施工员建筑材料课件.ppt
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1、建筑材料建筑材料施工员专业基础知识施工员专业基础知识主讲:肖琴芳主讲:肖琴芳武汉建筑技术学校目目 录录一、建筑材料的基本性质一、建筑材料的基本性质二、气硬性无机胶凝材料二、气硬性无机胶凝材料三、水泥三、水泥四、混凝土四、混凝土五、砂浆及墙体材料五、砂浆及墙体材料六、建筑钢材六、建筑钢材七、木材七、木材八、防水材料八、防水材料九、装饰材料九、装饰材料一、建筑材料的基本性质一、建筑材料的基本性质1、材料基本的物理性质2、材料与水有关的性质3、材料的力学性质4、材料的耐久性1 1、材料基本的物理性质、材料基本的物理性质1、密度:1)概念:材料的密度是指材料在特定的体积状态下,单位体积的质量。2)分类
2、:实际密度(密度)、表观密度、堆集密度(按材料的体积状态分)3)三种密度的区别:实际密度:实际密度是指材料在绝对密实状态下,单位体积的质量,一般简称密度。(不包含孔隙体积)表观密度:表观密度是指材料在自然状态下,单位体积的质量。(包含孔隙体积)(随孔隙内水分多少而变化)堆积密度:堆积密度是指散粒状材料(粉状、粒状或纤维状等)在自然堆积状态下,单位体积的质量。(包含孔隙体积)(随松散程度而变化)4)单位:gcm3或kgm3 5)计算公式:1 1、材料基本的物理性质、材料基本的物理性质(2)材料的孔隙率和密实度1)孔隙率(P):材料体积内孔隙部分所占的比率,在数值上等于材料孔隙部分的体积与其表观体
3、积(总体积)的比率。2)密实度(D):材料体积内被固体物质所充实的程度,在数值上等于固体物质的体积占其表观体积的百分率。3)两者关系:P+D=1 4)孔隙率和密实度都是表征材料密实性能的指标。5)材料孔隙率的大小、孔的粗细和形态等,是材料构造的重要特征,它关系到材料的一系列性质,如强度、耐久性、吸水性、保温隔热性和吸声性等等。6)公式:1 1、材料基本的物理性质、材料基本的物理性质(3)材料的空隙率和填充率1)空隙率:是指散粒状材料在特定的堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比率,以P/表示。2)填充率:填充率是指散粒状材料在特定的堆积状态下,被其固体颗粒填充的程度,以D/表示。3)空隙率与填
4、充率的关系是:P/+D/=1 4)填充率和空隙率,均可以作为评定散状材料颗粒之间相互填充的密实程度的技术指标。空隙率还可以作为控制混凝土集料级配与计算砂率的依据。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质 1、亲水性与憎水性亲水性:材料能被水润湿的性质。憎水性:材料不能被水润湿的性质。大多数建筑材料,都属于亲水性材料(如砖、混凝土、加气混凝土砌块、木材等),表面均能被水润湿,且能通过毛细管作用将水吸入材料的毛细管内部。憎水性材料(如:沥青、油漆、石蜡等),能阻止水分的渗入。憎水性材料可用作防水材料,还可用于亲水性材料的表面处理,以降低其吸水性。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质
5、2、材料的含水状态:亲水材料的含水状态可分为四种基本状态:干燥状态:材料的孔隙中不含水或含水极微。气干状态:材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡。饱和面干状态:材料表面干燥,而孔隙中充满水达到饱和。湿润状态:材料不仅孔隙中含水饱和,而且表面上为水润湿附有一层水膜。以上四种状态都是在特定的情况下,还有介于四种之间的。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质3、吸湿性与吸水性(1)吸湿性:材料在空气中吸收空气中水分的性质,称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。式中W含材料的含水率,;m水材料含有水的重量,g;m干材料干燥至恒重时的重量,g。材料含水率的大小,除与材料本身的特性有关外,还与周围环
6、境的温度、湿度有关,在环境湿度增大、温度降低时,材料含水率变大,反之变小。平衡含水率:材料中所含水分与环境湿度所对应的湿度相平衡时的含水率。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质(2)吸水性:材料在浸水状态下,吸收水分的性能称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。(包括质量吸水率和体积吸水率)质量吸水率=(吸水饱和时的质量-干燥状态下质量)/干燥状态下质量 体积吸水率=(吸水饱和时的质量-干燥状态下质量)/自然状态下体积 材料的吸水性能,不仅取决于材料本身是否具有亲水性,还与其孔隙率的大小及孔隙构造有关。材料的开口孔越多,吸水量越大。水分很容易进入开口的大孔,但无法存留,只能润湿孔壁,所
7、以吸水率不大;开口细微连通孔越多,吸水量越大。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质4、耐水性:材料长期在饱和水作用下保持其原有功能,抵抗破坏的能力称为耐水性。耐水性用软化系数表示。软化系数=材料在饱和水状态下的抗压强度/材料在干燥状态下的抗压强度软化系数越大,材料的耐水性越好。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质5、抗渗性材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质,称为抗渗性。混凝土的抗渗性常用抗渗等级来表示。抗渗等级(P)是以规定的试件在标准试验条件下所能承受的最大水压力来确定。如P6、P8、P10、P12。P后面的数字是用材料能承受的最大水压力(MPa)值乘以10。如P10表示
8、混凝土可抵抗渗水压力为1.0MPa。材料的抗渗等级越高,抗渗性越好。(渗透系数越小,抗渗性越好)材料的抗性与孔隙率及孔隙特征有关。开口的连通大孔越多,抗渗性越差;闭口孔隙率大的材料,抗渗性仍可良好。2 2、材料与水有关的性质、材料与水有关的性质6、抗冻性材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻结和融化(冻融循环)而不破坏,同时也不严重降低强度的性质,称为抗冻性。材料的抗冻性用抗冻等级(F)表示,如F15、F25、F50等。F后面的数字表示材料能经受的冻融循环次数。抵抗冻融循环次数越多,抗冻等级越高,材料的抗冻性也越好。材料受冻融破坏的原因,是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀(约9%),对孔壁造成的压力
9、使孔壁破裂所致。材料的抗冻能力,与材料吸水程度不同、材料强度及孔隙特征有关。一般而言,在相同的冻融条件下,材料含水率越大,材料强度越低及材料中含有开口的毛细孔越多,受到的冻融循环的损伤就越大。3 3、材料的力学性质、材料的力学性质1、材料的强度材料在外力(荷载)作用下,抵抗破坏的能力,称为该材料的强度。其值通常以 f 表示。材料按外力作用的方式不同,可以将强度分为抗拉强度、抗压强度、抗弯(折)强度和抗剪强度等。材料的抗拉、抗压和抗剪强度按下式计算:式中 f 抗拉、抗压和抗剪强度,MPa;F材料抗拉、抗压和抗剪破坏时的荷载,N;A材料的受力面积,mrn2;材料的抗弯强度(也称抗折强度)与材料的受
10、力情况和截面形状有关。当矩形截面的试件 跨中作用一集中荷载时,材料抗弯强度按下式计算:式中 f 抗弯强度,MPa;F材料抗弯至破坏时的荷载,N;b,h材料的截面宽度、高度,mm;L两支点的间距,mm。3 3、材料的力学性质、材料的力学性质2、材料的弹性与塑性材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复到原来形状的性质称为弹性。这种当外力取消后瞬间内即可完全消失的变形,即为弹性变形。材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能消失的变形,称为塑性变形(或永久变形)。土木工程中有不少材料称为弹塑性材料,它们在受力时
11、,弹性变形和塑性变形同时发生,外力去除后,弹性变形恢复,塑性变形保留。材料在弹性范围内,其应力与应变成正比。(单位面积上的内力称为应力;单位长度上的变形称为应变。)3 3、材料的力学性质、材料的力学性质2、材料的脆性和韧性脆性:材料在外力作用下,无明显塑性变形而突然破坏的性质,称为脆性。脆性材料抵抗冲击荷载或振动作用的能力较差。脆性材料的抗压强度一般比抗拉强度高。韧性:材料在冲击或振动荷载作用下,能吸收较大的能量,产生一定的变形而不破坏的性能。钢材比混凝土有大得多的韧性。4 4、材料的耐久性、材料的耐久性材料的耐久性:材料在使用过程中,能够抵抗所处环境中各种介质的侵蚀而不破坏,并保持其原有性质
12、的能力称为耐久性。(亦即抗老化能力)土木工程材料在使用中会受到多种因素的作用,使其性能变坏。所以,在构筑物的设计及材料的选用中,必须慎重考虑材料的耐久性问题,以利节约材料,减少维修费用,延长构筑物的使用寿命。耐久性是材料的一种综合性能,它包括抗冻性、抗渗性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等。此外,材料的强度、密实性能、耐磨性等也与材料的耐久性有着密切的关系。材料在使用过程中,除受到各种外力的作用外,还长期受到周围环境和各种自然因素的破坏作用,这些作用一般可分为物理作用、化学作用及生物作用等。为了提高材料的耐久性,可根据材料的组成、性质、用途以及所处的环境条件等因素,采取相应的措施。如木材表面
13、涂刷油漆、墙面粘贴墙面砖等都是提高材料耐久性的有效措施。二、气硬性胶凝材料二、气硬性胶凝材料 1、胶凝材料的概念及分类2、石灰的性质及应用3、石膏及制品的性质及应用1 1、胶凝材料的概念及分类、胶凝材料的概念及分类胶凝材料:建筑上用来将砂子、石子、砖、石块、砌块等散粒材料或块状材料粘结为整体的材料。胶凝材料按其化学成分可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两类。有机胶凝材料是以高分子化合物为主要成分的胶凝材料,如沥青、树脂等。无机胶凝材料按硬化条件不同,分为气硬性和水硬性两种。气硬性无机胶凝材料:是指以无机矿物为主要成分的,能单独的或与其他材料混合成塑性浆体,在空气中硬化成为具有一定强度的胶结料。如
14、石灰、石膏、水玻璃等。水硬性无机胶凝材料:不仅能在空气中硬化,而且能更好的在水中硬化,并保持和继续发展其强度的胶凝材料。如水泥。气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境,水硬性胶凝材料既可适用于地下,也可用于水中环境。2 2、石灰、石灰(1)石灰的生产与熟化:石灰的生产:(900-1000)(石灰岩)CaCO3CaO(块状生石灰)+CO2石灰的熟化:Ca0+H2O=Ca(OH)2(熟石灰膏)+热量(体积膨胀2-3.5倍)欠火石灰:在煅烧的过程中,若温度过低或煅烧时间不足,使得CaCO3不能完全分解。欠火石灰是不能消解的废品。过火石灰:如果煅烧时间过长或温度过高,杂质与石灰会熔结,将生成着色较深、块
15、体致密的过火石灰。过火石灰在熟化时十分缓慢,往往在已硬化后的制品中形成崩裂或隆起。故需陈伏2-3周。2 2、石灰、石灰(2)石灰的特性1)可塑性好、保水性好。熟石灰表面吸附一层厚的水膜,因此,具有良好的可塑性和较好的和易性。在水泥砂浆中掺人石灰膏,能使其可塑性和保水性显著提高,方便施工。2)吸湿性强。生石灰吸湿性强,是传统的干燥剂。3)凝结硬化慢,强度低。由于石灰浆结晶和碳化过程的相互制约、相互影响,导致石灰的硬化速度较慢,并且Ca(OH)2晶体的强度也不高。通常,1:3石灰砂浆28d的抗压强度只有0.20.5MPa。4)体积收缩大。石灰浆在硬化过程中,由于水分的大量蒸发,引起体积收缩,使其开
16、裂,因此,除调成石灰乳作薄层涂料外,不宜单独使用。为了避免石灰收缩引起的开裂,常在石灰中掺人适量的砂、麻刀、玻璃纤维、纸筋等。5)耐水性差。石灰结晶后的成分Ca(OH)2能溶于水,若长期受潮或被水浸泡,会使已硬化的石灰溃散。2 2、石灰、石灰(3)石灰的应用1)配制石灰砂浆和石灰乳涂料。用石灰膏和砂或麻刀、纸筋等配制成的石灰砂浆、麻刀灰、纸筋灰广泛用作内墙、顶棚的抹面砂浆。用石灰膏和水泥、砂配制成的混合砂浆通常作墙体砌筑或抹灰之用。由石灰膏稀释成的石灰乳常用作内墙和顶棚的粉刷涂料。2)配制灰土和三合土。灰土(石灰+黏土)和三合土(石灰+黏土+砂、石或炉渣等填料)的应用,在我国有很长的历史。经夯
17、实后的灰土或三合土广泛用作建筑物的基础、路基或地面的垫层,其强度和耐水性比石灰或黏土都高。3)制作碳化石灰板。碳化石灰板是将磨细生石灰、纤维状填料(如玻璃纤维)或轻质骨料(如矿渣)搅拌、成型,然后经人工碳化而制成的一种轻质板材。为了减小表观密度和提高碳化效果,多制成空心板。这种板材能锯、能刨、能钉,适宜作非承重内墙板、天花板等。4)制作硅酸盐制品。磨细生石灰或消石灰粉与砂或粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰等硅质材料经配料、混合、成型,再经常压或高压蒸汽养护,就可制得密实或多孔的硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖及砌块、加气混凝土砌块等。5)配制无熟料水泥。将具有一定活性的材料(如粒化高炉矿渣、粉煤灰、煤
18、矸石灰渣等工业废渣),按适当比例与石灰配合,经共同磨细,可得到具有水硬性的胶凝材料,即为无熟料水泥。3 3、石膏、石膏 建筑石膏是一种以硫酸钙(CaS04)为主要成分的气硬性胶凝材料。(1)石膏的技术性质石膏呈白色粉末状,密度约为2.602.75gcm3,堆积密度约为8001100kgm3。建筑石膏易受潮吸湿,凝结硬化快,因此在运输、储存的过程中,应注意避免受潮及混入杂物。不同质量等级的石膏应分别储运,不得混杂。建筑石膏储存期为3个月,若超过3个月,应重新检验并确定其质量等级。3 3、石膏、石膏(2)建筑石膏的特性1)凝结硬化快。建筑石膏的初凝和终凝时间都很短。2)凝固时体积微膨胀。建筑石膏在
19、凝结硬化时具有微膨胀性,其体积膨胀率约为0.050.15。3)孔隙率大,表观密度小,保温、吸声性能好。建筑石膏硬化后,由于多余水分的蒸发,内部形成大量孔隙(约占总体积的50%60)。石膏制品具有表观密度小、质轻,保温隔热性能好和吸声性强等特点。4)具有一定的调温调湿性。石膏制品的热容量大,吸湿性强,在室内温度、湿度变化时,由于制品的“呼吸”作用,使环境温度、湿度能得到一定的调节。5)耐水性、抗冻性差。石膏是气硬性胶凝材料,吸水性大,长期在潮湿环境中,其晶体粒子间的结合力会削弱,直至溶解,因此不耐水,不抗冻。6)具有防火性。石膏具有防火性,可阻止火势蔓延,起到防火作用。3 3、石膏、石膏(3)建
20、筑石膏的用途1)室内抹灰及粉刷。石膏洁白细腻,用于室内抹灰、粉刷,具有良好的装饰效果。2)制作石膏制品。由于石膏制品质量轻,且可锯、可刨、可钉,加工性能好,同时石膏凝结硬化快,制品可连续生产,工艺简单,能耗低,生产效率高,施工时制品拼装快,可加快施工进度等,是当前着重发展的新型轻质材料之一。三、水泥三、水泥1、水泥的生成:(1)水泥熟料是由石灰石、粘土、铁矿粉等按适当比例混合、磨细、制成生料、入窑煅烧(约1450)成黑色球状水泥熟料。(2)水泥=水泥熟料(磨细)+混合物+石膏混合物:为改善水泥性能、调节水泥的强度等级而加的矿物 质材料。活性混合材料(火山灰、粉煤灰等):具有水硬性,可改善水泥的
21、性能,如降低水化热等。非活性混合材料(石英砂、石灰石、粘土等):起填充作用,不损害水泥性能、与水泥无化学反应,调节水泥强度等级。石膏:起缓凝作用,但加入量过多,会导致水泥石的膨胀破坏。一般占水泥成品质量的3%-5%。三、水泥三、水泥2、水泥的分类:(1)按水泥熟料化学成分分:硅酸盐系列水泥(最常用)、铝酸盐系列水泥、硫铝酸盐系列水泥、铁铝酸盐系列水泥、氟铝酸盐系列水泥。(2)按水泥的用途及性能分:通用水泥(如硅酸盐水泥)专用水泥(如低热水泥、快硬硅酸盐水泥)三、水泥三、水泥3、硅酸盐系列水泥的分类:(通用水泥)(1)硅酸盐水泥:P(不掺加混合材料)P(掺不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣
22、)(2)普通(硅酸盐)水泥:PO(掺加6%-15%的混合材料)(3)矿渣(硅酸盐)水泥:PS(掺加20%-70%的矿渣)(4)火山灰(硅酸盐)水泥:PP(掺加20%-50%的火山灰)(5)粉煤灰(硅酸盐)水泥:PF(掺加20%-40%的粉煤灰)(6)复合(硅酸盐)水泥:PC(掺加15%-50%的两种或以上混合材料)三、水泥三、水泥3、常用水泥的特性三、水泥三、水泥4、常用水泥的应用三、水泥三、水泥5、常用水泥的技术要求:(1)国家标准规定的硅酸盐水泥的九项技术要求:水泥中的不溶物、氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量、碱含量、水泥的细度、凝结时间、安定性、强度。三、水泥三、水泥(2)几个指标的说明
23、:A、细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥细度决定了水泥的凝结硬化时间、强度和均质性等性能。根据国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB 175-1999的规定,硅酸盐水泥的细度用比表面积评定,且不得小于300m2kg。B、凝结时间 水泥的凝结时间分为初凝和终凝。初凝:为水泥从开始加水拌合,至水泥浆开始失去可塑性所需的时间。终凝:是从水泥开始加水拌合,至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。国家标准规定:硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6.5h(390min)。三、水泥三、水泥C、体积安定性:水泥体积安定性简称水泥安定性,是指水泥浆体在凝结硬化过程中,体积变化的均匀性。
24、安定性不良的水泥,在浆体硬化过程中或硬化后产生不均匀的体积膨胀,使水泥制品产生膨胀性的裂缝、翘曲,甚至崩溃,严重影响工程质量。所以,国家标准规定体积安定性不合格的水泥应定为废品,严禁用于建设工程中。安定性不良的原因:熟料中过多的游离氧化镁、三氧化硫等及石膏掺量过大。D、强度与强度等级:分别用3d和28d的抗压和抗折强度。硅酸盐水泥:42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。其他五种水泥:32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。(R表示早强型水泥)各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表12的规定。三、水泥三、水泥三、水泥三、
25、水泥(3)出厂水泥应保证出厂强度,其余技术要求应达标。凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项未达标时,均为废品,凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项未达标,或混合材料掺量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时,为不合格品。(4)关于水化热 水化热是指水泥和水之问发生化学反应时放出的热量。在冬期施工中,水化热可以维持水泥的正常凝结和硬化,使水泥石在凝结硬化之前免遭冻结;但在大体积混凝土工程中,由于聚集在制品内部的水化热不易散出,常使制品内部的温度高达5060oC,由于温度应力的作用,可使水泥制品产生膨胀性的裂缝。因此大体积混凝土要采取施工措施。三、水泥三、水泥6、其他品种的水泥
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