砖，用砂浆砌筑成的构件石

6、材或砖，用砂浆砌筑成的构件(墙、柱墙、柱等等)，称为砌体。称为砌体。 (a)乱毛石砌体乱毛石砌体 (b)砖砌体砖砌体 (c)空心墙空心墙 v为了提高砖墙的抗震性能，可采用抗震空为了提高砖墙的抗震性能，可采用抗震空心砖，在孔洞中设竖向钢筋并浇筑混凝土心砖，在孔洞中设竖向钢筋并浇筑混凝土。 配筋砌块砌体结构配筋砌块砌体结构 水泥水泥性质性质水泥是水硬性胶凝材料，水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的整体，并形成坚硬石材的材料材料 。水泥为干粉状物，加适量水泥为干

7、粉状物，加适量的水并拌合后便形成可塑的水并拌合后便形成可塑性的水泥浆体，水泥浆体性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠在常温下会逐渐变稠，直直到开始失去塑性，这一现到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；象称为水泥的初凝；随着塑性的消失随着塑性的消失,水泥浆体开水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥始产生强度，此时称为水泥的终凝；的终凝；水泥浆体由初凝到终凝水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥石，这一过程称为水泥的硬化。水泥的

8、硬化。水泥品种水泥品种硅硅酸酸盐盐水水泥泥普通普通硅酸硅酸盐水盐水泥泥矿渣矿渣硅酸硅酸盐水盐水泥泥火山火山灰质灰质硅酸硅酸盐水盐水泥泥粉粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐水水泥泥 混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。 混凝土具有如下优点：混凝土具有如下优点：v原料丰富；原料丰富；v价格低廉；价格低廉；v生产工艺简单；生产工艺简单；v抗压强度高，强度等级范围宽；抗压强度高，强度等级范围宽；v耐久性好；耐久性好；v应用范围广泛应用范围广泛 混凝土分混凝土分类类普普通通混混凝凝土土轻轻骨骨料料混混凝凝土土纤维纤维增强增强混凝混凝土土( (简称简称FRCFRC) )碾碾压压

9、混混凝凝土土聚合聚合物混物混凝土凝土( (简称简称PICPIC) )自自密密实实混混凝凝土土 外加剂能改善混凝土的性能，对保证并提高混凝土外加剂能改善混凝土的性能，对保证并提高混凝土的工程质量大有好处。的工程质量大有好处。 外加剂的分类外加剂的分类 按照外加剂功能分类：按照外加剂功能分类： 改善混凝土拌和物流动性能的外加剂，包括各种改善混凝土拌和物流动性能的外加剂，包括各种减水剂减水剂、引气剂引气剂和和泵送剂泵送剂等；等； 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂缓凝剂、早强剂早强剂和和速凝剂速凝剂等；等； 改善混凝土耐久性的外加剂，包括改善混

10、凝土耐久性的外加剂，包括引气剂引气剂、防水剂防水剂和和阻钙阻钙剂剂等；等； 改善混凝土其他性能的外加剂，包括改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂膨胀剂、防冻剂防冻剂、着着色剂色剂、防水剂防水剂和和泵送剂泵送剂等。等。 按外加剂化学成分可分为三类：按外加剂化学成分可分为三类：无机物类、有机物类、无机物类、有机物类、复合型类。复合型类。 目前建筑工程中应用较多和较成熟的外加剂如图所示目前建筑工程中应用较多和较成熟的外加剂如图所示. .外加剂品种外加剂品种:减水剂减水剂早强剂早强剂 速凝剂速凝剂 缓凝剂缓凝剂 引气剂引气剂 防冻剂防冻剂 膨胀剂膨胀剂 泵送剂泵送剂 v粉煤灰：粉煤灰：煤粉炉排出的烟

11、气中收集到的细粉末。粉煤灰煤粉炉排出的烟气中收集到的细粉末。粉煤灰中的氧化物与氢氧化钙反应，生成水化物，是一种胶凝中的氧化物与氢氧化钙反应，生成水化物，是一种胶凝材料。粉煤灰可以增强混凝土拌合物的和易性，降低水材料。粉煤灰可以增强混凝土拌合物的和易性，降低水化热，抑制碱骨料反应。化热，抑制碱骨料反应。v硅粉：硅粉：生产硅钛合金或硅钢排出的烟气中收集到的细粉生产硅钛合金或硅钢排出的烟气中收集到的细粉末。硅粉与高效减水剂配合使用，可以改善混凝土拌合末。硅粉与高效减水剂配合使用，可以改善混凝土拌合物的粘聚性与保水性，提高混凝土强度，提高密实度，物的粘聚性与保水性，提高混凝土强度，提高密实度，提高耐久

12、性能。提高耐久性能。v沸石粉：沸石粉：天然沸石岩磨细而成，是一种火山灰质铝硅酸天然沸石岩磨细而成，是一种火山灰质铝硅酸盐矿物，含有一定的氧化物。可以改善混凝土拌合物的盐矿物，含有一定的氧化物。可以改善混凝土拌合物的和易性。沸石粉与高效减水剂配合使用，可提高混凝土和易性。沸石粉与高效减水剂配合使用，可提高混凝土强度。强度。 钢材钢材品种品种碳素钢低碳合金钢优质碳素钢1热轧钢筋热轧钢筋 v热轧钢筋是土木工程中用量最大的钢筋品种之一。热轧钢筋是土木工程中用量最大的钢筋品种之一。v主要用于主要用于钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构和和预应力钢筋混凝土结构预应力钢筋混凝土结构的的配筋。配筋。v热轧钢筋的表面形

13、式为热轧钢筋的表面形式为光面钢筋光面钢筋与与变形钢筋变形钢筋。v近年来我国逐步采用了近年来我国逐步采用了月牙形变形钢筋月牙形变形钢筋 ,逐步代替过逐步代替过去的去的螺纹钢筋螺纹钢筋和和人字纹钢筋人字纹钢筋 。月牙形钢筋月牙形钢筋 月牙形钢筋月牙形钢筋 v2 2冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋 是将普通低碳钢热轧圆盘条，在冷轧机上冷轧成三是将普通低碳钢热轧圆盘条，在冷轧机上冷轧成三面或二面有月牙形横肋的钢筋。面或二面有月牙形横肋的钢筋。 v3 3热处理钢筋热处理钢筋 是用热轧中碳低合金钢筋，经淬火、回火调质处理是用热轧中碳低合金钢筋，经淬火、回火调质处理的钢筋。的钢筋。v4 4冷拉低碳钢筋和冷拔低碳钢丝

14、冷拉低碳钢筋和冷拔低碳钢丝 对于低碳钢和低合金钢，进行较小程度的冷加工，对于低碳钢和低合金钢，进行较小程度的冷加工，便可提高屈服强度和强度极限。便可提高屈服强度和强度极限。v5 5预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 预应力钢丝是以优质碳素结构钢圆盘条经等温淬火预应力钢丝是以优质碳素结构钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。并拔制而成。 若将预应力钢丝辊压出规律性凹痕，以增强与混凝若将预应力钢丝辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的粘结，则成刻痕钢丝。土的粘结，则成刻痕钢丝。 热轧钢筋直径一般为热轧钢筋直径一般为6mm6mm32mm32mm，小直径钢筋（，小直径钢筋（12mm12mm以

15、下）做成盘圆供应，大直径钢筋长度一般为以下）做成盘圆供应，大直径钢筋长度一般为12m(12m(火火车车厢长度车车厢长度) )。 接头有搭接及焊接。接头有搭接及焊接。 焊接又有对头焊接、搭接焊接、帮条焊接。焊接又有对头焊接、搭接焊接、帮条焊接。 钢筋的机械连接可采用钢筋的机械连接可采用直螺纹接头直螺纹接头和和锥螺纹接头锥螺纹接头。 钢筋的直螺纹接头钢筋的直螺纹接头 钢筋的的锥螺纹接头钢筋的的锥螺纹接头 v热轧型钢：常用的热轧型钢有热轧型钢：常用的热轧型钢有： 等边和不等边的角钢等边和不等边的角钢 槽钢槽钢 工字钢工字钢 v冷弯薄壁型钢：通常是用冷弯薄壁型钢：通常是用2mm6mm薄钢板冷弯或薄钢板

16、冷弯或模压而成，有模压而成，有角钢角钢、槽钢等开口薄壁型钢槽钢等开口薄壁型钢和和方形方形、矩形等空心薄壁型钢矩形等空心薄壁型钢，可用于轻型钢结构。，可用于轻型钢结构。v钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管。钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管。冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢钢管钢管v扁平钢材以平板状态供货的称扁平钢材以平板状态供货的称钢板钢板，以卷状供货的称，以卷状供货的称钢带钢带。v根据轧制温度不同，又可分为根据轧制温度不同，又可分为热轧热轧和和冷轧冷轧两种。两种。v按厚度来分，热轧钢板分为按厚度来分，热轧钢板分为厚板厚板（厚度大于（厚度大于4mm4mm）和）和薄板薄板（厚度为（厚度为0.35mm0.35mm

17、4mm4mm）两种。）两种。v冷轧钢板只有冷轧钢板只有薄板薄板（厚度为（厚度为O.2mmO.2mm4mm4mm）一种。）一种。v厚板可用于焊接结构。厚板可用于焊接结构。 厚厚H型钢型钢:日本的建筑日本的建筑钢板厚度已达到钢板厚度已达到40mm70 mm，可，可用于高层钢结构建筑用于高层钢结构建筑中的柱。中的柱。钢薄板或其他金属材料钢薄板或其他金属材料薄板，可用作屋面或墙薄板，可用作屋面或墙面等围护结构，或作为面等围护结构，或作为涂层钢板的原料涂层钢板的原料。杭州大剧院：采用了杭州大剧院：采用了钛金属屋面，质地坚钛金属屋面，质地坚硬，比钢坚硬硬，比钢坚硬30%，质量比钢材轻，并且质量比钢材轻，并

18、且抗腐蚀性能非常强。抗腐蚀性能非常强。轻质高强；易于加工；轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作能承受冲击和振动作用；导电和导热性能用；导电和导热性能低；木纹装饰性好等。低；木纹装饰性好等。优优 点点构造不均匀；各向异构造不均匀；各向异性；易吸湿；吸水性性；易吸湿；吸水性大。因而木材易产生大。因而木材易产生较大的湿胀、干缩变较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。形；易燃、易腐等。缺缺 点点 1 1木材分类木材分类 木材是由树木加工而成的，树木分为木材是由树木加工而成的，树木分为针叶树针叶树和和阔叶阔叶树树两大类。两大类。 2 2木材的强度木材的强度 影响木

19、材强度的主要因素有：影响木材强度的主要因素有：v含水率含水率( (含水率高，强度降低含水率高，强度降低) )；v温度温度( (温度高，强度降低温度高，强度降低) )；v荷载作用时间荷载作用时间( (荷载作用时间长，强度下降荷载作用时间长，强度下降) )；v木材的缺陷木材的缺陷( (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 3木材的品种木材的品种 工程中木材又常分为工程中木材又常分为原木原木、锯材锯材及各类及各类人造板材人造板材。 4 4木材的综合利用木材的综合利用 人造板材是以人造板材是以木材木材或含有一定纤维量的或含有一定纤维量的其他作物其他作物为原为原料

20、，采用一般物理和化学方法加工而成的。料，采用一般物理和化学方法加工而成的。 木拼花木拼花针叶林针叶林华北落叶松华北落叶松v沥青材料是由复杂的高分子沥青材料是由复杂的高分子碳氢化合物碳氢化合物和其它和其它非金属非金属(氧、氧、硫、氮硫、氮)衍生物衍生物组成的混合物。组成的混合物。v沥青分为沥青分为地沥青地沥青(包括天然地沥青和石油地沥青包括天然地沥青和石油地沥青)和和焦油沥青焦油沥青(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)。v沥青混合料是指沥青与沥青混合料是指沥青与矿料矿料、砂石砂石拌和而成的混合料。拌和而成的混合料。v我国研制和使用高分子新型防水卷材虽然时间较短，但已我

21、国研制和使用高分子新型防水卷材虽然时间较短，但已取得了较大的发展。目前的品种有三大类：取得了较大的发展。目前的品种有三大类：橡胶类防水卷橡胶类防水卷材材，塑料类防水卷材塑料类防水卷材 ,橡塑共混型防水卷材橡塑共混型防水卷材。 彩色沥青彩色沥青沥青混凝土沥青混凝土 v玻璃玻璃已广泛地应用子已广泛地应用子建筑物建筑物，具有采光、防护、吸声、，具有采光、防护、吸声、隔热、装饰（美观）等功能。隔热、装饰（美观）等功能。v除建筑行业外，玻璃还应用于除建筑行业外，玻璃还应用于轻工轻工、交通交通、医药医药、化工化工、电子电子、航天航天等领域。等领域。v常用玻璃品种可分为常用玻璃品种可分为:平板玻璃平板玻璃；

22、装饰玻璃装饰玻璃；安全玻璃安全玻璃；防辐射玻璃防辐射玻璃；玻璃砖玻璃砖。v陶瓷陶瓷是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材料。料。 彩绘玻璃彩绘玻璃 玻璃玻璃 瓷砖瓷砖v塑料塑料是以是以有机高分子化合物有机高分子化合物为基本材料，为基本材料，加入各种加入各种改性添加剂改性添加剂后，在一定的温度和后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。压力下塑制而成的材料。 塑料特点塑料特点:v表观密度小；表观密度小；v导热性差；导热性差；v强度重量比大；强度重量比大；v化学稳定性良好；化学稳定性良好；v电绝缘性优良；电绝缘性优良；v消音吸振性良好；消音吸振性良好

23、；v富有装饰性。富有装饰性。 塑料缺点：塑料缺点： 弹性模量较小；弹性模量较小； 刚度差；刚度差； 容易老化。容易老化。 塑料模壳成品和施工现场塑料模壳成品和施工现场 常用的吸声材料有常用的吸声材料有:v无机材料无机材料：水泥蛭石板、石膏砂浆：水泥蛭石板、石膏砂浆(掺水泥和玻璃纤维掺水泥和玻璃纤维)、水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆等。水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆等。v有机材料有机材料；软木板、木丝板、穿孔五夹板、三夹板、木；软木板、木丝板、穿孔五夹板、三夹板、木质纤维板等。质纤维板等。v多孔材料多孔材料：泡沫玻璃、脲醛泡沫塑料、泡沫水泥、吸声：泡沫玻璃、脲醛泡沫塑料、泡沫水泥、吸声蜂窝板、泡沫塑料等

24、。蜂窝板、泡沫塑料等。矿棉装饰吸声板矿棉装饰吸声板 实木类吸声板实木类吸声板 金属类吸声板金属类吸声板 v1.防腐涂料防腐涂料 品种有：品种有：过氯乙烯漆；过氯乙烯漆；环氧树脂漆；环氧树脂漆；酚醛漆；酚醛漆；沥青漆；沥青漆；聚氨酯漆。聚氨酯漆。 v 2.树脂胶泥耐腐蚀材料树脂胶泥耐腐蚀材料 是以各种是以各种合成树脂合成树脂为主要材料，加入为主要材料，加入固化剂固化剂、填料填料、溶溶剂剂及及其他助剂其他助剂等配制而成。等配制而成。 v3.玻璃钢防腐材料玻璃钢防腐材料 是是玻璃纤维增强塑料（玻璃纤维增强塑料（FRP）的俗称。的俗称。 是以是以合成树脂合成树脂为胶粘剂，加人为胶粘剂，加人稀释剂稀释剂

25、、固化剂固化剂和和粉料粉料等配成胶料，以等配成胶料，以玻璃纤维玻璃纤维或其制品作增强材料，经过或其制品作增强材料，经过一定的成型工艺制成的一类复合材料。一定的成型工艺制成的一类复合材料。 v 4.防腐塑料板材防腐塑料板材 塑料板材在防腐蚀工程中是应用非常广泛的一类材料。塑料板材在防腐蚀工程中是应用非常广泛的一类材料。多数塑料对多数塑料对酸酸、碱碱、盐盐等腐蚀性介质具有良好的耐受等腐蚀性介质具有良好的耐受能力。能力。建筑材料的防火性能包括：建筑材料的防火性能包括：v建筑材料的燃烧性能（包括：建筑材料的燃烧性能（包括：着火的难易程度着火的难易程度、火焰传火焰传播程度播程度、燃烧时的发热量燃烧时的发

26、热量等）；等）；v耐火极限；耐火极限；v燃烧时的毒性；燃烧时的毒性；v燃烧时的发烟性。燃烧时的发烟性。 玻镁防火板塑料模板玻镁防火板塑料模板防火布防火布防火材料防火材料 v绝热材料是绝热材料是保温保温、隔热隔热材料的总称。材料的总称。v一般是指轻质、疏松、多孔、松散颗粒、纤维状的材料，而且孔隙一般是指轻质、疏松、多孔、松散颗粒、纤维状的材料，而且孔隙之间不相连通的，绝热性能就越好。之间不相连通的，绝热性能就越好。v绝热材料分绝热材料分无机绝热材料无机绝热材料和和有机绝热材料有机绝热材料。泡沫砖泡沫砖绝热砖绝热砖对建筑物主要起装饰作用的材料称装饰材料对建筑物主要起装饰作用的材料称装饰材料 。 外墙装饰材料外墙装饰材料 内墙装饰材料内墙装饰材料 地面装饰材料地面装饰材料 顶棚装饰材料顶棚装饰材料 47 结束语结束语