建筑工程评估第二章建筑材料

第二章建筑材料重庆工商大学唐文秀注册环境影响评价工程师、注册建造师、监理工程师、园林工程师思考常用的建筑材料有哪些？三大建筑材料：水泥、木材、建筑钢材【学习要求】◆掌握：水泥、钢材、混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土。理解原理。◆熟悉：建筑常用钢材的种类及特性、气硬性胶凝材料、砌墙砖、混凝土的种类、饰面石材、装饰陶瓷、玻璃、装饰涂料等。注意材料的特性、适用范围。第一节常用建筑材料1.水泥2.木材3.建筑钢材4.气硬性胶凝材料◆石膏、石灰5.砌墙砖6.建筑砂浆7.建筑砌块一、水泥水泥是工程中广泛使用的水硬性胶凝材料，是水利水电工程混凝土结构的主要建筑材料，常用于拌制水泥砂浆、水泥混凝土，也常用作灌浆材料加固地基。水泥的种类繁多，按所含水硬性物质的不同，可分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥及硫铝酸盐系水泥等，其中以硅酸盐系水泥应用最广；按水泥的用途及性能，分为通用水泥、专用水泥与特性水泥三类。分类主要品种通用水泥硅酸盐水泥、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、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥等专用水泥油井水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥、道路水泥等特性水泥白色硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等石灰质原料与黏土质原料为主，掺加其他物质研磨成粉末状的水硬性胶凝材料。①硬化需在潮湿环境或水中进②硬化过程会产生大量水化热扩展：胶凝材料定义：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，统称为胶凝材料。分类：有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展其强度。如：石灰、石膏、水玻璃不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化保持并发展其强度。如：水泥如：沥青、各种合成树脂无机胶凝材料胶凝材料7硅酸盐类水泥最基本的水泥，工程中90%以上都使用该类，生产工艺在水泥生产中具有代表性，是以石灰石和黏土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。（一）根据水泥熟料中掺入混合材料的成分和比例，分为硅酸盐水泥最基本的水泥，国外通称波兰特水泥硅酸盐水泥熟料+（0-5%）石灰石或粒化高炉矿渣普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥中+少量（5-20%）混合材料矿渣硅酸盐水泥硅酸盐水泥+高炉矿渣火山灰硅酸盐水泥硅酸盐水泥+火山灰粉煤灰硅酸盐水泥硅酸盐水泥+粉煤灰复合硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料【扩展】无混合料，有效成分高，反应快。不适合大体积混凝土。掺加物质的，掺加物无活性，反应慢，强度上得慢。（二）水泥的性质1.水泥是水硬性材料，水泥硬化过程是水泥水化反应的过程。需在潮湿条件或水中进行。2.硬化过程产生大量水化热。3.硬化速度：水泥颗粒细度、温度及用水量有关，颗粒越细、温度越高，硬化越快；水要适量。4.普通水泥硬化过程中，空气中体积收缩，在水中体积略增大。总表面积大，与水接触相对多5.水泥的初凝和终凝初凝：自水泥加水拌和时起，到水泥浆开始失去可塑性为止所需的时间。不宜过短，初凝时间不合规定为废品。终凝：水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，开始产生强度所需的时间。不宜过长，终凝时间不合规定为不合格品。从加水开始到失去流动性，从可塑状态到固体状态硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min(390min)；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h（600min）。6.水泥的安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度，是判定水泥质量是否合格的主要指标之一。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良，安定性不良会使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故。主要原因：有害物超标（CaOMgO石膏掺量）水泥安定性简易判别方法：（1）合格水泥浇筑的混凝土外表坚硬刺手，而安定性不合格水泥浇灌的混凝土给人以松软、冻后融化的感觉；（2）安定性合格的水泥浇筑的混凝土多数呈青灰色且有光亮，而不合格水泥浇筑的混凝土多呈白色且黯淡无光；（3）合格水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力强、粘结牢，石子很难从构件表面剥离下来，而安定性不合格的水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力差、粘结力小，石子容易从混凝土的表面剥离下来。（三）水泥的强度等级及应用范围1.水泥的强度等级水泥的强度是指水泥胶砂的强度，而不是水泥净浆的强度。将水泥、标准砂及水按规定比例（水泥：标准砂：水=1：2.5：0.5）制成标准试件(40mm×40mm×160mm)，在标准养护条件下“1d温度为（20±1）℃，相对湿度90％以上的空气中带模养护；1d后拆模，放入（20±1）℃的水中养护”，测定其达到规定龄期（3d、28d）的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。然后用规定龄期的抗压强度和抗折强度值来划分水泥的强度等级。根据规定龄期的抗压强度和抗折强度划分硅酸盐水泥强度等级。按3天强度的大小分为普遍型和早强型(用R表示)。水泥等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，按水泥胶砂强度检验方法（ISO法）测定其强度，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表中数值。强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0带R的为早强型硅酸盐水泥各龄期的强度要求3d即达到普通水泥28d强度的50%普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R共4个强度等级。各强度等级水泥的各龄期强度不得低于规定的数值。品种强度等级抗压强度度(MPa)抗折强度度(MPa)3d28d3d28d普通硅酸盐水泥42.542.5R52.552.5R16.021.022.026.042.542.552.552.53.54.04.05.06.56.57.07.0普通硅酸盐水泥各强度等级、各龄期强度值品种强度等级抗压强度度(MPa)抗折强度度(MPa)3d28d3d28d矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥按3d，28d龄期抗压及抗折强度分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R共6个强度等级。各强度等级水泥的各龄期强度值不得低于下表规定的数值。矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥各强度等级、各龄期强度值【单选】根据我国现行标准，硅酸盐水泥的强度等级是根据规定龄期的水泥胶砂的（）划分的。A.抗拉强度和抗压强度B.抗拉强度和抗折强度C.抗压强度和抗折强度D.抗压强度和抗剪强度『正确答案』C『答案解析』根据规定龄期的抗压强度和抗折强度划分硅酸盐水泥强度等级。2、不同水泥品种的特性及适用范围【总结】前两种一类，后四种是一类。◆前两种早期强度高，后四种后期强度大（除粉煤灰）。◆前两种水化热大，后四种水化热低。◆前两种不适合大体积混凝土，后四种适合大体积混凝土。◆前两种耐腐蚀性差，后四种抗浸蚀性强。◆前两种适合早期强度要求高的工程（抢修工程），后四种不适合。◆前两种适合受冻工程，后四种不适合。【特有】耐热性是矿渣特有，干缩性小是粉煤灰特有。粉煤灰不适合有碳化要求的工程。【单选】严寒地区处在水位升降范围内的混凝土工程，适宜采用的水泥品种是（）。A.复合硅酸盐水泥B.矿渣硅酸盐水泥C.粉煤灰硅酸盐水泥D.普通硅酸盐水泥『正确答案』D『答案解析』有“掺加物质”不适用于寒冷地区。参见教材P40。【单题】下列水泥品种中，水化热大、早期强度高的是（）。A.普通硅酸盐水泥B.矿渣硅酸盐水泥C.火山灰硅酸盐水泥D.粉煤灰硅酸盐水泥『正确答案』A『答案解析』无混合料的，反应快，水化热大，早期强度高。参见教材P40。【单选】下列水泥中，不适用于有碳化要求的工程的是（）。A.硅酸盐水泥B.普通硅酸盐水泥C.火山灰硅酸盐水泥D.粉煤灰硅酸盐水泥『正确答案』D『答案解析』粉煤灰不适合有碳化要求的工程。参见教材P40。【单选】下列水泥中，干缩性小、水化热低的水泥是（）。A.普通硅酸盐水泥B.矿渣硅酸盐水泥C.粉煤灰硅酸盐水泥D.火山灰硅酸盐水泥『正确答案』C『答案解析』“特有”：耐热性好是矿渣特有，干缩性小是粉煤灰特有。参见教材P40。二、木材使用历史最长的建筑材料之一，是古代建筑的主要建筑材料。（一）木材的分类按树种分：1.针叶树种（松、柏、杉）纹理顺直、材质均匀、耐腐蚀、易加工，大多数质地较软，故称软材，是建筑工程中主要用材。用途：1）板、方材可做基材（家具）；2）饰面；3）承重构件（楼板、隔墙、踏板）。2.阔叶树材（水曲柳、榆木、樟木）树质坚硬，纹理美观，多用于装饰工程。用于地板材料和墙面、柱面、门窗、家具等主要饰面材料按建筑型材分类：1.原木：伐倒后经修枝后按一定长度锯断的木材。2.板材：断面宽度为厚度的3倍及3倍以上的型材。3.枋材：断面宽度不及厚度3倍的型材。按木材综合利用：胶合板、刨花板、硬质纤维板和贴面碎木板等。(1)胶合板夹板（俗称细芯板），由三层或多层一毫米厚的单板或薄板胶贴热压制而成。是目前手工制作家具最为常用的材料。夹板一般分为3厘板、5厘板、9厘板、12厘板、15厘板和18厘板六种规格（1厘即为1mm），还有21厘和25厘。优点：胶合板幅面大、变形小、不易翘曲、纵、横纤维交错抗拉强度大、施工应用方便，胶合板使用时可钉结。缺点：受到天然木材资源的约束。(2)刨花板刨花板是将木材加工剩余物、采伐剩余物，小径或非木材植物纤维原料加工成刨花，然后加胶压制成的人造板材，是人造板的主要品种之一。是代替木材、胶合板的优质人造板之一，刨花板不宜钉结，一般采用专用螺丝连接。刨花板厚度为13至20mm之间。可用刨花板作箱柜的架子、边板、背板、抽屉、门和隔断及其他部件，刨花板具有性能及经济上的优势，便如利用防潮刨花板做基层制做的橱柜具有良好的功能。新型刨花板澳松板澳松板与大芯板新型刨花板欧松板纤维板以植物纤维为原料，经过纤维分离、施胶、干燥、铺装成型、热压、锯边和检验等工序制成的板材，是人造板主导产品之一。按密度的不同分为硬质纤维板、高密度纤维板、中密度纤维板和软质纤维板，不宜钉结，常用专用螺丝连接.纤维板它是将木材刨切或旋切成厚0.2-1mm的薄片，经拼花后粘贴在胶合板、纤维板、刨花板等基材上制成。这种材料纹理清晰（通常纹理有山纹和直纹两类）、色泽自然，是一种较高级的装饰材料。饰面板属于胶合板中的三夹板，市场上有天然饰面板和人造饰面板两类，其中天然饰面板的面材纹理为天然木材，纹理自然真实，但价格相对同级人造饰面板高些；人造饰面板的面材纹理为人工合成的，纹理多样，价格相对低些．饰面板：饰面板效果泰柚饰面板效果椴木楸木饰面板效果红胡桃黑胡桃饰面板效果斑马木铁刀木红玫瑰饰面板效果槐木榉木饰面板效果直纹白枫山纹白枫饰面板效果白橡木香樟木饰面板效果水曲柳榆木饰面板效果黄花梨木杨木（二）木材的物理力学性质（1）含水率：分为吸附水（细胞壁内）和自由水（细胞腔与细胞间隙中）。纤维饱和点：吸附水饱和点----吸附水饱和，没有一点自由水时的含水率。其值随树种而异。平衡含水率：木材中的含水量与周围环境湿度平衡时的含水率。（二）木材的主要性质1、木材的物理性质木材的含水率(1)木材中的水分自由水：存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分吸附水：吸附在细胞壁内细纤维之间的水分(2)木材的纤维饱和点木材受潮时，首先形成吸附