解读土木工程概论第2章-土木工程材料课件

,概 论,土木工程,第二章,土木工程材料,解读土木工程概论第2章-土木工程材料课件,1.,了解常用的土木工程材料。,2.,了解建筑功能材料的分类及其性能。,3.,了解建筑功能材料的新发展。,2.1,常用土木工程材料,2.2,建筑功能材料,2.3,建筑功能材料的新发展,本章目录,基本要求,1.了解常用的土木工程材料。2.1 常用土木工程材料本章目,第,2.1,节 常用土木工程材料,钢材,水泥,混凝土,砂浆,了解常用的土木工程材料,本节目录,基本要求,第2.1节 常用土木工程材料钢材了解常用的土木工程材料本节目,2.1.1,钢材,钢材,是在严格的技术控制条件下生产的，品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高。常温下能承受较大的冲击和振动荷载。,钢材,具有良好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，便于装配。,2.1.1 钢材 钢材是在严格的技术控制条件下生产的,2.1.1,钢材,建筑钢材分为,钢结构用钢,和,混凝土结构用钢,。前者主要是型钢，后者主要是钢筋、钢丝和钢绞线等。建筑钢材的原料多为碳素钢和低合金钢。,2.1.1 钢材 建筑钢材分为钢结构用钢和混凝土结,槽钢,钢管,角钢,H,型钢,工字钢,钢结构用型,钢,槽钢钢管角钢H型钢工字钢钢结构用型钢,钢筋,钢铰线,混凝土结构用钢,钢筋钢铰线混凝土结构用钢,2.1.2,水泥,1,、定义,水泥,是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料,。,2.1.2 水泥1、定义,硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,硫铝酸盐水泥,铁铝酸盐水泥,水 泥,（按组成成分分）,2,、分类,水 泥2、分类,通用水泥,专用水泥,特性水泥,水 泥,（按用途性能分）,2,、分类,水 泥2、分类,白色硅酸盐水泥和彩色水泥,抗硫酸盐硅酸盐水泥,砌筑水泥,膨胀水泥,其他水泥,2,、分类,其他水泥2、分类,2.1.3,混凝土,1,、定义,混凝土,是由胶凝材料、水和粗集料、细集料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。,2.1.3 混凝土1、定义,2,、分类,（,a,）按所用胶凝材料分类,水泥混凝土,石膏混凝土,沥青混凝土,聚合物混凝土,水玻璃混凝土,（,b,）按体积密度分类,重混凝土,普通混凝土,轻混凝土,2、分类（a）按所用胶凝材料分类（b）按体积密度分类,3,、普通混凝土,普通混凝土组成材料：,水泥,、,粗骨料,、,细骨料,、水,组成过程：水水泥 水泥浆砂 水泥砂浆粗骨料,混凝土,作用：,1.,水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用；,2.,水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。,3.,水泥浆还在砼硬化后起胶结作用,将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的人造石材。,1-,石子；,2-,砂子；,3-,水泥浆；,4-,气孔,3、普通混凝土普通混凝土组成材料：水泥、粗骨料、细骨料、水作,4,、特种混凝土,高性能混凝土,高强混凝土,抗渗混凝土,纤维混凝土,聚合物混凝土,特种混凝土,4、特种混凝土 特种混凝土,2.1.4,砂浆,1,、定义,砂浆,是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。砂浆与混凝土的区别在于不含粗骨料，可认为砂浆是混凝土的一种特例，也可称为细骨料混凝土。,2.1.4 砂浆1、定义,水泥砂浆,石灰砂浆,混合砂浆,砂 浆,（按胶凝材料分）,2,、分类,水泥石灰砂浆,水泥黏土砂浆,石灰黏土砂浆,混合砂浆,砂 浆2、分类 混合砂浆,3,、砂浆的强度,根据砂浆的抗压强度划分的若干等级，称为,砂浆的强度,，并以,“M”,和应保证的抗压强度值（,MPa,）表示，其强度等级分别为,M2.5,、,M5.0,、,M7.5,、,M10,、,M15,、,M20,。,影响砂浆强度的因素有材料性质、配比、施工质量等，此外还受被粘结块体材料的表面吸水性影响。,3、砂浆的强度 根据砂浆的抗压强度划分的若干等级，称为,第,2.2,节 建筑功能材料,1.,建筑防水堵水材料,2.,绝热材料,3.,吸声隔声材料,4.,建筑装饰及复合功能材料,1.,了解建筑功能材料的类型和性能,本节目录,基本要求,第2.2节 建筑功能材料1.建筑防水堵水材料2.绝热材,2.2.1,建筑防水堵水材料,1,、定义,防水材料,是指具有防止建筑工程结构免受雨水、地下水、生活用水浸蚀的材料。,堵水材料,还需要满足带水操作的施工要求,2.2.1 建筑防水堵水材料1、定义,2,、分类,（,a,）按建筑防水材料的外观形态分类,防水卷材,防水涂料,密封材料,刚性防水材料,（,b,）按特性分类,柔性防水材料,刚性防水材料,2、分类（a）按建筑防水材料的外观形态分类（b）按特性分类,2,、分类,柔性防水材料,是指具有一定柔韧性和较大延伸率的防水材料，如防水卷材、有机涂料，他们构成柔性防水层。,刚性防水材料,是指采用较高强度和无延伸能力的防水材料，如防水砂浆、防水混凝土等，他们构成刚性防水层。,2、分类 柔性防水材料是指具有一定柔韧性和较大延伸率的,3,、防水材料的性能与选用,防水材料,是可卷曲成卷状的柔性防水材料。它是目前我国使用量最大的防水材料。,防水卷材,主要包括,普通沥青防水卷材,、,改性沥青防水卷材,和,合成高分子防水卷材,三个系列。,3、防水材料的性能与选用 防水材料是可卷曲成卷状的柔,（,1,）,防水卷材,常见普通,沥青防水卷材,的特点与应用范围,（1）防水卷材常见普通沥青防水卷材的特点与应用范围,改性,沥青防水卷材,改性沥青防水卷材,是以改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、片状、粒状或薄膜材料为覆盖层材料制成可卷曲的片状防水材料。,改性沥青防水卷材比普通沥青防水卷材温梯度稳定性差、延伸率小等缺点，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度较高、延伸率较大等特点。,改性沥青防水卷材 改性沥青防水卷材是以改性沥青为涂盖层,合成高分子,防水卷材,合成高分子防水卷材,是指以合成橡胶、合成树脂或两者共混体为基料，加入适量的化学助剂和填充料等，经不同工序加工而成的可卷曲的片状防水材料；或把上述材料与合成纤维等复合形成两层或两层以上可卷曲的片状防水材料。,合成高分子防水卷材具有多方面的优点，如高弹性，高延伸性，良好的耐老化性、耐高温性和耐低温性等。,合成高分子防水卷材 合成高分子防水卷材是指以合成橡胶、,（,2,）,防水,涂料,防水涂料,是以高分子材料为主题，再常温下呈无定形液态，经涂布能在结构物表面固化形成具有相当厚度并有一定弹性的防水膜的物料总称。,按主要成膜物质可分为乳化沥青类防水涂料、改性沥青类防水涂料、合成高分子类防水涂料和水泥基防水涂料等。,（2）防水涂料 防水涂料是以高分子材料为主题，再常温下,沥青基,防水,涂料,沥青基防水涂料,是以沥青为基料配制而成的水乳型或溶剂型防水涂料。,乳化沥青,主要适用于防水等级较低的工业与民用建筑屋面、混凝土地下室和卫生间防水、防潮；粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层；拌制冷用沥青砂浆和混凝土铺筑路面等。,沥青基防水涂料 沥青基防水涂料是以沥青为基料配制而成的,改性沥青类,防水,涂料,改性沥青类防水涂料,指以沥青为基料，用合成高分子聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。改性沥青类防水涂料,在,柔韧性、抗裂性、拉伸强度、耐高低温性能、使用寿命等方面比沥青基涂料有很大改善。,这类涂料常用产品有氯丁橡胶沥青防水涂料、水乳型橡胶沥青防水涂料、,APP,改性沥青防水涂料、,SBS,改性沥青防水涂料等。这类涂料广泛应用各级屋面和地下，以及卫生间等防水工程。,改性沥青类防水涂料 改性沥青类防水涂料指以沥青为基料，,合成高分子类,防水,涂料,合成高分子防水涂料,指以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。这类涂料具有高弹性、高耐久性及优良的耐高低温性能。,常用产品有聚氨酯防水涂料、有机硅防水涂料等。适用于高防水等级的屋面、地下室、水池及卫生间的防水工程。,合成高分子类防水涂料 合成高分子防水涂料指以合成橡胶或,（,3,）密封材料,建筑密封材料,是能承受位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的定形和不定形的材料。它可起到防水作用，同时也起到防尘、隔汽与隔声的作用。,密封材料可分为,定形,和,不定形,两大类：,定形密封材料,是指具有特定形状的密封衬垫（如密封条、密封袋、密封垫等）；,不定形密封材料,是指一种粘稠状的材料（俗称密封膏和嵌缝膏）。,（3）密封材料 建筑密封材料是能承受位移以达到气密、水,（,4,）刚性防水材料,刚性防水材料,是指以水泥、砂、石为原料或其内掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调整配合比、,抑制,或减少孔隙率、改变孔隙特征、增加各原材料界面间的密实性等方法，配制成具有一定抗渗性能水泥砂浆、混凝土类防水材料。,（4）刚性防水材料 刚性防水材料是指以水泥、砂、石为原,4,、建筑堵水材料的种类与用途,建筑堵水材料,主要用于房屋建筑、构筑物、水工建筑等在有水或潮湿环境下的防水堵漏。故需满足带水操作的施工要求。,按施工方式，建筑堵漏止水材料分为灌浆材料、柔性嵌缝材料、刚性止水材料及刚性抹面材料。,4、建筑堵水材料的种类与用途 建筑堵水材料主要用于房屋,2.2.2,绝热材料,1,、定义,在建筑中，习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫做,保温材料,；把防止室外热量进入室内的材料叫做,隔热材料,。保温、隔热材料统称为,绝热材料,。,2.2.2 绝热材料1、定义,导热性,指材料传递热量的能力。材料的导热能力用导热系数表示。,导热系数,的物理意义为：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为,1,时，在,1h,内通过,1m,2,表面积的热量。材料导热系数越大，导热性能越好。,工程上将导热系数,0.23W/,（,m,K,）,的材料称为绝热材料。,2,、绝热材料的性能要求,导热性指材料传递热量的能力。材料的导热能力用导热系数,影响材料导热系数的因素有：,(1),材料组成,；,(2),微观结构,；,(3),孔隙率,；,(4),孔隙特征,；,(5),含水率。,影响材料导热系数的因素有：(1)材料组成；,3,、绝热材料的种类及使用要点,（,a,）常用无机绝热材料,多孔轻质类无机绝热材料,纤维状无机绝热材料,绝热材料按照它们的化学组成可以分为,无机绝热材料,和,有机绝热材料,。,（,b,）常用有机绝热材料,泡沫塑料,硬质泡沫橡胶,3、绝热材料的种类及使用要点（a）常用无机绝热材料 绝,2.2.3,吸声隔声材料,1,、吸声材料,吸声材料,是一种能在较大程度上吸收由空气传递的声波能量的建筑材料，在音乐厅、影剧院、大会堂等内部的墙面、地面、天棚灯部位，适当采用吸声材料，能改善声波在室内传播的质量，保持良好的音响效果。,2.2.3 吸声隔声材料1、吸声材料,吸声材料的性能要求,吸声材料的吸声性能以吸声系数表示。吸声系数指声波遇到材料表面时，被吸收的声能（,E,）与入射声能（,E,0,）之比。材料的吸声系数越高，吸声效果越好。,材料的吸声特性除与声波方向有关外，还与声波的频率有关,，同一材料，对于高、中、低不同频率的吸声系数不同。为了全面反映材料的吸声特性，通常取,125Hz,、,250Hz,、,500Hz,、,1000Hz,、,2000Hz,、,4000Hz,等,6,个频率的吸声系数来表示材料的吸声的频率特性。凡,6,个频率的平均吸声系数大于,0.2,的材料，可称为吸声材料。,多孔的吸声材料易于吸湿，安装时应考虑到胀缩的影响，还应考虑防火、防腐、防蛀等问题。,吸声材料的性能要求 吸声材料的吸声性能以吸声系数表示,吸声材料的,种类及使用要点,建筑上常用吸声材料及其吸声结构有如下几种：,多孔吸声材料,薄板振动吸声结构,共振吸声结构,穿孔板组合共振吸声结构,柔性吸声材料,悬挂空间吸声体,帘幕吸声体,吸声材料的种类及使用要点 建筑上常用吸声材料及其吸声结构有,2,、隔声材料,建筑上把主要起隔绝声音作用的材料称为,隔声材料,。隔声材料主要用于外墙、门窗、隔墙以及隔断等。隔声可分为隔绝空气声（通过空气传播的声音）和隔绝固体声（通过撞击或振动传播的声音）。两者的隔声原理截然不同。,对于隔绝固体声音最有效的措施是采用不连续结构处理。,即在墙壁和承重梁之间，房屋的框架和墙壁及楼板之间加弹性衬垫，这些衬垫的材料大多可以采用上述的吸声材料，如毛毡、软木等。将固体声转换成空气声后而被吸声材料吸收。,2、隔声材料 对于隔绝固体声音最有效的措施是采用不连续,2.2.4,建筑装饰及符合功能材料,1,、建筑装饰材料的分类与基本要求,建筑上把铺设、粘贴或涂刷在建筑物内外表面，主要起装饰作用的材料称为,装饰材料,。,2.2.4 建筑装饰及符合功能材料1、建筑装饰材料的分类与,建筑装饰材料通常按照在建筑中的装饰部位分类。,地面装饰材料,。如地面涂料、陶瓷地砖、花岗岩、木地板、复合材料等。,外墙装饰材料,。如玻璃制品、涂料、铝塑复合板、面砖、花岗岩、装饰混凝土等。,内墙装饰材料,。如墙纸与墙布、涂料、装饰板、复合制品等。,天棚装饰材料,。如塑料吊顶等。,分类,建筑装饰材料通常按照在建筑中的装饰部位分类。分类,建筑装饰材料的基本要求除了颜色、光泽、透明度、表面组织及形状尺寸等美感方面外，还应根据不同的装饰目的和部位，要求具有一定的环保、强度、硬度、防火性、阻燃性、耐水性、抗冻性、耐污染性、耐腐蚀性等特性要求。,基本要求,为了加强对室内装饰装修材料污染的控制，保障人民群众的身体健康和人身安全，国家制订了,GB 6566-2001,建筑材料放射性核素限量以及关于室内装饰装修材料有害物质限量等,10,项国家标准,，并于,2002,年正式实施。,建筑装饰材料的基本要求除了颜色、光泽、透明度、表面组,10,项国家标准如下：,GB18580-2001,室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量；,GB18581-2001,室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有和物质限量；,GB18582-2001,室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量；,GB18583-2001,室内装饰装修材料 胶粘剂中有害物质限量；,GB18584-2001,室内装饰装修材料 木家具中有害物质限量；,GB18585-2001,室内装饰装修材料 壁纸中有害物质限量；,GB18586-2001,室内装饰装修材料 聚氯乙烯卷材地板中有害物质限量；,GB18587-2001,室内装饰装修材料 地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有害物质释放限量；,GB18588-2001,混凝土外加剂中释放氨限量；,GB6566-2001,建筑材料放射性核素限量。,10项国家标准如下：,2,、建筑玻璃及建筑陶瓷,建筑玻璃,玻璃,是以石英、纯碱、石灰石和长石等在高温下熔融、成型、急冷而成的无定性晶态物质。用于建筑的玻璃包括平板玻璃、建筑艺术玻璃、玻璃建筑构件和玻璃质绝热隔声材料等。,2、建筑玻璃及建筑陶瓷建筑玻璃 玻璃是以石英、纯碱、石灰,建筑工程上常用的玻璃制品有：,普通平板玻璃,磨砂玻璃,釉面玻璃,钢化玻璃,中空玻璃,玻璃马赛克,热反射玻璃,吸热玻璃,Low-E,中空玻璃,主动性节能玻璃,建筑工程上常用的玻璃制品有：普通平板玻璃玻璃马赛克,建筑陶瓷,用于建筑工程的陶瓷制品，则称为,建筑陶瓷,，主要包括墙地砖、陶瓷锦砖、釉面砖、卫生陶瓷和琉璃制品等。,建筑陶瓷 用于建筑工程的陶瓷制品，则称为建筑陶瓷，主要包,2,、建筑涂料,建筑涂料,是指能涂于建筑物表面，并能形成连结性涂膜，从而对建筑物起到保护、装饰或使其具有某些特殊功能的材料。,按主要成膜物质的性质来分，建筑涂料可分为,有机涂料,、,无机涂料,和,有机无机复合涂料,；按使用功能的不同，建筑涂料又可分为,装饰涂料,、,防水涂料,、,防火涂料,和,特种涂料,。,2、建筑涂料 建筑涂料是指能涂于建筑物表面，并能形成连,常见的建筑装饰涂料：,合成树脂乳液内墙涂料,内墙涂料,聚乙烯醇水玻璃内墙涂料,合成树脂乳液砂壁状建筑涂料,溶剂型外墙涂料,无机建筑涂料,常见的建筑装饰涂料：,4,、其他建筑装饰材料,饰面石材,天然石材结构致密、抗压强度高、耐水、耐磨、装饰性好、耐久性好，主要用于装饰等级要求高的工程中。常用的装饰板材有花岗岩和大理石。,4、其他建筑装饰材料饰面石材 天然石材结构致密、抗压强,花岗岩,花岗岩强度高，吸水率小，耐酸性、耐磨性及耐久性好，常用于室内外的墙面及地面。但花岗岩耐火性差，因为石英在高温时（,573,、,870,）会发生晶型转变产生膨胀而破坏岩石结构。,大理石,大理石主要包括大理石和白云岩，主要化学成分为,CaCO3,及,MgCO3,，易被酸侵蚀，故除个别品种（汉白玉、艾叶青等）外，一般不宜用作室外装修，否则会受到酸雨以及空气中酸性氧化物遇水形成的酸类侵蚀，从而失去表面光泽，甚至出现斑点等现象。,花岗岩,壁纸,壁纸可以用不同的方法分类。如可以按壁纸的外观装饰效果分类，有印花壁纸、压花壁纸、发泡壁纸、有光壁纸等；从壁纸的功能上分有装饰性壁纸（只起装饰作用），防火壁纸（可以阻燃防火）、耐水壁纸（可用于潮湿环境）等；从壁纸的施工方法分有现场刷胶裱贴的，有壁纸背面预先涂有压敏胶可以直接裱贴的等。,值得注意的是，壁纸也,存在有害物质污染,的问题。,壁纸 壁纸可以用不同的方法分类。如可以按壁纸的外观装,第,2.3,节 建筑功能材料的新发展,绿色建筑功能材料,2.,复合多功能建材,3.,智能化建材,1.,了解建筑功能材料的前景,本节目录,基本要求,第2.3节 建筑功能材料的新发展绿色建筑功能材料1.了解建筑,2.3.1,绿色建筑功能材料,建筑功能材料发展迅速，且在三方面有较大的发展：一是注重环境协调性，注重健康、环保；二是复合多功能；三是智能化。,2.3.1 绿色建筑功能材料 建筑功能材料发展迅速，,1,、绿色建筑功能材料,绿色材料一般具有以下特征：,(1),满足建筑设计的力学性能、使用功能和寿命要求。,(2),在生产、使用过程中具有最小的环境负荷影响，寿命终结时可实现再生循环利用，对自然环境友好和符合可持续发展原则。,(3),能够满足对人类健康无伤害原则，甚至具有有利于提高人类生活质量水平的功能特性。,1、绿色建筑功能材料绿色材料一般具有以下特征：(1)满足建筑,2,、复合多功能建材,复合多功能建材是指材料在满足某一主要的建筑功能的基础上，附加了其它使用功能的建筑材料。例如抗菌自洁涂料，它既能满足一般建筑涂料对建筑主体结构材料的保护和装饰墙面的作用，同时又具有抵抗细菌的生长和自动清洁墙面的附加功能，满足人们对健康居住环境的要求；又如多功能玻璃，人类制造使用玻璃已有上千年的历史，随着科学技术的发展，建筑玻璃的功能已不仅仅是采光要求，而发展为多功能复合：光线调节、保温隔热、防弹防盗、防辐射、防电磁干扰、装饰等。,2、复合多功能建材 复合多功能建材是指材料在满足某一,3,、智能化建材,所,谓,智能化建材,是指材料本身具有自我诊断和预告失效、自我调节和自我修复的功能并可继续使用的建筑材料。当这类材料的内部发生异常变化时，能将材料的内部状况反映出来，以便在材料失效前采取措施，甚至材料能够在材料失效初期自动进行自我调节，恢复材料的使用功能。例如自修复混凝土材料，相当部分建筑物在完工，尤其受到动荷载作用后，可能会产生不利的裂纹，对抗震尤其不利。,3、智能化建材 所谓智能化建材是指材料本身具有自我诊断,