造价技术与计量安装精讲班05造价安装精讲班第5讲第一章安装工程材料4.docx

1、造价技术与计量安装精讲班05造价安装精讲班第5讲第一章安装工程材料4二、非金属材料非金属材料也是重要的工程材料。它包括无机非金属材料和高分子材料。无机非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等；高分子材料包括橡胶、塑料和合成纤维等。（一）无机非金属材料1. 耐火材料按耐火材料的主要化学特性分为酸性（硅砖和粘土砖为代表）、中性（以高铝质制品为代表，其主晶相是莫来石和刚玉）和碱性（以镁质制品为代表，它含氧化镁80%85%以上，以方镁石为主晶相）。2. 耐热保温和绝热材料（1）耐热保温材料耐热保温材料又称为耐火隔热材料。它是各种工业用炉的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻

2、土、蛭石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。（2）绝热材料绝热材料一般是轻质、疏松、多孔的纤维状材料。它既包括保温材料，也包括保冷材料。1）按其成分不同，可分为有机材料和无机材料两大类。热力设备及管道保温用的材料多为无机绝热材料，此类材料具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点。如石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫混凝土和硅酸钙等。低温保冷工程多用有机绝热材料，此类材料具有表观密度小、导热系数低、原料来源广、不耐高温、吸湿时易腐烂等特点，如软木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸酯、牛毛毡和羊毛毡等。2）按照绝热材料使用温度，可分为高温、中温和低温绝热材料。高温用绝热材料，使用温

3、度可在700以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等；多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。中温用绝热材料，使用温度在100700之间。中温用纤维质材料有石棉、矿渣棉和玻璃纤维等；多孔质材料有硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。低温用绝热材料，使用温度在100以下的保冷工程中。3. 耐蚀（酸）非金属材料常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。 （1）铸石。铸石是以辉绿岩、玄武岩、页岩等天然岩石为主要原料，经熔化、浇注、结晶、退火而成的一种硅酸盐结晶材料。铸石具有极优良的耐磨性、耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。在

4、各类酸碱设备中的应用效果，高于不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属十倍到几十倍；但脆性大、承受冲击荷载的能力低。因此，在要求耐蚀、耐磨或高温条件下，当不受冲击震动时，铸石是钢铁（包括不锈钢）的理想代用材料，不但可节约金属材料、降低成本，而且能有效地提高设备的使用寿命。 （2）石墨。它不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能。石墨材料具有高熔点（3700），在高温下有高的机械强度。当温度增加时，石墨的强度随之提高。石墨在3000以下具有还原性，在中性介质中有很好的热稳定性，在急剧改变温度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏。石墨的导热系数比碳钢大两倍多，所以石墨材料常用来制造传

5、热设备。石墨具有良好的化学稳定性。人造石墨材料的耐腐蚀性能良好，除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。 （3）玻璃。按形成玻璃的氧化物可分为硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用最为广泛的玻璃品种。 （4）天然耐蚀石料。天然耐蚀石料组成中含SiO2的质量分数大于55.0%以上，其含量越高耐酸性能越好。含MgO、CaO的质量分数在50.0%以上的石料，有较好的或好的耐碱性能，但不耐酸侵蚀。而某些耐酸石料含SiO2虽然很高，由于结构致密也能耐碱侵蚀。 （5）水玻璃耐酸水泥。水玻璃耐酸水泥具有能抵抗

6、大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力，但不耐碱。4. 陶瓷材料陶瓷材料主要是以粘土为主要成分的烧结制品，它具有结构致密、表面平整光洁，耐酸性能良好等特点，工业中常用的有电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。例题1. 腐蚀（酸）非金属材料的主要成分是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等。下面选项中属于耐腐蚀（酸）非金属材料的是（）。A.铸石B.石墨 C.玻璃D.陶瓷【答案】ABC【解析】常用的非金属耐蚀（酸）材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。例题2. 某盐酸合成车间的换热器，其材质应选用（ ）。A高合金钢B铸石C石墨D耐蚀陶瓷【答案】C【解析】石墨材料具有高熔点（3700），在高温下有

7、高的机械强度。当温度增加时，石墨的强度随之提高。石墨在3000以下具有还原性，在中性介质中有很好的热稳定性，在急剧改变温度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏。石墨的导热系数比碳钢大两倍多，所以石墨材料常用来制造传热设备。例题3. 在熔融的碱液中仍具有良好化学稳定性的非金属材料为 ( ) 。A. 铸石 B. 玻璃 C. 石墨 D. 水玻璃型耐蚀石料答案：C解析：石墨具有良好的化学稳定性。除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。例题4. 在非金属材料中，具有较高的抗压、耐酸碱腐蚀、耐磨性能，并适用于高温条件，但其脆性

8、大、承受冲击荷载的能力低，此种材料为（ ）。A石墨B玻璃C陶瓷D铸石答案：D解析：本题考点是非金属材料的性能和特点，具体考的是铸石。 铸石具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。在各类酸碱设备中，其耐腐蚀性比不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属高得多，但脆性大、承受冲击荷载的能力低。因此，在要求耐蚀、耐磨或高温条件下，当不受冲击震动时，铸石是钢铁（包括不锈钢）的理想代用材料，不但可节约金属材料、降低成本，而且能有效地提高设备的使用寿命。例题5. 常用的隔热材料中，除硅藻土、矿渣棉、石棉以及其制品外，还有（ ）。 A铸石 B蛭石 C石墨 D玻璃答

9、案：B解析：这道题的考点是非金属的种类及其主要材料。耐火隔热材料，又称为耐热保温材料。它是各种工业用炉（冶炼炉、加热炉、锅炉炉膛）的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。例题6. 使用温度在700以上的高温用绝热材料包括（ ）。（06年）A. 硅酸铝纤维 B. 硅藻土 C. 蛭石 D. 膨胀珍珠岩【答案】A、B、C【思路】高温用绝热材料，使用温度可在700以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等；多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。例题7. 使用温度在100700之间的中温永绝热材料，其主要类别有（ BCD ）。

10、（07年）A. 硅藻土 B. 膨胀珍珠岩 C. 矿渣棉 D. 蛭石例题8. 某热力管道的介质工作温度为800 ，为了节能及安全，其外设计有保温层，该保温层宜选用的材料有（ ）。（08年） A.硅藻土 B矿渣棉C.硅酸铝纤维 D.泡沫混凝土答案：AC解题思路：高温用绝热材料，使用温度可在700以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等；多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。（二）高分子材料1. 高分子材料的基本概念 高分子材料一般分为天然和人工合成两大类。天然高分子材料有蚕丝、羊毛、纤维素和橡胶以及存在于生物组织中的淀粉和蛋白质等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各种有机材料。通常

11、根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。2. 高分子材料的基本性能及特点 （1）质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的l/5，铝的1/2； （2）比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料； （3）有良好的韧性。高分子材料在断裂前能吸收较大的能量； （4）减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的； （5）电绝缘性好。电绝缘性可与陶瓷、橡胶媲美； （6）耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性； （7）导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.020.046W/（mK），约为金属的1/15

12、00，是理想的绝热材料； （8）易老化。高分子材料在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构会产生逆变，机械性能变差，寿命缩短； （9）易燃。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体； （10）耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。主要包括机械性能和化学性能两方面，而一般多指前者，所以耐热性实际常用高分子材料开始软化或变形的温度来表示。 （11）刚度小。如塑料弹性模量只有钢材的1/101/20，且在长期荷载作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。 4. 工程中常用高分子材料 （1）塑料1）塑料的组成。常用的塑料制品都是以合成

13、树脂为基本材料，再按一定比例加入填料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成的。 树脂。树脂在塑料中主要起胶结作用，通过胶结作用把填充料等胶结成坚实整体。因此，塑料的性质主要取决于树脂的性质。 填料。填料又称填充剂，填料常占塑料组成的40%70%。其作用是提高塑料的强度和刚度，减少塑料在常温下的蠕变（又称冷流）现象及提高热稳定性，对降低塑料制品的成本、增加产量有显著的作用，并可提高塑料制品的耐磨性、导热性、导电性及阻燃性，改善加工性能。 增塑剂。增塑剂的作用是提高塑料加工时的可塑性及流动性；改善塑料制品的柔韧性。常用的增塑剂为酯类和酮类等。 着色剂。着色剂的种类按

14、其在着色介质中或水中的溶解性分为染料和颜料两大类。颜料分为有机和无机两种，与染料相比，其突出的特点是不溶于被着色介质或水中。在塑料制品中，常用的是无机颜料。无机颜料不仅对塑料具有着色性，同时又兼有填料和稳定剂的作用。如炭黑既是颜料，又有光稳定作用。 稳定剂。2）工程中常用塑料制品。 热塑性塑料。a低密度聚乙烯（LDPE）。又称为高压聚乙烯。它是高纯度乙烯在高压（130250MPa）、高温（160330）和引发剂存在下经聚合而制得的。低密度聚乙烯具有质轻、吸湿性小、电绝缘性好、延伸性和透明性强、耐寒性好和化学稳定性强等特点，但其强度低、耐老化性能较差。一般用作耐蚀材料、小荷载零件（齿轮、轴承）及

15、电缆包皮等。低密度聚乙烯是可燃物，其粉尘在空气中可燃烧、爆炸，故在储存和运输中应严防火种和高温。b高密度聚乙烯（HDPE）。又称为低压聚乙烯。它是乙烯在催化剂存在下聚合制得。高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，力学性能优于低密度聚乙烯，介电性能优良，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化学稳定性良好，能耐多种酸、碱、盐类腐蚀，吸水性和水蒸汽渗透性很低，但耐老化性能较差，表面硬度高，尺寸稳定性好。高密度聚乙烯主要用于制作单口瓶、运输箱、储罐、电缆护套、压力管道等。 c聚丙烯（PP）。聚丙烯是由丙烯聚合而得的结晶型热塑性塑料。聚丙烯具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好（可在100以上使用。

16、若无外力作用，温度达到150时不会发生变形），力学性能优良，但是耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受热的电气绝缘零件、防腐包装材料以及耐腐蚀的（浓盐酸和浓硫酸除外）化工设备，如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、接头、各种化工容器、管道、阀门配件、泵壳等。使用温度为-30100。d聚氯乙烯（PVC）。聚氯乙烯刚度和强度比聚乙烯高，常见制品有硬、软两种。加入增塑剂的为软聚氯乙烯，未加的为硬聚氯乙烯。后者密度小，抗拉强度较好，有良好的耐水性、耐油性和耐化学药品侵蚀的性能。因此，硬聚氯乙烯塑料常被用来制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔，以及常用于气体、液体输送管。另外，硬聚氯

17、乙烯塑料板在常温下容易加工，又有良好的热成型性能，工业用途很广。软聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工业包装等，但不能用来包装食品，因增塑剂或稳定剂有毒，能溶于油脂中，污染食品。e聚四氟乙烯（PTFE，F-4）。聚四氟乙烯俗称塑料王，它是由四氟乙烯用悬浮法或分散法聚合而成，具有非常优良的耐高、低温性能，可在-180260的范围内长期使用。几乎耐所有的化学药品，在侵蚀性极强的王水中煮沸也不起变化，摩擦系数极低，仅为0.04。聚四氟乙烯不吸水、电性能优异，是目前介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。缺点是强度低、冷流性强。主要用于制作减摩密封零件、化工耐蚀零件、热交换器、管、棒、板制品和各种零件，以及高

18、频或潮湿条件下的绝缘材料；分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、细棒、异型材、电线和电缆包覆层。 f聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯具有较大的刚度。聚苯乙烯密度小，常温下较透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。可用以制造电子工业中的仪表零件、设备外壳；化工中的储槽、管道、弯头等。g ABS。普通ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韧、刚”的混合特性，综合机械性能良好。丙烯腈的增加，可提高塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯则可改善电性能和成型能力。 h聚甲基丙烯酸甲酯（P

19、MMA）。俗称亚克力或有机玻璃，其透明度比无机玻璃还高，透光率达92%；密度只有后者的一半，为1.18g/cm3。机械性能比普通玻璃高得多（与温度有关），拉伸强度为5080MN/m2。抗稀酸、稀碱、润滑油和碳氢燃料的作用，在自然条件下老化发展缓慢。在80开始软化，在105150间塑性良好，可以进行成型加工。缺点是表面硬度不高，易擦伤。由于导热性差和热膨胀系数大，易在表面或内部引起微裂纹，因而比较脆。此外，易溶于有机溶液中。 热固性塑料a酚醛树脂（PF）b环氧树脂（EP）c 呋喃树脂d 不饱和聚酯树脂了解以上各种塑料的主要特性。 （2）橡胶1）天然橡胶（NR）2）丁基橡胶（IIR）3）氯丁橡胶（

20、CR）4）氟硅橡胶（MFQ）了解以上各种橡胶的主要特性。 （3）合成纤维合成纤维具有强度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特点，广泛用于制作衣料。在工农业生产、交通运输及国防建设上也发挥了很大作用。例题1. 聚苯乙烯属于一种热塑性塑料，其主要特点包括（）。A.具有较大的刚度和较高的密度 B.具有优良的耐蚀性，几乎不吸水C.具有良好的隔热、防振和高频耐缘性能D.耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限【答案】BCD【解析】聚苯乙烯具有较大的刚度，其密度小，常温下透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防振、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。例题2. 在高分

21、子材料的特性中，比较突出的性能为（）。 A比强度低 B导热系数大 C减摩、耐磨性好 D不易老化答案：C减摩、耐磨性好解析：高分子材料的基本性能及特点 （1）质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的l/5，铝的1/2； （2）比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料； （3）有良好的韧性。高分子材料在断裂前能吸收较大的能量； （4）减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的； （5）电绝缘性好。电绝缘性可与陶瓷、橡胶媲美； （6）耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性； （7）导热系数小。如泡沫塑料的导热

22、系数只有0.020.046W/（mK），约为金属的1/1500，是理想的绝热材料； （8）易老化。高分子材料在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构会产生逆变，机械性能变差，寿命缩短； （9）易燃。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体； （10）耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。主要包括机械性能和化学性能两方面，而一般多指前者，所以耐热性实际常用高分子材料开始软化或变形的温度来表示。 （11）刚度小。如塑料弹性模量只有钢材的1/101/20，且在长期荷载作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。例题3. 安装工程中常

23、用的聚苯乙烯（PS）材料，其使用特征有（ ）。A具有较大的刚度B不耐沸水C耐油性好D高频绝缘性好【答案】ABD【解析】聚苯乙烯密度小，常温下较透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。例题4. 在热塑性工程塑料中，具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性、耐热性、力学性能优良等特点，但是耐光性能差，易老化、低温韧性和染色性能不好。此种塑料为（ ）。A聚丙烯 B聚氯乙烯C低密度聚乙烯 D高密度聚乙烯答案：A解析：这道题的考点是高分子材料中常用塑料的性能。聚丙烯具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好（

24、可在100以上使用。若无外力作用，温度达到150时也不会发生变形），力学性能优良，但是耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受热的电气绝缘零件、汽车零件、防腐包装材料以及耐腐蚀的（浓盐酸和浓硫酸除外）化工设备，如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、接头、把手和汽车方向盘调节盖、各种化工容器、管道、阀门配件、泵壳等。使用温度为-30100。三、复合材料（一）复合材料组成、分类和特点复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。基体相起粘结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由金属、树脂和陶瓷等构成，在承载中，基体相承受应力作用的比例不大；增强相是主要承

25、载相，并起着提高强度（或韧性）的作用，增强相的形态各异，有纤维状、细粒状和片状等。与普通材料相比，复合材料具有许多特性，可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥各材料的优势，并赋予材料新的性能；可按照构件的结构和受力要求，给出预定的分布合理的配套性能，进行材料最佳性能设计等。具体表现在：（1）高比强度和高比模量。 （2）耐疲劳性高。 （3）抗断裂能力强。 （4）减振性能好。 （5）高温性能好，抗蠕变能力强。 （6）耐腐蚀性好。（7）较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性。同时由于复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。在制造复合材料的同时，也就获得了制件，从而减少了零部件、紧固件和接头的数目，并可节省原材料和工时。（二）复合材料基体（1）树脂基体。树脂基复合材料是复合材料中最主要的一类，通常称为增强塑料。（2）金属基体。金属基复合材料主要有三类：颗粒增强、短纤维或晶须增强、连续纤维或薄片增强。多种金属及其合金可用作基体材料。 （3）陶瓷基体。制作陶瓷基复合材料的主要目的是增加韧性。适用陶瓷基复合材料的基体材料主要有氧化物陶瓷基体（氧化铝陶瓷基体和氧化锆陶瓷基体等）。非氧化物陶瓷基体（氮化硅陶瓷基体、氮化铝陶瓷基体、碳化硅陶瓷基体及石英玻璃）（三） 复合材料增强体（1）纤维增强体。 （2）颗粒增强体。 （3）片状增强体。（四）复合材料应用