土木工程材料_详细的课件6

在阳极：(氧化)FeFe2+2e在阴极：(还原)2H++2eH2Fe+++2OHFe(OH)2Fe(OH)2又与水中溶解的O2发生如下反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)27.8.2防腐7.8.2.1采用耐候钢7.8.2.2金属覆盖耐候钢即耐大气腐蚀钢。在碳素钢和低合金钢中加入少量的铜、铬、镍、钼等合金元素制成。这种钢在大气作用下能在表面形成一种致密的防腐保护层，同时保持钢材具有良好的焊接性能。用耐腐蚀性好的金属以电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面。常用方法有镀锌、镀锡、镀铜和镀铬。（1）阴极覆盖：采用电位比钢材高的金属覆盖；（2）阳极覆盖：采用电位比钢材低的金属覆盖。7.8.2.3非金属覆盖7.8.2.4混凝土用钢筋的防锈在钢材表面用非金属材料作为保护膜与环境介质隔离以避免或减缓腐蚀。如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。使用防锈涂料时应注意钢构件表面的除锈以及底漆、中间漆和面漆的匹配。保持混凝土中的碱性；限制混凝土中氯离子浓度；保证混凝土的密实度以及钢筋外侧混凝土保护层的厚度；在工业区采用硅酸盐水泥或普通水泥；限制含氯盐外加剂并使用混凝土用钢筋防锈剂；预应力混凝土禁止使用含氯盐骨料和外加剂；钢筋涂覆环氧树脂或镀锌。7.8.3钢在火灾中的表现无保护层时钢柱和钢屋架的耐火极限只有0.25小时，裸露钢梁的耐火极限仅为0.15小时。温度在200℃以内可以认为钢材的性能基本不变；超过300℃以后，弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；到达600℃时已失去承载能力。没有防火保护层的钢结构是不耐火的。7.8.4防火基本原理是采用绝热或吸热材料阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。防火方法以包覆法为主，以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆将钢构件包裹起来。（1）防火涂料分膨胀型（薄型）和非膨胀型（厚型）。（2）不燃性板材石膏板、硅酸钙板、蛭石板、珍珠岩板、矿棉板岩棉板等通过粘结剂或钢钉、钢箍等固定在钢构件上。第八章建筑塑料buildingplastics以聚合物（或树脂）为主要成分，在一定的温度、压力条件下可塑制成一定形状，且在常温下能保持其形状不变的有机材料。是继“三材”后的第四种主要建筑材料，较传统建筑材料节能，具有广阔发展前途。优异性能：（1）表观密度小（2）比强度高（3）可加工性好（4）耐化学腐蚀性好（5）抗振、吸声和保温性好（6）耐水性和耐水蒸气性强（7）装饰性强（8）电绝缘性优良缺点：（1）弹性模量低（2）易老化（3）不耐高温（4）易燃8.1塑料的组成高分子材料的主要品种之一。分类：（1）按所含组分数目分：单组分塑料：主要由聚合物构成，不含或仅含少量辅助物料；多组分塑料：除聚合物外，包含大量辅助物料。大部分塑料是多组分塑料，由作为主要成分的聚合物和根据需要加入的各种添加剂组成。（2）按受热后形态性能表现不同分：热塑性塑料：受热软化，冷却变硬，软化-变硬可重复进行；热固性塑料：受热软化，成型硬化，再受热后不能回复可塑状态。8.1.1聚合物是塑料中的基本组分，其性能在很大程度上决定了塑料的性能，塑料名称按其包含的聚合物名称来命名。作用：将各种添加剂粘结在一起，赋予制品必要的物理机械性能。8.1.1.1聚合物分子构型聚合物由一种或多种有机小分子通过主价键连接成链状或网状分子。分线型、支链型、体型三种分子构型。热塑性聚合物具有线型或支链型结构分子。热固性聚合物具有体型结构分子。聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应，分加聚反应和缩聚反应两类。加聚反应：由单体加成而聚合起来的反应，其产物叫加聚物（线型分子），产品名称为在其单体名称前冠以“聚”字。加聚物结构大多为线型。缩聚反应：由两种或两种以上带有官能团的单体共聚，同时产生低分子副产物的反应叫缩聚反应。其生成的聚合物叫缩聚物（线型或体型分子），缩聚物常取其单体的简名，后面加上“树脂”二字来命名。缩聚物结构可为线型或体型。8.1.1.2聚合反应分完全无定形状态和结晶状态，往往是许多小晶区与无定形相交织在一起。结晶性塑料随结晶度提高，其密度、弹性模量、抗拉强度、表面硬度、耐热性随之提高，抗冲击强度、断裂伸长率、透光性、溶解度等相应降低。8.1.1.3聚合物的物理状态8.1.1.4聚合物的熔点和玻璃化温度熔点Tm是结晶聚合物的主要热转变温度，是高度结晶聚合物的使用上限温度。玻璃化温度Tg是无定形聚合物的热转变温度，是无定形聚合物使用上限温度。Tm和Tg是聚合物使用时耐热性的重要指标，也是聚合物其它性能的重要指标。8.1.2添加剂添加剂：塑料中聚合物外为获得或改善某些性能而加入的辅助材料。类型（一）改进材料力学性能的填料、增强剂、增塑剂等；（二）改善加工性能的润滑剂和热稳定剂；（三）提高耐燃性能的阻燃剂；（四）改进使用过程中耐老化性能的稳定剂。（1）填料及增强剂填料：降低成本、收缩率，增加弹性模量和硬度，降低蠕变，提高塑料的强度和耐热性。增强剂：显著提高塑料强度和刚性。（2）增塑剂：使塑料加工成型方便，改善塑料的韧性和柔顺性等机械性能。（3）稳定剂：防止在加工和使用过程中因受光、热或氧化引起的降解（变软、发粘、失去弹性）或交联（变硬变脆、失去弹性和使用功能）。包括抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂等。（4）润滑剂：防止在成型过程中粘模。8.2常用建筑塑料8.2.1热塑性塑料基本组分是线型或支链型聚合物。质轻、耐磨、润滑性好，着色力强，加工方法多；耐热性差，尺寸稳定性差，易变形，易老化。8.2.1.1聚氯乙烯（ＰＶＣ）塑料及其制品使用最多、成本低、产量大、耐久性较好，有软质和硬质多种产品。无定形聚合物，难燃。硬质PVC用于排水管道、瓦楞板、门窗、装饰板、建筑零配件等；软质PVC产品用于薄板、薄膜、管道、壁纸、墙布、地板砖、防水防蚀材料。PVC泡沫塑料用于保温隔热、吸声防振材料。8.2.1.2聚乙烯（ＰＥ）塑料及其建筑制品8.2.1.3聚丙烯（ＰＰ）塑料及其建筑制品结晶性聚合物，透明度随结晶度增加而下降，柔而韧，比水轻，无毒。易光、热氧化、臭氧分解，易燃。管道、冷水箱、防水材料，防蚀喷涂材料。外观、性能与PE相近。用于管道、容器、建筑零件、耐腐蚀衬板等。8.2.1.4聚苯乙烯（ＰＳ）塑料及其建筑制品非结晶聚合物。机械性能较高，脆性大，绝热性能高，主要用作泡沫隔热材料。改性聚苯乙烯ABS：有良好的化学稳定性和表面硬度、耐低温性能、加工性能，可生产建筑五金和各种管材。8.2.2热固性塑料基本组分是体型结构的聚合物，大都含有填料。耐热好，刚性大，制品尺寸稳定性好。8.2.2.1酚醛（ＰＦ）塑料及其建筑制品酚类化合物和醛类化合物缩聚而成。加入木粉得用于电工器材的“电木”，片状填料浸得层压板和玻璃纤维增强塑料。8.2.2.4有机硅（ＰＳ）塑料及其建筑制品8.2.2.2聚酯（ＵＰ）塑料及其建筑制品8.2.2.3环氧（ＥＰ）塑料及其建筑制品多元酸和二元醇缩聚、加入固化剂形成的体型结构。加工方便，主要用于制作玻璃纤维增强塑料、涂料和聚脂装饰板等。由双酚A和环氧氯丙烯缩聚而成。坚韧、收缩率小，耐水、耐化学腐蚀。主要用于制作玻璃纤维增强塑料和粘合剂。有机硅塑料：以硅树脂为基本组分的塑料。不燃，介电性能优异，耐水，常做防水材料。耐高温，可在250℃以下长期使用。8.2.3玻璃纤维增强塑料玻璃钢制品，优良的纤维增强复合材料，比强度很高。比强度接近甚至超过高级合金钢，因此得名“玻璃钢”。以聚合物（热固性、热塑性均可）为基体，以玻璃纤维及其制品为分散质制成的复合材料。特点：密度小，强度高。刚度不如金属。各向异性。用于高层建筑和空间结构。第九章沥青材料Asphatmaterial沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫）等衍生物组成的极其复杂的混合物。沥青是一种有机胶凝材料，具有良好的粘性、塑性、耐腐蚀性和憎水性，主要用做防潮、防水、防腐蚀材料，用于屋面、地下防水工程及其它防水工程和防腐工程，大量用于道路工程。分类：1.地沥青：天然沥青石油沥青2.焦油沥青：煤沥青页岩沥青9.1石油沥青及煤沥青9.1.1石油沥青的组分与结构石油沥青是石油原油经蒸馏提炼出轻质油（汽油、煤油、柴油）及润滑油后的残留物，或再经加工而得的产品。煤沥青是炼焦厂或煤气厂生产的副产品。9.1.1.1石油沥青的组分组分：沥青中化学成分和物理性质相近并具有某些共同特征的部分，划分成为一个组分（或称为组丛）。石油沥青的三个主要组分：（1）油分：最轻组分，赋予沥青流动性；（2）树脂：粘稠状物体，使沥青具有良好的塑性和粘结性；（3）地沥青质：固体粉末，决定沥青的耐热性、粘性和脆性，含量愈多，软化点愈高，粘性愈大，愈硬脆。还含有一定量固体石蜡，降低沥青的粘结性、塑性、温度稳定性和耐热性，是有害组分。各组分比例不固定，在外界因素作用下，轻组分会向重组分转化。9.1.1.2石油沥青的结构石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成的胶体结构。石油沥青胶体结构的类型：（1）溶胶结构：地沥青质含量较少，油分和树脂含量较高时形成，具有溶胶结构的石油沥青粘性小，流动性大，温度稳定性差。（2）凝胶结构：地沥青质含量较多而油分和树脂较少时形成，具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，塑性差。（3）溶胶-凝胶结构：地沥青质含量适当并有较多的树脂作为保护层膜时形成，性质介于溶胶型和凝胶型之间。结构状态随温度变化而变化，温度升高，易熔固体成分转变成液体，温度下降恢复原来的状态。a.溶胶型b.溶胶凝胶型c.凝胶型石油沥青胶体结构的类型示意图：9.1.2石油沥青的技术性质9.1.2.1粘滞性（粘性）划分沥青牌号的主要技术指标。反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。反映沥青软硬、稀稠程度。液体石油沥青的粘滞性用粘滞度（标准粘度）指标表示，表征液体沥青在流动时的内部阻力；半固体或固体石油沥青的粘滞性用针入度指标表示，反映石油沥青抵抗剪切变形能力。针入度越大，沥青越软，粘度越小。地沥青质含量高，有适量树脂和较少油分时粘滞性大。温度升高，粘性降低。1－齿杆；2－针入度盘；3－拉手；4－按钮；5－附加砝码(100g)；6－附加砝码(50g)；7－试针；8－盛祥器；9－平底容器针入度仪针入度的测量25℃、100克重标准针，自由下落5秒，标准针插入试件的深度，单位（1/10mm）。9.1.2.2塑性石油沥青的主要性能之一。指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质。石油沥青的塑性用延度指标表示。延度愈大，沥青塑性愈好。油分和地沥青质适量，树脂含量越多，延度越大，塑性越好。温度升高，塑性增大。沥青延度测定(a)8字模；(b)延度测定示意图沥青塑性用延度表示一定温度下，对沥青试件进行拉伸直至断裂时所伸长的长度(cm)。9.1.2.3温度敏感性重要指标之一指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。用软化点指标衡量。软化点是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度，软化点越高，沥青耐热性越好，温度稳定性越好。软化点不能太低，不然夏季融化发软流淌；也不能太高，否则不易施工，冬季易脆裂。与地沥青质含量和蜡含量密切相关。地沥青质增多，温度敏感性降低；含蜡量多，温度敏感性大。软化点测定仪(a)环球仪；(b)、(c)试验前后钢球位置1－温度计2－黄铜环3－中水平板4－下水平板5－钢球6－沥青随温度升高，沥青试件软化下垂，达到底板时的稳定即为软化点(℃)。温度稳定性用软化点表示9.1.2.4大气稳定性石油沥青的主要性能之一。指石油沥青在热、光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。老化：在大气因素综合作用下，沥青中轻组分会向重组分转化，而树脂向地沥青质转化的速度比油分向树脂转化速度快得多，石油沥青会随时间进展而变硬变脆，这种现象称老化。石油沥青的大气稳定性以“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。蒸发损失百分率愈小，蒸发后针入度比愈大，沥青大气稳定性愈好，老化愈慢。溶解度指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率。用以限制有害不溶物含量，不溶物会降