新材料及新工艺知识.docx

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新材料及新工艺知识

新材料及新工艺知识

——讲座

（一）建筑节能技术领域

⏹关键技术：

⏹1、新型保温、隔热墙体、屋面工程应用技术；

⏹2、节能门窗、遮阳与通风设施生产与工程应用技术；

⏹3、供热采暖、空调制冷工程应用技术；

⏹4、新能源（太阳能、风能、地下能源、沼气等可再生能源）技术；

⏹5、节能照明工程应用技术；

⏹6、其它建筑节能技术。

（二）建筑节地技术领域

⏹关键技术：

⏹1、兼顾私密性的高密度住宅小区或建筑群规划设计与技术；

⏹2、地下空间开发利用技术；

⏹3、立体停车设备工程应用技术。

（三）建筑节水技术领域

⏹关键技术：

⏹1、中水回用技术；

⏹2、节水器具工程应用技术；

⏹3、给水排水设备工程应用技术；

⏹4、建筑综合节水技术。

关键技术：

⏹1、中水回用技术；

⏹2、节水器具工程应用技术；

⏹3、给水排水设备工程应用技术；

⏹4、建筑综合节水技术。

（四）绿色建材与建筑节材技术领域

⏹关键技术：

⏹1、可循环利用新型建材及绿色建材工程应用技术；

⏹2、混凝土预制构件生产与工程应用技术；

⏹3、高强、高性能混凝土技术；

⏹4、高强钢筋工程应用技术；

⏹5、建筑垃圾工程应用技术。

（五）环境保障技术领域

⏹关键技术：

⏹1、室内环境保障技术；

⏹2、室外环境保障技术；

⏹3、住区内垃圾收集、储存、运输、处理技术

（六）新型建筑结构技术领域

⏹关键技术：

⏹1、钢结构技术；

⏹2、钢－混凝土混合结构技术；

⏹3、采用模网技术的现浇剪力墙结构技术；

⏹4、现浇框架结构技术；

⏹5、配筋混凝土小型空心砌块结构技术。

（七）建筑施工技术领域

⏹关键技术：

⏹1、地基基础施工技术；

⏹2、钢结构及装配式结构施工技术；

⏹3、高层、大空间结构施工技术；

⏹4、新型冷加工钢筋生产与连接技术；

⏹5、混凝土工程施工技术；

⏹6、新型施工机具工程应用技术；

⏹7、信息化施工技术。

（八）信息化技术领域

⏹关键技术：

⏹1、楼宇自控技术；

⏹2、办公、通讯自动化技术；

⏹3、园林浇洒智能化技术；

⏹4、消防系统、电梯系统智能化技术。

第一部分：

概述

房屋建筑的分类：

⏹住宅、旅馆、办公楼、体育馆（人为创造的空间环境）

⏹居住建筑、公共建筑、工业建筑、农业建筑

房屋建筑的发展

房屋建筑的要求：

⏹设计——适用、经济、美观——舒适、健康、节能

⏹材料——经久、耐用、多功能——绿色、生态、环保

⏹施工-------装配化、机械化

问题的提出？

Ø管理的对象——项目人（甲、乙方）

（房屋）

材料—物质基础

Ø新材料出现对人员素质提出挑战

Ø房地产行业的不断发展，对从事项目管理的人员提出了一定挑战

结构-材料-施工的有机联系

⏹结构体系（按材料发展与结构体系理论）

⏹砖石结构

⏹混凝土结构

⏹钢结构

⏹预应力结构

⏹膜结构

⏹组合结构

承重体系

⏹砖混结构

⏹框架结构

⏹框剪结构

⏹筒结构

⏹目前住宅产业的主流模式是以钢筋混凝土框架结构为主

住宅建筑体系大变革

⏹“禁粘令”的实行

⏹提高了热工设计标准，建筑节能法规实施

⏹住宅变革体现在

以钢筋混凝土框架结构为主

以建造多层集合住宅为主（西方国家不同）

以发展部品化材料为主

按房屋建筑材料功能分类

⏹结构材料（承重）

⏹墙体材料（围护）

⏹屋面材料（防水）

⏹装饰材料（舒适）

第二部分：

房屋建筑材料现状及发展

一、新型结构材料的现状及发展趋势

⏹普通混凝土向高性能混凝土发展的趋势

普通混凝土——以水泥为主的人造复合材料、19世纪出现、20世纪应用、21世纪仍主宰的

材料之一

传统施工的程序

⏹现场搅拌（滚筒式、塑性混合料）

⏹小车推运、料斗吊装

⏹现场浇注

⏹机械振捣

居住建筑发展的迅速加快

⏹现代施工技术的要求

⏹施工周期和效率

⏹机械化水平

⏹集中搅拌、远距离运输

显然，对混凝土性能提出了很高要求

大流动性（自密实）、高强度（打破长期垄断20-30等级局面）、高耐久性

高性能混凝土的问世

⏹高性能混凝土（HighPerformanceConcrete）是当今土木工程界最热门的材料之一。

⏹自“高性能混凝土（HPC）”一词提出以来，已近10年历史，但至今对它没有统一的解释或定义。

⏹以美国的P．K．Mehta和加拿大的P．C．Aitcin为代表的学者们认为高性能混凝土应该是高耐久性，而不仅仅是高强度。

除了强度之外，高耐久性还应该包括高的体积稳定性（收缩和徐变小）、低渗透性和高工作性；

⏹法国规定高性能混凝土的圆柱体强度应该在50MPa以上；

⏹以东京大学冈村甫为代表的日本学者认为高流态、免

振自密实混凝土就是高性能混凝土。

我国权威人士认为

⏹HPC是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，除采用优质水泥、水和集料以外，必须采用低水胶比和掺加足够数量的矿物细掺料与高效外加剂，HPC应同时保证下列性能：

耐久性、工作性、各种力学性能、适用性、体积稳定性和经济合理性。

满足现代化房屋建筑的需求

⏹各大混凝土搅拌站应运而生（省内上百家）

⏹实现了集中搅拌、泵车运输、泵管浇注（施工效率提高）

⏹混凝土质量的保证体系（原材料检验）

高性能混凝土的优点

⏹可以根据工程需要，调整流动性（通过矿物掺合料、外加剂，所谓双掺技术）

⏹可以根据工程部位选择任意强度等级（通过水胶比的变化）

⏹可以满足使用寿命（通过各种耐久性措施）

高性能混凝土的缺点

⏹体积稳定性不易保证（养护不当，容易收缩、开裂）

原因：

各种外加剂与水泥适应问题

各种矿物掺合料品质问题

小水胶比带来的自收缩问题

高性能混凝土质量管理

⏹选择有信誉、技术力量强的搅拌厂

⏹注意督促施工方出示各种性能指标的检测报告

⏹注意查找施工质量保证体系的漏洞

⏹从高性能混凝土向新型混凝土发展

绿色高性能混凝土

⏹符合以下条件才能称得上是绿色高性能混凝土：

⏹所使用的水泥必须为绿色水泥;是针对“绿色型”水泥工业来说的。

绿色型水泥工业是指将资源利用率和二次能源回收率均提高到最高水平，并能够循环利用其它工业的废渣和废料;技术装备上更加强化了环境保护的技术和措施;产品除了全面实行质量管理体系外，还真正实行全面环境保护的保证体系；粉尘、废渣和废气等的排放几乎接近于零，真正做到不仅自身实现零污染、无公害，又因循环利用其它工业的废料、废渣，而帮助其它工业进行三废消化，最大限度地改善环境。

绿色高性能混凝土

⏹最大限度地节约水泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”--二氧化碳、二氧化硫、氧化氮等气体，以保护环境

⏹更多地掺加经过加工处理的工业废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥，保护环境，并改善混凝土耐久性

⏹大量应用以工业废液，尤其是黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂，帮助其它工业消化处理难以处治的液体排放物。

再生骨料混凝土

⏹

轻质混凝土

⏹轻质陶粒配制——轻骨料混凝土

⏹蒸压（养）方法——加气混凝土

⏹引气发泡形成——泡沫混凝土

⏹压制成型——纤维混凝土

⏹轻质、高强、多功能混凝土

轻质混凝土

⏹轻质陶粒配制——轻骨料混凝土

⏹蒸压（养）方法——加气混凝土

⏹引气发泡形成——泡沫混凝土

⏹压制成型——纤维混凝土

⏹轻质、高强、多功能混凝土

新型结构及材料

⏹建筑的平面布置和竖向体型日益复杂，使得结构的布置在竖向、平面以及刚度方面都出现了许多不规则的结构，这样就造成了结构在地震作用下的反应极为复杂，对地震作用下结构的抗震性能提出了更高的要求。

单一的钢筋混凝土结构已不能适应现代建筑发展的需要，新的结构形式随之不断涌现。

新型结构混凝土

⏹竖向结构混凝土材料

⏹钢骨混凝土——钢骨混凝土结构是指在钢筋混凝土内部配置钢骨的组合结构，简称SRC（SteelReinforcedConcrete）结构

⏹特点——抗震性能优异

⏹SRC结构同钢结构相比，可节约钢材50%左右，每平方米造价可降低10%～40%

⏹同钢筋混凝土结构相比，在用钢量相同时，强度提高

⏹应用——上海的金茂大厦应用了，国内首座以该结构建造的住宅也竣工了

新型结构形式

⏹预应力钢骨混凝土（PrestressedSteelReinforcedConcrete）

⏹大跨、重载的结构、高层建筑中对构件截面尺寸有要求的场合

⏹优点：

可避免强梁弱柱（850*2000米梁）,无裂缝,变形小

⏹应用：

南京金山大厦主楼32层，高133.7米

⏹施工要点:

梁底混凝土的振捣质量（180毫米的塌落度,自密实混凝土）;带模浇水养护

新型结构形式

⏹钢管混凝土

⏹优点:

可以将混凝土的劣化性能（收缩性、脆性等）消除，发挥其优化性能（掺膨胀剂、限制收缩、自密实混凝土的应用

⏹应用：

较成熟在深圳南方国际广场30层建筑

保温混凝土

⏹珍珠岩颗粒

⏹蛭石颗粒

⏹聚苯颗粒

⏹炉渣颗粒

⏹住宅地面（埋设管道兼保温）、屋面

水平向结构新材料

⏹现浇无黏结预应力聚苯板复合楼板（示意图）

⏹特点：

保温、隔声

智能化结构新材料

⏹损伤自诊断混凝土

⏹温度自调节混凝土

⏹仿生自愈合混凝土

智能化

⏹起源——当时的苏联科学家采用碳墨为导电组分制备了水泥基导电复合材料。

后相继出现的水泥基磁性复合材料、具有屏蔽磁场和电磁波的水泥基复合材料、损伤自诊断水泥基复合材料、自动调节环境温度、湿度的水泥基复合材料等。

途径

⏹通过自诊断、自调节、自增强、自修复、自钝化，自防护方式，利用机敏性达到目标，可以有多种手段：

⏹掺入一定量特殊碳纤维可以配制损伤自诊断混凝土。

损伤自诊断混凝土本身就是传感器，无需外接传感器，对混凝土内部室内的温度和湿度有严格要求的建筑物，为实现稳定的温度和湿度控制

混凝土裂纹的自防护

⏹在混凝土传统组分中复合特殊组分或者在混凝土内部形成智能型仿生自愈合网络系统，当混凝土材料出现裂纹时，部分胶粘剂流出并深入裂缝，使混凝土裂缝重新愈合。

二、墙体材料的发展趋势

⏹这一类用途的材料发展是最活跃的，从理念到认识再到材料本身经历的时间可以说既漫长又持续，至今仍然处于不断发展中

⏹我国房屋建筑材料中70%是墙体材料，尽管大力提倡墙改，目前的住宅产业在墙体材料表现仍属粗放增长方式

几个特征

⏹黏土砖占据主导地位

耗煤量大（砖60公斤/立方米、条板14公斤/立方米）

⏹小块墙体材料制品为主

年建造15亿平方米民用建筑，70%采用小块类，接近年产10亿立方米（7000万吨标煤）

⏹湿作业多

从粗放型向集约型转变的关键

⏹应用“部品化”墙体材料

⏹框架结构中的填充材料实现三化（部品化、工厂化、机械化）

⏹以板材为代表发展装配化施工，改变湿作业为干作业，加快施工速度（北京、上海开始限制黏土空心砖作框架结构填充墙）

墙材部品化的基础

⏹墙板已经被我国政府墙改技术政策确定为墙材主要发展方向之一

⏹发展何种墙板考虑住宅结构特点

建筑生产水平

资源条件

墙板的品种、材质、特点

⏹品种厚板（各种空心板，不需龙骨）

薄板（石膏板、硅钙板）

材质：

工业废渣、玻璃纤维增强、陶粒

石膏板50（公斤/平方）

优点：

自重轻条板100（公斤/平方）

混凝土砌块200（公斤/平方）

避免过多的湿作业、简化工序

墙板的发展

⏹厚板优于薄板

施工简单、隔声好（薄板的成本达到同样隔声效果高于厚板）

我国集合住宅特点与西方住宅有一定差距，决定住宅材料以发展厚板更好一些

面临的现状

⏹墙材的改革，一方面有一个大方向作导向，同时根据我国房地产业现状，块材不可能马上淘汰

⏹强制性技术标准《墙材应用统一技术规范》正在编写，包括

技术规范

⏹块材类

⏹板材类

⏹砂浆类

⏹保温隔热类

⏹防水防渗材料

⏹配套产品

⏹材性要求

⏹复合墙体性能

⏹静力设计

⏹构造措施

⏹抗震设计

⏹施工要求

重要的几个阶段

⏹过去的实心砖已逐渐告别建筑舞台

⏹随之空心砖、多孔砖等替代产品曾占据市场

⏹而后大力提倡和发展混凝土空心砌块、加气混凝土等产品

⏹在此基础上，各种材料制作的大板墙体材料也风靡建筑市场，目前仍以此条主线运作。

新型墙体材料

⏹强调从理念上重新认识新型墙体材料

⏹应注意四个环节的突出

⏹资源、能源、环境、性能

⏹更注重节能环保的相互联系

政策

⏹国家税务总局正在出台物业税政策，将来高标准节能建筑的物业税有可能减免，开发商建设低能耗住宅，享受墙改基金返还，并能得到优惠的贴息贷款。

内涵之一

⏹资源要素

起点——从墙材原料看，一是土（节土），二是烧（节煤）

发展——改革初期，实—空既称作“新型”

问题——脱离不了黏土及烧的本质

提法——新型墙材是指非黏土类墙材（浙江率先提出）

可见，从资源要素看，新型墙材的衡量标准是黏土资源量

内涵之二

⏹性能要素

⏹从居住者要求看居者有其屋

舒适性

强度、变形、耐久、抗风化、稳定、保温、防水、无辐射、无污染、环保、规格与建筑模数协调

内涵之三

⏹体系要素

从产品到性能整个过程看

生产设备、工艺

产品多元化、规格多样化

辅助材料配套化

技术配套化

内涵之四

⏹环境要素

原料

链条反映生产

使用

废弃

归纳：

材料与技术、经济相关联

材料与资源、能源、环境相关联

建立新型墙材综合评价体系

⏹选用模糊层次分析法

非粘土砖

⏹

（一）孔洞率大于25％非粘土烧结多孔砖和空心砖（符合国家标准GB13544－2000和GB13545－1992的技术要求）

⏹烧结页岩砖（符合国家标准GB/5101—1998的技术要求）

各种混凝土砌块

⏹

（一）普通混凝土小型空心砌块（符合国家标准GB8239－1997的技术要求

⏹

（二）轻集料混凝土小型空心砌块（符合国家标准GB15229－1994的技术要求

⏹（三）蒸压加气混凝土砌块（符合国家标准GB/T11968－2006的技术要求）

⏹（四）混凝土空心砌块（符合国家标准GB13545—1992的技术要求）

建筑砌块

⏹

（一）石膏砌块（符合行业标准JC/T698－1998的技术要求）

⏹

（二）炉渣混凝土小型空心砌块

各种建筑板材

⏹

（一）玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（简称GRC板，符合行业标准JC666－1997的技术要求）。

⏹

（二）纤维增强低碱度水泥建筑平板（符合行业标准JC626/T—1996的技术要求）。

⏹（三）蒸压加气混凝土板（符合国家标准GB15762－1995的技术要求）。

⏹（四）轻集料混凝土条板（参照行业标准《住宅内隔墙轻质条板》JC/T3029－1995的技术要求）。

各种建筑板材

⏹（五）钢丝网架水泥夹芯板（符合行业标准JC623－1996的技术要求）。

⏹（六）石膏墙板（包括纸面石膏板、石膏空心条板）。

其中：

纸面石膏板（符合国家标准GB／T9775－1999的技术要求）；石膏空心条板（符合行业标准JC/T829－1998的技术要求）。

⏹（七）金属面夹芯板（包括金属面聚苯乙烯夹芯板、金属面硬质聚氨酯夹芯板和金属面岩棉、矿渣棉夹芯板）

节能新型墙体材料

⏹绝热混凝土模块

⏹适用于7层以下的住宅

⏹轻、抗震、保温、不产生热桥

⏹施工的模板既是保温层又是永久模板

三、新型防水材料的发展趋势：

⏹据2006年最新新兴建材行业研究报告：

发展趋势是：

重点发展改性沥青卷材（APP、SBS）

积极发展高分子卷材（三元乙丙）

适当发展防水涂料

努力开发密封和堵漏材料

新型防水材料数量发展

⏹新型防水材料要在2010年达70%以上

1、改性沥青防水卷材（50%）

⏹2、高分子防水卷材（25%

⏹3、防水涂料（15%）

⏹4、密封、堵漏材料（10%）

四、装饰材料的发展趋势

⏹是一个新兴产业，目前已有4000余种，以高、中、低共存方式，成为住宅产业不可缺少的建筑材料

⏹05年工程量达到1万亿元，产值达到建筑造价的50%，预计2010年市场容量将达1.4万亿元

⏹随着房地产升温有增无减

装饰材料的种类及特点

⏹玻璃

⏹玻璃曾被认为用作建筑门窗采光材料而主要起着控制光线的作用，随着现代建筑技术的发展，建筑玻璃正在向多品种、多功能方向发展，近年来，兼具装饰性与功能性的玻璃新品种不断问世，为现代建筑设计提供了更多的选择性。

从建筑玻璃组成及品种看，选择余地包括有保证安全特性的钢化玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃磨光玻璃彩绘玻璃；还有侧重调节热量特性的热反射玻璃、吸热玻璃；保温性优异的中空玻璃等等。

突出装饰性的压花玻璃、

从建筑玻璃应用形式看，玻璃幕墙可谓是建筑外墙装饰最独特的体现形式，是建筑艺术与建筑技术相互结合的佳作，它的特点在于自重轻、可光控、保温绝热、装饰性好，它的出现使建筑这一凝固的音乐随着玻璃幕墙产生的光洁明亮而变的生机勃勃，一改过去单一沉重厚实建筑外墙的传统装饰风格。

外饰面石材及其应用

⏹表观密度表观密度又称容重，是指石材在自然状态下单位体积的质量。

它与石材的组成成分、孔隙率及含水率有关。

表观密度的大小间接反映石材的致密程度与孔隙的多少。

通常情况下，石材的表观密度愈大，则愈致密，空隙愈少，其抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈强，导热性愈好。

如致密的花岗岩和大理石，其表观密度接近于密度，一般为2500～3100kg/m3，而多孔隙的火山凝灰岩、浮石等，其表观密度远小于密度，为500—1700kg/m3。

外饰面石材性能

⏹吸水性吸水性指石材在水中吸收水分的性质。

主要与石材的孔隙率及孔隙特征有关，同时还与其中的矿物成分、湿润性及浸水条件有关。

孔隙特征相同的石材，孔隙率愈大的，则吸水率愈高，其浸水时间愈长，吸水的饱和程度也愈大。

外饰面石材性能

⏹抗冻性石材的抗冻性用冻融循环次数表示。

在规定的试验次数内，材料表面无贯穿裂纹，重量损失不超过5％，强度减少不大于25％的，则抗冻性合格。

根据能经受的冻融循环次数，可将石材分为：

5、10、15、25、50、100及200等等级。

一般吸水率低于0.5％的石材，其抗冻性较高，可无须进行抗冻性试验。

外墙装饰趋势——简洁、明快、大方、庄重、豪华、富丽堂皇

⏹花岗岩材料——仍占有主导地位——庄重、气派（大型建筑、居住建筑也有）

⏹施工方法——以干挂式为主——室内墙面也开始应用干挂方法

⏹玻璃幕墙材料——曾经一度风靡后光污染问题受到冲击，仍有应用——简洁、明快、富丽堂皇

⏹施工方法——以暗框安装多于明框安装（密封材料、连接件）效果不同

⏹铝塑板幕墙——近几年的热门——质轻、大方、豪华、

⏹施工方法——

装饰材料的绿色化

⏹人类的衣食住行与环境息息相关。

构成居住环境的重要物质基础之一则是建筑材料及其装饰材料。

近年来，人们在认识装饰材料给生活居住带来的舒适、美观及享受同时，也更加深切意识到建筑装饰材料产生的负面影响，这就是装饰材料在制造或使用中产生的各种有害物质及对人体造成的伤害。

因此，建筑装饰材料的绿色化继绿色建筑材料的提出，已成为21世纪建筑装饰领域备受人们关注的话题。

内墙装饰趋势——舒适、无味、无害、无放射、调节小气候

⏹涂料

⏹壁纸

⏹木墙群

涂料类

⏹涂料中有机溶剂挥发是造成环境污染的主要原因

⏹传统的低固含量溶剂型建筑涂料往往含50％左右的有机溶剂

⏹有机溶剂可以由一些酯类、酮类、醚类、醇类以及苯、甲苯、二甲苯等芳香烃经不同比例配制而成有机溶剂可以由一些酯类、酮类、醚类、醇类以及苯、甲苯、二甲苯等芳香烃经不同比例配制而成

胶粘剂类

⏹人造板材中甲醛气体危害人体肺部

结构、施工、材料一体化