第3章 土木工程建筑材料.ppt

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1、第3章 土木工程建筑材料3.1 常用建筑材料的基本性质 3.2 粘土砖瓦 3.3 胶凝材料 3.4 混凝土与砂浆 3.5 建筑钢材与钢筋混凝土 3.6 木材 3.7 建筑塑料 3.8 沥青防水材料 3.9 保温材料 3.10 建筑材料图例 3.1 常用建筑材料的基本性质 常用建筑材料的基本性质是指建筑实体或建筑施工中所采用的各种材料，在使用过程中表现出来的一系列普遍共性，也是主要的和最基本的性质，归纳起来可分为物理性质、力学性质和耐久性等方面。3.1.1 建筑材料的物理性质 312建筑材料的力学性质 3.1.3 建筑材料的耐久性 314建筑材料的组成与结构3.1.1 建筑材料的物理性质 常用建

2、筑材料的基本性质是指建筑实体或建筑施工中所采用的各种材料，在使用过程中表现出来的一系列普遍共性，也是主要的和最基本的性质，归纳起来可分为物理性质、力学性质和耐久性等方面。3111 与质量有关的物理性质 3112 与水有关的物理性质 3113 与热工有关的物理性质3111 与质量有关的物理性质 (1)密度 (2)表观密度 (3)堆积密度 (4)孔隙率、密实度 (5)空隙率、填充率3112 与水有关的物理性质 (1)材料的亲水性和憎水性 材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质称为疏水性或憎水性。(2)材料的吸水性和吸湿性 材料在浸水状态下吸收水分

3、的能力，称为吸水性。吸湿性是指材料吸收空气中水分的能力。(3)耐水性 材料长期在饱和水的作用下，不产生破坏，而且强度也不显著降低的性质，称为耐水性。(4)抗渗性 在压力水的作用下，材料抵抗水渗透的性能，称为材料的抗渗性。(5)抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，而强度又不显著降低的性质。3113 与热工有关的物理性质 (1)材料的导热性 (2)材料的热容 312建筑材料的力学性质 3121材料的强度 3122材料的变形 3123材料的脆性和韧性 3124材料的硬度与耐磨性3.1.3 建筑材料的耐久性 建筑材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围各种介质

4、的侵蚀，且长久地保持材料原有性能而不变质、不破坏的能力。3131侵蚀作用主要类型 3132提高材料耐久性 在一定的环境条件下，合理选择材料和正确施工，改善材料的使用条件，减轻外界作用对材料的影响，采取表面保护措施，或使用耐腐蚀材料，可以提高材料的耐久性。3131侵蚀作用主要类型 影响材料长期使用的破坏因素往往是复杂多样的，可概括为物理作用、化学作用、生物作用等破坏。物理作用主要有干湿交替所引起的收缩与膨胀；温度变化所引起的开裂破坏；冻融变化所引起的脱落胀裂等。如木材的干缩湿胀现象，寒冷地区混凝土冻融破坏现象等。化学作用主要是指材料受到酸、碱、盐等物质的水溶液或有害气体的侵蚀作用，使材料的组成与

5、成分发生质的变化而被破坏。如钢材的锈蚀等。生物作用主要是指材料受到虫蛀或微生物菌类的腐蚀作用而引起的破坏。对材料耐久性的评定，可根据某些指标将材料划分为若干等级，如混凝土的抗渗等级、抗冻等级等。314建筑材料的组成与结构 3141材料的组成 3142材料的结构 3143材料的组成、结构对材料性质的影响 3141材料的组成 建筑材料的组成通常是指其化学成分和矿物成分。材料的组成既决定着材料的化学性质，也决定着材料的物理力学性质。当材料与某些介质接触时，在一定条件下，它们会按照化学变化规律发生作用，如钢材的锈蚀、混凝土的碳化等。所以在工程中选用建筑材料时，要考虑到材料的组成，才能达到预期效果。31

6、42材料的结构 建筑材料的结构是指包括从原子结构到宏观结构各个层次的构造状况。材料的结构是决定材料物理力学性能的重要因素。(1)材料的微观结构 微观结构是指物质的分子、原子、离子层次的结构。材料按照微观结构可以分为晶体、玻璃体和胶体。(2)材料的宏观结构 宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的材料的粗大组织，在建筑材料中也称为构造。3143材料的组成、结构对材料性质的影响 材料的组成直接影响着材料的性能。材料组成中的某些成分的改变，会对材料某项性质引起较大改变，而对另一些性质虽然也有影响，但却不明显。材料的结构对材料性质的影响主要表现在材料的物理力学性质上。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度

7、、硬度、熔点、变形、导热性等性质。材料在宏观结构上的差异，同样影响着材料的性质。3.2 粘土砖瓦 砖瓦是建筑工程墙体屋面的常用传统建筑材料，其原料可以就地取材、生产方便、价格低廉、使用灵活，并具有强度较高、耐久性及防火性能较好的特点。但烧制砖瓦需要耗用大量粘土，毁占农田。3.2.1 普通粘土实心砖 3.2.2 黏土空心空心砖与黏土多孔砖 3.2.3 其他砌墙材料 3.2.4 瓦3.3 胶凝材料 工程中用来将砂子、石子等散粒材料或砖、板等块片状材料胶结成整体的材料，称为胶凝材料。胶凝材料按材料的组成，分为两大类：有机胶凝材料(如沥青、树脂等)与无机胶凝材料(如石灰、水泥等)。无机胶凝材料则按照硬

8、化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。3.3.1 石膏 3.3.2 石灰 3.3.3 水玻璃 3.3.4 水泥3.4 混凝土与砂浆 混凝土与砂浆都是由胶凝材料与骨料和水按一定比例配制而成的。二者不同之处是混凝土含有粗骨料而砂浆不含粗骨料。3.4.1普通混凝土 3.4.1.1混凝土的原料及生产 3.4.1.2混凝土的主要技术性质 3.4.2其他品种的混凝土 3.4.3建筑砂浆3.4.1.2混凝土的主要技术性质 混凝土的主要技术性质有：与施工条件相适应的

9、和易性。混凝土在未凝结之前称为混凝土拌合物，拌合物的和易性直接影响着混凝土的搅拌、运输、浇筑、捣实等施工操作及混凝土的质量均匀、成型密实的性能。混凝土的力学性质。混凝土拌合物凝结硬化后，用力学性质来判断混凝土的质量，即应满足混凝土设计强度的要求和混凝土体积变形的要求。混凝土的耐久性。混凝土除了在强度上保证建筑物(构筑物)安全地承受荷载外，还应满足在各种环境介质中具有经久耐用的性能。混凝土强度等级。3.5 建筑钢材与钢筋混凝土 土木工程中用钢多以钢筋混凝土结构为主，如各种类型的钢筋混凝土贮水池，尽管自重大，但可节省大量钢材，并克服钢结构易锈蚀和维护费用大的缺点。3.5.1 建筑钢材 3.5.2

10、钢筋混凝土与预应力混凝土 3.5.2.1 普通钢筋混凝土 3.5.2.2 预应力混凝土 3.5.2.1 普通钢筋混凝土 在混凝土构件中的受拉部分，放人钢筋，称为钢筋混凝土构件。由钢筋承担拉力，混凝土承担压力，二者分工负责。钢筋混凝土的优点很多，坚固、耐久、耐火、抗震能力强，在建筑工程上用途甚广，常用它制作基础、柱、梁、屋架、屋面板、楼板、楼梯等。钢筋混凝土构件的构造和施工方法，现以过梁为例进行说明(图3.2、图3.3)。普通钢筋混凝土构件的制作，按施工方法可分为现浇的和预制的两种。其施工程序都是：支模板、绑钢筋、浇筑混凝土、养护、拆模板。图3.2钢筋混凝土梁的钢筋骨架图3.3钢筋混凝土梁结构3

11、.5.2.2 预应力混凝土 预应力混凝土是由高强钢筋与强度等级在C30以上的混凝土做成的。预应力就是在构件制作时，预先给混凝土施加的一种压力，使混凝土产生预压应力。这个混凝土的预压应力实际上是由给钢筋施加拉力时所产生的。图3.4 预应力混凝土构件制作顺序示意图 混凝土的预压应力的作用在于：当构件承受外力荷载后，在构件的受拉区内的混凝土由于事先已被压缩，因此当钢筋拉伸的最初阶段，钢筋并未受到拉力(由预压应力抵消了)，待外力荷载继续增大，钢筋又进一步被拉伸时，混凝土才开始受到拉力。这样与非预应力钢筋混凝土相比，推迟了混凝土出现裂缝的时间，充分发挥强度较高钢筋的抗拉能力，因此预应力混凝土在土木工程中

12、已被广泛应用。图3.4 预应力混凝土构件制作顺序示意图3.6 木材 木材用于土木工程已有悠久历史，是人类使用最早的建筑材料之一，目前仍是重要的建筑材料。工程中，无论是承重构件的屋架、粱，建筑配件的门窗、墙裙、暖气罩，以及施工时使用的脚手架、模板等，都可以用木材制作。木材与水泥、钢材并列称为建筑三大材料。用于建筑工程的树种主要有针叶栩与阔叶树两大类。木材也存在一些缺点，构造不均匀，各向异性；吸湿后，物理力学性能改变火；易腐朽、易虫蛀、易燃烧。3.7 建筑塑料 用于土木工程中的塑料建材具有以下特点。(1)优良的加工性能 (2)具有多种功能 (3)轻质性 (4)装饰性能 塑料建材还存在着易老化、耐热

13、性差以及防火性能差等缺点，尽管通过适当的配方技术和加工技术可以得到改进，但使用中仍应特别注意。3.8 沥青防水材料 沥青是多种碳氢化合物与氧、硫、氮等非金属衍生物的混合物，在常温下呈固体、半固体或粘性液体，沥青材料具有良好的防水性能和粘结力，故在屋顶和地下室都常用它作为防水材料。常用的沥青有石油沥青和煤沥青，它们的制品主要有防水卷材。3.8.1 石油沥青 3.8.2 煤沥青 3.8.3 沥青玛碲脂 3.8.4 改性沥青 3.8.5 油纸和油毡3.9 保温材料 保温材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。材料的保温性能是以它的导热系数来衡量的，导热系数越小，则通过材料传送的热量越少，保温

14、隔热性能就越好。保温材料以质轻、多孔、吸湿性小、不易腐烂的无机物为最佳。现将几种常用的保温材料介绍如下。3.9.1 纤维状保温材料 3.9.2 粒状保温材料 3.9.3 多孔状保温材料3.10 建筑材料图例 土木工程中的建筑材料种类繁多，通过前面的学习，我们掌握了大多数材料的基本特性，为今后在设计中合理地选材打下了基础。为了使建筑材料制图做到统一，图面清晰简明提高制图效率，满足设计、施工及图纸存档等要求，我们国家制定了房屋建筑制图统一标准(GBT 500012001)。因此在实际设计中，图纸上的建筑材料必须按照房屋建筑制图统一标准规定的符号来表示各种建筑材料，这些符号就叫做图例，见表3.2123所示。