第2章 土木工程材料

概论土木工程第二章土木工程材料概论土木工程第二章土木工程材料1.了解常用的土木工程材料。2.了解建筑功能材料的分类及其性能。3.了解建筑功能材料的新发展。2.1常用土木工程材料2.2建筑功能材料2.3建筑功能材料的新发展本章目录基本要求概论土木工程第二章土木工程材料第2.1节常用土木工程材料1.钢材2.水泥3.混凝土4.砂浆了解常用的土木工程材料本节目录基本要求概论土木工程第二章土木工程材料2.1.1钢材钢材是在严格的技术控制条件下生产的，品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高。常温下能承受较大的冲击和振动荷载。钢材具有良好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，便于装配。概论土木工程第二章土木工程材料2.1.1钢材建筑钢材分为钢结构用钢和混凝土结构用钢。前者主要是型钢，后者主要是钢筋、钢丝和钢绞线等。建筑钢材的原料多为碳素钢和低合金钢。概论土木工程第二章土木工程材料槽钢钢管角钢H型钢工字钢钢结构用型钢概论土木工程第二章土木工程材料钢筋钢铰线混凝土结构用钢概论土木工程第二章土木工程材料2.1.2水泥1、定义水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。概论土木工程第二章土木工程材料硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥水泥（按组成成分分）2、分类概论土木工程第二章土木工程材料通用水泥专用水泥特性水泥水泥（按用途性能分）2、分类概论土木工程第二章土木工程材料白色硅酸盐水泥和彩色水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥砌筑水泥膨胀水泥其他水泥2、分类概论土木工程第二章土木工程材料2.1.3混凝土1、定义混凝土是由胶凝材料、水和粗集料、细集料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。概论土木工程第二章土木工程材料2、分类（a）按所用胶凝材料分类水泥混凝土石膏混凝土沥青混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土（b）按体积密度分类重混凝土普通混凝土轻混凝土概论土木工程第二章土木工程材料3、普通混凝土普通混凝土组成材料：水泥、粗骨料、细骨料、水组成过程：水＋水泥水泥浆＋砂水泥砂浆＋粗骨料混凝土作用：1.水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用；2.水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。3.水泥浆还在砼硬化后起胶结作用——将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的人造石材。1-石子；2-砂子；3-水泥浆；4-气孔概论土木工程第二章土木工程材料4、特种混凝土高性能混凝土高强混凝土抗渗混凝土纤维混凝土聚合物混凝土特种混凝土概论土木工程第二章土木工程材料2.1.4砂浆1、定义砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。砂浆与混凝土的区别在于不含粗骨料，可认为砂浆是混凝土的一种特例，也可称为细骨料混凝土。概论土木工程第二章土木工程材料水泥砂浆石灰砂浆混合砂浆砂浆（按胶凝材料分）2、分类水泥石灰砂浆水泥黏土砂浆石灰黏土砂浆混合砂浆概论土木工程第二章土木工程材料3、砂浆的强度根据砂浆的抗压强度划分的若干等级，称为砂浆的强度，并以“M”和应保证的抗压强度值（MPa）表示，其强度等级分别为M2.5、M5.0、M7.5、M10、M15、M20。影响砂浆强度的因素有材料性质、配比、施工质量等，此外还受被粘结块体材料的表面吸水性影响。概论土木工程第二章土木工程材料第2.2节建筑功能材料1.建筑防水堵水材料2.绝热材料3.吸声隔声材料4.建筑装饰及复合功能材料1.了解建筑功能材料的类型和性能本节目录基本要求概论土木工程第二章土木工程材料2.2.1建筑防水堵水材料1、定义防水材料是指具有防止建筑工程结构免受雨水、地下水、生活用水浸蚀的材料。堵水材料还需要满足带水操作的施工要求概论土木工程第二章土木工程材料2、分类（a）按建筑防水材料的外观形态分类防水卷材防水涂料密封材料刚性防水材料（b）按特性分类柔性防水材料刚性防水材料概论土木工程第二章土木工程材料2、分类柔性防水材料是指具有一定柔韧性和较大延伸率的防水材料，如防水卷材、有机涂料，他们构成柔性防水层。刚性防水材料是指采用较高强度和无延伸能力的防水材料，如防水砂浆、防水混凝土等，他们构成刚性防水层。概论土木工程第二章土木工程材料3、防水材料的性能与选用防水材料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。概论土木工程第二章土木工程材料（1）防水卷材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。是我国传统的防水卷材三毡四油、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气层常见普通沥青防水卷材的特点与应用范围概论土木工程第二章土木工程材料改性沥青防水卷材改性沥青防水卷材是以改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、片状、粒状或薄膜材料为覆盖层材料制成可卷曲的片状防水材料。改性沥青防水卷材比普通沥青防水卷材温梯度稳定性差、延伸率小等缺点，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度较高、延伸率较大等特点。概论土木工程第二章土木工程材料合成高分子防水卷材合成高分子防水卷材是指以合成橡胶、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，经不同工序加工而成的可卷曲的片状防水材料；或把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。合成高分子防水卷材具有多方面的优点，如高弹性，高延伸性，良好的耐老化性、耐高温性和耐低温性等。概论土木工程第二章土木工程材料（2）防水涂料防水涂料是以高分子材料为主题，再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。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。概论土木工程第二章土木工程材料沥青基防水涂料沥青基防水涂料是以沥青为基料配制而成的水乳型或溶剂型防水涂料。乳化沥青主要适用于防水等级较低的工业与民用建筑屋面、混凝土地下室和卫生间防水、防潮；粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层；拌制冷用沥青砂浆和混凝土铺筑路面等。概论土木工程第二章土木工程材料改性沥青类防水涂料改性沥青类防水涂料指以沥青为基料，用合成高分子聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。改性沥青类防水涂料在柔韧性、抗裂性、拉伸强度、耐高低温性能、使用寿命等方面比沥青基涂料有很大改善。这类涂料常用产品有氯丁橡胶沥青防水涂料、水乳型橡胶沥青防水涂料、APP改性沥青防水涂料、SBS改性沥青防水涂料等。这类涂料广泛应用各级屋面和地下，以及卫生间等防水工程。概论土木工程第二章土木工程材料合成高分子类防水涂料合成高分子防水涂料指以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。这类涂料具有高弹性、高耐久性及优良的耐高低温性能。常用产品有聚氨酯防水涂料、有机硅防水涂料等。适用于高防水等级的屋面、地下室、水池及卫生间的防水工程。概论土木工程第二章土木工程材料（3）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形和不定形的材料。它可起到防水作用，同时也起到防尘、隔汽与隔声的作用。密封材料可分为定形和不定形两大类：定形密封材料是指具有特定形状的密封衬垫（如密封条、密封袋、密封垫等）；不定形密封材料是指一种粘稠状的材料（俗称密封膏和嵌缝膏）。概论土木工程第二章土木工程材料（4）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、抑制或减少孔隙率、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性能水泥砂浆、混凝土类防水材料。概论土木工程第二章土木工程材料4、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。故需满足带水操作的施工要求。按施工方式，建筑堵漏止水材料分为灌浆材料、柔性嵌缝材料、刚性止水材料及刚性抹面材料。概论土木工程第二章土木工程材料2.2.2绝热材料1、定义在建筑中，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。概论土木工程第二章土木工程材料导热性指材料传递热量的能力。材料的导热能力用导热系数表示。导热系数的物理意义为：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1h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λ＜0.23W/（m·K）的材料称为绝热材料。2、绝热材料的性能要求概论土木工程第二章土木工程材料影响材料导热系数的因素有：(1)材料组成；(2)微观结构；(3)孔隙率；(4)孔隙特征；(5)含水率。概论土木工程第二章土木工程材料3、绝热材料的种类及使用要点（a）常用无机绝热材料多孔轻质类无机绝热材料纤维状无机绝热材料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。（b）常用有机绝热材料泡沫塑料硬质泡沫橡胶概论土木工程第二章土木工程材料2.2.3吸声隔声材料1、吸声材料吸声材料是一种能在较大程度上吸收由空气传递的声波能量的建筑材料，在音乐厅、影剧院、大会堂等内部的墙面、地面、天棚灯部位，适当采用吸声材料，能改善声波在室内传播的质量，保持良好的音响效果。概论土木工程第二章土木工程材料吸声材料的性能要求吸声材料的吸声性能以吸声系数α表示。吸声系数α指声波遇到材料表面时，被吸收的声能（E）与入射声能（E0）之比。材料的吸声系数α越高，吸声效果越好。材料的吸声特性除与声波方向有关外，还与声波的频率有关，同一材料，对于高、中、低不同频率的吸声系数不同。为了全面反映材料的吸声特性，通常取125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等6个频率的吸声系数来表示材料的吸声的频率特性。凡6个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，可称为吸声材料。多孔的吸声材料易于吸湿，安装时应考虑到胀缩的影响，还应考虑防火、防腐、防蛀等问题。概论土木工程第二章土木工程材料吸声材料的种类及使用要点建筑上常用吸声材料及其吸声结构有如下几种：①多孔吸声材料②薄板振动吸声结构③共振吸声结构④穿孔板组合共振吸声结构⑤柔性吸声材料⑥悬挂空间吸声体⑦帘幕吸声体概论土木工程第二章土木工程材料2、隔声材料建筑上把主要起隔绝声音作用的材料称为隔声材料。隔声材料主要用于外墙、门窗、隔墙以及隔断等。隔声可分为隔绝空气声（通过空气传播的声音）和隔绝固体声（通过撞击或振动传播的声音）。两者的隔声原理截然不同。对于隔绝固体声音最有效的措施是采用不连续结构处理。即在墙壁和承重梁之间，房屋的框架和墙壁及楼板之间加弹性衬垫，这些衬垫的材料大多可以采用上述的吸声材料，如毛毡、软木等。将固体声转换成空气声后而被吸声材料吸收。概论土木工程第二章土木工程材料2.2.4建筑装饰及符合功能材料1、建筑装饰材料的分类与基本要求建筑上把铺设、粘贴或涂刷在建筑物内外表面，主要起装饰作用的材料称为装饰材料。概论土木工程第二章土木工程材料建筑装饰材料通常按照在建筑中的装饰部位分类。①地面装饰材料。如地面涂料、陶瓷地砖、花岗岩、木地板、复合材料等。②外墙装饰材料。如玻璃制品、涂料、铝塑复合板、面砖、花岗岩、装饰混凝土等。③内墙装饰材料。如墙纸与墙布、涂料、装饰板、复合制品等。④天棚装饰材料。如塑料吊顶等。分类概论土木工程第二章土木工程材料建筑装饰材料的基本要求除了颜色、光泽、透明度、表面组织及形状尺寸等美感