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1、土木工程材料,科技方法训练之土木工程新材料,砌体材料一、石材 二、砖与砌块三、瓦四、砂五、石膏和石灰六、砌体 混凝土一、水泥二、混凝土三、混凝土外加剂四、混凝土掺合料钢材一、常用建筑钢材品种 二、钢筋三、钢筋连接四、型钢五、钢板与焊接组合截面钢材,其他材料一、木材二、沥青和防水材料三、玻璃和陶瓷制品四、塑料和塑料制品五、吸声材料六、防腐涂料和材料七、防火材料八、绝热材料九、装饰材料,砌体材料,一、石 材 经过加工或未经加工的石材,统称为天然石材。优点:抗压强度高;良好的耐磨性、耐久性和装饰性;就地取材,生产成本低。天然石分重岩天然石(表观密度大于18kN/m3)及轻岩天然石(表观密度小于18k
2、N/m3)。重岩天然石一般有花岗岩、砂岩、石灰石等.轻岩天然石常用的为贝壳石灰岩、凝灰岩等。,如果想多了解天然石材与人工石材的区别请点击右边图标,1.毛石,毛石是采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。1)乱毛石 形状不规则,一般高度不小于150mm，一个方向长度达300mm400mm，体积不小于0.01m3。2)平毛石 由乱毛石略经加工而成。基本上有六个面，但表面粗糙。毛石可用于砌筑基础、堤坝、挡土墙等,乱毛石也可用作毛石混凝土的骨料。,2料石,由人工或机械开采出的较规则的六面体石块,一般由致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩加工而成。根据表面加工的平整程度分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种
3、。毛料石外形大致方正，一般不加工或仅稍予加工修整，高度不小于200mm。粗料石为外观规则，表面凹凸深度大于2mm，截面宽度、高度大于200mm，且不小于长度的1/3。细料石规格尺寸同上，而表面凹凸深度小于2mm。,红砂岩块石,石灰岩,花岗岩,3饰面石材,用于建筑物内外墙面、柱面、地面、栏杆、台阶等处装修的石材称为饰面石材。饰面石材按岩石种类分，主要有大理石和花岗岩两大类。,花岗岩 饰面材料,罗娜红天然大理石,4色石渣,色石渣也称色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花岗岩等石材经破碎、筛选加工而成,作为骨料主要用于人造大理石、水磨石、水刷石、干粘石等建筑物面层的装饰工程。,白云石,方解石,二
4、、砖与砌块1砖,因此有必要逐步改革，并用新型材料取而代之。,砖,生产工艺,烧结砖 非烧结砖,原材料,粘土砖页岩砖 煤矸石砖粉煤灰砖炉渣砖 灰砂砖,有无孔洞,实心砖多孔砖空心砖,砖,下图介绍部分地区砖的规格,北京市自2002年5月1日起，所有建筑工程禁止使用粘土实心砖；可采用页岩煤矸石和页岩实心砖；也可采用页岩煤矸石和页岩多孔砖；还可采用灰砂砖。,2砌块,1)普通混凝土小型空心砌块 混凝土砌块是由水泥、水、砂和石，按一定比例配合,经搅拌、成型和养护而成。砌块的主规格为390mm190mm190mm，配以34种辅助规格,即可组成墙用砌块基本系列。2）加气混凝土砌块加气混凝土砌块是用钙质材料(如水泥
5、、石灰)、硅质材料(粉媒灰、石英砂、粒化高炉矿渣等)和加气剂作为原料，经混合搅拌、浇注发泡、坯体静停与切割后，再经蒸压养护而成。3）石膏砌块生产石膏砌块的主要原材料为天然石膏或化工石膏。,全自动砌块成型机产品图片,三、瓦,瓦是屋面材料，按形状分平瓦和波形瓦两类。目前我国生产的瓦多为平瓦。旧式的波形瓦除农村小厂偶尔烧制外，已不生产。古建筑中应用的筒瓦(包括琉璃瓦)，也只有在特殊情况下，少量烧制应用。平瓦的种类较多，有:粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等。,鱼鳞瓦,琉璃瓦,四、砂,砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，在土木工程中用量是很大的。砂一般分为天然
6、砂和人工砂两类。按其产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂。按砂的粗细程度，通常有粗砂、中砂、细砂之分。,五、石膏和石灰,1石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。常用品种有：建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏，以及无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。2石灰石灰是将石灰石（主要成分为碳酸钙），在9O0 1100温度下煅烧，生成以氧化钙为主要成分的气硬性胶凝材料，称生石灰。使用时要将生石灰熟化，即加水使之消解为熟石灰（或消石灰）氢氧化钙。,六、砌体,石材或砖，用砂浆砌筑成的构件(墙、柱等)，称为砌体。,(a)乱毛石砌体(b)砖砌体(c)空心墙,为了提高砖墙的抗震性能，可采用抗震空心砖，在孔洞中设竖向钢
7、筋并浇筑混凝土。,配筋砌块砌体结构,混凝土,一、水 泥,水泥性质,水泥是水硬性胶凝材料，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。,水泥为干粉状物，加适量的水并拌合后便形成可塑性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠，直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；,随着塑性的消失,水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝；,水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。,水泥品种,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥
8、,二、混凝土,混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土具有如下优点：原料丰富；价格低廉；生产工艺简单；抗压强度高，强度等级范围宽；耐久性好；应用范围广泛。,混凝土分类,普通混凝土,轻骨料混凝土,纤维增强混凝土(简称FRC),碾压混凝土,聚合物混凝土(简称PIC),自密实混凝土,三、混凝土外加剂,外加剂能改善混凝土的性能，对保证并提高混凝土的工程质量大有好处。外加剂的分类 按照外加剂功能分类：改善混凝土拌和物流动性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等；改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻钙剂等；改善混凝土
9、其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。按外加剂化学成分可分为三类：无机物类、有机物类、复合型类。目前建筑工程中应用较多和较成熟的外加剂如图所示.,四、混凝土掺合料,粉煤灰：煤粉炉排出的烟气中收集到的细粉末。粉煤灰中的氧化物与氢氧化钙反应，生成水化物，是一种胶凝材料。粉煤灰可以增强混凝土拌合物的和易性，降低水化热，抑制碱骨料反应。硅粉：生产硅钛合金或硅钢排出的烟气中收集到的细粉末。硅粉与高效减水剂配合使用，可以改善混凝土拌合物的粘聚性与保水性，提高混凝土强度，提高密实度，提高耐久性能。沸石粉：天然沸石岩磨细而成，是一种火山灰质铝硅酸盐矿物，含有一定的氧化物。可以改善混凝
10、土拌合物的和易性。沸石粉与高效减水剂配合使用，可提高混凝土强度。,第三节 钢 材,一、常用建筑钢材品种,钢材品种,碳素钢,低碳合金钢,优质碳素钢,二、钢 筋1热轧钢筋 热轧钢筋是土木工程中用量最大的钢筋品种之一。主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。热轧钢筋的表面形式为光面钢筋与变形钢筋。近年来我国逐步采用了月牙形变形钢筋,逐步代替过去的螺纹钢筋和人字纹钢筋。,月牙形钢筋,月牙形钢筋,2冷轧带肋钢筋 是将普通低碳钢热轧圆盘条，在冷轧机上冷轧成三面或二面有月牙形横肋的钢筋。3热处理钢筋 是用热轧中碳低合金钢筋，经淬火、回火调质处理的钢筋。4冷拉低碳钢筋和冷拔低碳钢丝 对于低碳钢和低
11、合金钢，进行较小程度的冷加工，便可提高屈服强度和强度极限。5预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 预应力钢丝是以优质碳素结构钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。若将预应力钢丝辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的粘结，则成刻痕钢丝。,三、钢筋连接热轧钢筋直径一般为6mm32mm，小直径钢筋（12mm以下）做成盘圆供应，大直径钢筋长度一般为12m(火车车厢长度)。接头有搭接及焊接。焊接又有对头焊接、搭接焊接、帮条焊接。,钢筋的机械连接可采用直螺纹接头和锥螺纹接头。,钢筋的直螺纹接头,钢筋的的锥螺纹接头,四、型钢,热轧型钢：常用的热轧型钢有：等边和不等边的角钢 槽钢 工字钢,冷弯薄壁型钢：通常是用2mm6mm薄钢板
12、冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢和方形、矩形等空心薄壁型钢，可用于轻型钢结构。钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管。,冷弯薄壁型钢,钢管,五、钢板与焊接组合截面钢材,扁平钢材以平板状态供货的称钢板，以卷状供货的称钢带。根据轧制温度不同，又可分为热轧和冷轧两种。按厚度来分，热轧钢板分为厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度为0.35mm4mm）两种。冷轧钢板只有薄板（厚度为O.2mm4mm）一种。厚板可用于焊接结构。,厚H型钢:日本的建筑钢板厚度已达到40mm70 mm，可用于高层钢结构建筑中的柱。,钢薄板或其他金属材料薄板，可用作屋面或墙面等围护结构，或作为涂层钢板的原料。,杭州大剧院：采用了
13、钛金属屋面，质地坚硬，比钢坚硬30%，质量比钢材轻，并且抗腐蚀性能非常强。,第四节 其他材料,轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹装饰性好等。,优 点,构造不均匀；各向异性；易吸湿；吸水性大。因而木材易产生较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。,缺 点,一、木材,1木材分类 木材是由树木加工而成的，树木分为针叶树和阔叶树两大类。2木材的强度 影响木材强度的主要因素有：含水率(含水率高，强度降低)；温度(温度高，强度降低)；荷载作用时间(荷载作用时间长，强度下降)；木材的缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)。,3木材的品种 工程中木材又常分为原木
14、、锯材及各类人造板材。4木材的综合利用 人造板材是以木材或含有一定纤维量的其他作物为原料，采用一般物理和化学方法加工而成的。,木拼花,针叶林,华北落叶松,二、沥青和防水材料,沥青材料是由复杂的高分子碳氢化合物和其它非金属(氧、硫、氮)衍生物组成的混合物。沥青分为地沥青(包括天然地沥青和石油地沥青)和焦油沥青(包括煤沥青、木沥青、页岩沥青等)。沥青混合料是指沥青与矿料、砂石拌和而成的混合料。我国研制和使用高分子新型防水卷材虽然时间较短，但已取得了较大的发展。目前的品种有三大类：橡胶类防水卷材，塑料类防水卷材,橡塑共混型防水卷材。,彩色沥青,沥青混凝土,三、玻璃和陶瓷制品,玻璃已广泛地应用子建筑物
15、，具有采光、防护、吸声、隔热、装饰（美观）等功能。除建筑行业外，玻璃还应用于轻工、交通、医药、化工、电子、航天等领域。常用玻璃品种可分为:平板玻璃；装饰玻璃；安全玻璃；防辐射玻璃；玻璃砖。陶瓷是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材料。,彩绘玻璃,玻璃,瓷砖,四、塑料和塑料制品,塑料是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。塑料特点:表观密度小；导热性差；强度重量比大；化学稳定性良好；电绝缘性优良；消音吸振性良好；富有装饰性。塑料缺点：弹性模量较小；刚度差；容易老化。,塑料模壳成品和施工现场,五、吸声材料,常用的吸声材料有:无机材料：水泥蛭石
16、板、石膏砂浆(掺水泥和玻璃纤维)、水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆等。有机材料；软木板、木丝板、穿孔五夹板、三夹板、木质纤维板等。多孔材料：泡沫玻璃、脲醛泡沫塑料、泡沫水泥、吸声蜂窝板、泡沫塑料等。,矿棉装饰吸声板,实木类吸声板,金属类吸声板,六、防腐涂料和材料,1.防腐涂料 品种有：过氯乙烯漆；环氧树脂漆；酚醛漆；沥青漆；聚氨酯漆。2.树脂胶泥耐腐蚀材料 是以各种合成树脂为主要材料，加入固化剂、填料、溶剂及其他助剂等配制而成。,3.玻璃钢防腐材料 是玻璃纤维增强塑料（FRP）的俗称。是以合成树脂为胶粘剂，加人稀释剂、固化剂和粉料等配成胶料，以玻璃纤维或其制品作增强材料，经过一定的成型工艺制成的一类
17、复合材料。4.防腐塑料板材 塑料板材在防腐蚀工程中是应用非常广泛的一类材料。多数塑料对酸、碱、盐等腐蚀性介质具有良好的耐受能力。,七、防火材料建筑材料的防火性能包括：建筑材料的燃烧性能（包括：着火的难易程度、火焰传播程度、燃烧时的发热量等）；耐火极限；燃烧时的毒性；燃烧时的发烟性。,玻镁防火板塑料模板,防火布,防火材料,八、绝热材料,绝热材料是保温、隔热材料的总称。一般是指轻质、疏松、多孔、松散颗粒、纤维状的材料，而且孔隙之间不相连通的，绝热性能就越好。绝热材料分无机绝热材料和有机绝热材料。,泡沫砖,绝热砖,九、装饰材料,对建筑物主要起装饰作用的材料称装饰材料。外墙装饰材料 内墙装饰材料 地面装饰材料 顶棚装饰材料,
