建筑材料講課

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,建 筑 材 料,建筑材料在建筑工程中的地位,:,建筑材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，目前在我國的建筑工程總造價中,建筑材料占,60-70%,在金屬結(jié)構(gòu)、高檔裝修工程中所占的比重還要大，是工程直接費的主要組成部分。建筑施工及安裝的全過程，實質(zhì)上是按設(shè)計要求把建筑材料逐步變成建筑物的過程，它涉及到材料的選用、運輸、儲存以及加工等方面，建筑、材料、結(jié)構(gòu)、施工四者是密切相關(guān)的。從根本上講材料是基礎(chǔ)，材料決定了建筑形式和施工方法。,建筑材料是指用于建造建筑物和構(gòu)筑物的所有材料,包括原材料、半成品、成品的總稱。,作為建筑材料

2、應(yīng)同時滿足兩個基本條件：,（,1,）技術(shù)性；（,2,）耐用性。,材料的分類,土木建筑工程材料的品種繁多,性質(zhì)各異，用途也不同,為了便于應(yīng)用，工程中常從不同角度對其作出分類。,一、按基本成分分類,有機材料：,以有機物構(gòu)成的材料，它包括天然有機材料,(,如木材等,),，人工合成有機材料,(,如塑料等,),。,無機材料：,以無機物構(gòu)成的材料，它包括金屬材料,(,如鋼材等,),，非金屬材料,(,如水泥等,),。,復(fù)合材料：,有機一無機復(fù)合材料,(,如玻璃鋼,),，金屬一非金屬復(fù)合材料,(,如鋼纖維混凝土,),。,二、按功能分類,功能材料、結(jié)構(gòu)材料。,三、按用途分類,建筑結(jié)構(gòu)材料；橋梁結(jié)構(gòu)材料；水工結(jié)構(gòu)

3、材料；路面結(jié)構(gòu)材料；建筑墻體材料；建筑裝飾材料；建筑防水材料；建筑保溫材料等。,建筑材料的物理力學(xué)性質(zhì),一、材料的物理狀態(tài)參數(shù),1.,密度：材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的重量稱為密度，公式表示如下：,m/v,式中,材料的密度,(g/cm,3,),；,m,材料在干燥狀態(tài)下的重量,(g),；,V,材料在絕對密實狀態(tài)下的體積,(cm,3,),。,2.,表觀密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的重量，稱為表觀密度,(,原稱容重,),，公式表示如下,:,0,m/V,0,式中,0,材料的表觀密度,(kg/cm,3,),；,m,材料的重量,(kg),；,V,0,材料在自然狀態(tài)下的體積,(cm,3,),。,3.,堆

4、積密度,堆積密度是散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的重量，稱為堆積密度，公式表示如下：,0,m/V,0,式中,0,散粒材料的表觀密度,(kg/cm3),；,m,散粒材料的重量,(kg),；,V,0,材料在自然狀態(tài)下的體積,(cm3),。,4.,孔,(,空,),隙率,孔,(,空,),隙率是指材料體積內(nèi)空隙體積所占的比例，用下式表示：,P,V,0,-V/V,0,100%,(1-,0,/)100%,式中,P,孔,(,空,),隙率,(%),。,5.,密實度,密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度，用下式表示：,D,V/V,0,100%,0,/100%,式中,D,密實度,(%),。,二、材料與水有關(guān)

5、的性質(zhì),(,一,),吸濕性和吸水性,1.,吸濕性,材料在潮濕空氣中吸收水氣的能力稱為吸濕性。反之,在干燥空氣中會放出所含水分,為還濕性。材料吸濕性的大小用,含水率,表示,按下式計算材料的含水率。,WC,m,濕,-m/m100%,式中,m,濕,材料吸收空氣中的水氣后的質(zhì)量,(g),；,m,材料烘干到恒重時的質(zhì)量,(g),。,2.,吸水性,材料在水中吸收水分的能力稱為吸水性。吸水性的大小用,吸水率,表示；吸水率分質(zhì)量吸水率和體積吸水率，按下式計算材料的吸水率：,質(zhì)量吸水率為,Wa,m,1,-m/m100%,體積吸水率為,WC,體,m,1,-m/V,0,1/,W,100%,式中,m1,材料吸水飽和后

6、的質(zhì)量,(g),；,W,水在常溫下的密度，一般,W,1g/cm,3,；,V,0,干燥材料在自然狀態(tài)下的體積,(cm,3,),。,(,二,),耐水性,材料耐水性是指材料在長期的飽和水作用下不破壞，其強度也不顯著降低的性能。有孔材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。按下式計算材料的軟化系數(shù),K,R,：,K,R,f,b,/,f,g,式中,f,b,材料在水飽和狀態(tài)下的抗壓強度,(,MPa,),；,f,g,材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度,(,MPa,),。,(,三,),抗?jié)B性,材料的抗?jié)B性是指其抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性常用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級表示。滲透系數(shù)按照達西定律以下式表示為：,K,Q d/A,1,h,式

7、中,K,滲透系數(shù),(cm/h),；,Q,滲水總量,(cm3),；,A,1,滲水面積,(cm2),；,d,試件厚度,(cm),；,t,滲水時間,(h),；,h,靜水壓力水頭,(cm),。,(,四,),抗凍性,抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下,抵抗多次凍結(jié)和融化作用而不破壞,同時也不嚴重降低強度的性質(zhì),用抗凍等級,(,記為,D),表示。,三、材料的力學(xué)性質(zhì),(,一,),材料的強度與比強度,1.,強度是指在外力,(,荷載,),作用下材料抵抗破壞的能力。,2.,比強度。比強度是按單位質(zhì)量計算的材料的強度，,其值等于材料強度與其表觀密度之比,是衡量材料輕質(zhì)高強性能的重要指標。,(,二,),材料的彈性與塑性

8、,彈性是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當外力去除后,能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種可恢復(fù)的變形屬可逆變形稱為彈性變形。若去除外力，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性，此種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。,(,三,),材料的脆性和韌性,脆性是指材料在外力作用下，不顯示塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。,材料在沖擊或震動荷載作用下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)，稱為韌性或沖擊韌性。,常用建筑工程材料,鋼 材,建筑鋼材：是重要的建筑材料，它主要是指用于鋼結(jié)構(gòu)中的各種型材（如角鋼、槽鋼、工字鋼、圓鋼等）、鋼板、鋼管和用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的各種

9、鋼筋、鋼絲。,一、鋼材的分類,1.,按冶煉方法分為,:,平爐鋼、氧氣轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼。,2.,按脫氧程度分為,:,鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。,3.,按化學(xué)成分分為,:,碳素鋼、合金鋼。,4.,按用途分類分為,:,結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼,.,5.,按外形可分為,:,型材、板材、管材、金屬制品四大類,.,1,鋼材按外形可分為,型材、板材、管材、金屬制品四大類。為便于采購、訂貨和管理，我國目前將鋼材分為十六大品種：,類 別,品 種,說 明,型材,重軌,每米重量大于,30,千克的鋼軌（包括起重機軌）,輕軌,每米重量小于或等于,30,千克的鋼軌,大型型鋼,普通鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、工

10、字鋼、槽鋼、等邊和不等邊角鋼及螺紋鋼等。按尺寸大小分為大、中、小型,中型型鋼,小型型鋼,線材,直徑,5-10,毫米的圓鋼和盤條,冷彎型鋼,將鋼材或鋼帶冷彎成型制成的型鋼,優(yōu)質(zhì)型材,優(yōu)質(zhì)鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼等,其它鋼材,包括重軌配件、車軸坯、輪箍等,板材,薄鋼板,厚度等于和小于,4,毫米的鋼板,厚鋼板,厚度大于,4,毫米的鋼板?？煞譃橹邪澹ê穸却笥?4mm,小于,20mm,）、厚板（厚度大于,20mm,小于,60mm,）、特厚板（厚度大于,60mm,）,鋼帶,也叫帶鋼，實際上是長而窄并成卷供應(yīng)的薄鋼板,電工硅鋼薄板,也叫硅鋼片或矽鋼片,管材,無縫鋼管,用熱軋、熱軋,冷拔或擠壓等方法生產(chǎn)的管

11、壁無接縫的鋼管,焊接鋼管,將鋼板或鋼帶卷曲成型，然后焊接制成的鋼管,金屬制品,金屬制品,包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線等,二、鋼材的力學(xué)性能與工藝性能,1.,鋼材的力學(xué)性能,:,抗拉性能、沖擊韌性、硬度、耐疲勞性。,2.,鋼材的工藝性能,:,焊接性能、冷彎性能。,三,、鋼材的化學(xué)成分及對性能的影響,鋼材的化學(xué)成分主要是指碳、硅、錳、硫、磷等，在不,同情況下往往還需考慮氧、氮及各種合金元素。,四、建筑工程常用鋼材及,識別方法,1.,碳素結(jié)構(gòu)鋼,:,包括一般結(jié)構(gòu)鋼和工程用熱軋鋼板、鋼帶、型鋼等。,鋼的牌號包括四個部分：屈服點字母,Q,、屈服點數(shù)值,MPa,、質(zhì)量等級,(A.B.C.D,逐級提高,),、脫

12、氧程度四個方面。,2.,低合金結(jié)構(gòu)鋼,:,是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上,添加少量的一種或幾種合金元素的一種結(jié)構(gòu)鋼。,低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號,:,由質(zhì)量等級,(A.B.C.D.E),屈服點字母,Q,屈服點數(shù)值三個部分組合成。,3.,型鋼、鋼板,4.,鋼筋,鋼筋是土木建筑工程中使用量最大的鋼材品種之一，其材質(zhì)包括普通碳素鋼和普通低合金鋼兩大類。常用的有熱軋鋼筋、冷加工鋼筋以及鋼絲、鋼絞線等。鋼廠按直條或盤圓供貨。,五、焊接材料,焊接多作為鋼結(jié)構(gòu)制作和鋼筋的連接工藝,是土木建筑工程中常用的工藝手段之一。,六、鋼材的防銹與防火,木 材,一、木材的特性,木材作為土木建筑工程材料占有重要而獨特地位,即使在各種新型結(jié)

13、構(gòu)材料與裝飾材料不斷涌現(xiàn)的情況下,其地位也不可能被取代,木材具有以下特點：,1.,具有輕質(zhì)高強的特點；,2.,良好的彈性韌性；,3.,構(gòu)造不均勻，呈各向異性,;4.,濕脹干縮大,處理不當易翹曲和開裂；,5.,耐火性差，易著火燃燒；,二、木材的分類,土木建筑工程用木材，通常以三種材型供貨，即：,(1),原木：伐倒后經(jīng)修校并截成一定長度的木材。,(2),板材：寬度為厚度的三倍或三倍以上的型材。,板材按厚度分為：,1.2-1.8cm,、,1.9-3.5cm,、,3.6-6.5cm,、,6.6cm,以上四種。,(3),枋材：寬度不及厚度三倍的型材。按寬厚度相乘積的大小，枋材分為寬、厚乘積,15-54c

14、m2,、,55-100 cm2,、,101-225 cm2,、,226 cm2,以上四種。,三、木材的性質(zhì),(,一,),木材的物理性質(zhì),1.,含水率：木材內(nèi)部所含的水根據(jù)其存在形式可分為三種,即自由水,(,存在于細胞腔與細胞間隙中,),、吸附水,(,存在于細胞壁內(nèi),),和化合水,(,木材化學(xué)組成中的結(jié)合水,),。,2.,濕脹干縮：木材具有顯著的濕脹干縮性，這是由于細胞壁內(nèi)吸附水含量的變化引起的。,(,二,),力學(xué)性質(zhì),:,木材的組織結(jié)構(gòu)決定了它的許多性質(zhì)為各向異性，在力學(xué)性質(zhì)上尤其突出。以強度為例，木材不僅有抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強度，而且均具有明顯的方向性。,抗拉強度：順紋方向最大，橫紋

15、方向最小。,抗壓強度：順紋受壓破壞是由于細胞壁喪失穩(wěn)定所致，而非纖維斷裂；而橫紋受壓則屬細胞壁的間隙被壓緊直到斷裂。橫紋抗壓強度只有順紋抗壓強度的,10%-20%,。,抗剪強度：順紋方向最小，橫紋抗剪切斷裂能力很強，達順紋抗剪強度的,4-5,倍。,抗彎強度：木材的抗彎性很好，在使用時絕大多數(shù)為順紋情況，可以視為彎曲上方為順紋抗壓；彎曲下方為順紋,抗拉的復(fù)合情況。,四、木材的防護,1.,干燥,2.,防腐,3.,防火,五、木材在建筑工程中的應(yīng)用,木材的綜合利用，是提高木材利用率，避免浪費，物盡其用，節(jié)約木材的方向。而充分利用木材的邊角廢料，生產(chǎn)各種人造板材，則是對木材進行綜合利用的重要途徑。,1.

16、,膠合板,2.,纖維板,3.,膠合夾心板,水 泥,水泥,:,是一種加水拌和成塑性漿體,能膠結(jié)砂、石等材料，并能在空氣中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。,根據(jù)國標規(guī)定：,1.,用于一般土木建筑工程的水泥為通用水泥，如硅酸鹽水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等；,2.,適用于專門用途的水泥稱為專用水泥,如中、低熱水泥、道路水泥、砌筑水泥,;3.,具有某種性能比較突出的水泥為特種水泥,如快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥、膨脹水泥等。,一、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥,(,一,),定義與代號,1.,硅酸鹽水泥,凡由硅酸鹽水泥熟料、,0-5%,的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥,(,國外通稱為波特蘭水泥,),。它分為兩種類型：不摻混合材料的稱為工型硅酸鹽水泥，代號,PI,；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻入不超過水泥質(zhì)量,5%,的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱為,II,型硅酸鹽水泥，代號,PII,。,2.,普通硅酸鹽水泥,由硅酸鹽水泥熟料、,6%-15%,的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥,代號,PO,。,(,二,),硅酸鹽水泥熟料的組成,硅酸鹽水泥熟