59功能材料

1第5-2章功能材料土木工程学院施工教研室任课教师：樊耀星211.1概述1.建筑功能材料的定义以材料的力学性能以外的功能为特征的材料，称为建筑功能材料。2.建筑功能材料的主要功能它赋予建筑物防水、防火、绝热、采光、防腐等功能。建筑物用途的拓展以及人们物质需求的提高，使其对建筑功能材料方面的要求越来越高。3.国内外现代建筑中常用的功能材料目前，国内外现代建筑中常用的建筑功能材料有：防水堵水材料、绝热材料、股声材料、装饰材料、光学材料、防火材料、建筑加固修复材料等。311.2建筑防水堵水材料11.2.1概述1.概念防水材料是指具有防止建筑工程结构遭受雨水、地下水、生活用水侵蚀的材料。堵水材料除具备上述功能外，还需满足带水操作的施工要求。42.防水材料的分类与组成柔性：构成柔性防水层，具有一定柔韧性和较大延伸率。如防水卷材、有机涂料。刚性：构成刚性防水层，强度较高、无延伸能力。如防水砂浆、防水混凝土等依据建筑防水材料的外观形态可分为防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水材料四大系列。此外，地下防水工程中还用塑料板和金属板等防水材料构成板材防水层。防水材料511.2.2防水材料的性能与选用1.防水卷材防水卷材是可卷曲成卷状的柔性防水材料。它是目前我国使用量最大的防水材料。防水卷材主要包括普通沥青防水卷材、改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材三个系列。(1)沥青防水卷材常见沥青防水卷材的特点及应用见表11.1。6表11.1常见沥青防水卷材的特点与应用范围卷材名称特点适用范围石油沥青纸胎油毡资源丰富、价格低廉，抗拉性能低、低温柔性差、温度敏感性大。使用年限较短，是我国传统的防水材料三毡四油、二毡三油叠层铺设的屋面工程石油沥青玻璃布油毡抗拉强度较高、胎体不易腐烂，柔韧性好，耐久性比纸胎油毡高1倍以上用作纸胎油毡的增强附加层和突出部位的防水层石油沥青玻纤油毡耐腐蚀性和耐久性好，柔韧性、抗拉性能优于纸胎油毡常用于屋面和地下防水工程石油沥青黄麻胎油毡抗拉强度高，耐水性和柔韧性好，但胎体材料易腐烂常用于屋面增强附加层石油沥青铝箔胎油毡防水性能好，隔热和隔水汽性能好，柔韧性较好，且具有一定的抗拉强度与带孔玻纤毡配合或单独使用，用于热反射屋面和隔汽层7(2)改性沥青防水卷材常用改性沥青防水卷材特点及应用见表11.2。卷材名称组成特点适用范围弹性体改性沥青防水卷材聚酯毡或玻纤毡为胎体、苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)作改性剂，两面覆以隔离材料高温稳定性和低温柔韧性明显改善，抗拉强度和延伸率较高，耐疲劳性和耐老化性好，改变传统的油毡热施工为冷施工。广泛适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适于寒冷地区建筑物防水塑性体改性沥青防水卷材聚酯毡或玻纤毡为胎体、无规聚丙烯(APP)或聚烯烃类聚合物(APA0、APO)作改性剂，两面覆以隔离材料常用APP，其抗拉强度高，延伸率大，耐老化性、耐腐蚀性和耐紫外线老化性能好，可在130℃以下的温度使用适用于紫外线强烈及炎热地区的屋面合成高分子防水卷材合成橡胶、合成树脂或两者共混体为基料，加入适量的化学助剂和填充料等，经加工而成的可卷曲的片状防水材料；也可将上述材料与合成纤维等复合形成两层或两层以上可卷曲的片状防水材料。主要产品：聚氯乙烯防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材和三元丁橡胶防水卷材等。高弹性，高延伸性，良好的耐老化性、耐高温性和耐低温性等。已成为新型防水材料发展的主导方向对变形开裂的适应性强，使用温度范围宽，寿命长，但价格高，且需配套合适的粘结材料82.防水涂料防水涂料是在常温下呈无定形液态，经涂布能在结构物表面固化形成具有相当厚度并有一定弹性的防水膜的物料总称。防水涂料广泛适用于工业与民用建筑的屋面防水工程、地下室防水工程和地面防潮、防渗等。按主要成膜物质可分为乳化沥青类防水涂料、改性沥青类防水涂料、合成高分子类防水涂料和水泥基防水涂料等。(1)沥青基防水涂料(2)改性沥青类防水涂料(3)合成高分子类防水涂料93.密封材料建筑密封材料是能承受位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的定型和不定型的材料。作用：防水、防尘、隔汽与隔声的作用。分类：有定型和不定型两类。定型密封材料是指具有特定形状的密封衬垫(如密封条、密封带、密封垫等)；不定型密封材料是指一种粘稠状的材料(俗称密封膏或嵌缝膏)。(1)建筑防水沥青嵌缝油膏(2)聚氨醋建筑密封膏(3)聚硫建筑密封膏(4)硅酮密封胶104.刚性防水材料刚性防水材料是指以水泥、砂、石为原料或其内掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调整配合比、抑制或减小孔隙率、改变孔隙特征、增加各原材料界面间的密实性等方法，配制成具有一定抗渗透能力的水泥砂浆、混凝土类防水材料。生产方法：(1)以硅酸盐水泥为基料，加入无机或有机外加剂配制而成的防水砂浆、防水混凝土。或直接使用水泥基渗透结晶型防水材料。(2)以膨胀水泥为主的特种水泥为基材配制的防水砂浆、防水混凝土。1111.2.3建筑堵水材料的种类与用途建筑堵水材料主要用于房屋建筑、构筑物、水工建筑等在有水或潮湿环境下的防水堵漏。因此，需满足带水操作的施工要求。按施工方式，可分为灌浆材料、柔性嵌缝材料、刚性止水材料及刚性抹面材料。特点和用途：见表11.3。12表11.3常用建筑堵水材料的特点及用途品种特性及用途灌浆注浆材料水溶性聚氨酯注浆材料具有弹性止水和以水止水的双重功能，并有粘度低、可灌性好、毒性低、强度高、对潮湿基面粘结力强等性能；适用于土木工程防水堵漏、大坝基础灌浆、坝体混凝土裂缝防渗补强、松软地基加固等。硅酸盐水泥超早强外掺剂(SH外掺剂)具有超早强性能，强度以小时计算，且长期强度稳定，并有微膨胀、抗渗、抗冻、抗硫酸盐、对钢筋无锈蚀等特性；适用于地铁、隧道及其他地下工程的防水、防漏硫铝酸盐R型地质勘探水泥具有速凝、早期强度高、微膨胀、抗硫酸盐侵蚀、负温性能好等特性；适用于地质勘探工程中护孔固壁、止涌堵漏、固模纠斜、封口止水、固结套管以及应急抢修工程等硫铝酸盐超早强膨胀水泥具有速凝、快硬、早强、微膨胀等特性；适用于大型基础和预埋孔灌浆、地质钻探护孔固壁、混凝土构件板柱浆锚,以及隧道、涵洞、地铁、港口、桥梁、机场跑道的加固修补和抗渗堵漏。柔性嵌缝材料止水橡皮及橡胶止水带具有良好的弹性、耐磨、耐老化（在-40～40℃条件下）、抗撕裂和防水等性能；适用于小型水坝、贮水池、地下通道、河底隧道、游泳池及地下工程变形缝处的防水密封。13表11.3常用建筑堵水材料的特点及用途(续)柔性嵌缝材料止水橡皮及橡胶止水带具有良好的弹性、耐磨、耐老化（在-40～40℃条件下）、抗撕裂和防水等性能；适用于小型水坝、贮水池、地下通道、河底隧道、游泳池及地下工程变形缝处的防水密封自粘性橡胶具有良好的粘接性、延伸性、耐老化性；适用于各种不同规格的缝隙、孔槽的接缝、嵌缝的堵洞防水。丁基不干性密封材料具有良好的水密性、气密性、耐高低温性能；适用于混凝土、橡胶、塑料、陶瓷、木材、多种金属的粘附和密封，并可用于外墙接缝、刚性屋面伸缩缝、门窗框缝隙和卫生间的防水密封塑料止水带具有良好的耐久性和物理力学性能；适用于工业与民用建筑的地下防水,以及隧道、涵洞、坝体、沟渠等水工构筑物的变形缝防水刚性止水材料无机复合堵漏剂具有快凝快硬、瞬间止水、早强高强、抗渗抗裂、无毒无害、贮存运输方便等特点,而且与新老混凝土及砖、石基层粘结牢固,可带水作业,施工简便,见效快,防水耐久；可用于各种建筑屋面、地下室、水池、管道、人防洞库、国防工事、工矿井巷等工程的防水堵漏及抢修加固刚性抹面材料无机铝盐防水剂具有抗渗、抗压、抗拉、抗寒、耐高温、耐强碱、耐老化等性能；适用于建筑物、构筑物、水工工程，如隧道、坝堤、桥梁、水池等防渗。有机硅防水砂浆具有良好的憎水性、透气性和耐高温、耐高寒、耐燃、耐油、耐老化等性能；适用于内、外墙的粉刷层，起到单面防水、防潮、防污作用。阳离子氯丁胶乳水泥防水砂浆具有良好的防水性能；适用于建筑物墙面、屋面、地面的防水、防腐，以及高速公路、飞机跑道、建筑物裂缝的防渗、堵漏修补、嵌缝等。1411.3绝热材料在建筑中，习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫做保温材料；把防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材料。保温、隔热材料统称为绝热材料。11.3.1绝热材料的性能要求1.基本概念（1）导热性——指材料传递热量的能力。（2）导热系数——表示材料的导热能力指标。意义：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1s内通过1m2表面积的热量。材料导热系数越大，导热性能越好。工程上将导热系数λ0.23w/(m•K)的材料称为绝热材料152.影响材料导热系数的因素（1）材料组成（2）微观结构（3）孔隙率（4）孔隙特征（5）含水率1611.3.2绝热材料的种类及使用要点绝热材料按照它们的化学组成可以分为无机绝热材料和有机绝热材料。1.常用无机绝热材料(1)多孔轻质类无机绝热材料(2)纤维状无机绝热材料1)矿物棉2)玻璃纤维(3)泡沫状无机绝热材料1)泡沫玻璃2)多孔混凝土2.常用有机绝热材料(1)泡沫塑料(2)硬质泡沫橡胶1711.4建筑功能材料的新发展建筑功能材料发展迅速，主要表现在三方面：一注重环境协调性，注重健康、环保；二复合多功能；三智能化。11.4.1绿色建筑功能材料所谓绿色建材又称生态建材、环保建材等，即采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工农业或城市废弃物生产无毒害、无污染、达生命周期后可回收再利用，有利于环境保护和人体健康的建筑材料。18绿色材料一般具有以下特征：(1)满足建筑设计的力学性能、使用功能和寿命要求。(2)在生产、使用过程中具有最小的环境负荷影响，寿命终结时可实现再生循环利用，对自然环境友好和符合可持续发展原则。(3)能够满足对人类健康无伤害原则，甚至具有有利于提高人类生活质量水平的功能特性。1911.4.2复合多功能建材复合多功能建材是指材料在满足某一主要的建筑功能的基础上，附加了其他使用功能的建筑材料。例如抗菌自洁涂料，它既能满足一般建筑涂料对建筑主体结构材料的保护和装饰墙面的作用，同时又具有抵抗细菌的生长和自动清洁墙面的附加功能，使得人类的居住环境质量进一步提高，满足人们对健康居住环境的要求；如多功能玻璃，人类制造使用玻璃已有上千年的历史，随着科学技术的发展，建筑玻璃的功能已不仅仅是采光要求，而发展为多功能复合，有光线调节、保温隔热、防弹防盗、防辐射、防电磁干扰、装饰等复合功能。2011.4.3智能化建材智能化建材是指材料本身具有自我诊断和预告失效、自我调节和自我修复的功能，并可继续使用的建筑材料。当这类材料的内部发生异常变化时，能将材料的内部状况反映出来，以便在材料失效前采取措施，甚至材料能够在其失效初期自动进行自我调节，恢复材料的使用功能。21例如自修复混凝土材料，相当部分建筑物在完工，尤其受到动荷载作用后，可能会产生有害的裂纹，对抗震尤其不利。自愈合混凝土可以克服此缺点，大幅度提高建筑物的抗震能力。把低模量粘结剂填入中空玻璃纤维，并使粘结剂在混凝士中长期保持性能。当结构开裂，玻璃纤维断裂，粘结剂释放，粘结裂缝。为防玻璃纤维断裂，将填充了粘结剂的玻璃纤维用水溶性胶粘结成束，平直地埋入混凝土中。又如自动调光玻璃，根据外部光线的强弱，自动调节透光率，保持室内光线的强度平衡，既避免了强光对人的伤害，又可调节室温和节约能源。22THEENDOFTHISPART.THANKS!