《概论材料环境》PPT课件.ppt
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1、环境环境环境120112031201120312011203建 筑 概 论 第章第章 建筑工程材料建筑工程材料1.2 1.2 1.2 1.2 常用建筑工程材料常用建筑工程材料常用建筑工程材料常用建筑工程材料1.3 1.3 1.3 1.3 新型建筑材料新型建筑材料新型建筑材料新型建筑材料1.4 1.4 1.4 1.4 防水和密封材料防水和密封材料防水和密封材料防水和密封材料1.5 1.5 1.5 1.5 绝热与吸声材料绝热与吸声材料绝热与吸声材料绝热与吸声材料1.1 1.1 1.1 1.1 概概概概 论论论论 1.6 1.6 1.6 1.6 其它建筑材料其它建筑材料其它建筑材料其它建筑材料1.7
2、 1.7 1.7 1.7 未来的建筑材料未来的建筑材料未来的建筑材料未来的建筑材料 1.1 概 论1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化构成各类建筑物和构筑物的材料称为建筑工程材料,它包括建筑构成各类建筑物和构筑物的材料称为建筑工程材料,它包括建筑物、构筑物基础、梁、板、柱、墙体、屋面、地面等所用到的物、构筑物基础、梁、板、柱、墙体、屋面、地面等所用到的各种材料各种材料。1.建筑工程材料的分类按建筑工程材料的功能与用途分类按建筑工程材料的功能与用途分类 结构材料:构成建筑物承重系统的材料结构材料:构成建筑物承重系统的材料 墙体材料:构成建筑物承重及分隔墙体的材料墙体材料:构成建筑物承重及分隔墙
3、体的材料 功能材料:满足各种功能要求的材料功能材料:满足各种功能要求的材料按化学成分分类按化学成分分类2.建筑工程材料的标准化目前我国绝大多数建筑材料都有相应的技术标准,它包括:目前我国绝大多数建筑材料都有相应的技术标准,它包括:产品规格、分类、技术要求、验收规则、代号与标志、运输与贮产品规格、分类、技术要求、验收规则、代号与标志、运输与贮存、抽样方法等存、抽样方法等我国的建筑材料标准等级分为我国的建筑材料标准等级分为:1)国家标准)国家标准是指对全国经济、技术发展有重大意义,必须在全国范围内统一是指对全国经济、技术发展有重大意义,必须在全国范围内统一的标准的标准如:如:GB国标,国标,GBJ
4、国标建(工程建设技术方面的国家国标建(工程建设技术方面的国家标准)标准)GB/T推荐性国家标准推荐性国家标准2)行业标准)行业标准JG是专业产品的技术标准,主要是指全国性各专业范围内统一的标是专业产品的技术标准,主要是指全国性各专业范围内统一的标准准如:如:JC 建材行业标准,建材行业标准,JG建筑行业标准建筑行业标准3)企业标准和地方标准)企业标准和地方标准由企业或地方主管部门发布的技术文件,适用于该企业或该地区由企业或地方主管部门发布的技术文件,适用于该企业或该地区范围。如:范围。如:QB企业标准,企业标准,DB地方标准地方标准1.1.2 建筑工程材料的基本性质 一一.物理性质物理性质1、
5、材料的密度:密度、表观密度、堆积密度材料的密度:密度、表观密度、堆积密度2.2.密实度与孔隙率密实度与孔隙率3.3.填充率与孔隙率填充率与孔隙率4.4.亲水性与憎水性亲水性与憎水性5.5.吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性6.6.抗渗性与抗冻性抗渗性与抗冻性二、材料的力学性质强度、弹性与塑性、脆性与韧性、线性与非线性强度、弹性与塑性、脆性与韧性、线性与非线性三、材料的热工性质导热性、热容量与比热容导热性、热容量与比热容1.2 常用建筑工程材料 1.2.1 气硬性胶凝材料 1.2.2 水 泥 1.2.3 混凝土 1.2.4 建筑砂浆 1.2.5 烧结砖及石材 1.2.6 木材 1.2.7 建筑钢材土木
6、工程上把能够把散料材料或块状材料粘结成一个整体的材土木工程上把能够把散料材料或块状材料粘结成一个整体的材料称为胶凝材料。料称为胶凝材料。分类分类气硬性与水硬性胶凝材料气硬性与水硬性胶凝材料气硬性胶凝材料:只能在空气中凝结硬化,发展、并保持其强气硬性胶凝材料:只能在空气中凝结硬化,发展、并保持其强度。在水中不能硬化,也就不具有强度。度。在水中不能硬化,也就不具有强度。水硬性胶凝材料:既能在空气中硬化,又能更好地在水中硬化,水硬性胶凝材料:既能在空气中硬化,又能更好地在水中硬化,保持并发展其强度。保持并发展其强度。1.2.1 气硬性胶凝材料1.石灰(1)石灰的生产)石灰的生产原料:天然石灰岩、白垩
7、、白云质石灰岩等原料:天然石灰岩、白垩、白云质石灰岩等 成分:成分:CaCO3为主,为主,Mg gCO3为次为次生成:生成:CaCO3 9001000 CaO+CO2 Mg gCO3 700 MgO+CO2 成品的形式成品的形式 块状生石灰块状生石灰煅烧原产品(煅烧原产品(CaO)磨细生石灰磨细生石灰块灰经磨细而得(块灰经磨细而得(CaO)消石灰粉消石灰粉生石灰用适量水熟化而得(主要为生石灰用适量水熟化而得(主要为Ca(OH)2)石灰膏石灰膏 生石灰用较多的水熟化而得(生石灰用较多的水熟化而得(Ca(OH)2和水)和水)块灰块灰生石灰粉生石灰粉(2)石灰的熟化和硬化)石灰的熟化和硬化熟化熟化生
8、石灰生成熟石灰的过程生石灰生成熟石灰的过程CaO+H2O Ca(OH)2+64.8 kj特点:熟化快,放热量大,体积膨胀大特点:熟化快,放热量大,体积膨胀大硬化硬化熟石灰生成碳酸钙的过程熟石灰生成碳酸钙的过程1.结晶作用结晶作用游离水蒸发,游离水蒸发,Ca(OH)2 从饱和溶液中析出并结从饱和溶液中析出并结晶晶2.炭化作用炭化作用Ca(OH)2与空气中的与空气中的CO2合成合成CaCO3结晶,释结晶,释放水分并被蒸发放水分并被蒸发Ca(OH)2+CO2 +n H2O CaCO3+(n+1)H2O 3.炭化的特点炭化的特点炭化过程慢,单独使用易收缩裂缝炭化过程慢,单独使用易收缩裂缝(3)石灰的性
9、质与应用)石灰的性质与应用石灰的性质石灰的性质1)保水性、可塑性好;保水性、可塑性好;2)凝结硬化慢、强度低;凝结硬化慢、强度低;3)耐水性差;耐水性差;4)干燥收缩大。干燥收缩大。石灰的应用:石灰的应用:1)用于抹灰和砌筑;用于抹灰和砌筑;2)生产人造石材生产人造石材硅酸盐混凝土及其制品;碳化石灰板等硅酸盐混凝土及其制品;碳化石灰板等3)拌合成灰土或石灰土;拌合成灰土或石灰土;石灰砂浆的裂纹石灰砂浆的裂纹 实例实例2.石膏(1)石膏的生成)石膏的生成天然石膏经破碎、加热与磨细而获得的以天然石膏经破碎、加热与磨细而获得的以CaSO4为主要成分为主要成分的气硬性胶凝材料的气硬性胶凝材料石膏粉石膏
10、粉(2)建筑石膏的凝结硬化)建筑石膏的凝结硬化建筑石膏与水拌和建筑石膏与水拌和 可塑的浆体可塑的浆体 失去和产生强度失去和产生强度 坚固的固体坚固的固体1)半水石膏溶于水成饱和溶液并与水化合还原成二水石膏半水石膏溶于水成饱和溶液并与水化合还原成二水石膏2)二水石膏结晶析出自由水蒸发,浆体变稠,石膏凝结二水石膏结晶析出自由水蒸发,浆体变稠,石膏凝结(3)建筑石膏的特性)建筑石膏的特性1)凝结硬化快,强度低凝结硬化快,强度低 初凝时间初凝时间6min,终凝时间,终凝时间30min,施工中常掺入缓凝剂。施工中常掺入缓凝剂。2)孔隙率大,表观密度小,保温、吸声性能好孔隙率大,表观密度小,保温、吸声性能
11、好3)具有一定的调温、调湿性具有一定的调温、调湿性4)耐水性、抗冻性差耐水性、抗冻性差5)凝固时体积微膨胀凝固时体积微膨胀 使制品表面光滑、饱满,轮廓清晰。使制品表面光滑、饱满,轮廓清晰。6)防火性好防火性好结晶水蒸发,形成蒸汽幕结晶水蒸发,形成蒸汽幕石膏粉吸潮结粒石膏粉吸潮结粒(五)建筑石膏的应用(五)建筑石膏的应用1.室内抹灰及粉刷室内抹灰及粉刷2.制作石膏制品制作石膏制品用作隔用作隔墙面板的石膏板面板的石膏板用作吊用作吊顶面板的石膏板面板的石膏板石膏装石膏装饰构件构件1.2.2 水泥水泥的分类水泥的分类(1)按用途:通用水泥(一般土木工程中)、专用水泥(道路、)按用途:通用水泥(一般土木
12、工程中)、专用水泥(道路、中低热等)、特种水泥(具突出性能的,快硬、耐腐蚀等)中低热等)、特种水泥(具突出性能的,快硬、耐腐蚀等)(2)按其水硬性物质的名称:硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝)按其水硬性物质的名称:硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、无熟料水泥等酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、无熟料水泥等1.硅酸盐水泥(1)硅酸盐水泥的生产)硅酸盐水泥的生产(2)硅酸盐水泥的凝结与硬化)硅酸盐水泥的凝结与硬化是一个复杂的物理、化学变化过程是一个复杂的物理、化学变化过程凝结过程凝结过程从加水成浆体到变稠,失去塑性的过程从加水成浆体到变稠,失去塑性的过程2.硬化过程硬化过程凝结后从强度的产生并
13、不断增强的过程凝结后从强度的产生并不断增强的过程(3)硅酸盐水泥的主要技术性质)硅酸盐水泥的主要技术性质1)凝结时间凝结时间初凝时间初凝时间加水拌合到开始失去塑性所需的时间加水拌合到开始失去塑性所需的时间 45min终凝时间终凝时间加水拌合到完全失去塑性所需的时间加水拌合到完全失去塑性所需的时间 6h30min2)强度强度按规定方法制作胶砂试件,在标准养护(温度按规定方法制作胶砂试件,在标准养护(温度202,相,相对湿度湿度90%以上)以上)下,测下,测3d和和28d的试件的抗折和抗压强度划分抗压强度的试件的抗折和抗压强度划分抗压强度等级等级3)水化热水化热早期量大,后期量少(早期量大,后期量
14、少(3d达达28d的的5057%,7d达达28d的的7378%)水化热对大体积混凝土不利水化热对大体积混凝土不利2.掺混合材料的硅酸盐水泥(1).混合材料混合材料作用:改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥应用范围、提作用:改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥应用范围、提高水泥产量高水泥产量类型:类型:A.活性混合材料活性混合材料具有火山灰性或潜在水硬性或两者兼有具有火山灰性或潜在水硬性或两者兼有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等B.非活性混合材料非活性混合材料不具有潜在的水硬性和火山灰不具有潜在的水硬性和火山灰调节强度、增加产量、降低水化热。有石英砂、石灰石、活性指标调节强度、增
15、加产量、降低水化热。有石英砂、石灰石、活性指标较低的矿渣、火山灰、粉煤灰等较低的矿渣、火山灰、粉煤灰等(2).普通硅酸盐水泥(普通硅酸盐水泥(PO)1)组成)组成 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+混合材料(混合材料(5%15%)+适量石膏适量石膏2)强度等级)强度等级32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R3)凝结时间)凝结时间 初凝时间:初凝时间:45min 终凝时间:终凝时间:10h(3).矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥1)组成)组成矿渣水泥(矿渣水泥(PS):硅酸盐水泥熟料:硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣(粒化高炉矿渣(207
16、0%)+适量石膏适量石膏火山灰水泥(火山灰水泥(PP):硅酸盐水泥熟料:硅酸盐水泥熟料+火山灰(火山灰(2050%)+适量石膏适量石膏粉煤灰水泥(粉煤灰水泥(PF):硅酸盐水泥熟料):硅酸盐水泥熟料 +粉煤灰(粉煤灰(2040%)+适量石膏适量石膏复合水泥(复合水泥(PC):硅酸盐水泥熟料):硅酸盐水泥熟料 +两种或以上混合材料两种或以上混合材料(1550%)+适量石膏适量石膏2)强度等级)强度等级32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R3)凝结时间:)凝结时间:初凝:初凝:45min 终凝终凝 10h4)与硅酸盐水泥及普通水泥相比,四种水泥的特点)与硅酸盐水泥及普通水
17、泥相比,四种水泥的特点早期强度低,后期强度高。早期强度低,后期强度高。水化放热量较小。水化放热量较小。抗腐蚀抗腐蚀(尤其是抗硫酸盐尤其是抗硫酸盐)性能强。性能强。蒸汽养护效果好蒸汽养护效果好抗碳化能力差抗碳化能力差耐磨性、抗冻性差。耐磨性、抗冻性差。1.2.3 混凝土是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。一定条件下养护而成的人造石材。混凝土的分类混凝土的分类1.普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或
18、卵石)、细骨料(砂)和水拌合,必要时加入适量的外加剂,经硬化而成的一种人造石材。拌合,必要时加入适量的外加剂,经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。各组成材料必须满足一定的规格及技术要求各组成材料必须满足一定的规格及技术要求2.普通混凝土的主要技术性质(1)拌合物的和易性(工作性)拌合物的和易性(工作性)是否易于操作,质量均匀,成型密实的性质是否易于操作,质量均匀,成型密实的性质1).和易性的内容和易
19、性的内容包括包括2.和易性的评定和易性的评定骨料粒径骨料粒径 40mm,坍落度,坍落度10mm时时坍落度法坍落度法骨料粒径骨料粒径 40mm,坍落度,坍落度10mm时时维勃稠度法维勃稠度法方法:方法:流动性:流动、密实地填充模板,反映稀稠程度粘聚性:保水性:组成材料间相互有一定的粘结力,反映整体均质性保持水分,不秘水,反映稳定性(2)混凝土的强度)混凝土的强度1).抗压强度(抗压强度(f)与强度等级与强度等级立方体抗压强度(立方体抗压强度(f)边长边长150的混凝土试件,标准条件的混凝土试件,标准条件(温度(温度203,相对湿度,相对湿度90%以上)下,养护以上)下,养护28d,测得抗压强,测
20、得抗压强度值度值立方体抗压强度标准值(立方体抗压强度标准值(fcu,K)具有具有95%保证率的立方体抗保证率的立方体抗压强度压强度混凝土强度等级(抗压强度标准值大小划分的):混凝土强度等级(抗压强度标准值大小划分的):C7.5、C10、C15、C20、C75、C802).抗拉强度抗拉强度为抗压强度的为抗压强度的1/101/20,且强度等级越高,该比值越小,且强度等级越高,该比值越小,该该值为确定混凝土抗裂度的重要指标。值为确定混凝土抗裂度的重要指标。1.2.4 建筑砂浆1.砂浆的组成及分类砂浆的组成及分类组成:胶凝材料组成:胶凝材料+细骨料细骨料+水水分类:分类:按胶凝材料:水泥砂浆、石灰砂浆
21、、石膏砂浆、沥青按胶凝材料:水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆、沥青砂浆、混合砂浆等砂浆、混合砂浆等按用途:按用途:砌筑砂浆抹面砂浆普通砂浆防水砂浆装饰砂浆黄砂黄砂水泥水泥石灰膏石灰膏建筑砂建筑砂浆制作制作2.砂浆的性质砂浆的性质(1)砂浆的和易性)砂浆的和易性能在粗糙的基面上抹成均匀的薄层,和基面紧密结合能在粗糙的基面上抹成均匀的薄层,和基面紧密结合砂浆拌和物必须满足的要求,包括砂浆拌和物必须满足的要求,包括1)流动性(稠度)流动性(稠度)在自重和外力作用下流动的性能在自重和外力作用下流动的性能2)保水性)保水性保持水分的能力保持水分的能力(2)砂浆的强度等级)砂浆的强度等级砂浆的强度用强度等级表
22、示:砂浆的强度用强度等级表示:分为分为M2.5、M5、M7.5、M10、M15、M20(3)砂浆使用过程中的表示砂浆使用过程中的表示砌筑砂浆:强度等级砌筑砂浆:强度等级抹面砂浆:配合比(体积配合比)抹面砂浆:配合比(体积配合比)砌筑砂浆粉刷砂浆建筑砂建筑砂浆应用用举例例粘贴面砖防水处理1.2.5 砖、砌块及石材砖、砌块及石材是砌体结构的主要砌筑材料。其大多用于建筑砖、砌块及石材是砌体结构的主要砌筑材料。其大多用于建筑工程中承受竖向荷载作用的墙、柱、拱、桥墩、基础等受压构工程中承受竖向荷载作用的墙、柱、拱、桥墩、基础等受压构件和结构中。件和结构中。1.砖砖1)烧结砖)烧结砖以粘土、页岩、煤矸石、
23、粉煤灰为主要原料经陪烧而成的普通砖以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料经陪烧而成的普通砖如烧结普通砖:标准尺寸为如烧结普通砖:标准尺寸为240(长长)115(宽宽)53(厚厚)mm。强度等级有强度等级有MU30、MU25、MU20、MU15和和MU10,MU表示砌表示砌体中的块体,后面的数值表示粘土砖的强度大小,单位为体中的块体,后面的数值表示粘土砖的强度大小,单位为MPa。烧结普通砖烧结普通砖烧结多孔砖烧结多孔砖2)蒸养(压)砖)蒸养(压)砖以石灰和含硅原料(砂、粉煤灰、炉渣、矿渣煤矸石等)加水以石灰和含硅原料(砂、粉煤灰、炉渣、矿渣煤矸石等)加水拌和,经成型、蒸养(压)养护而制成。主要有
24、粉煤灰砖、灰拌和,经成型、蒸养(压)养护而制成。主要有粉煤灰砖、灰砂砖、炉渣砖等砂砖、炉渣砖等如灰砂砖:尺寸与烧结普通砖相同,强度等级有如灰砂砖:尺寸与烧结普通砖相同,强度等级有MU25、MU20、MU15、MU10四个四个煤屑煤屑砖2、砌块、砌块形体大于砌墙砖的人造块材。按产品规格分大型砌块(高度大于形体大于砌墙砖的人造块材。按产品规格分大型砌块(高度大于980)、中型砌块(高度为)、中型砌块(高度为380980)、小型砌块(高度为)、小型砌块(高度为110380)。主要有粉煤灰砌块、加气混凝土砌块、轻骨料混)。主要有粉煤灰砌块、加气混凝土砌块、轻骨料混凝土砌块、混凝土空心砌块等。以蒸养(压
25、)或常压养护制成凝土砌块、混凝土空心砌块等。以蒸养(压)或常压养护制成如硅酸盐砌块是以炉渣为骨料,以粉煤灰、碎石灰、磷石膏等如硅酸盐砌块是以炉渣为骨料,以粉煤灰、碎石灰、磷石膏等工业废料为胶结料,加水搅拌、振动成型、蒸养而成工业废料为胶结料,加水搅拌、振动成型、蒸养而成混凝土空心砌块混凝土空心砌块粉煤灰硅酸盐砌块粉煤灰硅酸盐砌块3.石材石材石材包括由天然石材中开采所得的毛石及经加工制成板状石材、料石材包括由天然石材中开采所得的毛石及经加工制成板状石材、料石和碎石石和碎石1)常用石材)常用石材花岗石:花岗石:质地坚硬,琢磨费工,造价较高,多用于建筑物的基质地坚硬,琢磨费工,造价较高,多用于建筑物
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