建筑工程评估建筑材料教学课件PPT.ppt

第二章 建筑材料,【学习要求】,掌握：水泥、钢材、混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土。理解原理。熟悉：建筑常用钢材的种类及特性、气硬性胶凝材料、砌墙砖、混凝土的种类、饰面石材、装饰陶瓷、玻璃、装饰涂料等。注意材料的特性、适用范围。,第一节 常用建筑材料,1.水泥2.木材3.建筑钢材 4.气硬性胶凝材料石膏、石灰5.砌墙砖6.建筑砂浆7.建筑砌块,一、水泥,定义：石灰质原料与黏土质原料为主，掺加其他物质研磨成粉末状的水硬性胶凝材料。,硬化需在潮湿环境或水中进硬化过程会产生大量水化热,（一）分类,【扩展】,无混合料，有效成分高，反应快。不适合大体积混凝土。掺加物质的，掺加物无活性，反应慢，强度上得慢。,（二）水泥的性质,1.水泥是水硬性材料。2.硬化过程产生大量水化热。3.硬化速度：水泥颗粒细度、温度及用水量有关，颗粒越细、温度越高，硬化越快；水要适量。4.普通水泥硬化过程中，空气中体积收缩，在水中体积略增大。,5.水泥的初凝和终凝 初凝：自水泥加水拌和时起，到水泥浆开始失去可塑性为止所需的时间。不宜过短，初凝时间不合规定为废品。终凝：水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，开始产生强度所需的时间。不宜过长，终凝时间不合规定为不合格品。6.水泥的安定性：硬化过程中体积变化均匀的程度。【扩展】如果收缩不均匀，容易开裂。,（三）水泥的强度等级及应用范围,1.水泥的强度等级。水泥的强度是指水泥胶砂的强度，而不是水泥净浆的强度。将水泥、标准砂及水按规定比例（水泥：标准砂：水=1：2.5：0.5）制成标准试件(40mm40mm160mm)，在标准条件下养护，测定其3天和 28天时的抗折强度和抗压强度，划分其强度等级。根据规定龄期的抗压强度和抗折强度划分硅酸盐水泥强度等级。按 3天强度的大小分为普遍型和早强型(用R表示)。,【2007年单选】根据我国现行标准，硅酸盐水泥的强度等级是根据规定龄期的水泥胶砂的（）划分的。A.抗拉强度和抗压强度B.抗拉强度和抗折强度C.抗压强度和抗折强度D.抗压强度和抗剪强度正确答案C答案解析根据规定龄期的抗压强度和抗折强度划分硅酸盐水泥强度等级。,【总结】前两种一类，后四种是一类。前两种早期强度高，后四种后期强度大（除粉煤灰）。前两种水化热大，后四种水化热低。前两种不适合大体积混凝土，后四种适合大体积混凝土。前两种耐腐蚀性差，后四种抗浸蚀性强。,前两种适合早期强度要求高的工程（抢修工程），后四种不适合。前两种适合受冻工程，后四种不适合。【特有】耐热性是矿渣特有，干缩性小是粉煤灰特有。粉煤灰不适合有碳化要求的工程。,【2012年单选】严寒地区处在水位升降范围内的混凝土工程，适宜采用的水泥品种是（）。A.复合硅酸盐水泥B.矿渣硅酸盐水泥C.粉煤灰硅酸盐水泥D.普通硅酸盐水泥正确答案D答案解析有“掺加物质”不适用于寒冷地区。参见教材P40。,【2011考题单题】下列水泥品种中，水化热大、早期强度高的是（）。A.普通硅酸盐水泥B.矿渣硅酸盐水泥C.火山灰硅酸盐水泥D.粉煤灰硅酸盐水泥正确答案A答案解析无混合料的，反应快，水化热大，早期强度高。参见教材P40。,【2010考题单选】下列水泥中，不适用于有碳化要求的工程的是（）。A.硅酸盐水泥B.普通硅酸盐水泥C.火山灰硅酸盐水泥D.粉煤灰硅酸盐水泥正确答案D答案解析粉煤灰不适合有碳化要求的工程。参见教材P40。,【2009考题单选】下列水泥中，干缩性小、水化热低的水泥是（）。A.普通硅酸盐水泥B.矿渣硅酸盐水泥C.粉煤灰硅酸盐水泥D.火山灰硅酸盐水泥正确答案C答案解析“特有”：耐热性好是矿渣特有，干缩性小是粉煤灰特有。参见教材P40。,二、木材,（一）木材的分类按树种分：1.针叶树种，纹理顺直、材质均匀、耐腐蚀、易加工，主要工程用材。2.阔叶树材，树质坚硬，纹理美观，多用于装饰工程。按建筑型材分类：1.原木：伐倒后经修枝后按一定长度锯断的木材。2.板材：断面宽度为厚度的3倍及3倍以上的型材。3.枋材：断面宽度不及厚度 3倍的型材。按木材综合利用分为：胶合板、刨花板、硬质纤维板和贴面碎木板等。,（二）木材的物理力学性质（1）含水率：分为吸附水（细胞壁内）和自由水（细胞腔与细胞间隙中）。纤维饱和点：吸附水饱和点-吸附水饱和，没有一点自由水时的含水率。其值随树种而异。平衡含水率：木材中的含水量与周围环境湿度平衡时的含水率。,（2）湿胀干缩 木材具有显著的湿胀干缩性，这是由于细胞壁内吸附水含量的变化引起的。木材含水量大于纤维饱和点时，表示木材的含水率除吸附水达到饱和外，还有一定数量的自由水。此时，木材如受到干燥或受潮，只是自由水改变，故不会引起湿胀干缩。当木材的含水量小于纤维饱和点时，随着含水率的增大，木材体积产生膨胀，随着含水率的减小，木材体积收缩。【注意】纤维饱和点是木材发生湿胀干缩变形的转折点。,2.力学性质（1）方向性：顺纹-与木材纤维方向平行。横纹-与木材纤维方向垂直。理论上：顺纹抗拉最大抗弯强度顺纹抗压强度。顺纹抗剪切比横纹小。（2）影响木材强度的因素：含水率含水率在纤维饱和点以下时，其强度随含水率增加而降低。负荷时间持久强度低于短期强度。温度长期高温环境中引起缓慢碳化使强度降低。缺陷(疵病)会导致木材强度的降低。,三、钢材(掌握),（一）钢材的分类,钢材中的有害物质：硫、磷硫的含量越高，会提高钢材的热脆性；磷的含量越高，会提高钢材的低温冷脆性。,【2011年多选】根据用途不同，钢材可分为（）。A.结构钢 B.工具钢C.特殊钢 D.热轧钢E.冷轧钢正确答案ABC答案解析根据用途不同，钢材分为结构钢、工具钢和特殊钢（不锈钢、耐酸钢、耐热钢）。DE属于制作方法的分类，不属于用途的分类。参见教材P44。,【2012考题单选题】建筑用的碳素钢，含碳量越高，钢材的（）。A.弹性越大、韧性越好B.硬度越大、强度越高C.韧性越好、塑性越差D.可焊性越好、塑性越差正确答案B答案解析钢含碳量越高，钢材的硬度、强度越高，塑性、韧性越差。参见教材P44。,（二）钢材的技术性能,1.抗拉性能-最重要、最常用的性能 2.冲击韧性 3.疲劳强度 4.硬度 5.冷弯性能 6.钢材的冷加工强化与时效反应 7.焊接性能,1.抗拉性能,第阶段：“弹性阶段”。第阶段：屈服阶段。力再大一点，有一部分回不去了。即塑性变形。这时的强度叫屈服强度。使用中不允许超过屈服强度。第阶段：强化阶段，强度达到最大值，变形很大。抗拉强度在结构设计上不能应用。屈强比屈服强度/抗拉强度 屈强比越小，安全储备越多，结构越安全。第阶段：颈缩阶段。变形加快，应力迅速下降，钢材试件断面收缩，钢筋被拉断。,2.冲击韧性 抗冲击荷载作用下，钢材抵抗破坏的能力。（如锤摆）3.疲劳强度 在交变荷载作用下的抵抗能力。（如折细铁丝）4.硬度 表面抵抗变形的能力。5.冷弯性能 常温下承受弯曲变形的能力。,6.冷加工强化和时效反应（1）冷加工强化 常温下，冷拉、冷拔、冷轧，强度明显提高，塑性和韧性有所降低。（2）时效反应 经过冷拉的钢筋，常温下存放15d20d（自然时效），或者加热到100200并保持2h3h（人工时效），强度进一步提高。低强度钢筋采用自然时效，较高钢筋采用人工时效。7.焊接性能：焊缝强度和母材一致。含碳量高、加入硅、锰、钒，增大焊接硬脆性，降低可焊性。硫产生热裂纹和热脆性。低碳、低合金，可焊性好。,【2011、2009年单选】为了提高钢筋强度，将经过冷拉的钢筋加热到100200并保持23小时的过程称为（）时效处理。A.自然 B.人工C.化学 D.物理正确答案B答案解析经过冷拉的钢筋，常温下存放15d20d（自然时效），或者加热到100200并保持2h3h（人工时效），强度进一步提高。参见教材P46、47。,（三）建筑常用钢材,建筑工程用钢材有钢结构用钢、钢筋混凝土结构用钢。二者所用的原材料：碳素钢和低合金钢。1.钢筋混凝土：用钢筋。按外形分光面和表面有螺纹（月牙纹等）；强度分四级。HPB235、HPB300、HRB335、HRB400、RRB400、HRB500、HRBF335、HRBF400、HRBF500。屈服及抗拉强度逐级增加，塑性逐级降低。（F表示热轧）,2.预应力混凝土：用钢丝和钢绞线。优点：强度高、柔性好、无接头。3.钢结构用钢：型钢、钢板、钢管。无缝钢管：主要用于地质钻探及输送各种液体、气体的工业管道等。焊接钢管：用于输水管、煤气罐、暖气管及结构零件等。,有形状,【2007年单选】大型预应力混凝土构件常采用（）作为主要受力钢筋。A.高强度钢丝或钢绞线B.钢绞线或螺纹钢筋C.螺纹钢筋或月牙纹钢筋D.月牙纹钢筋或高强度钢丝正确答案A答案解析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。参见教材P47。,【2006年多选】在下列建筑工程常用钢材中，属于普通钢结构用钢的有（）。A.型钢B.钢管C.钢筋D.钢绞线E.钢板正确答案ABE答案解析C.钢筋与D.钢绞线属于用于钢筋混凝土结构的钢材。参见教材P48。,四、气硬性胶凝材料,（一）建筑石膏（含硫酸钙的天然二水石膏）主要性能：凝结硬化快；体积微膨胀；孔隙率大，导热小，吸声性较好，轻质保温材；调湿性；防火性好；耐久、耐水、抗渗、抗冻性差。用途：室内高级抹灰或粉刷、生产石膏板。（二）石灰（氧化钙）石灰中粉末越多，质量越差，储运应防潮。用途：室内墙面抹灰，白灰砂浆和水泥石灰混合砂浆砌墙等。,【2005年单选】建筑石膏常被用于室内高级抹灰和粉刷，其性能之一是（）。A.防火性好B.耐水性好C.抗冻性好D.耐久性好正确答案A答案解析建筑石膏防火性好，耐久性、耐水性、抗渗性、抗冻性差。参见教材P49。,五、砌墙砖,1.烧结砖（1）普通黏土砖 尺寸：24011553mm，灰缝10mm；普通黏土砖以抗压强度大小为标准划分强度等级，其标准等级有MU10、MU15、MU20、MU25及MU30五个等级。抗压强度较高，保温隔热好，耐久性好。,（2）烧结多孔砖 特点：孔小而多，孔洞率15%，孔洞垂直于受压面。主要用于六层以下承重部分。抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级。,（3）烧结空心砖 特点（与多孔砖相比）：孔洞个数较少但洞腔较大，孔洞率30%，孔洞与受压面平行，强度不高，多用于自承重墙。,2.非烧结砖：节省黏土、减少环境污染，利用工业废渣。（1）蒸压灰砂砖：石灰、砂子为原料。（2）蒸压粉煤灰砖：粉煤灰加上石灰和石膏、炉渣。前两者按抗压强度分为MU25、MU20、MU15、MU10四个等级。（3）炉渣砖：炉渣（煤渣）石灰和石膏。,六、砂浆,组成：水泥（石灰）、砂、水 用途：常用于砌筑砌体结构、建筑物内外表面的抹面，大型墙板、砖石墙的勾缝以及装饰装修材料的粘结等。强度：抗压强度的平均值并考虑具有95%强度保证率而确定的。六个等级。,七、砌块（人造块材）,1.混凝土空心砌块：材料（普通、工业废渣、轻骨料混凝土）、强度最高MU15。使用范围比较宽。2.加气混凝土砌块：加硅、钙、水、发泡剂；重量轻、耐火、保温、承重。,【总结】,【2006年单选】砖及砌块是砌筑墙体的主要材料，如果需要抗压强度达到MU25的砌筑材料，可选择（）。A.加气混凝土砌块或混凝土空心砌块B.混凝土空心砌块或蒸压灰砂砖C.烧结多孔砖或蒸压粉煤灰砖D.烧结空心砖或混凝土空心砌块正确答案C答案解析普通粘土砖、烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖以及蒸压灰砂砖抗压强度都可以达到MU25。而混凝土砌块最高才可达MU15。,【小结】,1.水泥，6个分类，共分2组2.钢材，掌握分类及特点，人工时效3.建筑钢材，掌握钢筋混凝土、预应力混凝土用钢；钢丝及钢绞线适用于大型预应力混凝土构件；钢结构用钢包括型钢、钢板、钢管。4.气硬性胶凝材料包括建筑石膏和石灰。石膏防火性好。5.砌砖墙和建筑砌块，注意下强度等级。,第二节 混凝土及钢筋混凝土,1.混凝土 混凝土的优点 混凝土的种类 组成材料及其要求 配合比 技术性质 2.钢筋混凝土 普通钢筋混凝土 预应力混凝土,一、混凝土,混凝土是由水泥、水、砂、石子和外加剂按一定的比例配合，经搅拌、捣实、养护而形成的一种人造石。,砼（tong）,（一）混凝土的优点,1、原料来源广且造价低；2、可塑性好；3、可调配性好；4、抗压强度高；5、与钢筋共同作用性好；6、耐久性好；7、耐火性好；8、生产工艺简单、能耗低；9、可浇注成整体建筑物，也可预制成各种构件。,（二）混凝土的分类,1、按其质量密度分,2.按用途分：结构砼、水工砼、保温砼、耐火砼、耐酸砼、耐碱砼、防水砼、大坝砼、防辐射砼。3.按强度分：一般强度砼（1040N/mm2）、高强砼（50N/mm2）、超强砼（100N/mm2）。4.按拌和料的流动性分：干硬性砼、低流动性砼、塑性砼、流态砼。5.按施工方法分：普通浇筑砼、泵送砼、喷射砼、大体积砼、预填骨料砼、水下砼、预应力砼。6.按配钢筋情况分：素砼、钢筋砼、劲性钢筋砼、钢管砼、纤维砼、预应力钢筋砼。,【2010年单选】主要用于隔热保温层的混凝土是（）。A.超强混凝土B.特重混凝土C.轻混凝土D.特轻混凝土正确答案D答案解析轻混凝土可用于承重隔热结构、特轻混凝土主要用于隔热保温层。参见教材P55。,【2005年单选】混凝土的品种有很多，主要用于原子能工程屏蔽结构的是（）。A.特轻混凝土B.轻混凝土C.重混凝土D.特重混凝土正确答案D答案解析特重混凝土主要用于原子能工程的屏蔽结构，具有防X射线和射线的作用。参见教材P55。,（二）混凝土组成材料及其要求,普通混凝土的基本组成材料为水泥、水、砂子、石子，另外还常加入外加剂和掺合料。在这些组成材料中，碎石起骨架作用，砂填充石子的空隙。水泥与水形成水泥浆包裹骨料表面并填充骨料的空隙。水泥浆硬化前，润滑骨料，使混凝土拌合物具有一定的和易性；水泥浆硬化后，将骨料粘结成一个整体，使其具有一定的强度、耐久性等性能。,1.水泥起胶结作用，最重要的材料。水泥品种根据工程性质和所处环境选择。强度等级应与混凝土强度等级匹配，强度等级过高或过低，会导致混凝土内水泥用量过少或过多。2.砂和石子（1）砂：杂质少、有良好的级配。（2）石子：良好级配和含杂质少，强度为混凝土的1.5倍以上，且针、片状石子含量不得超过1.5%。,3.水不含有害杂质、油脂和糖类。pH值小于4，硫酸盐含量超过1%的水，都不宜使用。4.外加剂改善混凝土拌和物流变性能，包括减水剂、引气剂和泵送剂等。调节混凝土凝结时间、硬化性能，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。改善混凝土耐久性，包括引气剂、防水剂、抗冻剂和阻锈剂等。改善混凝土其他性能，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、防水剂、脱模剂等。,改善混凝土性能,【2012年多选】下列混凝土外加剂中，能够改善混凝土耐久性的有（）。A.引气剂B.早强剂C.抗冻剂D.防水剂E.速凝剂正确答案ACD答案解析改善混凝土耐久性，包括引气剂、防水剂、抗冻剂和阻锈剂等。参见教材P57。,（三）混凝土的配合比,1.表示方法 1m混凝土中各种材料用量：水泥300kg，砂690kg，石子1200kg，水190kg；质量比：水泥的质量为1；水泥：砂子：石子：水的比。注意顺序不变，水泥是1。2.配合比对应三个参数（两水一砂）水灰比水与水泥用量之比；砂率砂的质量占砂、石总质量的百分比；单位用水量1m混凝土的用水量。,【2007年多选】混凝土配合比设计需要确定的材料用量比例关系包括（）。A.单位用砂量 B.水灰比C.灰砂比 D.用砂率E.单位用水量正确答案BDE答案解析混凝土配合比的设计，实质上就是确定四种基本材料用量的三个比例关系，这三个比例关系可以用三个参数表示，即：水灰比、砂率和单位用水量。参见教材P57。,【2005年单选】混凝土配合比1：2.89：5.62：0.81中的1是指（）在混凝土中所占的重量比例。A.水泥 B.砂子C.石子 D.水正确答案A答案解析水泥的质量为1。参见教材P57。,（四）混凝土的技术性质,1.混凝土拌合物的和易性易于施工，能够获得均匀密实结构的性质。良好的流动性、粘聚性、保水性。【补充】流动性：产生流动并均匀密实的充满模板的能力。黏聚性：使混凝土保持整体均匀性的能力。保水性：混凝土拌合物在施工中不致发生严重的泌水现象。,2.混凝土的强度 28天标准养护测得的极限抗压强度。影响因素（主要）：水泥石的强度及与骨料表面的粘结强度。（1）水泥石的强度：水泥强度等级：水泥强度等级越高，混凝土强度等级就越高；水灰比：水灰比越小，水泥石的强度越高。（2）骨料的品种、规格与质量 骨料：碎石混凝土强度高于卵石。骨料要有良好的级配。,（3）养护条件 温度越高，水泥水化速度越快；湿度适当。（4）龄期 混凝土在正常养护条件下，强度随龄期增加而提高。3.混凝土的耐久性 抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化、碱集料反应（膨胀）。（1）抗渗性 指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。,（2）抗冻性 指混凝土抵抗冻融循环破坏的能力。（3）抗侵蚀性 主要是对水泥石的侵蚀。（4）碳化-二氧化碳与氢氧化钙反应生产碳酸钙和水。对混凝土的影响：碱度降低，使钢筋锈蚀-最大的危害；产生收缩，表面微裂，使抗拉、抗折强度降低-缺点；减少孔隙，防止有害介质侵入，使抗压强度有所提高-优点。,（5）碱集料反应-水泥中的碱与骨料中含有碱活性矿物在潮湿环境中起化学反应，体积膨胀，使混凝土出现膨胀开裂破坏。4.混凝土的变形 化学收缩、干缩湿胀、温度变形、碳化收缩、弹塑性变形及徐变。,【2005年多选】混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的过程。碳化对混凝土的影响有（）。A.使混凝土产生膨胀，从而提高混凝土的抗折强度B.使混凝土产生收缩，从而降低混凝土的抗拉、抗压强度C.产生的碳酸钙可增大水泥石的孔隙，易使有害介质侵入D.降低混凝土的碱度，从而降低对钢筋的保护能力E.减少水泥石的孔隙，可使混凝土的抗压强度有所提高,正确答案DE答案解析碳化的结果是混凝土中的氢氧化钙变成碳酸钙，造成：（1）碱度降低，使钢筋锈蚀-最大的危害；（2）产生收缩，表面微裂，使抗拉、抗折强度降低-缺点；（3）减少孔隙，防止有害介质侵入，使抗压强度有所提高-优点。参见教材P60。,二、钢筋混凝土,1.普通钢筋混凝土钢筋和混凝土共同工作的原因：（1）良好的粘结力共同工作；（2）二者温度线膨胀系数的数值很接近；（3）充分发挥两种材料的特性。,2.预应力钢筋混凝土（混凝土极限拉应变低于钢筋）（a）预压力作用下（b）荷载作用下（c）预压力与荷载共同作用下,预应力混凝土的分类根据生产工艺的不同，分为：先张法适用于构件厂；后张法适用于构件厂和现场。【简答】混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土的区别是什么？正确答案混凝土抗压；钢筋混凝土抗压和抗拉；预应力钢筋混凝土除抗压和抗拉外，延缓开裂和裂缝继续展开。,【典型例题】预应力混凝土根据生产工艺的不同大体分为（）。A.先张法 B.加热法C.冷冻法 D.后张法E.前张法正确答案AD答案解析预应力混凝土根据生产工艺的不同大体分为先张法和后张法。参见教材P63。,【小结】1.混凝土的分类掌握按表观密度的分类及适用条件2.混凝土的配合比水泥是1，两水一砂3.混凝土的性质，碳化、碱集料,