建筑工程材料与施工机械电子教案.ppt

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1、建筑工程材料与施工机械 强强度度：材材料料在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗破破坏坏的的能能力力，有有抗抗拉拉、抗压、抗弯等强度。抗压、抗弯等强度。弹弹性性和和塑塑性性：材材料料在在外外力力作作用用下下产产生生的的变变形形，一一旦旦外外力力取取消消，材材料料能能完完全全恢恢复复原原来来形形状状的的性性质质称称为为弹弹性性。如如果果取取消消外外力力后后，材材料料继继续续保保持持变变形形后后的的形形状状尺尺寸寸称称为塑性。为塑性。脆脆性性和和韧韧性性：材材料料在在外外力力作作用用下下，并并无无明明显显的的塑塑性性变变形形就就发发生生突突然然破破坏坏的的性性质质称称为为脆脆性性。在在冲冲击击荷荷载载、

2、振振动动荷荷载载作作用用下下，材材料料能能承承受受很很大大的的变变形形而而不不破破坏坏的的性能称为韧性。性能称为韧性。与工程有关的力学性质与工程有关的力学性质建筑材料 黑色金属：钢、铁。有色金属：铜、铝及其合金。金属材料天然石材：花岗岩、大理石、砂岩等。烧土制品：砖、瓦、陶瓷、铸石等。玻璃制品：各种玻璃。复合材料：玻璃纤维塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土等。无机材料非金属材料人造石材：混凝土、砂浆制品。有机材料：木材、沥青、树脂、塑料、橡胶等。胶结材料气硬性胶结材料：石膏、石灰、水玻璃等。水硬性胶结材料：水泥。主要工程材料的简介1 1钢材2 2混凝土3 3木材4 4砌体 1.碳素钢碳素钢 根据含

3、碳量的大小分为低碳钢、中碳钢、和高碳钢。根据含碳量的大小分为低碳钢、中碳钢、和高碳钢。随着含碳量的提高，钢的强度提高，但其可焊性和塑性降低。随着含碳量的提高，钢的强度提高，但其可焊性和塑性降低。2.合金钢合金钢 在在碳碳素素钢钢的的基基础础上上，添添加加具具有有改改善善钢钢材材性性能能的的合合金金元元素素，称称为为合合金金钢钢。合合金金元元素素一一般般是是硅硅、锰锰、镍镍、钛钛等等。合合金金元元素素总总含含量量小小于于5%的合金钢称为低合金钢。的合金钢称为低合金钢。低低合合金金钢钢比比碳碳素素钢钢的的强强度度高高，塑塑性性韧韧性性良良好好，而而生生产产工工艺艺和和成成本本却却与与普普通通碳碳素

4、素钢钢相相近近。所所以以在在桥桥梁梁、电电视视塔塔、高高层层建建筑筑中中得得到到广广泛的应用泛的应用。1钢材钢材 钢按其化学成分分为两大类，即碳素钢和合金钢按其化学成分分为两大类，即碳素钢和合金钢，其主要成分为铁和碳，当碳含量小于钢，其主要成分为铁和碳，当碳含量小于2.06%称称钢。大于钢。大于2.06%称为生铁或铸铁。称为生铁或铸铁。建筑钢材的品种建筑钢材的品种1.1.钢板钢板 2.2.型钢型钢 型型钢钢分分为为热热轧轧型型钢钢、焊焊接接型型钢钢和和冷冷轧轧或或冷冷弯弯成成型型的的薄薄壁壁型型钢钢。常常用用热热轧型钢有角钢、工字钢和槽钢等。轧型钢有角钢、工字钢和槽钢等。3.3.钢管钢管 钢管

5、分为无缝钢管和焊接钢管，无缝钢管主要用于工业建筑设备的压钢管分为无缝钢管和焊接钢管，无缝钢管主要用于工业建筑设备的压力管道力管道。4.4.钢筋钢筋 按生产加工工艺和力学性能分为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢按生产加工工艺和力学性能分为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋和钢丝四大类。主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件。筋和钢丝四大类。主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件。钢板为热轧成型，根据不同用途又分为厚板、中板和薄板。建筑钢板为热轧成型，根据不同用途又分为厚板、中板和薄板。建筑上多用中板与各种型钢组成钢结构。上多用中板与各种型钢组成钢结构。图图a 有明显流幅钢材的应力有明显流幅钢材的应力

6、-应变图应变图图图b b 没有明显流幅钢材的应力没有明显流幅钢材的应力-应变图应变图 钢材的强度和变形钢材的强度和变形为为改改善善钢钢材材性性能能，还还可可采采用用热热处处理理的的方方法法，使使钢钢材材达达到到需需要要的的使使用用性性能能。热热处处理理的的方方法法有有退退火火、正正火火、回回火火、和和淬淬火火。通通过过热热处处理理以以改改变变钢钢材材金相组织，获得所需要的性能要求。金相组织，获得所需要的性能要求。退退火火：将将钢钢材材加加热热到到一一定定温温度度后后，在在退退火火炉炉中中保保温温缓缓慢慢冷冷却却。达达到到消消除钢筋内应力、改善钢的显微结构、除钢筋内应力、改善钢的显微结构、提高塑

7、性和韧性性能提高塑性和韧性性能等。等。正正火火：与与退退火火不不同同的的是是加加热热后后在在空空气气中中冷冷却却，与与退退火火相相比比，钢钢材材的的强强度、硬度提高，塑性减小。度、硬度提高，塑性减小。淬淬火火：将将钢钢材材加加热热到到一一定定温温度度，在在水水中中或或油油中中淬淬冷冷，即即迅迅速速投投入入其其中中急速冷却。淬火可使钢材急速冷却。淬火可使钢材硬度大大提高，塑性、韧性明显降低硬度大大提高，塑性、韧性明显降低。回回火火：将将淬淬火火后后的的钢钢材材重重新新加加热热，加加热热温温度度愈愈高高，回回火火后后的的硬硬度度降降低低就愈多，塑性、韧性恢复愈好。就愈多，塑性、韧性恢复愈好。钢钢材

8、材在在潮潮湿湿的的土土壤壤、湿湿度度大大的的空空气气中中、工工业业废废气气中中或或与与酸酸、碱碱、盐盐接接触触，其其表表面面要要被被腐腐蚀蚀，即即表表面面被被氧氧化化或或与与周周围围介介质质产产生生其其它它化化学学反反应应，使使钢钢材材表表面面变变质质，截截面面缩缩小小，承承载载能能力力降降低低或或完完全全丧丧失失承承载载能能，在在高高温温下下锈锈蚀速度更快。蚀速度更快。防防止止钢钢材材锈锈蚀蚀的的最最常常见见的的方方法法是是表表面面处处理理法法。表表面面刷刷漆漆，刷刷一一道道底底漆漆、一一道道面面漆漆；对对于于薄薄壁壁钢钢材材采采用用热热浸浸镀镀锌锌，或或镀镀锌锌后后涂涂塑塑料料涂涂层层；也

9、也可可在在钢钢材材表表面面均均匀匀喷喷涂涂粘粘性性液液态态防防腐腐油油，以以形形成成一一层层透透明明保保护护薄薄膜膜；或或是是采采用用其其他他金金属属层层覆覆盖盖钢钢材材表表面面，如如用用电电镀镀和和喷喷镀镀法法覆覆盖盖其其他他金金属属等等，都都是是有有效效的的防腐方法。防腐方法。制制成成合合金金钢钢是是最最有有效效的的防防锈锈方方法法，但但成成本本高高。在在钢钢中中加加入入能能提提高高抗抗腐腐蚀蚀能能力力的的元元素素，如如低低碳碳钢钢或或低低合合金金钢钢中中加加入入铜铜；铁铁合合金金中中加加入入镍镍、铬铬制制成成不锈钢。不锈钢。钢材的防锈处理钢材的防锈处理n n强度高强度高强度高强度高n n

10、材质均匀材质均匀材质均匀材质均匀n n塑性好塑性好塑性好塑性好n n加工安装性能好加工安装性能好加工安装性能好加工安装性能好钢材的优缺点钢材的优缺点n n耐火性差耐火性差耐火性差耐火性差n n易锈蚀易锈蚀易锈蚀易锈蚀n n维护保养费用高维护保养费用高维护保养费用高维护保养费用高2 2 木木 材材 木材是一种历史悠久的建筑材料。在我国，木材、木材是一种历史悠久的建筑材料。在我国，木材、钢材与水泥构成三大建筑材料。在工程建筑中，木材钢材与水泥构成三大建筑材料。在工程建筑中，木材用途极广。屋架、梁、门窗、地板、桥梁、混凝土模用途极广。屋架、梁、门窗、地板、桥梁、混凝土模板及室内装饰等，都可以使用木材

11、。木材是轻质高强板及室内装饰等，都可以使用木材。木材是轻质高强材料，弹性、韧性好，清晰、美观，易加工。但我国材料，弹性、韧性好，清晰、美观，易加工。但我国森林资源缺乏，木材价格昂贵，一般的结构都不选用森林资源缺乏，木材价格昂贵，一般的结构都不选用木材。木材。树树木木分分为为针针叶叶树树和和阔阔叶叶树树，针针叶叶树树有有红红松松、白白松松、和和杉杉木木等等树树种种。其其材材质质多多松松软软、纹纹理理直直、容容重重小、强度高、易加工，小、强度高、易加工，针叶树是主要建筑用材针叶树是主要建筑用材。阔阔叶叶树树常常用用树树种种有有水水曲曲柳柳、桦桦木木等等。材材质质较较硬硬、容容重重高高、胀胀缩缩大大

12、、易易变变形形、易易开开裂裂。其其加加工工困困难难，但但纹纹理理美美观观，常常用用于于制制成成胶胶合合板板，用用于于室室内内装装饰饰和和制作家具。制作家具。木材的种类和特点木材的种类和特点 木材的主要物理性质是指其含水率、湿胀干缩性、木材的主要物理性质是指其含水率、湿胀干缩性、表观密度等。其中含水率是最重要的指标。表观密度等。其中含水率是最重要的指标。1.1.含水率含水率 含水率为木材中含水量与干燥木材重量百分比。含水率为木材中含水量与干燥木材重量百分比。2.2.干缩湿胀干缩湿胀 吸附水的增加和减少将影响干缩和湿胀，而自由水吸附水的增加和减少将影响干缩和湿胀，而自由水对干缩湿胀不产生影响。纤维

13、饱和点则是产生干缩和对干缩湿胀不产生影响。纤维饱和点则是产生干缩和湿胀的界限。湿胀的界限。木材的物理性质木材的物理性质 由由于于木木材材呈呈各各向向异异性性，顺顺纹纹、横横纹纹强强度度的的差差异异较较大大，木木材各向强度值的大概对比关系如表所示材各向强度值的大概对比关系如表所示(设顺纹压强为设顺纹压强为100)100)。木材各向强度值的对比关系木材各向强度值的对比关系 木材的力学性质木材的力学性质 抗压强度抗压强度抗拉强度抗拉强度顺纹顺纹100100横纹横纹10201020顺纹顺纹200250200250横纹横纹620620为为改改善善木木材材腐腐朽朽、虫虫害害、易易燃燃等等不不利利因因素素，

14、对对木木材材要要进进行行加加工工处处理理，以提高其耐久性。以提高其耐久性。1.1.防腐处理防腐处理主要措施是通风和防潮，使木材的存在环境不适于真菌寄生和繁殖。主要措施是通风和防潮，使木材的存在环境不适于真菌寄生和繁殖。当木材含水率在当木材含水率在20%20%以下时，腐朽菌停止发育，不会发生腐朽；当含水率以下时，腐朽菌停止发育，不会发生腐朽；当含水率在在100%100%以上时，如地下水位以下的木桩也不会腐朽；加强通风使环境湿度以上时，如地下水位以下的木桩也不会腐朽；加强通风使环境湿度降低，经常处于干燥状态；表面涂油漆起隔热防菌作用。另一种防腐方法降低，经常处于干燥状态；表面涂油漆起隔热防菌作用。

15、另一种防腐方法是涂抹防腐剂，其毒性断绝了木材供给真菌的养料，并将其毒死。多数防是涂抹防腐剂，其毒性断绝了木材供给真菌的养料，并将其毒死。多数防腐剂也可以同时防虫，二者互相结合使用的是防腐防虫剂。腐剂也可以同时防虫，二者互相结合使用的是防腐防虫剂。2.2.木材阻燃木材阻燃木材的燃烧温度在木材的燃烧温度在260260290290之间，但若在之间，但若在100100150150的温度条件下的温度条件下持续较常时间，木材也可能被点燃。因此除按规范的要求进行木结构设计持续较常时间，木材也可能被点燃。因此除按规范的要求进行木结构设计外，对防火要求较高的建筑物可采用防火涂料处理，使其变为难燃木材。外，对防火

16、要求较高的建筑物可采用防火涂料处理，使其变为难燃木材。木材处理木材处理 n n质轻而高强质轻而高强质轻而高强质轻而高强n n弹性韧性好弹性韧性好弹性韧性好弹性韧性好n n导热系数小导热系数小导热系数小导热系数小n n装饰性好装饰性好装饰性好装饰性好n n易于加工易于加工易于加工易于加工 木材的优缺点木材的优缺点 n n各向异性各向异性各向异性各向异性n n胀缩变形大胀缩变形大胀缩变形大胀缩变形大n n易燃、易腐易燃、易腐易燃、易腐易燃、易腐3 3混凝土及钢筋混凝土混凝土及钢筋混凝土 混凝土是由混凝土是由水泥、水、砂、石水泥、水、砂、石按一定比例混合，经过搅拌、按一定比例混合，经过搅拌、浇筑成形

17、、凝固硬化形成的人造石材。混凝土中的砂和石在混浇筑成形、凝固硬化形成的人造石材。混凝土中的砂和石在混凝土中起骨架作用。水泥为胶结材料，水使水泥水化，水和水凝土中起骨架作用。水泥为胶结材料，水使水泥水化，水和水泥相互作用则产生物理、化学变化，形成凝胶体将骨料胶结在泥相互作用则产生物理、化学变化，形成凝胶体将骨料胶结在一起形成混凝土块材。一起形成混凝土块材。水灰比（水灰比（W/CW/C）是混凝土中用水量和用水泥量的重量比。它是配）是混凝土中用水量和用水泥量的重量比。它是配制混凝土的重要指标参数，是影响混凝土抗压强度的重要因素制混凝土的重要指标参数，是影响混凝土抗压强度的重要因素.图图 混凝土强度与

18、水灰比的关系曲线混凝土强度与水灰比的关系曲线混凝土强度的主要影响因素混凝土强度的主要影响因素砂砂有有海海砂砂、河河砂砂、山山砂砂，砂砂的的颗颗粒粒在在0.155mm之之间间，它它和和水水泥泥拌拌和和在在一一起起用用以以填填充充石石子子间间的的空空隙隙，而而不不与与水泥发生化学作用。水泥发生化学作用。石石 有碎石、卵石。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥有碎石、卵石。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥浆粘合较好，但拌和物和易性差。卵石表面圆滑，多浆粘合较好，但拌和物和易性差。卵石表面圆滑，多为圆形、椭圆形石块，因此与水泥浆之间粘结性能较为圆形、椭圆形石块，因此与水泥浆之间粘结性能较差。但其拌和物的和易性较好

19、。差。但其拌和物的和易性较好。配合比是指配合比是指1m3混凝土中，水泥、砂子、石子混凝土中，水泥、砂子、石子和水的用量比。混凝土配合比设计的基本要求是：和水的用量比。混凝土配合比设计的基本要求是：强度高，耐久性、和易性好，满足各项指标要求，强度高，耐久性、和易性好，满足各项指标要求，同时节约水泥，降低混凝土的成本。同时节约水泥，降低混凝土的成本。混凝土的配制混凝土的配制混凝土的强度等级混凝土的强度等级 混凝土的强度是指混凝土在承受各种力作用时，混凝土的强度是指混凝土在承受各种力作用时，所能承受的极限应力值。我国规范规定的混凝土等级所能承受的极限应力值。我国规范规定的混凝土等级共十个等级，为共十

20、个等级，为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C60。C30表示边长为表示边长为15cm的混凝土立方体，在温度的混凝土立方体，在温度20和相对湿度和相对湿度90%以上潮湿空气中养护以上潮湿空气中养护28天所测的强度为天所测的强度为30MPa其保证率为其保证率为95%。n n价格低廉价格低廉价格低廉价格低廉n n可塑性好可塑性好可塑性好可塑性好n n配制灵活配制灵活配制灵活配制灵活n n抗压强度高抗压强度高抗压强度高抗压强度高n n耐火性好耐火性好耐火性好耐火性好n n耐久性好耐久性好耐久性好耐久性好n n与钢筋粘结好与钢筋粘结好与钢筋粘结好与钢筋粘结好混凝土

21、的优缺点混凝土的优缺点 n n自重大、比强度低自重大、比强度低自重大、比强度低自重大、比强度低n n抗拉强度低抗拉强度低抗拉强度低抗拉强度低n n导热系数大导热系数大导热系数大导热系数大n n硬化较慢，生产周期长硬化较慢，生产周期长硬化较慢，生产周期长硬化较慢，生产周期长 砌体是由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做成的板块，砌体是由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做成的板块，和水泥、石灰膏等胶凝材料与砂、水混合而成的砂浆，叠合粘和水泥、石灰膏等胶凝材料与砂、水混合而成的砂浆，叠合粘结而成的复合材料。结构所使用的基本材料，种类繁多，目前结而成的复合材料。结构所使用的基本材料，种类繁多，目前使

22、用的大致有空心砖和实心砖两类。使用的大致有空心砖和实心砖两类。4 4砌体砌体 优点优点价格低廉价格低廉施工简便施工简便隔热性好隔热性好耐火性好耐火性好缺点缺点强度低强度低毁坏耕地毁坏耕地质量问题多质量问题多 瓦是建筑房屋的材料，目前种类很多，有粘土瓦、瓦是建筑房屋的材料，目前种类很多，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、大波瓦、聚氯乙水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、大波瓦、聚氯乙烯波纹瓦、玻璃钢波形瓦、沥青瓦和琉璃瓦等。烯波纹瓦、玻璃钢波形瓦、沥青瓦和琉璃瓦等。粘土瓦粘土瓦 主要原料为粘土，经加水拌匀，压模成型、干燥、陪烧而成。主要原料为粘土，经加水拌匀，压模成型、干燥、陪烧而成。水

23、泥瓦水泥瓦 以水泥、砂子为主要原料，经压模成型、养护而成。以水泥、砂子为主要原料，经压模成型、养护而成。石棉水泥瓦石棉水泥瓦 是以水泥、温石棉为原料，经配制、搅拌、压滤成型、养护而成。是以水泥、温石棉为原料，经配制、搅拌、压滤成型、养护而成。钢丝网水泥大波瓦钢丝网水泥大波瓦 原料为水泥和砂子，拌和浇模时中间放一层冷拔钢丝网成型养护而原料为水泥和砂子，拌和浇模时中间放一层冷拔钢丝网成型养护而成。成。1.1.瓦瓦 石材用于很多古建筑，如我国的长城、赵洲桥，以及石材用于很多古建筑，如我国的长城、赵洲桥，以及一些石塔等。一些石塔等。石材按岩石的分类有花岗岩、砂岩、辉长岩、石灰石材按岩石的分类有花岗岩、

24、砂岩、辉长岩、石灰岩、大理岩、片麻岩和石英岩等。岩、大理岩、片麻岩和石英岩等。石材按加工种类分有石材按加工种类分有毛石、碎石、料石、板石、条石等。毛石、碎石、料石、板石、条石等。毛石毛石是在采石场爆破采得的形状不规则的石块，常是在采石场爆破采得的形状不规则的石块，常用于围墙、基础、挡土墙、勒角等。用于围墙、基础、挡土墙、勒角等。料石料石由人工或机械开采出六面体石块，略加凿琢而由人工或机械开采出六面体石块，略加凿琢而成，用途同毛石，但砌体表面平整。成，用途同毛石，但砌体表面平整。石板石板用于地面和饰板，一般用于大理石和花岗岩加用于地面和饰板，一般用于大理石和花岗岩加工成无裂缝、色彩美观的板材，工

25、成无裂缝、色彩美观的板材，长条石长条石可作台阶、路面、地面等。可作台阶、路面、地面等。1.1.石材石材 按我国标准的规定，建筑机械分为以下几种类型：按我国标准的规定，建筑机械分为以下几种类型：(1)(1)挖掘机械挖掘机械：包括单斗挖掘机、多斗挖掘机、挖掘装载机。：包括单斗挖掘机、多斗挖掘机、挖掘装载机。(2)(2)铲土运输机械铲土运输机械：推土机、铲运机、翻斗机等。：推土机、铲运机、翻斗机等。(3)(3)压实机械压实机械：包括压路机、夯实机等。：包括压路机、夯实机等。(4)(4)工程起重机械工程起重机械：包括塔式起重机、履带起重机、施工升降机等。：包括塔式起重机、履带起重机、施工升降机等。(5

26、)(5)桩工机械桩工机械：包括振动桩锤、液压锤、压桩机等。：包括振动桩锤、液压锤、压桩机等。(6)(6)路面机械路面机械：包括沥青洒布机、沥青混凝土摊铺机等。：包括沥青洒布机、沥青混凝土摊铺机等。建筑机械建筑机械 建筑机械是工程建设和城乡建设所用机械设备的总称，建筑机械是工程建设和城乡建设所用机械设备的总称，在我国又称为在我国又称为“建设机械建设机械”、“工程机械工程机械”等。等。(7)(7)混凝土机械混凝土机械：包括混凝土搅拌机、混凝土搅拌输送车、：包括混凝土搅拌机、混凝土搅拌输送车、混凝土泵等。混凝土泵等。(8)(8)混凝土制品机械混凝土制品机械：包括混凝土砌块成型机、空心板挤：包括混凝土

27、砌块成型机、空心板挤压成型机等。压成型机等。(9)(9)钢筋及预应力机械钢筋及预应力机械：包括钢筋强化机械、钢筋成型机：包括钢筋强化机械、钢筋成型机械、钢筋连接机械、钢筋预应力机械等。械、钢筋连接机械、钢筋预应力机械等。(10)(10)装修机械装修机械：包括灰浆制备及喷涂机械、涂料喷刷机：包括灰浆制备及喷涂机械、涂料喷刷机械、地面修整机械、装修吊蓝、手持机动工具等。械、地面修整机械、装修吊蓝、手持机动工具等。(11)(11)高空作业机械高空作业机械：包括高空作业车、高空作业平台等。：包括高空作业车、高空作业平台等。挖掘机械挖掘机械 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机 铲土运输机械铲土运输机械 推土机推土机铲运机铲运机履带起重机履带起重机 起重机械起重机械 塔式起重机塔式起重机 卷扬机（绞车）卷扬机（绞车）滑车（葫芦）滑车（葫芦）平地机平地机 碾压机械碾压机械 光轮压路机光轮压路机 轮胎压路机轮胎压路机 振动压路机振动压路机 振动冲击夯 混凝土搅拌站混凝土搅拌站基础工程机械基础工程机械 落锤落锤 柴油锤柴油锤 静力压桩机静力压桩机 振动锤振动锤 隧道施工机械隧道施工机械 全断面隧道掘进机全断面隧道掘进机 此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢