2011年串讲班建筑材料与构造(建筑材料)刘祥顺

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资源描述

1.关于生态建材与绿色建材当前,人们大力提倡在材料生产、利用、废弃和再生循环过程中,以与生态环境相协调,满足最小资源和能源消耗,最小或无环境污染,最佳使用性能,最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料,即生态建筑材料。生态建筑材料与其他新型建材在概念上的主要区别在于生态建材是一个系统工程的概念,如果没有系统工程的观点,设计生产的建筑材料有可能在一方面反映出“绿色”,而其他方面则是“黑色”。2.关于建筑材料技术标准建筑材料技术标准是作为有关生产、设计、应用、管理、研究等部门共同遵循的依据。包括原料、材料及产品的质量、规格、等级、性能要求以及检验方法;材料及产品的应用技术规范(或规程);材料生产及设计的技术规定;产品质量的评定标准等。在我国根据技术标准的发布单位与适用范围,可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级。国家标准由国家标准局发布,在全国范围内适用,其代号为GB。行业标准(亦称部颁标准)由中央相关部委发布,报国家标准局备案,在全国本行业范围内适用。建材行业标准代号为JC,建工行业标准代号为JG,交通行业标准代号为JT,铁路行业标准代号为TB,冶金行业标准代号为YB,石油化工行业标准代号为SH等。地方标准只能适用本地区,它是国家、行业未能颁布的产品与工程的技术标准,由地方主管部门发布,代号为DB。企业标准是国家、行业未能颁布的产品与工程的技术标准,只能适用本企业,代号为QB。各级标准,在必要时可有试行与正式标准两类。按其权威程度又可分为强制性标准和推荐性标准,例如:GB/T14684—2001建筑用砂。随着我国对外开放的不断深入和加入世界贸易组织(WTO),常会涉及到一些与建筑材料有关的国际标准及外国标准,了解和熟悉有关标准也是十分必要的。如:国际标准,代号为ISO;美国材料试验学会标准,代号为ASTM;日本工业标准,代号为JIS;俄罗斯联邦国家标准,代号为ГОСТР;德国工业标准,代号为DIN;英国标准,代号为BS;法国标准,代号为NF;3.宏观结构对材料的性能影响宏观结构对材料的性能影响极大。尤其是材料的工程性质如:强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、绝热性、吸声性等。宏观结构(亦称构造)即用肉眼或借助放大镜即可观察的结构状态。一般可分为:致密结构(如:金属材料、致密的天然石材、玻璃、塑料等)、微孔结构(砖瓦陶瓷等烧土制品、石膏制品、混凝土、砂浆等)和多孔结构(加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料)。按其形态可有聚集结构(混凝土、砂浆、沥青混合料)、纤维结构(矿棉板、岩棉板、玻璃棉板及木材)、层状结构(胶合板、纸面石膏板、各种新型层状复合板材)、散粒结构(混凝土集料、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒、粉煤灰等)等。4.材料的耐热性(亦称耐高温性、耐火性)材料长期在高温作用下,不失去使用功能的性质称为耐热性。一些材料长期在高温作用下会发生材质的变化而影响材料的正常使用。例如:二水石膏在65℃以上长期使用,会脱水成为半水石膏;石英在573℃下,将由α石英转变为β石英,同时体积增大2%;石灰石、大理石等碳酸盐类矿物岩石在750℃以上时分解;木材长期在50℃以上时木质将部分分解而炭化,同时强度大幅度降低。一些材料在高温下发生较大的变形,导致结构破坏。例如:普通混凝土在300℃以上,水泥石脱水收缩,骨料受热膨胀,将导致结构破坏。钢材在350℃以上时,其抗拉强度显著降低,会使钢构件产生过大的变形而失去稳定。玻璃以及铝合金在火焰作用下也会发生明显变形而失去使用功能。上述材料在高温下,或是发生材质的变化;或是发生较大的变形,导致结构破坏。因此,限制了这些材料所处环境的最高温度。5.材料的耐燃性(亦称防火性)在发生火灾时,材料抵抗或延缓燃烧的性质称为耐燃性。国家标准GB8624-1997将建筑材料的燃烧性能分为:不燃烧材料(A级)、难燃烧材料(B1级)、可燃烧材料(B2级)和易燃烧材料(B3级)。不燃烧材料(A级)是指在空气中,无法点燃的材料。无机材料均为不燃材料,如:花岗石、大理石、水磨石、水泥制品、混凝土制品、石膏板、石灰制品、粘土制品、玻璃、瓷砖、马赛克、钢铁、铝、铜合金等材料。安装在钢龙骨上的纸面石膏板,可做为A级装修材料使用;施涂于A级基材上的无机装饰涂料,也可做为A级装修材料使用。但是,一些不燃材料却不耐火,如玻璃、混凝土、钢材、铝材等。难燃烧材料(B1级)是指在空气中受高温作用难起火、难微燃、难碳化,当火源移走后立即停止燃烧的材料。这类材料多为以不燃烧材料为基体的复合材料,如沥青混凝土、纸面石膏板、纤维石膏板、水泥刨花板、矿棉装饰吸声板、玻璃棉装饰吸声板、珍珠岩装饰吸声板、难燃胶合板、难燃中密度纤维板、岩棉装饰板、难燃木材、铝箔复合材料、难燃酚醛胶合板、铝箔玻璃钢复合材、多彩涂料、难燃墙纸、难燃墙布、难燃仿花岗岩装饰板、氯氧镁水泥经装配式墙板、难燃玻璃钢平板、PVC塑料护墙板、轻质高强复合墙板、阻燃模压木质复合板材、彩色阻燃人造板、难燃玻璃钢等,它们可推迟发火时间或缩小火焰的蔓延。可燃烧材料是指在空气中点燃时会起火或微燃,当火源移走后仍能继续燃烧或微燃的材料,如:木材及大部分有机材料。大多数塑料是燃烧材料,但加了阻燃剂后会成为自熄性或不燃性材料。易燃烧材料,随点即燃,火焰不熄灭。6.硅酸盐类水泥的分类按其性能和用途不同分为:通用水泥、专用水泥和特性水泥三类。通用水泥的品种、代号及组成见下表通用水泥的品种、代号及组成情况注:上述混合材料含量中,不包括上限值。专用水泥常见的专用水泥有:砌筑水泥、道路硅酸盐水泥、油井水泥等。水泥品种代号组成硅酸盐水泥P·Ⅰ型硅酸盐水泥熟料+适量石膏+0%混合材料P·Ⅱ型硅酸盐水泥熟料+适量石膏+0%~5%混合材料普通硅酸盐水泥P·O硅酸盐水泥熟料+适量石膏+6%~15%混合材料矿渣硅酸盐水泥P·S·A硅酸盐水泥熟料+适量石膏+20%~50%粒化高炉矿渣P·S·B硅酸盐水泥熟料+适量石膏+50%~70%粒化高炉矿渣火山灰质硅酸盐水泥P·P硅酸盐水泥熟料+适量石膏+20%~50%火山灰质混合材料粉煤灰硅酸盐水泥P·F硅酸盐水泥熟料+适量石膏+20%~40%粉煤灰复合硅酸盐水泥P·C硅酸盐水泥熟料+适量石膏+15%~50%两种或以上混合材料特性水泥常用的有:快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、硅酸盐膨胀水泥、中热低热矿渣硅酸盐水泥等。7.硅酸盐水泥的主要技术要求(一)细度水泥颗粒越细,暴露的表面积越大,水化时速度越快;若水泥颗粒过粗,则不具有胶凝性。国标GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定,硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥的细度采用勃氏法检验,用比表面积表示,应不小于300㎡/㎏;其余四种通用硅酸盐水泥用筛分析法检验,用筛余率表示,80μm筛筛余百分率≯10%或45μm筛筛余百分率≯30%。(二)凝结时间水泥加水起至水泥净浆开始失去可塑性时所需的时间,称为初凝时间。水泥加水起至水泥净浆完全失去可塑性并开始产生强度时所需的时间,称为终凝时间。国标规定,硅酸盐水泥的初凝不小于45min,终凝不大于390min。普通硅酸盐水泥及其余四种通用硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于600min。国产通用硅酸盐水泥实际的初凝时间一般在1~3h,5~8h。水泥的凝结时间以标准稠度的水泥净浆,用凝结时间测定仪测定。(三)安定性安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。安定性不良的水泥在硬化过程中会产生不均匀的体积变化,使构件产生膨胀性裂纹,降低建筑质量,甚至引起质量事故。安定性不合格的水泥严禁在工程中使用。安定性不良的原因主要是熟料中游离氧化钙过多所致,或游离氧化镁过多,或所掺石膏过量。国标规定水泥中游离氧化镁含量不得超过6.0%,三氧化硫含量不得超过3.5%。国标规定,由游离氧化钙过多所致的安定性不良采用沸煮法检验。(四)强度国标规定,水泥与中国ISO标准砂以1:3比例混合加入规定量的水,按规定方法制成40㎜×40㎜×160㎜的试件,在标准温度(20℃±1℃)的水中养护,分别测定其3d与28d的抗压和抗折强度,并划分强度等级。见下表通用硅酸盐水泥不同龄期的强度规定(GB175-2007)(Mpa)品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0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32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5(五)合格性判定国标中规定,凡化学指标(不溶物、烧失量、SO3、MgO、cl-1)、凝结时间、安定性和强度中任何一项不符合标准规定时,均判为不合格品。8.水泥的运输与贮存1.水泥在运输与贮存时,不得遇水或受潮;不得混入杂物;不同品种、等级及出厂日期的水泥应分别贮运。2.散装水泥应分库存放。3.袋装水泥存放时,库房应防漏、通风;室内外高差应不低于150㎜,库内地面垫板要离地300㎜,四周离墙300㎜;堆放高度不宜超过10袋;应按到场先后依次堆放,且要方便拿取,尽量做到先存先用,以防长期存放;4.水泥的储存期不宜过长,以免受潮而降低水泥强度;标准规定,通用硅酸盐水泥的储存期为3个月;高铝水泥为2个月;快硬水泥为1个月。5.水泥长期存放,强度将会降低,存期越长强度,降低越大。存放3个月以上的通用水泥强度将降低10%~20%。对于过期的水泥,在使用前必须重新检验,在使用时应按复验结果,谨慎使用。9.混凝土立方体抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002规定,将拌合物制成边长为150㎜的立方体标准试件,应在20℃±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜,拆模后,置于温度为20℃±2℃,相对湿度为95%以上的标准养护室养护,或在20℃±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护28d,测得其抗压强度,所测得的抗压强度值称为立方体抗压强度,以ƒcu表示。10.关于预拌混凝土根据国家标准GB/T14902-2003《预拌混凝土》规定,水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例,在搅拌站经计量、拌制后出售的并采用运输车,在规定的时间内运至使用地点的混凝土拌合物称为预拌混凝土。(旧称商品混凝土)预拌混凝土根据其组成和性能要求分为通用品和特制品两类。(一)通用品通用品是指强度等级不大于C50、塌落度不大于180mm、粗集料最大公称粒径为20mm、25mm、31.5mm、40mm,无其他特殊要求的预拌混凝土。根据其定义,通用品应在下列范围内规定混凝土强度等级、坍落度及粗集料最大公称粒径:强度等级:不大于C50坍落度(mm):25、50、80、100、120、150、180粗集料最大公称粒径(mm):20、25、31.5、40(二)特制品特制品是指任一项指标超出通用品规定范围或有特殊要求的预拌混凝土。根据其定义特制品应规定混凝土强度等级、坍落度、粗集料最大公称粒径或其他特殊要求。混凝土强度等级、坍落度和粗集料最大公称粒径除通用品规定的范围外,还可在下列范围内选取:强度等级:C55、C60、C65、C70、C75、C80坍落度:大于180mm粗集料最大公称粒径:小于20mm、大于40mm11.特种混凝土一、防水混凝土防水混凝土是通过各种方法提高混凝土的抗渗性能,以达到防水要求的混凝土。防水混凝土的抗渗等级是根据其最大作用水头(即该处在自由水面以下的垂直深度)与建筑物最小壁厚的比值来选择。一般说,P6级的抗渗混凝土已能满足防水要求。目前配制防水混凝土的方法大致有四种:即富水泥浆法、骨料级配法、外加剂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