建筑材料Word下载.docx
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10.2建筑涂料85
10.3胶粘剂86
11防水材料87
11.1沥青87
11.2防水卷材90
11.3防水涂料90
11.4建筑密封材料91
12绝热材料和吸声材料92
13建筑装饰材料93
13.1建筑装饰材料的基本功能与选择93
13.2建筑装饰用面砖94
13.3建筑装饰用板材94
13.4卷材类装饰材料及装饰涂料95
13.5建筑玻璃95
建筑材料
1绪论
1.1建筑材料的定义、分类及技术标准
建筑材料是指在建筑工程中所使用的各种材料及其制品的总称。
它是一切建筑工程的物质基础。
由于建筑材料的种类繁多,常从不同的角度对其进行分类。
一、按化学成分分类
无机非金属材料:
水泥、石灰、玻璃、砖等
非金属材料
有机非金属材料:
沥青、木材、塑料等
黑色金属:
钢、铁、铬、锰及其合金
建筑材料金属材料
有色金属:
铜、铝、锌、铅及其全金
非金属—非金属复合材料:
普通砼、沥青砼等
复合材料非金属—金属复合材料:
钢筋砼、钢纤维砼等
金属—金属复合材料:
合金钢、铝合金等
二、按使用功能分类
建筑结构材料:
主要是指构成建筑物受力构件所用的材料。
如:
梁、板、柱等。
建筑材料墙体材料:
主要是指建筑物内、外及分隔墙体所用的材料。
有承重与非承重。
建筑功能材料:
主要是指担负某些功能的非承重材料。
如防水材料、绝
热材料、装饰材料等。
三、建筑材料的技术标准
建筑材料的技术标准是生产和使用单位检验、确证产品质量是否合格的技术
文件。
其内容主要包括:
产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标
志、运输和储存注意事项等方面。
世界各国对材料的标准化都很重视,均制定了各自的标准。
如我国的“GB”
和“GB/T”、美国的材料试验协会标准“ASTM”英国标准“BS”德国工业标准“DIN”
日本工业标准“JIS”等。
此外,还有在世界范围内统一使用的“ISO”。
目前,我国常用的标准主要有国家、行业(或部)级、地方级和企业级四类。
(1)国家标准:
国家标准有强制性标准(代号GB)推荐性标准(代号GB/T)
(2)行业(或部)标准:
各行业(或主管部)为了规范本行业的产品质量
而制定的技术标准,也是全国性的指导文件。
如JC、JG等。
(3)地方标准:
地方标准是地方主管部门发布的地方指导文件(代号DB),
适于在该地区使用。
(4)企业标准:
由企业制定发布的指导本企业生产的技术文件(代号QB),
凡没有制定国家标准,部级标准的产品,均应制定企业标准。
标准的一般表示方法是由标准名称、部门代号、标准编号和颁布年份等组成。
目前,主要建筑材料标准内容大致包括材料质量要求和检验两大方面。
有的二者合在一起,有的则分开订立标准。
1.2建筑材料的作用和地位
建筑材料是建筑工程学科的极为重要的一部分,它与建筑设计、建筑结构、建筑经济、建筑施工一样。
具体表现在以下几个方面。
(1)建筑队材料的建筑工程的物质基础。
(2)材料造价占工程总造价的50%—60%。
(3)材料质量直接影响工程质量。
1.3我国建筑材料及建材工业的发展
一、发展概况:
在上古时期,人类居于天然山洞或树巢中,以后逐步采用粘土、石块、木材等天然材料建造房屋。
18000年前的北京周口店龙骨山山顶人,仍是住在天然岩洞里,在距今6000年的西安半坡遗址,已是采用木骨泥墙建房,并发现有制陶窑场。
河南安阳的殷墟,是商朝后期的都城(约公元前1401-公元前1060)建筑技术水平有了明显提高,并有制陶、冶铜作坊,青铜工艺也有相当纯熟,烧土瓦在西周(公元前1060-前711)早期的陕西凤雏遗址中已有发现,并有了在土坯墙上采用三合土(石灰、黄砂、粘土混合)抹面,说明我国劳动人民在3000年前已以烧制石灰,砖瓦等人造建筑材料,冶铜技术也相当高明,到战国时期(公元前475-公元前221)筒瓦、板瓦已广泛使用,并出现了大块空心砖和墙壁装修用砖,在齐都临淄遗址(约公元前850-公元前221)中,发现有炼铜、冶铁作坊,说明当时铁器已有应用。
在欧洲,公元前2世纪已用天然火山灰、石灰、碎石拌制天然混凝土用于建筑,直到19世纪初,才开始采用人工配料,再经煅烧、磨细制造水泥,加它凝结后与英国波特兰岛的石灰面颜色相似,故称波特兰水泥(即我国的硅酸盐水泥),此项发明于1824年由英国人阿期普定取得专利权,并于1925年用于修建泰晤士河水下分路隧道工程。
钢材在建筑中的应用也是19世纪中叶的事,1850年,法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船。
1872年2月在纽约了现了第一所钢筋混凝土房屋,水泥和钢材这两种新材料的问世,为后来建造高层建筑大跨度桥梁提供了物质基础。
古代:
长城(石材)、赵州桥(石材)、山西五台山佛光寺大殿(木结构)等。
现代:
我国水泥占世界总产量的31%、平板玻璃占24%、建筑陶瓷占25%、卫生陶瓷占17%。
简言之:
栖居窠处筑土垒石英钟秦砖汉瓦水泥、砼、钢筋砼。
发展方向:
1、轻质、高强、环保、多功能。
2、从无机材料向有机材料发展。
3、从品种单一向品种多样化发展。
1.4本课程的内容和任务
本课程是房屋建筑工程或其它有关土建专业的一门基础技术课,并兼有专业课的性质。
课程的任务是通过学习,获得建筑材料的基础知识,掌握建筑材料的性能和应用技术,及其试验检测技能,了解建筑材料的储运和保护,以便在今后的工作实践中能正确选择与合理使用建筑材料。
本课程的学习方法:
(1)简单笔记,预习。
(2)认真做复习题。
(3)认真做好实验。
2建筑材料的基本性质
2.1材料的物理性质
一、材料与质量有关的性能
(一)不同构造状态下的密度
1、密度:
密度是指材料在绝对密实状态下,单位体积所具有的质量。
按下
式计算:
ρ=
式中:
ρ——实际密度(g/cm3)
m——材料在干燥状态下的质量(g)
V——材料在绝对密实状态下的体积(cm3)
同种材料,ρ为常数。
测定方法为磨细(一般要求磨细致粒径小于0.2mm)然后用排液
法测定其实际体积。
视密度:
在测定某些较致密的不规则的散粒材料的实际密度时,常直接用排水法测其绝
对体积的近似值,这时所求得的实际密度为近似密度。
2、表观密度
对于较密实的材料(如砼用砂、石子等),因孔隙很少,可不必磨细,直接
以排水法求得体积,称为绝对密实体积的近似值。
用绝对密实体积的近似值计算
的密度,称为表观密度。
按下式计算:
m
ρˊ=
Vˊ
ρˊ——材料的密度(g/cm3)
m——材料的质量(g)
Vˊ——材料在自然状态下不含开口孔隙的体积(cm3)
3、体积密度
是指材料在自然状态下,单位体积所具有的质量。
ρ
ρ0=
式中:
ρ0——表观密度(g/cm3或kg/m3)
m——材料的质量(g或kg)
V0——材料在自然状态下的体积(cm3或m3)
测定方法视材料的形状不同有两种方法。
须注明含水情况,一般所指的表观
密度,是以干燥状态下的测定值为准。
4、堆积密度
堆积密度是指散粒或粉末状材料在堆积状态下,单位体积所具有的质量,按
下式计算:
ρ0′=
ρ0′——堆积密度(kg/m3)
m——材料的质量(kg)
V0′——材料的堆积体积(m3)
例:
要设计一仓库可装20吨水泥,则计算如下:
V0′=m/ρ0′=20000/1200=?
(二)密实度与孔隙率
1、密实度是指材料体积内被固体物质填充的程度,也就是固体物质的体积
占总体积的比例。
以D表示:
D=
×
100%
2、孔隙率
孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下总体积的百分率。
表示
为:
P=
100%=(1—
)×
100%=1—D
即:
P+D=1
讨论:
1),一般,P越大,则强度越低。
吸水性、吸湿性越大,保温绝热性能越好。
2),不一般的情况:
微孔,对强度影响不大。
孔大,且开口,则保温,吸水、吸湿性不大
上述影响还与孔的结构有关。
(三)空隙率与填充率
1、空隙率
空隙率,是指散粒材料在某容器的堆积体积中:
颗粒之间的空隙体积占堆积
体积的百分率Pˊ
Pˊ+Dˊ=1
2、填充率,是指散粒材料在某容器的堆积体积中,被其颗粒填充的程度。
以Dˊ表示。
=
100%=
100%
二、材料与水有关的性质
(一)亲水性与憎水性
材料在空气中与水接触时,根据是否被水润湿,可将材料分为亲水性与憎水性材料两类。
材料被水润湿的程度可用润湿角θ表示
θθ
(a)亲水性材料(b)憎水性材料
润湿角θ≤900的材料为亲水性材料。
砖、砼、木材等。
润湿角θ>900的材料为憎水性材料。
沥青、石蜡等。
(二)吸水性
材料在浸水状态下吸入水份的能力称为吸水性;
吸水性的大小以吸水率表
示,吸水率有质量吸水率与体积吸水率之分,
1、质量吸水率:
材料所吸收的水份的质量占材料干燥质量的百分率。
W质=
比如:
粉笔称其干重为100克,放入水中吸水饱和后为102克,则
=2%
2、体积吸水率:
指材料体积内被水充实的程度;
即材料吸水饱和时,所吸收水份的体积占干燥材料自然体积的百分率。
W体=
.
=
ρ0=W质.ρ0
一般、材料的吸水都不多,但海棉、干木头等吸收水份比较多,这些材料的质量吸水率往往超过100%,即湿质量是干质量的几倍,在这种情况下,一般用体积吸水率表示其吸水率。
即体积吸水率适用于轻质多孔材料。
吸水率越大,对材料性能越不利。
总之,吸水率与以下因素有关
1)、材料本身的性质
2)孔隙大小
3)孔隙特征
(三)吸湿性
材料在潮湿的空气中吸收空气中水份的性质,称为吸湿性。
吸湿性的大小用
含水率表示
W含=
W含的大小除与材料的化学成分有关外,还与空气的温度与湿度有关。
(四)耐水性
材料长期在饱和水作用下不破坏,其强度也不显著降低和性质称为耐水性。
用软化系数表示f饱=0则K软=0溶解了
K软=
f干=1则K软=1如钢材
讨论:
1)K软越大,则材料的耐水性越好。
2)一般,K吹>0.8时,称为耐水材料。
(五)抗渗性
渗透:
液体穿透材料
抗渗性是指材料抵抗有压介质渗透作用的能力,用抗渗等级Sn表示。
Sn:
材料抵抗液体压力不致发生渗透现象时,材料单位面积上所能承受的
最大压力。
如S4、S6、S12分别表示材料能承受0.4MPa0.6MPa1.2Mpa压力而不渗透
(六)、抗冻性
材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环而不破坏,同时也不严重降低强度的性质,称为抗冻性。
冻融循环越多,则抗冻标号越高。
砼用抗冻等级表示;
Fn:
材料在饱和水状态下,强度损失和质量损失达到规定指标时,所能承受的最大冻融循环次数。
一个冻融循环为20
℃
。
如F50、F20分别表示什么意思?
三、材料的热性质
(一)导热性
材料传导热量的能力称为导热性,材料导热能力的大小用导热系数(λ)表
示单位:
λ的物理意义:
单位厚度的材料,当相对表面温差为1K时,单位面积、单位时间所通过的热量
λ=
讨论、的孔隙率越大,导热系数越小,绝热性能越好。
2、对流情况相反,泡沫:
0.035
3、λ=0.035-3.5之间
大理石:
3.5
(二)比热容
材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的性质,称为热容量.热容量的大小用比热容表示,简称比热.
比热在数值上等于1g材料,温度升高1K时所吸收的热量或温度降低1K时所放出的热量.单位(J/(g.K)
C水=4.18C冰=2.09
(三)材料的保温隔热性能
在建筑工程中常把1/λ称为材料的热阻,用R表示,单位是(m.K)/W
通常:
防止室内热量的散失称为保温,防止外部热量的进入称为隔热。
(四)热变形性
材料的热变形性是指材料在温度变化时其尺寸的变化,常用长度方向变化的
线膨胀系数表示:
α=
其中:
α-线膨胀系数(1/K)
2.2材料的力学性质
材料的力学性质主要是指材料在外力(荷载)作用下,有关抵抗破坏和变形
的能力的性质。
一、材料的强度、比强度
材料在外力(荷载)作用下,抵抗破坏的能力称为强度;
其值是以材料受外力破坏时,单位面积上所承受的力来表示。
(一)常见的荷载种类
1、钢材承受拉力
F
2、砼承受压力F
F
3、梁承受抗变荷载Fh
△L△
Fb
4、梁与柱剪力
(二)计算方法:
1、抗压、抗拉、抗剪强度的计算:
单位(N/mm2)或(Mpa)
抗弯强度的计算:
条件:
1)构件截面为矩形
2)中部作用一集中荷载。
(二)比强度
比强度是按单位质量计算的材料强度,其值等于材料的强度与其表观密度之比,它是衡量材料轻质高强的一个主要指标。
(三)强度等级
按照材料的主要强度指标划分的等级,材料的强度高低主要与材料的化学成分有关,如金属材料的强度普遍高,另外,材料的质量对材料的强度也有关系。
二、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,材料的变形即可消失、并能完全恢复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,称为弹性变形。
E为弹性模量(Mpa)
E是衡量材料抵抗变形能力的一个指标,E越大,材料越不易变形。
材料在外力作用下产生变形,如果取消外力,仍保持变形后的形状尺寸,并且不产生裂纹的性质,称为塑性,这种不消失的变形称为塑性变形(或永久变形)。
多数材料为弹塑性材料。
三、材料的脆性和韧性
在外力作用下,当外力达到一定限度后,材料突然破坏而又无明显塑性变形的性质,称为脆性。
脆性材料抵抗冲击荷载的能力差,如玻璃等。
在冲击、震动荷载作用下,材料能吸收较大的能量,产生一定的变形而不致被坏的性能称为韧性。
如钢材、木材等。
四、材料的硬度、耐磨性
硬度是材料表面抵抗其它较硬物质压入或刻划的能力,一般,硬度大的材料耐磨性较强,但不易加工。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力,常用磨损率表示:
B=
(g/cm2)
2.3材料的耐久性
材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力,称为耐久性。
耐久性是材料的一种综合性质,诸如抗冻性,抗风化性,抗化学腐蚀等;
此外,材料的抗渗性,耐磨性,强度等也与耐久性有密切的关系。
材料在使用过程中,除受到各种外力作用外,还长期受到周围环境和各种自然环境的破坏作用,这些作用一般可分为物理作用、化学作用、生物作用。
3石材
建筑石材是指具有一定物理、化学性能,可用作建筑材料的岩石。
天然石材:
成本低、气孔小,强度大,加工困难。
建筑石材
人造石材:
可加工成任意形状,并控制其性能。
由天然岩石开采的,经过或不经过加工而制得的材料,称为天然石材。
人造石材;
用无机或有机胶结料、矿物质原料及各种外加剂配制而成。
如人造成大理石、花岗石等。
3.1建筑中常用的天然岩石
岩石是由各种不同地质作用所形成的天然固态矿物组成的集合体。
矿物是在地壳中受各种不同的地持作用,所形成的具有一定的化学组成和物理性质的单质或化合物。
根据岩石的成因,按地质分类法,天然岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
一、岩浆岩,(又称火成岩)
是地壳内的熔融岩浆在地下或喷出地面后冷凝而成的岩石。
建筑中常见的有:
花岗岩:
表观密度大,抗压强度高,抗冻性好,耐酸性好,是优良的装饰材料,常作基础、闸坝、桥墩等。
玄武岩、辉绿岩:
脆性大,硬度大,抗压强度大,可作高压砼骨料,铺筑道路面等。
火山岩、浮石、火山凝灰岩:
用作水泥掺合料、轻砼骨料等。
二、沉积岩(又名水成岩)
沉积岩是由地表的各种岩石,经自然界的风化、搬运、沉积并重新成岩(压实、胶结、重结晶等)而形成的岩石。
特点:
层状结构,表观密度小,气孔率大,吸水率大,耐久性差,来源广。
建筑中常用的有:
石灰岩、砂岩。
石灰岩是生产石灰、水泥的主要原料,建筑中可用作基础、墙身等。
砂岩可作墙身,人行道等,绵远河两侧的石材为砂岩。
三、变质岩
变质岩是地壳中原有的各种岩石,在地层的压力和温度的作用下,原岩石在固体状态下发生再结晶的作用,而使其矿物成分,结构构造,以至化学成分部分或全部改变而形成的新岩石。
大理岩、石英岩、片麻岩。
大理岩:
构造致密,表观密度大,硬度不大,纯的为雪白色,磨光后美观。
石英岩:
成晶体结构,致密,强度大,耐久性好。
但硬度大,加式困难。
3.2建筑中常用的天然石厂品种
一、砌筑用石材
1、毛石:
分为乱毛石和平毛石,厚度一般大于200mm
毛料石:
一般不加工,叠砌面凸凹深度≤25mm
2、料石粗料石:
外形较方正,叠砌面凸凹深度≤20mm
(基本规则半细料石:
外形较方正,叠砌面凸凹深度≤15mm
的六面体)细料石:
外形较方正,叠砌面凸凹深度≤10mm
二、拌和砼用石材
包括:
碎石,卯石,石渣(残碎料加工而成)
三、装饰用石材
根据表面加工的粗细程度分为
1、粗磨板材:
平整,有粗糙条纹。
2、细磨板材:
表面光滑平整
3、磨光板材:
表面平整,有镜面光泽。
主要有大理石板材和花岗石板材。
花岗石板材可用于室内、外,而大理石板材抗风化
能力差,易受空气中SO2R腐蚀而使表面失去光泽,变色,并渐渐破坏。
主要成分CaCO3、一、建筑石材的技术性质(主要指内在质量要求)
(一)物理性质:
1、表观密度:
轻质石材:
表观密度≤1800kg/m3
重质石材:
表观密度﹥1800kg/m3
在通常情况下,同种石材的表观密度越大,则抗压强度越高,吸水率越小,耐久性好,导热性好。
2、吸水率:
吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石。
吸水率介于1.5%~3%的岩石称为中吸水性岩石。
吸水率高于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。
3、耐水性
石材的耐水性以软化系数表示:
软化系数﹥0.9为高耐水性
软化系数在0.75~0.9之间为中耐水性
软化系数在0.6~0.75之间为低耐水性
软化系数﹤0.6者,则不允许用于重要建筑队物中。
4、抗冻性
石材的抗冻性是指抵抗冻融破坏的能力。
根据经验:
吸水率﹤0.5%的石材,则认为是
抗冻的。
5、耐热性
石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。
二、力学性质
1、抗压强度:
石材的抗压强度是以三个边长以70mm的立方体试块的抗压破坏强度
的平均值表示。
根据抗压强度的大小,石材共分九个强度等级。
MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。
2、冲击韧性:
石材的冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造。
3、硬度:
它取决于石材矿物组成的硬度与构造。
4、耐磨性;
道路路面等对此有特别要求。
(四)、工艺性质
1、加工性:
石材加工和难易程度。
2、磨光性:
指石材能否磨成平整光滑表面的程度。
3、抗钻性:
石材钻孔时,其难易程度的性质。
三、石材的选用原则
1、适用性:
根据部位、性质、用途而定。
2、经济性:
不便运输。
3、安全性:
放射性。
四、天然石材的破坏及其防护
1、合理选材
2、表面处理
3.3人造石材
人造石材是以大理石、花岗石碎料,石英砂、石渣等为骨料,树脂或水泥为胶结料,经拌和、成型、聚合或养护后,研磨抛光、切割而成。
一、目前常用的人造石材有以下四类:
1、水泥型人造石材:
养护2、聚脂型人造石材:
烘干
3、复合型人造石材:
浸渍4、烧结型人造石材:
烧成
三、人造石材的性能:
1、装饰性:
4气硬性胶凝材料
胶凝材料:
凡在一定条件下,经过自身的一系列物理、化学作用后,能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。
胶凝材料根据化学成分分为无机胶凝材料和有机胶材料两大类。
石膏
石灰
气硬性胶凝材料水玻璃
镁质胶凝材料
无机胶凝材料
胶凝材料水硬性胶凝材料
有机胶凝材料:
沥青、树脂、橡胶等
4.1石膏
在建筑物中什么地方有用石膏的?
顶崩、高级抹灰、石膏模型、雕塑、用于水泥工业等。
一、石膏的生产
煅烧、脱水、细磨
天然石膏矿产品
107-170℃
CaSO3.2H2Oβ-CaSO4.1/2H2O(建筑石膏)
125℃
CaSO3.2H2Oα-CaSO4.1/2H2O(高强石膏)
0.13Mpa蒸压
建筑石膏的特点:
晶体细小、需水量大、强度较低。
高强石膏的特点:
晶粒粗大、需水量少、其制品密度大、强度高。
其它Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型石膏在建筑中应用极少。
二、凝结硬化凝结硬化
粉状材料+水浆体石状物体
凝结:
浆体失去可塑性的过程。
硬化:
石材强发展的过程。
三、建筑石膏(白色粉沫)
(一)、凝结硬化原理CaSO4.1/2H2O+3/2H2OCaSO4.2H2O(石膏制品结晶出来)
(二)建筑石膏的特点及石膏制品的特点;
1、建筑石膏的特点:
1)、凝结硬化速度很快,但强度较低。
2)、硬化后体积膨胀。
2、石膏制