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PP电子 PP电子平台PP电子 PP电子平台一建筑材料的分类-绪论一建筑材料的分类-绪论 绪论 一.建筑材料的分类 用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。 1.按化学成分分类: 1.1 无机材料:金属材料: 黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、 合金 非金属材料:天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃 无机胶凝材料——石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土——水泥、砂浆、混凝土 1.2 有机材料: 木材、沥青、塑料、涂料、油漆 1.3 复合材料:金属与非金属复合—— 钢筋混凝土、钢纤维混凝土 有机与无机复合—— ...
一建筑材料的分类-绪论 绪论 一.建筑材料的分类 用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。 1.按化学成分分类: 1.1 无机材料:金属材料: 黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、 合金 非金属材料:天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃 无机胶凝材料——石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土——水泥、砂浆、混凝土 1.2 有机材料: 木材、沥青、塑料、涂料、油漆 1.3 复合材料:金属与非金属复合—— 钢筋混凝土、钢纤维混凝土 有机与无机复合—— 玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土 2. 按用途分类 结构材料:砖、石材、砌块、钢材、混凝土 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 吸音材料: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 卫生工程材料:金属管道、塑料、陶瓷 二.建筑材料的发展: 随生产力发展而发展 原始时代——天然材料:木材、岩石、竹、粘土 石器、铁器时代—— 金字塔(2000-3000 BC):石材、石灰、石膏 万里长城 (200 BC):条石、大砖、石灰砂浆 布达拉宫 :石材、石灰砂浆 罗马园剧场 (70-80 AC):石材、石灰砂浆 18世纪中叶——钢材、水泥 (J.Aspdin,1824) 19世纪——钢筋混凝土(1890-1892); 中国,1898 20世纪——预应力混凝土、高分子材料 21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材 三. 建筑材料在国民经济中的地位和作用 1.建筑材料是发展建筑业的物质基础 材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%; “十五”期间我国全社会固定资产总规模为22,24万亿元。固定资产的60,,70,将用于建筑设施建设或工程安装,从而转化为建筑业的产值,而建筑业产值中的30,,40,又要转化为对建材业的需求,尤其是对水泥产品的需求。2002年,我国共生产水泥约70000万吨,比2001年大幅增长了12. 7%,占世界产量的三分之一左右,超过亚洲产量的50%强。我国水泥行业,为我国 经济持续、快速发展做出了重要贡献。 2002年水泥产量的大幅度增长与我国持续快速稳定增长的宏观经济形势密切相关。今年我国经济增长速度将达到8,,GDP将突破10万亿元大关。建筑材料工业在国民经济建设中意义重大 2.必须恰当选择和合理使用原材料 材料质量的优劣,配制是否合理,选用是否恰当直接影响建筑工程质量 3.发展绿色建材 四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法 1.作用 1.1 为后续课程的学习提供必要的知识 1.2 为今后从事专业技术工作时,合理选择和使用建筑材料打下基础 2.任务 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求 2.2 了解常用材料的生产、成分和构造 2.3 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 2.4 掌握常用材料的
,熟悉其分类、分等和规格 2.5 熟悉常用材料的测试仪器,掌握测试方法和技术。 2.6 掌握常用材料的选用原则和方法。 2.7 掌握工地配置材料的配置原理及方法,了解这些材 料的施工注意事项 3.学习方法 3.1 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、砼、石灰、石膏、玻璃、钢材、木材、沥青、高分子材料 主要的——水泥、砼、钢材 每种材料:原料——生产工艺——组成成分——构造——性质——应用——检验——储存以及它们之间的相互关系 重点:性质和应用, 质检的基本原理(引起材性变化的内因和外因) 3.2 学习材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准 GB-国家标准 GBJ-建筑工程国家标准 JGJ-建设部行业标准 JC-国家建材局行业标准 YB-冶金部行业标准 JTJ-交通部行业标准 SD-水电行业标准 ZB-国家级专业标准 例:国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999 标准名称——部门代号——编号——批准年份 ASA- American Standard Association 美国标准 ASTM –American Society for Testing Materials BS- British Standard 英国标准 DIN –Deutsch Industrie Normen 德国标准 ISO-International Standard Organization 国际标准协会 3.2 重视学好试验 学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断和验收 对实验数据、试验结果进行分析判别 培养从事科学研究的能力 参考书 范文昭 主编( 建筑材料 中国建筑工业出版社 2.湖南大学等编(土木工程材料, 中国建筑工业出版社 3.张德思 主编. 土木工程材料典型题解析及自测试题 西北工业大学出版社 第一章 建筑材料的基本性质 第一节 材料的组成与结构 ,材料的组成 1.1 化学组成 无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。 金属材料以元素含量来表示。 化学组成决定着材料的化学性质,影响其物理性质和力学性质。 1.2 矿物组成 材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。 矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。 1.3 相组成 材料中结构相近性质相同的均匀部分。 2. 材料的结构与构造 2.1 宏观结构(构造) 材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫米级大小,以及更大尺寸的构造情况。宏观构造,按孔隙尺寸可以分为: (1)致密结构,基本上是无孔隙存在的材料。例如钢铁、有色金属、致密天然石材、玻璃、玻璃钢、塑料等。 (2)多孔结构,是指具有粗大孔隙的结构。如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造轻质材料等。 (3)微孔结构,是指微细的孔隙结构。如石膏制品、粘土砖瓦等。 (4)纤维结构,是指木材纤维、玻璃纤维、矿物棉纤维所具有的结构。 (5)层状结构,采用粘结或其他方法将材料迭合成层状的结构。如胶合板、迭合人造板、蜂窝夹芯板、以及某些具有层状填充料的塑料制品等。 (6)散粒结构,是指松散颗粒状结构。比如混凝土骨料、用作绝热材料的粉状和和粒状的添充料。 2.2 微观结构 微观结构是指材料在原子、分子层次的结构。材料的微观结构,基本上可分为晶体与非晶体。 晶体结构的特征是其内部质点(离子、原子、分子)按照特定的
在空间周期性排列。非晶体也称玻璃体或无定形体,如无机玻璃。玻璃体是化学不稳定结构,容易与其它物体起化学作用。 2.3 亚微观结构 亚微观结构也称作细观结构,是介于微观结构和宏观结构之间的结构形式。如金属材料晶粒的粗细及其金相组织,木材的木纤维,混凝土中的孔隙及界面等。 从宏观、亚微观和微观三个不同层次的结构上来研究土木工程材料的性质,才能深入其本质,对改进与提高材料性能以及创制新型材料都有着重要的意义。 第二节 材料的状态参数和结构特征 1 . 材料的体积 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态,因而表现出不同的体积。 1.1 材料的绝对密实体积:干材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部没有孔隙时的体积,或不包括内部孔隙的材料体积。一般以,表示材料的绝对密实体积 1.2 材料的表观体积:材料在自然状态下的体积,即整体材料的外观体积(含内部孔隙和水分)。 一般以V 表示材料的表观体积。 0 1.3 材料的堆积体积: 粉状或粒状材料,在堆集状态下的总体外观体积。根据其堆积状态不同,同一材料表现的体积大小可能不同,松散堆积下的体积较大,密实堆积状态下的体积较小。材料的堆集体积一般以 来表示。 2. 材料的密度 材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量,按下式计算: m ,,V 3 3式中:ρ—密度, g/cm或 kg/m m—材料的质量,g 或 kg 3 3 V—材料的绝对密实体积,cm或 m 测试时,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。 3. 材料的表观密度 表观密度(俗称“容重”)是指材料在自然状态下单位体积的质量。 按下式计算: m,,0V 0 材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙,其孔隙的多少,孔隙中是否含有水及含水的多少,均可能影响其总质量(有时还影响其表观体积)。因此,材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外,还与其内部构成状态及含水状态有关 4. 材料的堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料,在堆积状态下单位体积的质量。 按下式计算: m,,0 V0 ,3 3式中 ρ—材料的堆积密度, g/cm或 kg/m 0 m —材料的质量,g 或 kg ,3 3 V—材料的堆积体积,cm或 m0 粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量,其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此,材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。 在土木建筑工程中,计算材料用量、构件的自重,配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。 5 . 材料的密实度 密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下: ,V0D,, ,V0 对于绝对密实材料, 因 ρ=ρ ,故密实度D =1 或 100%。对于大多数土木工程材料, 因 ρ0 〈ρ ,故密实度D ‹ 1 或 D‹100%。 0 ρ—密度;ρ—材料的表观密度 0 6. 孔隙率 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算: ,V,V00P,,1, ,V0 7. 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: m,,0 V0 , ρ—材料的表观密度;ρ—材料的堆积密度 00 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。 第三节 材料的物理性质 一、材料与水有关的性质 1. 材料的亲水性与憎水性 与水接触时,有些材料能被水润湿,而有些材料则不能被水润湿,对这两种现象来说,前者为亲水性,后者为憎水性。 材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子亲合力,大于水分子本身之间的内聚力;反之,憎水性材料与水分子之间的亲合力,小于水分子本身之间的内聚力。 工程实际中,材料是亲水性或憎水性,通常以润湿角的大小划分,润湿角为在材料、水和空气的交点处,沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小,表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ,,,? 时,为亲水性材料;当材料的润湿角θ,,,? 时,为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开,且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部;水在憎水性材料表面不仅不能铺展开,而且水分不能渗入材料的毛细管中,见图1-1 图1,1 材料润湿示意图 (,)亲水性材料;(,)憎水性材料 2.材料的吸水性 材料能吸收水分的能力,称为材料的吸水性。吸水的大小以吸水率来表示。 2.1 质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比,并以,表示。m 质量吸水率,的计算公式为: m mm,bg W,,100%mm g 2.2 体积吸水率 mm,1bg W,,,100%vV, 0W 体积吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸水的体积占材料自然体积的百分率,并以W表示。体,积吸水率W的计算公式为 , mm,bg W,,100%mmg 材料的吸水率与其孔隙率有关,更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多,其吸水率就愈大。 3. 材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。干燥的材料处在较潮湿的空气中时,便会吸收空气中的水分;而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时,便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程,后者是材料的干燥过程。由此可见,在空气中,某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。 材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率,并以,表示,其计算公式为: h mm,sg W,,100%hmg 显然,材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响。当空气中湿度在较长时间内稳定时,材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态,此时材料的含水率保持不变,其含水率叫作材料的平衡含水率。 4. 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏,强度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数K: R 软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度,是材料吸水后性质变化的重要特征之一。一般材料吸水后,水分会分散在材料内微粒的表面,削弱其内部结合力,强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时(如石膏、石灰等),吸入的水还可能溶解部分物质,造成强度的严重降低。 材料耐水性限制了材料的使用环境,软化系数小的材料耐水性差,其使用环境尤其受到限制。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将 ,,0.85的材料称为耐水性材料,可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较, 轻或次要的工程部位时,材料软化系数也不得小于0.75 。 5. 抗冻性 材料吸水后,在负温作用条件下,水在材料毛细孔内冻结成冰,体积膨涨所产生的冻胀压力造成材料的内应力,会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复,材料的破坏作用逐步加剧,这种破坏称为冻融破坏。 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下,能经受反复冻融循环作用而不破坏,强度也不显著降低的性能。 抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示,或称为抗冻等级。 材料的抗冻等级可分为,15、,25、,50、,100、,200等,分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。 6. 材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷,当材料两侧的水压差较高时,水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透,不仅会影响工程的使用,而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质,或将材料内的某些成分带出,造成材料的破坏。 6.1 渗透系数 材料的渗透系数可通过下式计算: Qd K, AtH ,6.2 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时,材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力,并以字母P及可承受的水压力(以0.1MPa为单位)来表示抗渗等级。 ,如P4、P6、P8、P10…等,表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。 二. 材料的热工性质 1. 导热性 当材料两面存在温度差时,热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质,称为材料的导热性。导热性用导热系数 λ 表示。导热系数的定义和计算式如下所示: 2. 热容量和比热 材料在受热时吸收热量,冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。单位质量材料温度升高或降低1,所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热。比热的计算式如下所示: 3. 热阻和传热系数 热阻是材料层(墙体或其它围护结构)抵抗热流通过的能力,热阻的定义及计算式 为: ,,,/λ 2式中 ,——材料层热阻,(m?K)/W; ,——材料层厚度,,; λ——材料的导热系数,,,(,?K) 热阻的倒数,,,称为材料层(墙体或其它围护结构)的传热系数。传热系数是指材料两面温 度差为1,时,在单位时间内通过单位面积的热量。 4. 材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。 除个别材料以外,多数材料在温度升高时体积膨胀,温度下降时体积收缩。这种变化表现在单向尺寸时,为线膨胀或线收缩,相应的技术指标为线膨胀系数(α)。 材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为: ΔL =(t- t)? α ? L 2 1 式中 ΔL--线膨胀或线收缩量 (mm 或 cm) (t-t)--材料升(降)温前后的温度差(,) 21 α--材料在常温下的平均线膨胀系数(,,,) L---材料原来的长度(,,或,) 第四节 材料的力学性质 1. 材料的强度 材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下,材料内部的应力多由外力(或荷载)作用而引起,随着外力增加,应力也随之增大,直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限,即强度极限,材料发生破坏。 根据外力作用方式的不同,材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯(抗折)强度等。材料的抗拉、抗压、抗剪强度的计算式如下: ,材料的抗弯强度与受力情况有关,一般试验方法是将条形试件放在两支点上,中间作用一集中荷载,对矩形截面试件,则其抗弯强度用下式计算: 2. 弹性和塑性 材料在外力作用下产生变形,当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形(或瞬时变形)。 ,材料在外力作用下产生变形,如果外力取消后,仍能保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形(或永久变形)。 3. 脆性和韧性 材料受力达到一定程度时,突然发生破坏,并无明显的变形,材料的这种性质称为脆性。大部分无机非金属材料均属脆性材料,如天然石材,烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时,应注意发挥这类材料的特性。 材料在冲击或动力荷载作用下,能吸收较大能量而不破坏的性能,称为韧性或冲击韧性。韧性以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。计算公式如下: 4. 硬度和耐磨性 ?硬度 材料的硬度是材料表面的坚硬程度,是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻 划法,回弹法和压入法测定材料的硬度。 刻划法用于天然矿物硬度的划分,按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序,分为,,个硬度等级。 回弹法用于测定混凝土表面硬度,并间接推算混凝土的强度;也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。 ?耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示,计算公式如下: 第五节 材料的耐久性 材料的耐久性是泛指材料在使用条件下,受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用,能长久地保持其使用性能的性质。 材料在建筑物之中,除要受到各种外力的作用之外,还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。 物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等。这些作用将使材料发生体积的胀缩,或导致内部裂缝的扩展。时间长久之后即会使材料逐渐破坏。在寒冷地区,冻融变化对材料会起着显著的破坏作用。在高温环境下,经常处于高温状态的建筑物或构筑物,所选用的建筑材料要具有耐热性能。在民用和公共建筑中,考虑安全防火要求,须选用具有抗火性能的难燃或不燃的材料。 化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。 ,机械作用包括使用荷载的持续作用,交变荷载引起材料疲劳,冲击、磨损、磨耗等。 ,生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。 砖、石料、混凝土等矿物材料,多是由于物理作用而破坏,也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下,会逐渐老化而使材料变脆或开裂。 材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。例如处于冻融环境的工程,所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示。处于暴露环境的有机材料,其耐久性以抗老化能力来表示。 例1-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别,如何测定,材料含水后对三者有什么影响, ,解 密度: 表观密度: 堆积密度: 对于含孔材料,三者的测试方法要点如下:测定密度时,需先将材料磨细,之后采用排出液体或水的方法来测定体积。测定表观密度时,直接将材料放入水中,即直接采用排开水的方法来测体积;测定堆积密度时,将材料直接装入已知体积的容量筒中,直接测试其自然堆积状态积。 333例1-2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm、表观密度为2.61g/cm、堆积密度为1680 kg/m,计算此石子的孔隙率与空隙率, ,解 ,石子的孔隙率P为: 例1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa,求该 石材的软化系数,并判断该石材可否用于水下工程。 ,解 ,该石材的软化系数为: 第三章 建筑砂浆 砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。 第一节 砌筑砂浆 将砖、石、砌块等粘结成为砌体的砂浆称为砌筑砂浆。砌筑砂浆起着胶结块材和传递荷载的作用,是砌体的重要组成部分。 1.砌筑砂浆的组成材料 (1)胶结料及掺加料 砌筑砂浆常用的胶凝材料有水泥、石灰膏、建筑石膏等。 砌筑砂浆用水泥的强度等级应根据
要求进行选择。水泥砂浆采用的水泥,其强度等级不宜大于32.5级;水泥混合砂浆采用的水泥,其强度等级不宜大于42.5级。 为改善砂浆和易性,降低水泥用量,往往在水泥砂浆中掺入部分石灰膏、粘土膏或粉煤灰等,这样配制的砂浆称水泥混合砂浆。这些材料不得含有影响砂浆性能的有害物质,含有颗粒或结块时应用,,,的方孔筛过滤。消石灰粉不得直接用于砌筑砂浆中。 (,) 细集料 砌筑砂浆用砂宜选用中砂,其中毛石砌体宜选用粗砂。砂的含泥量不应超过,,。强度等级为,2.5的水泥混合砂浆,砂的含泥量不应超过,,,。 (3)对外加剂的要求 与混凝土中掺加外加剂一样,为改善砂浆的某些性能,也可加入塑化、早强、防冻、缓凝等作用的外加剂。一般应使用无机外加剂,其品种和掺量应经试验确定。 (4)砂浆用水的要求与混凝土的要求相同。 2(砌筑砂浆拌和物的技术性质 (1)砂浆的流动性 表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能称为砂浆的流动性,也叫稠度。表示砂浆流动性大小的指标是沉入度,它是以砂浆稠度仪测定的,其单位为,,。工程中对砂浆稠度选择的依据是砌体类型和施工气候条件,可参考表5,1选用(《砌体工程施工及验收
》(GB51203-1998))。 ,影响砂浆流动性的因素有:砂浆的用水量、胶凝材料的种类和用量、集料的粒形和级配、外加剂的性质和掺量、拌和的均匀程度等。 (2)砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中,阻止水分与固体料之间、细浆体与集料之间相互分离,保持水分的能力为砂浆的保水性。 加入适量的微沫剂或塑化剂,能明显改善砂浆的保水性和流动性。 砂浆的保水性用砂浆分层度仪测定,以分层度(?)表示。分层度过大,表示砂浆易产生分层离析不利于施工及水泥硬化。砌筑砂浆分层度不应大于 ,,?。分层度过小,容易发生干缩裂缝,故通常砂浆分层度不宜小于,,?。 ,(3) 凝结时间 建筑砂浆凝结时间,以贯入阻力达到0.5,,a为评定依据。水泥砂浆不宜超过,,,水泥混合砂浆不宜超过10,,加入外加剂后应满足设计和施工的要求。 ,3. 砌筑砂浆硬化后的技术性质 3.1强度与强度等级 砂浆以抗压强度作为其强度指标。标准试件尺寸为70.7?立方体试件一组 ,块,标养至 28,,测定其抗压强度平均值(MPa)。砌筑砂浆按抗压强度划分为 ,20、,15、,7.5、,5.0、,2.5等六个强度等级。砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及配比影响外,还与基层的吸水性能有关。 对于水泥砂浆,可采用下列强度公式估算: (,) 不吸水基层(如致密石材)这时影响砂浆强度的主要因素与混凝土基本相同,即主要决定于水泥强度和水灰比。计算公式如下: 式中 f——砂浆28,抗压强度(MPa); m ,—水泥的实测强度(MPa); ce C/W—灰水比。 (,) 吸水基层(如粘土砖及其他多孔材料)这时由于基层能吸水,当其吸水后,砂浆中保留水分的多少取决于其本身的保水性,而与水灰比关系不大。因而,此时砂浆强度主要决定于水泥强度及水泥用量。计算公式如下: 式中 ,——每立方米砂浆中水泥用量(?) c ,、,——砂浆的特征系数,A=3.03, B=,15.09 各地区也可用本地区试验资料确定,、,值,统计用的试验组数不得少于30组。 3.2 砌筑砂浆的粘结强度 砌筑砂浆必须有足够的粘结力,才能将砖石粘结为坚固的整体,砂浆粘结力的大小,将影响砌体的抗剪强度、耐久性、稳定性及抗振能力。通常粘结力随砂浆抗压强度的提高而增大。砂浆粘结力还与砌筑材料的表面状态、润湿程度、养护条件等有关。 4. 砌筑砂浆的配合比设计 ,
(JGJ/T98-96) 砌筑砂浆的配合比应满足施工和易性(稠度)的要求,保证设计强度,还应尽可能节约水泥,降低成本。 (1)砌筑砂浆配制强度(f)的确定 ,m0 f=f + 0.645σ ,m02 式中 f——砂浆的配制强度,精确至0.1MPa; ,m0 f——砂浆设计强度等级(即砂浆抗压强度平均值(MPa); 2 σ——砂浆现场强度标准差,精确至0.01MPa。 砌筑砂浆现场强度标准差σ应按下式计算: ,式中 f——统计周期内同一品种砂浆第,组试件的强度(MPa); i —统计周期内同一品种砂浆,组试件强度的平均值(MPa); ,——统计周期内同一品种砂浆试件的总组数,,?25。 ,当无近期统计资料时,砂浆现场强度标准差可参考表5-2。 ,,(,)(计算每立方米砂浆中水泥用量,c (kg,,) 每立方米砂浆中水泥用量,可按下式计算: , 式中 ,——每立方米砂浆中水泥用量, 精确至1?; c f——砂浆的配制强度,精确至0.1MPa; ,m0 ,、,——砂浆的特征系数,A=3.03, , B=,15.09; 33当水泥砂浆中的计算用量不足200 kg,m时,应按200 kg,m采用。 ,(3) 按水泥用量计算掺加料用量 水泥混合砂浆的掺加料用量应按下式计算: ,,,一Q ,Dc 式中 ,—每立方米砂浆的水泥用量,精确至,?; ; ,—每立方米砂浆中水泥和掺加料的总量,精确至1?;宜在300,350?之间。 , ,—每立方米砂浆的掺加料用量,精确至,?;石灰、粘土膏使用时的稠度为120士5,,;D 对于不同稠度的石灰膏,可按表5-4进行换算。 ,,(,) 确定砂用量 Q(kg,,) s Q= 1×ρ 干s0 式中 ρ——砂干燥状态(含水率小于0.5,)的堆积密度。 干03(,) 确定用水量 Q(kg,,) w ,按砂浆稠度要求,根据经验选定。一般混合砂浆约为:260,300 kg,,,水泥砂浆约为270, ,330 kg,,。 ,(,) 试配与调整 按计算配合比,采用工程实际使用材料进行试拌,测定其拌合物的稠度和分层度,若不能满足要求,则应调整用水量或掺加料,直到符合要求为止。然后,确定试配时的砂浆基准配合比。试配时至少应采用三个不同的配合比,其中一个为基准配合比,另外两个配合比的水泥用量按基准配合比分别增加及减少,,,,在保证稠度、分层度合格的条件下,可将用水量或掺加料用量作相应调整。 对三个不同的配合比,经调整后,应按有关标准的规定成型试件,测定砂浆强度等级,并选定符合强度要求的且水泥用量较少的砂浆配合比。 ,例5-1 某工程用砌砖砂浆设计强度等级为 ,10、要求稠度为80,100?的水泥石灰砂浆,现 3有砌筑水泥的强度为32.5MPa,细集料为堆积密度1450kg,m的中砂,含水率为2%,已有石灰膏的稠度为100mm;施工水平一般。计算此砂浆的配合比。 解 根据已知条件,施工水平一般的M10砂浆的标准差σ=2.5 MPa(表5-3),则此砂浆的试配强度为 f=f + 0.645σ=10+0.645×2.5=11.6 MPa ,m02 计算水泥用量 由 A=3.03,B=,15.09 3Q = 1000(11.6+15.09)/ 3.03×32.5 = 271 kg/m c 计算石灰膏用量, Q= 330 ? D A 3 ,,,一Q = 330,271 = 59 kg/m ,Dc ,查表5-4得稠度为100 mm 石灰膏换算为 120,,时需乘以0.97,则应掺加石灰膏量为 3 59× 0.97 = 57 kg/m 3砂用量为 Q= 1×ρ= 1450 ×(,,0.02)= 1479 kg/m 干s0 3选择用水量为 300 kg/m 则砂浆的设计配比为: 水泥:石灰膏:砂:水=271:57:1479:300 该砂浆的设计配比亦可表示为: 3水泥:石灰膏:砂= 1:0.21:5.46,用水量为 300 kg/m ,第二节 抹面砂浆 抹面砂浆也称抹灰砂浆,用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面,兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。 抹面砂浆的主要组成材料仍是水泥、石灰或石膏以及天然砂等,对这些原材料的质量要求同砌筑砂浆。但根据抹面砂浆的使用特点,对其主要技术要求不是抗压强度,而是和易性及其与基层材料的粘结力。为此,常需多用一些胶结材料,并加入适量的有机聚合物以增强粘结力。另外,为减少抹面砂浆因收缩而引起开裂,常在砂浆中加入一定量纤维材料。 ,工程中配制抹面砂浆和装饰砂浆时,常在水泥砂浆中掺入占水泥质量 10,左右的聚乙烯醇缩甲醛胶(俗称,,,胶)或聚醋酸乙烯乳液等。 砂浆常用的纤维增强材料有麻刀、纸筋、稻草、玻璃纤维等。 常用的抹面砂浆有石灰砂浆、水泥混合砂浆、水泥砂浆、麻刀石灰浆(简称麻刀灰)、纸筋石灰浆(简称纸筋灰)等。 ,第三节 装饰砂浆 装饰砂浆是指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时,经各种加工处理而获得特殊的饰面 形式,以满足审美需要的一种表面装饰。 装饰砂浆饰面可分为两类,即灰浆类饰面和石碴类饰面。 灰浆类饰面是通过水泥砂浆的着色或水泥砂浆表面形态的艺术加工,获得一定色彩、线条、纹理质感的表面装饰。 石碴类饰面是在水泥砂浆中掺入各种彩色石碴作骨料,配制成水泥石碴浆抹于墙体基层表面,然后用水洗、斧剁、水磨等手段除去表面水泥浆皮,呈现出石碴颜色及其质感的饰面。 装饰砂浆所用胶凝材料与普通抹面砂浆基本相同,只是灰浆类饰面更多地采用白水泥和彩色水泥。 第四章 混凝土 混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材。土木建筑工程对混凝土质量的基本要求是: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。 ,第一节 普通混凝土的组成材料 ,普通混凝土(简称为混凝土)是由水泥、砂、石和水所组成,另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中,砂、石起骨架作用,称为骨料;水泥与水形成水泥浆,水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前,水泥浆起润滑作用,赋予拌合物一定的和易性,便于施工。水泥浆硬化后,则将骨料胶结为一个坚实的整体。 ,1. 水泥 ,水泥是混凝土中最重要的组分。水泥品种的选择,应当根据混凝土工程性质与特点,工程的环境条件及施工条件,结合各种水泥特性进行合理的选择。 水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。经验证明,配制C30以下的混凝土,水泥强度等级为混凝土强度等级的1.1,1.8倍,配制,40以上的混凝土,水泥强度等级为混凝土强度等级的1.0,1.5倍,同时宜掺入高效减水剂。 ,2. 细骨料 ,由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75,,的岩石颗粒(砂)称为细骨料。混凝土用砂的质量技术要求分述如下。 ,2.1砂的粗细程度与颗粒级配 , 砂的粗细程度,是指不同粒径的砂粒,混合在一起后的总体的粗细程度,通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下,细砂的总表面积较大,而粗砂的总表面积较小。在混凝土中,砂子的表面需要由水泥浆包裹,砂子的总表面积愈大,则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此,一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。 ,砂的颗粒级配,即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙,就必须有大小不同的颗粒搭配。 ,因此,在拌制混凝土时,砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂,并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙,则可达到空隙及总表面积均较小,这样的砂比较理想,不仅水泥浆用量较少,而且还可提高混凝土的密实度与强度。 ,砂的颗粒级配和粗细程度,常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配,用细度模数表示砂的粗细。筛分析的方法,是用一套孔径(净尺寸)为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15?的标准筛,将500g的干砂试样由粗到细依次过筛,然后称得各筛余留在各个筛上 的砂的重量,并计算出各筛上的分计筛余百分率a及累计筛余百分率,(各个筛和比该筛粗的ii所有分计筛余百分率之和)。 ,细度模数的计算公式为: ,式中 a-----分计筛余百分率,即该号筛的筛余量除以试样总量; i ,,---累计筛余百分率,即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。 i ,细度模数(,)愈大,表示砂愈粗,砂的细度模数范围一般为3.7,0.7,其中 x ,,在3.7 , 3.,为粗砂, x ,,在,.0,2.3为中砂, x ,,在2.2,1.6为细砂, x ,,在1.5,0.7为特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2 , 3.2之间较为适宜。 x ,国家规范将细度模数为3.7 , 1.6的普通混凝土用砂,以0.60?筛孔的累计筛余量分成三个级配区,如表4-1所示及图4-1所示。普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个区域以内。 ,图4-1砂的1、2、3级配区曲线g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配 ,砂按技术要求分为三类: ,I类宜用于强度等级
C60的混凝土 ,II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土; ~ ,III类宜用于强度等级
进行冷拉或冷拔加工,以提高屈服强度。 , 将经过冷拉的钢筋于常温下存放15,20,,或加热到100,200?,并保持一段时间,这个过程称为时效处理。前者称为自然时效,后者称为人工时效。 , ,冷拉以后再经过时效处理的钢筋,其屈服点进一步提高,抗拉强度稍见增长,塑性继续有所降低。由于时效过程中应力的消减,故弹性模量可基本恢复。 , 钢材产生时效的主要原因是,溶于α一Fe中的碳、氮原子,向晶格缺陷处移动和集中的速度大为加快,这将使滑移面缺陷处碳、氮原子富集,使晶格畸变加剧,造成其滑移、变形更为困难,因而强度进一步提高,塑性和韧性则进一步降低,而弹性模量则基本恢复。 ,2. 钢材的热处理 , 按照一定的制度,将钢材加热到一定的温度,在此温度下保持一定的时间,再以一定的速度和方式进行冷却,以使钢材内部晶体组织和显微结构按要求进行改变,或者消除钢中的内应 力,从而获得人们所需求的机械力学性能,这一过程就称为钢材的热处理。 , 钢材的热处理通常有以下几种基本方法: , (,) 淬火。将钢材加热至723?(相变温度)以上某一温度,并保持一定时间后,迅速置于水中或机油中冷却,这个过程称钢材的淬火处理。钢材经淬火后,强度和硬度提高,脆性增大,塑性和韧性明显降低。 ,(,) 回火。将淬火后的钢材重新加热到723?以下某一温度范围,保温一定时间后再缓慢地或较快地冷却至室温,这一过程称为回火处理。回火可消除钢材淬火时产生的内应力,使其硬度降低,恢复塑性和韧性。回火温度愈高,钢材硬度下降愈多,塑性和韧性等性能均得以改善。若钢材淬火后随即进行高温回火处理,则称调质处理,其目的是使钢材的强度、塑性、韧性等性能均得以改善。 ,(,)退火。退火是指将钢材加热至723?以上某一温度,保持相当时间后,在退火炉中缓慢冷却。退火能消除钢材中的内应力,细化晶粒,均匀组织,使钢材硬度降低,塑性和韧性提高。 ,(,)正火。是将钢材加热到723?以上某一温度,并保持相当长时间,然后在空气中缓慢冷却,则可得到均匀细小的显微组织。钢材正火后强度和硬度提高,塑性较退火为小 ,第五节 建筑钢材的技术标准 ,1. 建筑钢材的主要钢种 ,(1)碳素结构钢 ,按国家标准GB700-88规定,我国碳素结构钢分五个牌号,即,195、Q215、Q235、Q255和Q275。各牌号钢又按其硫、磷含量由多至少分为,、,、,、,四个质量等级。 2,碳素结构钢的牌号表示按顺序由代表屈服点的字母(Q)、屈服点数值(,/mm)、质量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号(F、B、Z、TZ)等四部分组成。例如Q235-A.F.,它表示:屈 2服点为235N,,,的平炉或氧气转炉冶炼的,级沸腾碳素结构钢。当为镇静钢或特殊镇静钢时,则牌号表示“,”与“,Z”符号可予以省略。 , 碳素结构钢的力学性能指标规定见表2-1(“土木工程材料”P36表2-2)所示。 ,国家标准对碳素结构钢的化学成分,包括C、Si、Mn、S、P五大元素,按质量等级及脱氧方法也分别提出了要求。 ,(2)低合金结构钢 , 在碳素钢的基础上,加入总量小于,,的合金元素炼成的钢,称为低合金高强度结构钢,简称低合金结构钢。常用的合金元素有硅、锰、钛、钒、铬、镍、铜等。 , ,按照《低合金高强度结构钢》(GB,T1591—1994)规定共分20个钢号。牌号由代表钢材屈服强度的字母“,”、屈服强度数值、质量等级符号(,、,、,、,、,)三个部分按顺序组成。 , 例如:Q295A,表示屈服强度为不小于295MPa,质量等级为,级的低合金结构钢。 ,2. 钢筋混凝土结构用钢 , (1) 热轧钢筋 , 根据表面特征不同,热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋。根据强度的高低,热轧钢筋又分为不同的强度等级,各强度等级热轧钢筋的技术标准见表2-2 (“土木工程材料”P39表2-6) 。我国热轧钢筋标准,按屈服强度、抗拉强度等力学性能分为I,IV级,四个强度等级的钢筋中,除I级钢筋为低碳钢外,其余三级热轧带肋钢筋均为低合金钢。其牌号由HRB和规定屈服强度最小值构成。,、,、,分别为热轧、肋、钢筋的英文名称的第一个字母。 , ,(2)钢筋混凝土用冷拉钢筋 , 为了提高钢筋的强度及节约钢筋,工地上常按施工规程,控制一定的冷拉应力或冷拉率,对热轧钢筋进行冷拉。冷拉钢筋的力学性能应符合规范规定的要求。冷拉后不得有裂纹、起层等现象。 ,(3)预应力混凝土用热处理钢筋 , 预应力混凝土用热处理钢筋是用Φ8、Φ10(?)的热轧带肋钢筋经淬火和回火等调质处理而成,代号为,,,,,。 , ,预应力混凝土用热处理钢筋的优点是:强度高,可代替高强钢丝使用;配筋根数少,节约钢材;锚固性好,不易打滑,预应力值稳定;施工简便,开盘后钢筋自然伸直,不需调直及焊接。主要用于预应力钢筋混凝土轨枕,也用于预应力梁、板结构及吊车梁等。 ,(4)冷轧带肋钢筋 ,冷轧带肋钢筋是采用由普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条为母材,经冷轧减径后在其表面冷轧成二面或三面有肋的钢筋。冷轧带肋钢筋是热轧圆盘钢筋的深加工产品,是一种新型高效建筑钢材。 ,冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为5级,其代号为CRB550、CRB650 、CRB800 、CRB970 、和CRB1170,(CRB为Cold rolling ribbed steel bar),后面的数字表示钢筋抗拉强度等级数值。 ,冷轧带肋钢筋的公称直径范围为,-, 12?。冷轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能应符合表2-7(P40)的要求。 ,(5)冷拔低碳钢丝 ,冷拔低碳钢丝是将直径为6.5,8?的Q235热轧盘条钢筋经冷拔加工而成。冷拔低碳钢丝分 为甲、乙两级,甲级丝适用于作预应力筋,乙级丝适用于作焊接网、焊接骨架、箍筋和构造钢筋。其力学性能应符合有关规定。 ,(6)预应力混凝土用钢丝及钢绞线 , 大型预应力混凝土构件,由于受力很大,常采用高强度钢丝或钢绞线作为主要受力钢筋。预应力高强度钢丝是用优质碳素结构钢盘条,经酸洗、冷拉或再经回火处理等工艺制成,钢铰线?的高强度钢丝,铰捻后经一定热处理清除内应力而制成。铰捻方向一般为左捻。 第六节 建筑钢材的锈蚀与防止 ,1 钢材的锈蚀 , 钢材的锈蚀是指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。 根据锈蚀作用的机理,钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种: , (,)化学锈蚀 , 化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是氧化作用,使钢材表面形成疏松的氧化物。 (,)电化学锈蚀 , 电化学锈蚀是指钢材与电解质溶液接触而产生电流,形成微电池而引起的锈蚀。潮湿环境中的钢材表面会被一层电解质水膜所覆盖,而钢材是由铁素体、渗碳体及游离石墨等多种成分组成,由于这些成分的电极电位不同,首先,钢的表面层在电解质溶液中构成以铁素体为阳 2+极,以渗碳体为阴极的微电池。在阳极,铁失去电子成为Fe进入水膜;在阴极,溶于水膜中 ,的氧被还原生成,,。 ,随后两者结合生成不溶于水的 ,Fe(OH),并进一步氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)。由于铁素体基体的逐渐23 锈蚀,钢组织中的渗碳体等暴露出来的越来越多,形成的微电池数目也越来越多,钢材的锈蚀速度愈益加速。 ,在建筑工地和混凝土预制厂,经常对比使用要求的强度偏低和塑性偏大的钢筋或低碳盘条钢筋进行冷拉或冷拔并时效处理,以提高屈服强度和利用率,节省钢材。同时还兼有调直、除锈的作用。这种加工所用机械比较简单,容易操作,效果明显,所以建筑工程中常采取此法。 第七章 砌筑材料 第一节 烧结砖 ,1. 烧结普通砖 , 烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原材料,经焙烧而成的尺寸为240×115×53?直角六面体块材。 , 粘土质材料在一定温度下,其中的铝硅酸盐矿物部分熔融,冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体,保持砖坯的形体,并具有一定的物理、力学性能。这一工艺称为“烧结”或“焙烧”。烧结普通砖俗称小砖、标准砖、实心砖等。 ,烧结普通砖根据抗压强度分为,,30、,,25、,,20、,,15、,,10五个强度等级。强度和抗风化性能合格的砖,根据尺寸偏差、 ,外观质量、泛霜和石灰爆裂等分为优等品(,)、一等品(,)和合格品(,)三个质量等级。各等级砖的具体技术要求如下: ,(1)尺寸允许偏差 ,烧结普通砖的尺寸允许偏差应符合表6-1的规定(样本数为,,块)。 ,(2)外观质量 , 烧结普通砖的优等品颜色应基本一致,一等品和合格品颜色无要求。其他外观质量应符合表6—2的规定。 ,(3)强度等级 , 烧结普通砖强度应符合表6—3的规定。强度实验按GB/T2542进行,抽取,,块砖试样进行抗压强度试验,根据试验结果,按平均值一标准值方法(变异系数δ?0.21时)或平均值一最小值方法(变异系数δ,0.21时)评定砖的强度等级。 ,(4)烧结普通砖的缺陷指标 , 当生产烧结砖的原料中含有有害杂质或生产工艺不当时,均可造成烧结砖的质量缺陷,影响砖的耐久性。主要缺陷及耐久性指标有: ,1)烧结砖的泛霜 , 当生产烧结砖的原料中含有可溶性无机盐时,会隐含在成品烧结砖的内部,砖吸水后再次干燥时,水分会向外迁移,这些可溶性盐随水渗到砖的表面,水分蒸发后便留下白色粉末状的盐,形成白霜,这就是泛霜现象。 , 泛霜严重时,由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落,内部孔隙率增大,抗冻性显著下降。国家标准规定优等砖不得有泛霜现象,合格砖不得严重泛霜。 ,,)烧结砖的石灰爆裂 , 有时生产烧结砖的原料中夹有石灰石等杂物,经焙烧后砖内形成了颗粒状的石灰块等物质。处于干燥条件下时,这些杂质不会影响砖的性能,一旦吸水后,就会产生局部体积膨胀,导致砖体开裂甚至崩溃。石灰爆裂不仅造成砖体的外观缺陷和强度降低,还可能造成对砌体的严重危害。 ,3)欠火砖与过火砖 , 烧结砖的形成是砖坯经高温焙烧,使部分物质熔融,冷凝后将未经熔融的颗粒粘结在一起成为整体。当焙烧温度不足时,熔融物太少,难以充满砖体内部,粘结不牢,这种砖称为欠火砖。欠火砖孔隙率大,强度低,抗冻性差,外观颜色较浅,为有缺陷砖。 , 当焙烧温度过高时,砖内熔融物过多,造成高温下的砖体变软,此时砖在点支撑下易产生弯曲变形,这种砖为过火砖。它也属于有缺陷砖。欠火砖与过火砖均为不合格产品。 ,(5)烧结砖的耐久性 ,烧结砖的耐久性除了砖的泛霜和石灰爆裂性外,还包括抗风化性能。砖的抗风化性能用抗冻融试验或吸水率试验来衡量。标准GBS101一2000规定,黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、新疆等五省、区必须进行冻融试验;其他地区,砖的吸水率满足表6—4的,可不做冻融试验。 ,注:粉煤灰掺入量(体积比)小于30,时,抗风化性能指标按粘土砖规定。 ,2. 烧结多孔砖和空心砖 ,(1)烧结多孔砖 ,烧结多孔砖通常指砖内孔径不大于22,,,孔洞率不小于15 ,的烧结砖。外型尺寸可为长度(L)290、240、190?,宽度(B)240、190、180、175、140、115?, 高度(H)90?的不同组合而成。 ,烧结多孔砖内的孔洞尺寸小而数量多,孔洞分布在大面尚且均匀合理,非孔部分砖体较密实,所以强度较高。工程中使用时常以孔洞垂直于承压面,以充分利用砖的抗压强度。烧结多孔砖根据10块的抗压强度分为,,30、 ,,25、 ,,20、 ,,15、 ,,10五个强度等级。 ,(2)烧结空心砖 , 烧结空心砖是指孔洞率大于,,,,孔尺寸大而孔数量少的砖。烧结空心砖的尺寸一般较大,空洞通常平行于承压面,抗压强度较低。依据抗压强度可划分为,,5.0、,,3.0和,,2.0三种强度等级。 3, 根据空心砖(含空洞)的表观密度划分为800、900、1100?/m三个等级的空心砖。每个密度级别根据外观质量、强度等级、尺寸偏差和物理性能,又分为优等品(,)、一等品(,)与合格品(,)三个等级。 ,第二节 天然石材 ,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。天然石材是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。天然石材具有抗压强度高、耐久性好、生产成本低等优点,是古今土木建筑工程的主要建筑材料。 ,2.1工程砌筑石材 ,工程对砌筑石材的要求有: ,(,)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15;,,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。料石的宽度和厚度均不宜小于20;,,长度不宜大于厚度的,倍,形状应大致呈六面体。 ,(,)石材抗压强度 ,根据边长70,,立方体试件的抗压强度,砌筑石材的强度等级分为,,10、,,15、,,20、,,30、,,40、,,50、,,60、,,80、,,100共九个等级。 ,(,)石材耐水性 , 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,,0.6~0.7。 , (,) 石材抗冻性 , 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,,,强度降低不大于,,,的石材方为合格。 , 对于有特殊要求的工程,还可能要求石材的耐磨性、吸水性或抗冲击性。 决定石材上述技术性质的因素有:矿物组成、结构特征、构造特点、受风化作用的程度等。 ,常用砌筑石材有花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等。 ,2.2 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。天然大理石化学成分为碳酸盐(如碳酸钙或碳酸镁),矿物成分为方解石或白云石,纯大理石为白色,当含有部分其它深色矿物时,便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。从纹理上说,有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观。 ,大理石抗压强度较高,但硬度并不太高,易于加工雕刻与抛光。由于这些优点,使其在工程装饰中得以广泛应用。当大理石长期受雨水冲刷,特别是受酸性雨水冲刷时,可能使大理石表面的某些物质被侵蚀,从而失去原貌和光泽,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,其主要成分是石英、长石和少量的暗色矿物和云母。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(,,,,,,),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。 3,花岗岩比大理石密度大,密度为2300,2800?,,,抗压强度高达120,250 MPa。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。 ,第三节 砌块 , 砌块是用于砌筑工程的人造块材,砌块与砖的主要区别是,砌块的长度大于365,,或宽度大于240,,或高度大于115,,。工程中常用的砌块有:水泥混凝土砌块、轻集料混凝土砌块、炉渣砌块、粉煤灰砌块及其它硅酸盐砌块、水泥混凝土铺地砖等。 ,(1)混凝土空心砌块 , 工程中常用的混凝土空心砌块尺寸一般为 ,,,×,,,×,,,,,、,,,×,,,×,,,,,和 ,,,×,,,× ,,,,,,孔洞率一般为 ,,,,,,,。强度等级分别为 ,,3.5、,,5.0、,,7.5、,,10、,,15.0和,,20.0六个等级。按其尺寸偏差和外观质量分为优等品(,)、一等品(,)及合格品(,)三个等级。 , 混凝土砌块使用前,应首先检验外观质量和尺寸偏差,合格后再检验其抗压强度及相对含水率。必要时检验其抗渗性和抗冻性。其中相对含水率是指砌块的实际含水率与其最大吸水率之比。 , 当混凝土砌块使用轻集料时,空心砌块的重量大为减轻,按其表观密度(含孔洞)有500, 31000 kg,,不等。常用的轻集科有陶粒、煤渣、自燃煤矸石和膨胀珍珠岩等。 ,(2)蒸压加气混凝土砌块(,,,) , 蒸压加气混凝土砌块是用钙质材料(如水泥、石灰)和硅质材料(如砂子、粉煤灰、矿渣)的配料中加入铝粉作加气剂,经加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、预养切割,再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块。 ,发气剂又称加气剂,是制造加气混凝土的关键材料。发气剂大多选用脱脂铝粉。掺入浆料中的铝粉,在碱性条件下产生化学反应: ,铝粉极细,产生的氢气形成许多小气泡,保留在很快凝固的混凝土中。这些大量的均匀分布的 小气泡,使加气混凝土砌块具有许多优良特性。# ,例6-1 试解释制成红砖与青砖的原理。 , 焙烧是制砖最重要的环节。当砖坯在氧化气氛中烧成出窑,砖中的铁质形成了红色的FeO,23则制得红砖。若砖坯在氧化气氛中烧成后,再经浇水闷窑,使窑内形成还原气氛,促使砖内的红色高阶氧化铁(FeO)还原成青灰色的低价氧化铁(FeO),即制得青砖。 23 , 粘土砖焙烧温度为950?左右烧出的砖色泽多为红色。这是由于砖中的着色矿物,如在氧化气氛中保温、冷却时,铁形成了呈红色的FeO之故。而为获得青色,则焙烧开始阶段在氧化23 气氛中,达到焙烧温度后,封闭火门,隔绝空气流入,并配合从窑顶洇水入窑,产生大量水蒸汽,转变成缺氧环境,使砖在还原气氛里保温、冷却。这时,砖中形成的是呈青灰色的氧化铁(FeO),制得青砖。 ,例6-2何谓烧结普通砖的泛霜和石灰爆裂,它们对建筑物有何影响, ,解 , 泛霜是指粘土原料中的可溶性盐类(如硫酸钠等),随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象,一般为白色粉末,常在砖表面形成絮团状斑点。泛霜的砖用于建筑中的潮湿部位时,由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落,内部孔隙率增大,抗冻性显著下降。 , 当原料土中夹杂有石灰质时,则烧砖时将被烧成过烧的石灰留在砖中。石灰有时也由掺入的内燃料(煤渣)带入。这些石灰在砖体内吸水消化时产生体积膨胀,导致砖发生胀裂破坏,这种现象称为石灰爆裂。 , 石灰爆裂对砖砌体影响较大,轻者影响外观,重者将使砖砌体强度降低直至破坏。砖中石灰质颗粒越大,含量越多,则对砖砌体强度影响越大。 , ,,5101—2000规定,优等品砖不允许有泛霜现象,一等品砖不允许出现中等泛霜,合格品砖不允许出现严重泛霜。标准规定,优等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于2mm的爆裂区域;一等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于10 mm的爆裂区域,在 ,,10 mm之间爆裂区域,每组砖样不得多于15处。 ,例6-3 如何识别欠火砖和过火砖, ,解 ,烧结砖的形成是砖坯经高温焙烧,使部分物质熔融,冷凝后将未经熔融的颗粒粘结在一起成为整体。当焙烧温度不足时,熔融物太少,难以充满砖体内部,粘结不牢,这种砖称为欠火砖。欠火砖,低温下焙烧,粘土颗粒间熔融物少,孔隙率大、强度低、吸水率大、耐久性差;过火砖由于烧成温度过高,产生软化变形,造成外形尺寸极不规整。欠火砖色浅、敲击时声哑,过火砖色较深、敲击时声清脆。 ,例6-4 某烧结普通砖试验,10块砖样的抗压强度值分别为:14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8(MPa),试确定该砖的强度等级。 ,解 ,计算10块试样的抗压强度平均值为: ,由表6—3,该砖的强度等级为 MU10。 ,例6-5 选用天然石材的原则是什么,为什么一般大理石板材不宜用于室外, ,解 ,选用天然石材时应满足以下几方面的要求: ,1(适用性。是指在选用建筑石材时,应针对建筑物不同部位,选用满足技术要求的石材。如对于结构用石材,主要要求指标是石材的强度、耐水性、抗冻性等;饰面用石材,主要技术要求是尺寸公差、表面平整度、光泽度和外观缺陷等; , ,(经济性。由于天然石材自重大,开采运输不方便,故应贯彻就地取材原则,以缩短运距,降低成本。同时,天然岩石雕琢加工困难,加工费工耗时,成本高。一些名贵石材,价格高昂,因此选材时必须予以慎重考虑。 ,,(色彩。石材装饰必须要与建筑环境相协调,其中色彩相融性尤其明显和重要。因此选用天然石材时,必须认真考虑所选石材的颜色与纹理,力争取得最佳装饰效果。 ,天然大理石化学成分为碳酸盐。当大理石长期受雨水冲刷,特别是受酸性雨水冲刷时,可能使大理石表面的某些物质被侵蚀,从而失去原貌和光泽,影响装饰效果,因此一般大理石板材不宜用于室外装饰。 第八章 绝热材料和吸声材料 第一节 绝热材料 ,在建筑上,将主要作为保温、隔热使用的材料通称为绝热材料。绝热材料通常导热系数(λ) 2值应不大于0.23W,(m?K),热阻(,)值应不小于4.35(m?K)/W。此外,绝热材料尚应满足: 3表观密度不大于600kg,m,抗压强度大于0.3MPa,构造简单,施工容易,造价低等。 ,1. 影响材料导热系数的因素 , 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小,导热系数愈小,保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素影响: ,(,)材料的性质。不同的材料其导热系数是不同的,一般说来,导热系数值以金属最大,非金属次之,液体较小,而气体更小。对于同一种材料,内部结构不同,导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大,微晶体结构的次之,玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说,由于孔隙率高,气体(空气)对导热系数的影响起着主要作用,而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。 ,(,)表观密度与孔隙特征。由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多,故表观密度小的材料,因其孔隙率大,导热系数就小。 ,在孔隙率相同的条件下,孔隙尺寸愈大,导热系数就愈大;互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 ,对于表观密度很小的材料,特别是纤维状材料(如超细玻璃纤维),当其表观密度低于某一极限值时,导热系数反而会增大,这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多,而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度,即在这个表观密度时导热系数最小。 ,(,)湿度。材料吸湿受潮后,其导热系数就会增大,这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分(包括水蒸气)后,则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用,而水的λ为0.58,,(,?,),比空气的λ=0.029,,(,?,)大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰,则冰的λ=2.33 ,,(,?,),其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。 ,(,)温度。材料的导热系数随温度的升高而增大,因为温度升高时,材料固体分子的热运动增强,同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响,当温度在,,50?范围内时并不显著,只有对处于高温或负温下的材料,才要考虑温度的影响。 ,(,)热流方向。对于各向异性的材料,如木材等纤维质的材料,当热流平行于纤维方向时,热流受到阻力小,而热流垂直于纤维方向时,受到的阻力就大。 ,第二节 建筑上常用保温材料 ,1. 纤维状保温隔热材料 ,(,)石棉及其制品。石棉是一种天然矿物纤维,主要化学成分是含水硅酸镁,具有耐火、耐热、耐酸碱、绝热、防腐、隔音及绝缘等特性。常制成石棉粉、石棉纸板、石棉毡等制品,用 于建筑工程的高效能保温及防火覆盖等。 ,(2)矿棉及其制品。矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。矿渣棉所用原料有高炉硬矿渣、铜矿渣等,并加一些调节原料(钙质和硅质原料)。岩棉的主要原料为天然岩石(白云石、花岗石、玄武岩等)。上述原料经熔融后,用喷吹法或离心法制成细纤维。矿棉具有轻质、不燃、 绝热和电绝缘等性能,且原料来源广,成本较低。可制成矿棉板、矿棉毡及管壳等。可用作建筑物的墙壁、屋顶、天花板等处的保温和吸声材料,以及热力管道的保温材料。 ,(,)玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成纤维状材料,包括短棉和超细棉两种。 ,(,)植物纤维复合板。系以植物纤维为主要材料加入胶结料和填料而制成。如木丝板是以木材下脚料制成木丝,加入硅酸钠溶液及普通硅酸盐水泥混合,经成型、冷压、养护、干燥而制成。甘蔗板是以甘蔗渣为原料,经过蒸制、加压、干燥等工序制成的一种轻质、吸声、保温材料。 ,2. 散粒状保温隔热材料 ,(1)膨胀蛭石及其制品。蛭石是一种天然矿物,经850,1000?C燃烧,体积急剧膨胀 (可膨 3胀,,20倍)而成为松散颗粒,其堆积密度为80,200kg,m,导热系数0.046,0.07W/ (m?K),用于填充墙壁、楼板及平屋顶,保温效果佳。可在1000,1100?下使用。 , 膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合,制成砖、板、管壳等用于围护结构及管道保温。 ,(,)膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑耀岩或松脂岩为原料,经煅烧体 3积急剧膨胀(约20倍)而得蜂窝状白色或灰白色松散颗料。堆积密度为40,300kg,m,λ=0.025,0.048 ,,(,?,),耐热800 ?C,为高效能保温保冷填充材料。 , 膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为骨料,配以适量胶凝材料,经拌和、成型、养护(或干燥、或焙烧)后两制成的板、砖、管等产品。 ,3. 多孔性保温隔热材料 ,(,) 微孔硅酸钙制品。微孔硅酸钙制品是用粉状二氧化硅材料(硅藻土)、石灰、纤维增强材料及水等经搅拌、成型、蒸压处理和干燥等工序而制成。用于围护结构及管道保温。 ,(,) 泡沫玻璃。它是采用碎玻璃加入,,,,,发泡剂(石灰石或碳化钙),经粉磨、混合、装模,在800?下烧成后形成含有大量封闭气泡(直径0.1,5mm)的制品。它具有导热系数小、抗压强度和抗冻性高、耐久性好等特点,且易于进行锯切、钻孔等机械加工,为高级保温材料,也常用于冷藏库隔热。 ,(,) 多孔混凝土和轻骨料混凝土。 ,(4) 泡沫塑料。泡沫塑料是以合成树脂为基料,加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料经加热发泡而制成的轻质保温、防震材料。目前我国生产的有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及 脲醛树脂等泡沫塑料。 ,4. 其他保温隔热材料 ,(,)软木板。软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮或黄菠萝树皮为原料,经破碎后与皮胶溶液拌和,再加压成型,在80?的干燥室中干燥一昼夜而制成。软木板具有表观密度小,导热性低,抗渗和防腐性能高等特点。 ,(2)蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板,牢固地粘结在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材,亦称蜂窝夹层结构。蜂窝状芯材是用浸渍过合成树脂(酚醛、聚酯等)的牛皮纸、玻璃布和铝片等,经加工粘合成六角形空腹(蜂窝状)的整块芯材。常用的面板为浸渍过树脂的牛皮纸、玻璃布或不经树脂浸渍的胶合板、纤维板、石膏板等。面板必须采用合适的胶粘剂与芯材牢固地粘合在一起,才能显示出蜂窝板的优异特性,即具有比强度大、导热性低和抗震性好等多种功能。 ,5. 关于隔热材料的概念 , 隔热材料应能阻抗室外热量的传入,以及减小室外空气温度波动对内表面温度影响。材料隔热性能的优劣,不仅与材料的导热系数有关,而且与导温系数、蓄热系数有关。 ,在建筑中,围护结构隔热设计时,除了采用隔热材料外,还可以采取其他措施,起到隔热的效果,如:: ,外表面做浅色饰面,如浅色粉刷、浅色涂层和浅色面砖等;窗户采用绝热薄膜; ,设置通风层,如通风屋顶、通风墙等; ,采用多排孔的混凝土或轻骨料混凝土空心砌块墙体。 ,采用蓄水屋顶、有土或无土植被屋顶,以及墙面垂直绿化等。 ,第三节 吸声材料 ,1. 材料吸声的原理及技术指标 , 声音起源于物体的振动,它迫使邻近的空气跟着振动而成为声波,并在空气介质中向四周传播。 当声波遇到材料表面时,一部分被反射 另一部分穿透材料,其余的部分则传递给材料,在材料的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和粘滞阻力,其间相当一部分声能转化为热能而被吸收掉。这些被吸收的能量(,)(包括部分穿透材料的声能在内)与传递给材料的全部声能(E)之比,是评定材料吸声性能好坏的主要0 指标,称为吸声系数(α),用公式表示为 ,吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。因此吸声系数用声音从各方向入射的吸收平均值表示,并应指出是对哪一频率的吸收。通常采用常用规定的六个频率:125、250、500、1000、2000、4000 Hz。任何材料对声音都能吸收,只是吸收程度有很大的不同。通常是将对上述六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料,列为吸声材料。 , 吸声材料大多为疏松多孔的材料,如矿渣棉、毯子等,其吸声机理是声波深入材料的孔隙,且孔隙多为内部互相贯通的开口孔,受到空气分子摩擦和粘滞阻力,以及使细小纤维作机械振动,从而使声能转变为热能。这类多孔性吸声材料的吸声系数,一般从低频到高频逐渐增大,故对高频和中频的声音吸收效果较好。 ,2. 影响多孔性材料吸声性能的因素 ,(,)材料的表观密度。对同一种多孔材料(例如超细玻璃纤维)而言,当其表观密度增大时(即空隙率减小时),对低频的吸声效果有所提高,而对高频的吸声效果则有所降低。 ,(,)材料的厚度。增加多孔材料的厚度,可提高对低频的吸声效果,而对高频则没有多大的影响。 ,(,)材料的孔隙特征。孔隙愈多愈细小,吸声效果愈好。如果孔隙太大,则效果就差。如果材料中的孔隙大部分为单独的封闭的气泡(如聚氯乙烯泡沫塑料),则因声波不能进入,从吸声机理上来讲,就不属多孔性吸声材料。当多孔材料表面涂刷油漆或材料吸湿时,则因材料的孔隙被水分或涂料所堵塞,其吸声效果亦将大大降低。 ,3. 建筑上常用吸声材料及安装方法 ,建筑工程中常用吸声材料有:石膏砂浆(掺有水泥、玻璃纤维)、石膏砂浆(掺有水泥、石棉纤维)、水泥膨胀珍珠岩板、矿渣棉、沥青矿渣棉毡、玻璃棉、起细玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫塑料、软木板、木丝板、穿孔纤维板、工业毛毡、地毯、帷幕等。 ,除了采用多孔吸声材料吸声外,还可将材料组成不同的吸声结构,达到更好的吸声效果。常用的吸声结构形式有薄板共振吸声结构和穿孔板吸声结构。 ,薄板共振吸声结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上,薄板与板后的空气层构成了薄板共振吸声结构。 穿孔板吸声结构是用穿孔的胶合板、纤维板、金属板或石膏板等为结构主体,与板后的墙面之间的空气层(空气层中有时可填充多孔材料)构成吸声结构。该结构吸声的频带较宽,对中频的吸声能力最强。 ,4. 关于隔声材料的概念 ,必须指出:吸声性能好的材料,不能简单地就把它们作为隔声材料来使用。 人们要隔绝的声音按着传播的途径可分为空气声(由于空气的振动)和固体声(由于固体的撞击或振动)两种。对隔空气声,根据声学中的“质量定律”,墙或板传声的大小,主要取决于其单位面积质量,质量越大,越不易振动,则隔声效果越好,故对此必须选用密实、沉重的材料(如粘土砖、钢板、钢筋混凝土)作为隔声材料。对隔固体声最有效的措施是采用不连续的结构处理,即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和隔墙及楼板之间加弹性衬垫,如毛毡、软木、橡皮等材料,或在楼板上加弹性地毯。# ,例11-1什么是绝热材料,工程上对绝热材料有哪些要求, ,解 ,绝热材料是指导热系数(λ)值应不大于0.23W,(m?K)的隔热保温效果好的建筑材料。 ,工程上首先要求绝热材料有较低的导热系数。其次,要求绝热材料应该是轻质的,其表观密度 3不大于600kg,m。同时要满足运输、施工中强度要求(抗压强度大于0.3MPa)。此外,还要求材料吸湿性要小,或者易于防水,否则会明显降低保温性。 , 对材料的导热系数应在相对湿度为,,,,,,,条件下材料达到平衡含水状态下进行测 定。工程上还要求材料施工容易,造价低廉,具有较好的技术经济效益。 ,例11-2材料绝热的基本原理是什么, ,解 , 热在本质上是组成物质的分子、原子和电子等在物质内部的移动、转动和振动所产生的能量。在任何介质中,当存在着温度差时,就会产生热的传递现象,热能将由温度较高的部分传递至温度较低的部分。不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能,主要体现在材料的导热系数上,导热系数愈小,保温性能愈好。 ,传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。一般来说,三种传热方式总是共存的,但因绝热性能良好的材料常是多孔的,虽然在材料的孔隙内有着空气,起着辐射和对流作用,但与热传导相比,热辐射和对流所占的比例很小,故在建筑热工计算时通常不予考虑。 ,例11-3绝热材料为什么总是轻质的,使用时为什么一定要注意防潮, ,解 ,由于材料中固体物质的导热能力要比空气的导热能力大得多,因此,一般的轻质材料,其表观密度较小,导热系数也较小。所以绝热材料总是轻质的。 , 材料吸湿受潮后,其导热系数就增大,这是由于当材料的孔隙中有了水分(包括水蒸气)后,则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用,而水的λ为0.58,,(,?,),比空气的λ=0.029,,(,?,)大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰,则冰的λ=2.33 ,,(,?,),其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。 ,例11-4 试述材料的吸声性能及其表示方法,什么是吸声材料, ,解 ,吸声性能是指材料能够吸收由空气传递的声波能量的性质。以 吸声系数(α)表示。吸声系数是这些被吸收的能量(,)(包括部分穿透材料的声能在内)与传递给材料的全部声能(E)0之比,用公式表示为 ,常用规定的六个频率:125、250、500、1000、2000、4000 Hz的平均吸声系数(α)来表示。 ,平均吸声系数大于0.2的材料,列为吸声材料。 , 吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。因此吸声系数用声音从各方向入射的吸收平均值表示,并应指出是对哪一频率的吸收。 ,例11-5 简述吸声材料的基本特征, ,解 ,吸声材料的基本特征是: , (,)多孔性。吸声材料孔隙率几乎达70,,90,; , (,)开口孔隙率大、透气性好; , (,)体积密度适宜,过大会使透气性降低而使吸声性能降低; , 常采取硬质板上钻孔,背后留空气夹层或填以柔性吸声材料做成吸声结构的形式,以提高吸声系数。 ,例11-6试述多孔材料、穿孔材料及薄板共振结构的吸声原理。随着材料的表观密度和厚度的增加,材料吸声性能有何变化, ,解 ,多孔材料、穿孔材料的吸声原理在于:声波深入材料的孔隙,且孔隙多为内部互相贯通的开口孔,受到空气分子摩擦和粘滞阻力,以及使细小纤维作机械振动,从而使声能转变为热能。薄板共振结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上,薄板与板后的空气层构成了薄板共振吸声结构,大大提高了吸音效果。 ,对同一种多孔材料,当其表观密度增大时(即空隙率减小时),对低频的吸声效果有所提高,而对高频的吸声效果则有所降低。增加多孔材料的厚度,可提高对低频的吸声效果,而对高频则没有多大的影响。 ,例11-7 吸声材料和绝热材料在构造特征上有何异同,泡沫玻璃是一种强度较高的多孔结构材料,但不能用作吸声材料,为什么, ,解 , 吸声材料和绝热材料在构造特征上都是多孔性材料,但二者的孔隙特征完全不同。绝热材料的孔隙特征是具有封闭的、互不连通的气孔,而吸声材料的孔隙特征则是具有开放的、互相连通的气孔。 ,泡沫玻璃虽然是一种强度较高的多孔结构材料,但是它在烧成后含有大量封闭的气泡,且气孔互不连通,因而不能用作吸声材料。 , 泡沫玻璃材料中的孔隙大部分为单独的封闭的气泡,则因声波不能进入,从吸声机理上来讲,不属于多孔性吸声材料。 例11-8 试述隔绝空气传声和固体撞击传声的处理原则。 ,解 ,对隔绝空气传声,根据声学中的“质量定律”,墙或板传声的大小,主要取决于其单位面积质量,质量越大,越不易振动,则隔声效果越好,故对此必须选用密实、沉重的材料作为隔声材料。 ,对隔固体撞击传声,最有效的措施是采用不连续的结构处理,即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和隔墙及楼板之间加弹性衬垫,如毛毡、软木、橡皮等材料,或在楼板上加弹性地毯。 , 隔绝撞击声的方法与隔绝空气声的方法是有区别的,因为在这种情况下,建筑构件(材料)本身成为声源而直接向四周传播声能。由于撞击的噪声干扰往往比空气声更为强烈,声波沿固体材料传播时声能衰减极少,目前尚无行之有效的解决方法。 第九章 装饰材料 第一节 陶瓷装饰材料 ,1. 陶瓷的基本概念 , 传统的陶瓷产品是由粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、成型、焙烧等过程制成的。陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶器以陶土为原料,所含杂质较多,烧成温度较低,断面粗糙无光,不透明,吸水率较高。瓷器以纯的高岭土为原料,焙烧温度较高,坯体致密,几乎不吸水,有一定的半透明性。介于陶器和瓷器二者之间的产品为炻器,也称为石胎瓷、半瓷。炻器坯体比陶器致密,吸水率较低,但与瓷器相比,断面多数带有颜色而无半透明性,吸水率也高于瓷器。 ,陶器又可分为粗陶和精陶。粗陶坯体一般由含杂质较多的粘土制成,工艺较粗糙,建筑上用的砖瓦以及陶管等均属此类。精陶系指坯体焙烧后呈白色、象牙色的多孔性陶制品,所用原料为可塑粘土或硅灰石。通常两次烧成,素烧温度多为12501280?,釉烧温度为1050 1150?。建~~筑内饰面用的釉面内墙砖即属此类。 , 炻器按其坯体的致密性、均匀性以及粗糙程度分为粗炻器和细炻器两大类。外墙面砖、铺地砖多为粗炻器,按吸水率大小又可将其分为炻瓷砖、细炻砖和炻质砖,一些日用炻器为细炻器。 ,釉是附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。施釉的目的在于改善坯体的表面性能并提高力学强度,使坯体表面变得平滑、光亮,由于封闭了坯体孔隙而减小了吸水率,使耐久性提高。釉不仅具有各种鲜艳的色调,而且可以通过控制其成分、粘度和表面张力等 参数,制成装饰效果各异的流纹釉、珠光釉、乳浊釉等艺术釉料,使建筑陶瓷大放异彩。 ,2. 建筑陶瓷制品 ,(1)外墙面砖 , 外墙面砖俗称无光面。