工程技术人员必备知识

1工程技术人员应当具备的技能：安全与管理质量与管理成本与管理进度与管理文明施工与管理建筑节能与管理质量管理的内容：原材料的质量；施工的质量；管理的质量；工作的质量；建筑材料课程的作用•为后续课程的学习提供必要的知识基础•为今后从事专业技术工作时，正确、合理选择和使用建筑材料打下基础•利于进行质量管理课程的任务1了解材料在建筑物上所起的作用和要求2了解常用材料的生产、成分和构造3掌握常用材料的技术性质，以及影响材料性质的主要因素及其相互关系4掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格学习方法重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能常用材料——水泥、混凝土、石灰、石膏、玻璃、钢材、木材、沥青、高分子材料主要的——水泥、混凝土、钢材每种材料：原料——生产工艺——组成成分——构造——特性——应用——检验——储存以及它们之间的相互关系重点：特性和应用，质检的基本原理（引起材性变化的内因和外因）具体学习内容材料的生产材料的组成成分材料的质量要求材料的特点正确、合理地选择和使用2.按用途分类结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土围护材料：砌墙砖、砌块、墙板防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土吸声材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩绝热材料:塑料、橡胶、泡沫混凝土功能材料：金属管道、塑料、陶瓷国际标准协会标准2JIS—日本工业标准材料的共性（基本性质）•物理性质•（化学性质）•力学性质•耐久性•（功能性）•（装饰性）第一节材料基本的物理性质一、与体积和质量有关的物理性质（一）密度：材料单位体积的质量。按体积状态不同分为：实际密度、体积密度、堆积密度等•1.材料的实际密度（1）材料的实际密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量（简称密度）。•2）按下式计算：ρ=m/v式中ρ—密度,g/cm3（精度0.01g/cm3）m—材料的质量，gV—材料的绝对密实体积，cm3（3）测定材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。•2、空隙率空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P，按下式计算：空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。三、与热有关的性•（一）导热性：质1.定义：2.评定指标：3.影响因素：4.应用：•（二）热容量和比热1.定义：2.评定指标：3.影响因素：4.应用：•（三）材料的温度变形性•强度的单位：帕斯卡Pa（简称：帕）1Pa=1N/mm2。1kPa=1000Pa1MPa(兆帕)=106Pa1GPa(吉帕)=109Pa1MPa≈10kg/cm2还需注意强度的精度（按相关标准）•二、材料的环境协调性第三节材料的声学性能与装饰性3•一、材料的声学性能：二、材料的吸声性能：三、材料的隔声性能：四、材料的装饰性能：第三章石材岩石是在地质作用下产生的、由一种或多种矿物按一定的规律组成的自然集合体。石材是天然岩石不经机械加工或镜机械加工而的到的材料的统称。建筑石材分为天然石材和人工石材。天然石材：——指从天然岩石中采得的毛石，或经加工制成的石块、石板及其定型制品等。优点：抗压强度高、耐久性好、生产成本低等。是古今土木建筑工程的主要建筑材料。一.造岩矿物天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。石英是结晶的二氧化硅长石是钾、钠、钙等的铝硅酸盐的晶体角闪石，辉绿石，方解石白云石二.岩石的结构与性质1.岩石大多数属于结晶晶体，少数属于玻璃质结构两者相比结晶质的较玻璃质的强度高，化学稳定性及耐久性好。2.岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗冻性，耐水性及耐久性等会显著下降。3。1天然石材的分类一。岩浆岩（深成岩，喷出岩，火山岩）二。沉积岩（机械沉积岩，化学沉积岩，有机沉积岩）三。变质岩3。2天然石材的技术性质1.表观密度：同种石材表观密度越大，抗压强度越高，吸水率越小，耐久性，导热性越好。2.吸水性：分为低，中，高吸水性岩石。3.耐水性：石材的耐水性用软化系数K表示。高耐水性石材，其软化系数为k＞0.90,中耐水性石材，其软化系数为0.7～0.9,低耐水性石材,其软化系数为k＝0.6～0.7。4.抗冻性：试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）贯穿裂纹，质量损失不超过５％，强度降低不大于２５％的石材方为合格。5.耐热性：耐热性与岩石的物质组成有关。6.强度：根据边长70ｍｍ立方体试件的抗压强度，砌筑石材的强度等级分为：ＭＵ10、ＭＵ15、ＭＵ20、ＭＵ30、ＭＵ40、ＭＵ50、ＭＵ60、ＭＵ80、ＭＵ100共九个等级。7.硬度：取决于矿物组成的硬度与构造。8.耐磨性：是石材抵抗摩擦，边缘剪切以及撞击等复杂作用的性质。9.抗风化性：10.放射性：3.3常用建筑石材（一）花岗岩常用建筑石材•它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性好。•花岗岩主要用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面，外墙饰面雕塑。（二）大理岩•它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，主要矿物组成为方解石和白云石。大理岩主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。（三）石灰岩•它属于沉积岩，主要由方解石组成4•石灰岩可用与基础，墙体，挡土墙等砌体。（四）砂岩3.4工程砌筑石材1.工程对砌筑石材的要求（１）石材尺寸规格常用的砌筑石材有毛石和料石。毛石——为不规则形，但毛石的中间厚度不小于15ｃｍ，至少有一个方向的长度不小于30㎝，平毛石应有两个大致平行的面。料石——宽度和厚度均不宜小于20ｃｍ，长度不宜大于厚度的４倍，形状应大致呈六面体。（２）石材抗压强度根据边长70ｍｍ立方体试件的抗压强度，砌筑石材的强度等级分为ＭＵ10、ＭＵ15、ＭＵ20、ＭＵ30、ＭＵ40、ＭＵ50、ＭＵ60、ＭＵ80、ＭＵ100共九个等级。3.5装饰石材1.天然大理石——天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的变质岩，多为层状结构，有明显的结晶，纹理有斑纹、条纹之分，是一种富有装饰性的天然石材。成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。颜色：纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时，产生多种色彩与优美花纹。从色彩上来说，有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。纹理：有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。优点：抗压强度较高，但硬度并不太高，易于加工雕刻与抛光。工程装饰中得以广泛应用。缺点：长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，易被侵蚀而失去原貌和光泽，影响装饰效果。因此大理石多用于室内装饰。•2.天然花岗石——建筑用天然花岗石是由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型的火成岩，是全晶质岩石。主要成分：石英、长石和少量的暗色矿物和云母。结构：按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒和斑状等。颜色：呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（２０～４０％），云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密，不含其他杂质，抛光后光泽明亮，不易风化，色调鲜明，花色丰富，庄重大方。优点：比大理石密度大，密度为2300～2800㎏/ｍ3，抗压强度高达120～250MPa。孔隙率吸水率极低，材质硬度高，其耐磨、耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。经抛光后，是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等处首选装饰材料。胶凝性材料：在工程中，凡是能将粒状、散状材料胶结为整体的一类材料的总称。按其成分分为有机和无机两种。有机：沥青、树脂等胶凝性材料（按化学成分不同分为）无机（按硬化条件不同）：分为气硬性和水硬性两种•第四章气硬性无机胶凝材料只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水硬性无机胶凝材料。将胶凝性材料划分为气硬性和水硬性有其重要的意义。•土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。4.1石灰5一、生产（一）原料：主要为天然碳酸盐类岩石——（石灰石、白云石）其主要成分CaCO3。（二）生产：经高温煅烧，CaCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：生石灰（堆积密度为800~1000kg/m3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。根据石灰石受热时温度不同，生产出的产品可能有：•正火石灰欠火石灰过火石灰二.石灰的消化和硬化1.石灰的熟化和“陈伏”工地上使用石灰时，通常将生石灰加适量的水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：生石灰熟化时的特点：①放热；②体积膨胀生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周（七天）以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。.2.石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（１）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（２）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。需要注意的是：石灰的碳化和结晶相互制约、相互影响，同时进行。二.建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品一等品和合格品三个等级。具体技术要求见表：JC/T479-1992建筑生石灰JC/T480-1992建筑生石灰粉JC/T481-1992建筑消石灰粉钙质生石灰MgO≤5%；钙质消石灰粉MgO≤4%镁质生石灰MgO﹥5%镁质消石灰粉MgO﹥4%三.石灰的技术性质（1）可塑性好生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1μm）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。(2)硬化慢、强度低从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化6同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1：3）28天强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。（3）硬化时体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。（4）耐水性差，不易贮存块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。四.石灰的应用（1）石灰乳和石灰砂浆将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层