建筑概论-03-建筑工程材料

null建筑概论建筑概论第4讲 建筑工程材料中南大学能源学院 建筑环境与设备工程专业本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.1 概论 1.1 概论 1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化 构成各类建筑物和构筑物的材料称为建筑工程材料，它包括建筑物、构筑物基础、梁、板、柱、墙体、屋面、地面等所用到的各种材料。 材料对保证工程质量/寿命起到重要作用 材料对工程造价产生重要影响 材料对工程技术进步具有重要的促进作用1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化1. 建筑工程材料的分类 按建筑工程材料的功能与用途分类 结构材料（受力构件或结构所用的材料，如基础、梁、板、柱等所用的材料）、防水材料、保温材料、吸声材料、装饰材料、地面材料、屋面材料等 按化学成分分类 无机材料 有机材料 复合材料(Composite materials )建筑工程材料的分类建筑工程材料的分类按化学成分分类1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化1.1.1 建筑工程材料的分类与标准化2. 建筑工程材料的标准化 目前我国绝大多数建筑材料都有相应的技术标准，它包括： 产品规格 分类 技术要求 验收规则 代号与标志 运输与贮存 抽样方法等建筑工程材料的标准化建筑工程材料的标准化我国的建筑材料标准分为 ： 国家标准GB 建筑工程国家标准GBJ 建设部行业标准JGJ 建筑工业行业标准JG 国家建筑材料工业局标准JC 中国石油化学总公司标准SH 冶金部标准(原)YB建筑工程材料的标准化（续）建筑工程材料的标准化（续）我国的建筑材料标准分为 ： 化工部标准(原)HG 林业部(原)标准LY 国家级专业标准ZB（有关建筑材料的为ZBQ，专业标准现已改为行业标准） 中国工程建设标准化协会标准CECS 地方标准DB 企业标准QB建筑工程材料的标准化（续）建筑工程材料的标准化（续）国外有关标准分为 ： 国际标准 ISO 美国国家标准 ANSI 美国机械工程师学会标准 ASME 英国国家标准 BS 德国国家标准 DIN 日本国家标准 JIS建筑工程材料的标准化建筑工程材料的标准化工程中使用的建筑材料除必须满足产品标准外，有时还必须满足有关的设计规范、施工及验收规范或技术规程等的规定。 《建筑用砂》（GB/T14684—2001） 《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—2001） 《普通混凝土用砂、石质量及检验方法》（JGJ 52-2006） 建环专业标准 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019－2003 《通风与空气调节工程施工及验收规范》 GBJ50243-2002 1.1.2 建筑工程材料的基本状态参数1.1.2 建筑工程材料的基本状态参数 1. 材料的密度 (1) 密度：材料在绝对密实状态下（材料内部不含任何孔隙），单位体积的质量称为材料的密度。 定义式 1.1.2 建筑工程材料的基本状态参数1.1.2 建筑工程材料的基本状态参数 2. 密实度与孔隙率 (1) 密实度：材料体积（自然状态）内固体物质的充实程度称为材料的密实度D 定义式 密实度D反映材料的密实程度，D越大，材料越密实。材料的固体物质部分的体积 总体积 (2) 孔隙率 孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下体积的百分率P。(2) 孔隙率 孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下体积的百分率P。定义式 密实度和孔隙率两者之和为1，两者均反映了材料的密实程度，通常用孔隙率来直接反映材料密实程度 孔隙率小，并有均匀分布闭合小孔的材料，建筑性能好。本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.2 常用建筑工程材料1.2 常用建筑工程材料1.2.1 气硬性胶凝材料 土木工程上把能够把散料材料或块状材料粘结成一个整体的材料称为胶凝材料。 按化学成分，可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。 有机胶凝材料如各种沥青、树脂、橡胶等。 无机胶凝材料按硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。 气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化，即在空气中保持和发展其强度，但气硬性胶凝材料的耐水性差，不宜用于潮湿环境。常用的气硬性胶凝材料有石灰、石膏、水玻璃和菱苦土等。1.2.1 气硬性胶凝材料1.2.1 气硬性胶凝材料1. 石灰 石灰是一种古老的建筑工程材料。因其原料来源广泛，生产工艺简单，成本低廉，故目前仍被广泛用于建筑工程中 石灰的性质： 1) 保水性、可塑性好； 2) 凝结硬化慢、强度低； 3) 耐水性差； 4) 干燥收缩大。1. 石灰1. 石灰石灰的应用： 1) 利用熟化石灰制成石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于抹灰和砌筑； 2) 利用石灰与石英砂、粉煤灰、矿渣等为主要原料，生产人造石材——硅酸盐混凝土及其制品； 3) 熟化后的石灰与粘土拌合成灰土或石灰土； 4) 磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料加水搅拌成型为坯体，然后再通入CO2进行人工碳化（约12～24h）而成的一种轻质板材，作为非承重的内隔墙板以及天花板等。 另外，生石灰块及生石灰粉应在干燥条件下运输和贮存，且应防潮、防水。1.2.1 气硬性胶凝材料1.2.1 气硬性胶凝材料2. 石膏 石膏是以CaSO4为主要成分的常用气硬性胶凝材料。 建筑石膏的特点： 1) 凝结硬化时间短； 2) 凝结硬化时体积微膨胀； 3) 孔隙率大、体积密度小； 4) 保温性和吸声性好； 5) 强度较低； 6) 具有一定的调湿性； 7) 防水性好、但耐水性差； 8) 耐水性、抗渗性、抗冻性差。2. 石膏2. 石膏建筑石膏的应用： 建筑石膏主要用于室内抹灰和粉刷料、制作石膏板等。 石膏板具有轻质、隔热保温、吸声、防火、尺寸稳定、吸湿性大可调节室内温度和湿度及施工方便等性能，在建筑中得到广泛的应用，是一种很有发展前途的新型建筑材料。1.2.1 气硬性胶凝材料1.2.1 气硬性胶凝材料3. 水玻璃 建筑上常用的水玻璃是硅酸钠（Na2O•nSiO2）的水溶液和硅酸钾（K2O•nSiO2）的水溶液。颜色呈青灰色或淡黄色。常用水玻璃模数n为2.6～3.0，密度为1.3～1.5g/cm3。 水玻璃的特性： 1) 粘结力强、强度较高：抗压强度可达15～40MPa 2)耐酸性、耐热性好 3)耐碱性、耐水性差：水玻璃凝结硬化后不耐碱，不耐水。为提高耐水性，常采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理3. 水玻璃3. 水玻璃水玻璃的应用： 1) 做材料表面处理用，提高材料抗风化能力； 2) 加固地基 3) 配制速凝防水剂 4) 修补砖墙裂缝 把水玻璃、粒化高炉矿渣粉、砂及氟硅酸钠按适当比例拌合后，直接压入砖墙裂缝，可起到粘结和补强作用1.2 常用建筑工程材料1.2 常用建筑工程材料1.2.2 水泥 水泥在建筑上应用很广，是重要建筑材料之一。 水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学反应过程能由塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体，所以水泥是一种良好的矿物胶凝材料。 水泥浆体不但能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并继续增长其强度，故水泥属于水硬性胶凝材料。 水泥不但大量应用于土木工程，还广泛用于工业、农业和国防体建设等工程。1.2.2 水泥1.2.2 水泥1. 硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥 土木建筑工程通常采用的水泥主要有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等品种，各有其特点，其中以普通硅酸盐水泥应用最为广泛。 硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥（Portland Cement）。 水泥浆，由水泥加水拌合起，到初步凝结的时间称为“初凝时间”，到完全变硬的时间称为“终凝时间”，这些时间都是由试验测定的。 水泥强度是指胶砂的强度而不是净浆的强度，它是评定水泥标号的依据。如 42.5，42.5R等1.2.2 水泥“两磨一烧”1.2.2 水泥成分与烧制：普通硅酸盐水泥1.2.3 混凝土1.2.3 混凝土混凝土，也写为“砼”，是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。 土木建筑工程对混凝土质量的基本要求： 具有符合设计要求的强度； 具有与施工条件相适应的和易性； 具有与工程环境相适应的耐久性； 材料组成经济合理、生产制作节约能源。1.2.3 混凝土1.2.3 混凝土1. 普通混凝土的组成材料 普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。 砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。1.2.4 建筑砂浆1.2.4 建筑砂浆1. 砂 砂是岩石风化形成的产物，按其产源有河砂、海砂和山砂等。按其粗细程度可分为细砂、中砂、粗砂。 2.砂浆 砂浆在砌体中的作用是将砌体内的块体连成一整体，并因抹平块体表面而促使应力的分布较为均匀。 砂浆是由胶结材料(水泥、石灰等)、细骨料(砂)和水拌合而成。 常用的砂浆有三种：由石灰、砂、水拌合而成的称为石灰砂浆。由水泥、石灰、砂、水一起拌合而成的称为混合砂浆。由水泥、砂、水拌合而成的称为水泥砂浆。1.2.5 烧结砖及石材1.2.5 烧结砖及石材烧结砖及石材是砌体结构的主要砌筑材料。其大多用于建筑工程中承受竖向荷载作用的墙、柱、拱、桥墩、基础等受压构件和结构中。1. 烧结砖 砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。 粘土砖具有取材容易、制作方便，抗压强度较高，抗冻融和耐久性都较好的特点 由于生产传统粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、工效低，目前，已被其他砌筑材料（如烧结多孔砖、蒸压砖等）逐渐代替。1.2.5 烧结砖及石材1.2.5 烧结砖及石材1. 烧结砖 粘土砖的标准尺寸为240(长)×115(宽)×53(厚)mm。 粘土砖的强度等级有MU30、MU25、MU20、MU15和MU10，MU表示砌体中的块体，后面的数值表示粘土砖的强度大小，单位为MPa。1.2.5 烧结砖及石材1.2.5 烧结砖及石材1. 粘土砖 为解决粘土砖与农田争土的矛盾，可以利用大量工业废料，如粉煤灰、电石灰、矿渣等开发和研制新型墙体材料。 蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，简称灰砂砖 蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，简称粉煤灰砖 硅酸盐砌块是以炉渣为骨料，以粉煤灰、碎石灰、磷石膏等工业废料为胶结料，加水搅拌、振动成型、蒸养而成 此外，建筑工程上还经常应用烧结空心砖和多孔砖作为墙体材料1.2.5 烧结砖及石材1.2.5 烧结砖及石材2. 石材 石材包括由天然石材中开采所得的毛石及经加工制成板状石材、料石和碎石 花岗石：质地坚硬，琢磨费工，造价较高，多用于建筑物的基础、地面及外墙装修等 石灰岩：质地较硬，易于琢磨，多用于建筑物的基础、墙身、台阶等处，是制造水泥的主要材料 砂岩：品质好坏随粘结物质的种类而异。多用于基础、墙身、台阶、纪念碑及其他装饰处 大理石：颜色多样，纹理美丽、自然，易于雕琢磨光，建筑上主要用于建筑室内装饰工程1.2.5 烧结砖及石材1.2.5 烧结砖及石材2. 石材 石材包括由天然石材中开采所得的毛石及经加工制成板状石材、料石和碎石1.2.6　木材1.2.6　木材木材作为建筑工程材料有着重要而独特的地位，其重要地位仍然不可替代 木材的分类： 原木：阀倒后经修枝并截成一定长度的木材 板材：宽度为厚度三倍及三倍以上的型材 枋材：宽度不及厚度三倍的型材 板材及枋才统称为锯材，按照国家标准分为特种锯材和普通锯材1.2.6　木材1.2.6　木材建筑工程中，常用的人造板材有以下几种： 胶合板，又称层压板，是将原木旋切成大张薄片，各片纤维方向相互垂直交错，用胶粘剂加热压制而成。如三合板、五合板等 纤维板是将树皮、刨花、树枝等木材废料经切片、浸泡、磨浆、施胶、成型及干燥或热压等工序制成 胶合夹心板有实心板和空心板两种。实心板内部将于燥的短木条用树脂胶拼成，表皮用胶合板加压加热粘结制成。空心板内部则由厚纸蜂窝结构填充，表面用胶合板加压加热粘结制成。 胶合夹心板板幅面宽，尺寸稳定，质轻且构造均匀。多用作门板、壁板和家具。1.2.7　建筑钢材1.2.7　建筑钢材钢材是建筑上主要的结构材料。钢的主要成分是铁和碳，它的含碳量在2％以下。 按化学成分分：碳素钢和合金钢。 按冶炼方法分：平炉钢，转炉钢和电炉钢。 按脱氧程度分：沸腾钢、半镇静钢和镇静钢。 按炉衬材料分：酸性炉钢、碱性炉钢等。 常用的建筑钢材主要是碳素结构钢和低合金结构钢，建筑钢材按其形状有各种型钢 (工字钢，角钢、槽钢、钢板等)、钢筋和钢丝等。 建筑钢材主要用于制造钢筋混凝土结构和钢结构。1.2.7　建筑钢材1.2.7　建筑钢材1. 钢筋1. 钢筋混凝土用钢筋 混凝土用钢材主要是钢筋。 热轧钢筋分HPB235、HRB335、HRB400、HRB500四种牌号，各牌号钢筋也可按习惯依次称作I级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级钢筋。二级钢一级钢1. 钢筋1. 钢筋混凝土用钢筋1.2.7　建筑钢材1.2.7　建筑钢材钢结构用钢材 我国钢结构用钢材的钢类主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.3 新型建筑材料1.3 新型建筑材料1.3.1 新型建筑材料的定义 新型建筑材料主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料等 新型建筑材料是指最近发展或正在发展中的有特殊功能和效用的一类建筑材料，它具有传统建筑材料从来没有或无法比拟的功能，具有比已使用的传统建筑材料更优异的性能。 新型建筑材料实际上就是新品种的房建材料，既包括新出现的原料和制品，也包括原有材料的新制品1.3 新型建筑材料1.3 新型建筑材料1.3.2 新型建筑材料分类 按用途分类： 墙体材料，屋面和楼板构件，混凝土外加剂，建筑防水材料，建筑密封材料，绝热、吸声材料，墙面装饰材料，顶棚装饰材料，地面装饰材料，卫生洁具，门窗、玻璃及配件，给排水管道、工业管道及其配件，胶结剂，灯饰和灯具，其他材料 1.3 新型建筑材料1.3 新型建筑材料1.3.3 新型建筑材料的特点 技术含量高，功能多样化； 生产与使用节能、节地，综合利用废弃资源，有利于生态环境保护； 适应先进施工技术，改善建筑功能，降低成本，具有巨大市场潜力和良好发展前景。本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.4 防水和密封材料1.4 防水和密封材料防水材料与密封材料是指能够防止雨水、地下水与其他水渗透的重要组成材料，主要作用是防潮、防漏、防渗，避免水和盐分对建筑物的侵蚀，保护建筑构件。 依据防水材料的外观形态，防水材料一般分为： 防水卷材 防水涂料 密封材料 刚性防水材料1.4.4 防水涂料1.4.4 防水涂料防水涂料固化成膜后的防水涂膜具有良好的防水性能，能形成无接缝的完整防滴水膜 1.4.5 建筑密闭材料1.4.5 建筑密闭材料建筑密封材料是能承受位移并具有高气密性及水密性而嵌入建筑接缝中的不定形和定形的材料本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.5 绝热与吸声材料1.5 绝热与吸声材料1.5.1 绝热材料 建筑上将主要起保温、绝热作用，且导热系数不大于0.23 W/(m•K)的材料统称为绝热材料。 基本结构特征是：轻质（密度不大于600kg/m3）、多孔（孔隙率50－90%） 绝热材料主要用于屋面、墙体、地面、管道等的隔热与保温，以减少建筑物的采暖和空调能耗，并保证室内的温度适宜于人们工作、学习和生活 优良的绝热材料应是具有很高孔隙率（且以封闭、细小孔隙为主）、吸湿性和吸水性较小的有机或无机非金属材料。1.5 绝热与吸声材料1.5 绝热与吸声材料1.5.1 绝热材料 常用的绝热材料一般有： 矿渣棉：做绝热保温填充材料用 岩棉：做绝热保温填充材料用 岩棉板：用于墙体、屋面、冷藏库、热力管道等 1.5 绝热与吸声材料1.5 绝热与吸声材料1.5.1 绝热材料 常用的绝热材料一般有： 膨胀珍珠岩制品：用于屋面、墙体、管道等 膨胀蛭石：做保温绝热填充材料用 有机绝热材料金属绝热材料：工程上常用铝箔与锡箔作为夹层墙体或屋面珍珠岩膨胀珍珠岩珍珠岩保温砖1.5 绝热与吸声材料1.5 绝热与吸声材料1.5.2 吸声材料 建筑结构中将主要起到吸声作用，且吸声系数不小于0.2的材料称为吸声材料。 吸声材料主要用于大中型会议室、教室、报告厅、礼堂、播音室、影剧院等的内墙壁、吊顶等。 吸声材料主要分：多孔吸声材料和柔性吸声材料 建筑上对吸声材料的主要要求是有较高的吸声系数，同时还要求材料应具有一定的强度、耐水性、耐候性、装饰性、防水性、耐水性、耐腐蚀性等。本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热材料与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.6 其它建筑材料1.6 其它建筑材料1.6.1 建筑装饰材料 建筑工程上将主要起到装饰和装修作用的材料称为建筑装饰材料。 建筑装饰材料主要用于建筑物的内外墙面、地面、吊顶、室内环境等的装饰和装修。另外还起到保护建筑物，延长建筑物使用寿命的作用。 常用的建筑装饰材料种类有：人造石材 、陶瓷制品 、玻璃制品 、装饰混凝土 、装饰砂浆 、金属装饰材料 、装饰涂料 、塑料装饰材料等 。1.6 其它建筑材料1.6 其它建筑材料1.6.2 建筑塑料 塑料是指以树脂为基本材料或基体材料，加入适量的填料和添加剂后而制得的材料和制品。 塑料在建筑上可作为结构材料、装饰材料、保温材料、地面材料等 常用的塑料制品： 塑料贴面装饰板 、塑料地板块 、塑料壁纸 、塑料卷材地板 、塑料门窗、蜂窝塑料板 、玻璃纤维增强塑料(玻璃钢) 等常用建筑材料图例1～9*常用建筑材料图例1～9常用建筑材料图例10～18*常用建筑材料图例10～18常用建筑材料图例19～27*常用建筑材料图例19～27本章内容本章内容1.1 概论 1.2 常用建筑工程材料 1.3 新型建筑材料 1.4 防水和密封材料 1.5 绝热与吸声材料 1.6 其它建筑材料 1.7 未来的建筑材料1.7 未来的建筑材料1.7 未来的建筑材料未来建筑材料的发展方向： 高性能化：轻质、高强、高耐久性、高耐火性、高抗震性、高保温性、高吸声性、优异装饰性及优异防水性 复合化、多功能化 绿色化：充分利用地方资源和工业废渣 节能化：低能耗 智能化：自感知、自调节、自修复材料，实现构筑物的自我监控1.7 未来的建筑材料1.7 未来的建筑材料未来建筑材料主要有： 轻质高强型材料 高耐久性材料 新型墙体材料 装饰、装修材料 环保型建材 景观材料 耐火、防火材料 智能化材料课后思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 什么是气硬性胶凝材料？主要有哪些？ 什么是硅酸盐水泥？评定水泥质量的主要指标有哪些？ 什么是新型建筑材料？如何进行分类？ 什么是绝热材料？基本特征是什么？ 谈谈你对未来建筑材料发展方向的看法。课后思考题