工程常用材料

一、建筑材料的重要性建筑业是国民经济的支柱产业之一，建筑材料及其制品是建筑生产最重要的物质基础。建筑材料的费用，一般占工程总造价的50%左右，其特性、品种、规格、质量对建筑产品质量起着决定性作用；建筑材料的正确选购、合理使用对降低建筑产品成本有着重要影响，是实现建设投资效益的重要保证。二、建筑工程材料的分类1、按基本成分a)金属材料如：钢材等。b)非金属材料如：木材、地砖等。c)复合材料：是两种或两种以上不同性质的材料，经恰当组合为一体的材料。如：钢筋混凝土等。建筑材料的分类：金属材料黑色金属铁、碳素体、合金钢有色金属铝、锌、铜等及其合金非金属材料无机材料天然石材：砂子、石子烧土制品：瓦、陶瓷胶凝材料：石灰、石膏、水玻璃、菱苦土、水泥人造石材：混凝土、水泥制品、硅酸盐制品有机材料植物质材料：木材、竹材、植物纤维及其制品沥青材料：石油沥青、煤沥青高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂复合材料无机-有机材料玻璃纤维增强塑料、沥青混凝土非金属-金属材料钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合板其他复合材料水泥石棉制品、不锈钢包覆钢板2、按重要性a)大堆基本材料：主要包括砖、瓦、灰、砂、石等材料。b)主要材料：包括水泥、钢材、木材等。c)成品及半成品：主要包括混凝土构件、钢木门窗、铁活及成型钢筋等材料。3、按功能a)胶凝材料如：水泥等。b)结构材料如：砌块等。c)防水材料如：油毡等。d)绝热材料和吸声材料如：矿棉制品、金属面聚苯乙烯夹芯板等。e)装饰装修材料如：建筑涂料等。第一节通用硅酸盐水泥一、定义与分类1、定义水泥是一种细粉状水硬性胶凝材料，加入适量水后可成塑性浆体，既能在水中硬化又能在空气中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起。英文：Cement。通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，以及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。2．水泥的分类按用途和性能分，水泥有三大类，通用水泥即专用水泥如：油井水泥、大坝水泥特性水泥如：抗硅酸盐水泥、膨胀水泥我们常说的是通用水泥。专用水泥是指有专门用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥、大坝水泥、油井水泥等；特性水泥是指某方面性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、彩色水泥等。通用水泥是指大量土木工程一般用途的水泥，包括六大品种：硅酸盐水泥（P·…Ⅰ或P·Ⅱ）普通硅酸盐水泥（P·О）矿渣硅酸盐水泥（P·S）即火山灰硅酸盐水泥（P·P）粉煤灰硅酸盐水泥（P·F）复合水泥（P·C）硅酸盐水泥又叫波特兰水泥（PortlandCement）二、强度等级每种水泥都有不同的等级，叫水泥的强度等级。这个等级主要是按28天抗压强度值来划分的。硅酸盐水泥有6个强度等级：42.542.5R52.552.5R62.562.5R；普通硅酸盐水泥的强度等级分为4个：42.542.5R52.552.5R；矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为6个：32.532.5R42.542.5R52.552.5R。各个等级的水泥,不但28天的抗压强度不低于相应的数值，而且3天的强度(包括抗压强度和抗折强度)、28天的抗折强度也应满足相应要求，以水泥国家标准为准。三、水泥的技术要求与性质1、水泥的技术要求通用硅酸盐水泥的技术要求：项目要求化学指标通用硅酸盐水泥的技术要求要符合规定。碱含量水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协议确定。凝结时间硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min。普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和复合水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于600min。安定性沸煮法合格强度不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同龄期的强度应符合规定。细度硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg。粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和复合水泥的细度以筛余表示，其80µm方孔筛筛余不大于10%或45µm方孔筛筛余不大于30%。2、水泥的技术性质a）细度水泥的细度是指其颗粒的粗细程度，一般在7—200微米之间。水泥颗粒愈细，与水反应的表面积愈大，水化反应速度也就愈快，并且比较完全。因此，水泥的强度增加的快，但硬化收缩较大，且磨细成本增高，所以水泥的细度要适当。b）体积安定性水泥的体积安定性是指水泥浆体硬化过程中，体积是否均匀变化的性能。体积安定性不良的水泥会使水泥制品、混凝土结构产生裂缝甚至破坏。体积安定性不良的水泥为废品，不得用于建筑工程中。c）强度水泥的强度是水泥性能的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。硅酸盐水泥的强度等级采用40mm×40mm×160mm标准试件，经标准条件（20±3℃，相对湿度90％以上）养护后，按规定的龄期测定抗压强度和抗折强度，并依此分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。d）凝结时间水泥的凝结时间分初凝和终凝。对标准稠度的净浆，从加水拌和起，至开始失去可塑性所需时间为初凝时间；至完全失去可塑性并开始产生强度所需时间为终凝时间。水泥的初凝时间不能太早，以保证有足够的施工操作时间；但终凝时间不能太长，以使下一道工序及早进行。水泥的水化和硬化——水泥加水拌和后，则熟料矿物与水发生化学反应，生成多种水化产物，这一过程称为水化，水泥的水化是其能够凝结硬化的基础；水泥与水拌和后形成具有一定流动性和可塑性的浆体，随着水化反应的进行，逐渐变稠并失去可塑性，这一过程称为凝结；随后逐渐变硬，产生强度，最后成为坚硬的石状体——水泥石，这一过程称为硬化。第一节混凝土的组成、分类及特点（一）混凝土的组成1、定义混凝土是由石子、砂子、水泥和水按一定比例均匀拌合，灌注在所需形体的模板内（如框架柱模板内），捣实，经凝结硬化而成的人造石材。2、组成普通混凝土是由水泥、水、砂子、石子及根据需要掺入的各类外加剂与矿物混合材料组成的。a)砂、石起骨架作用，称为骨料。砂子称为细骨料，石子称为粗骨料。b)水泥和水形成水泥浆，起填充骨料间的缝隙，胶结骨料的作用。c)外加剂能改善混凝土的性能，满足工程上的需要。如：在炎热气候条件下进行混凝土的施工，需要在混凝土中加入缓凝剂，以延缓混凝土的凝结硬化时间，防止混凝土表面过早出现裂纹。d)矿物混合材料是在混凝土拌合时，掺入于混凝土中的其它材料，即能改善混凝土性能的粉状材料。（二）混凝土的分类1、按用途划分a)防水混凝土，具有一定的防水功能。b)耐热混凝土，可承受高温作用，如：可耐1300℃高温的高铝水泥混凝土。c)耐酸混凝土，可抵抗酸性溶液的腐蚀作用，如：水玻璃耐酸混凝土。d)结构混凝土，用于土木建筑中承受荷载的结构部位，能够支撑建筑结构，构筑立体空间。e)装饰混凝土。如：制成的彩色水泥混凝土、悉尼歌剧院的壳状混凝土屋顶等。2、按表观密度分a)普通混凝土普通混凝土的表观密度为1900～2500kg/m3，可用于各种土木工程中。b)轻混凝土轻混凝土的表观密度小于1900kg/m3，常作为保温绝热材料，如：墙体、屋面、冷库等建筑部位的保温。d)重混凝土重混凝土的表观密度大于2700kg/m3，可用于对Χ射线等具有防护能力的防辐射混凝土。3、按配筋情况分a)素混凝土：没放钢筋的混凝土。b)钢筋混凝土：放有钢筋的混凝土。c)预应力混凝土：放有预先受力了的预应力钢筋的混凝土。4、按施工工艺分混凝土按施工工艺可分为泵送混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）、喷射混凝土、压力灌装混凝土、造壳混凝土、离心混凝土、热拌混凝土、太阳能养护混凝土等。（三）混凝土的特点1、易于加工成型。新拌混凝土有良好的可塑性和浇注性，可满足设计要求的形状和尺寸。2、可调整性强。可通过调整其各组分的质量和比例等，达到所要求的性能。3、热膨胀系数与钢筋接近，且与钢筋有牢固的结合力，两者可结合在一起共同工作。4、经久耐用，维修费用低。第一节常用砌筑砂浆的种类（一）砌筑砂浆的种类常用的砌筑砂浆一般包括水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆。1、水泥砂浆组成：一定比例的水泥和砂子。应用：基础、长期受水浸泡的地下室和承受较大外力的砌体。2、混合砂浆组成：水泥、石灰膏和砂子。应用：用于地面以上的工程部位。3、石灰砂浆组成：石灰膏和砂子。应用：广泛用作内墙、天棚的摸面砂浆。4、防水砂浆组成：在水泥砂浆中加入3%～5%的防水剂制成。应用：有防水要求的砌体及房屋的防潮层。5、嵌缝砂浆组成：水泥、细砂或特细砂。（二）砌筑砂浆的组成材料1、水泥常用品种的水泥（如：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥），均可作为拌制砌筑砂浆的胶结材料。水泥的强度等级应根据砂浆的强度等级进行选择。2、细骨料细骨料宜用中砂，毛石砌体宜用粗砂。3、掺加料为提高砌筑质量，改善砂浆的和易性，拌制砂浆时，常掺入某种混合材料或塑化剂等。如：粘土膏、石灰膏、电石膏、粉煤灰等工业废料，以提高砂浆的保水性，调节砂浆的强度等级，降低砂浆成本。4、石灰石灰膏和磨细的生石灰粉，都可用作拌制石灰砂浆的胶凝材料。石灰也常掺入水泥砂浆中，制成水泥石灰混和砂浆。5、水拌制砂浆用水，宜采用不含有害物质的洁净水或饮用水。（三）砂浆的强度砂浆的强度等级一般为M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5几种。M后的数字为砂浆抗压强度平均值，单位MPa。对于特别重要的砌体及有较高耐久性要求的工程，宜用强度等级高于M10的砂浆。（四）抹面砂浆抹面砂浆，是抹在建筑物及构筑物的表面，以使外表平整美观，还有抵御周围环境侵蚀的作用。1、一般抹面砂浆抹面砂浆通常以底层、中层、面层三个层次分层抹实。底层砂浆主要起与基底材料的粘结作用；中层砂浆主要起找平作用；面层砂浆主要起装饰、保护作用。用于砖墙的底层抹灰，多用石灰砂浆或石灰灰浆；用于板条墙或板条顶棚的底层抹灰多用麻刀石灰灰浆；混凝土墙面、柱面、梁的侧底面及顶棚表面等底面抹灰，多用混合砂浆。中层抹灰多用混合砂浆或石灰砂浆。面层抹灰多用混合砂浆、麻刀石灰灰浆及纸筋石灰灰浆。容易碰撞或潮湿的地方，如地面、墙裙、踢脚板、雨棚、窗台以及水池、水井、地沟、厕所等处，要求砂浆具有较高的强度和耐久性，应采用水泥砂浆。2、装饰砂浆装饰砂浆是指涂抹在建筑物内外表面，能具有美化装饰、改善功能、保护建筑物的抹面砂浆。装饰砂浆施工时，底层和中层的抹面砂浆与普通抹面砂浆基本相同，不同的是装饰砂浆的面层，要求选用具有一定颜色的胶凝材料、集料及采用特殊的施工操作工艺，使表面呈现不同的色彩、花纹和图案等装饰效果。装饰抹面砂浆常以白水泥、石灰、石膏、普通水泥等为胶结材料，以白色、浅色或彩色的天然砂、大理岩及花岗岩的石屑或特殊的塑料色粒为骨料。还可利用矿物颜料调制成多种彩色，但所加入的颜料应具有耐碱、耐光、不溶等性质。装饰砂浆的表面可进行各种艺术处理，以形成不同形式的风格，达到不同的建筑艺术效果，如制成水磨石、水刷石、斩假石、麻点、干粘石、粘花、拉毛、拉条及人造大理石等。钢材是以铁为主要元素，碳的质量分数在2%以下，并含有其它元素的铁碳合金材料。钢材具有如下优点：强度高，具有一定的塑性和韧性，能承受很大的冲击和振动荷载，可焊接、铆接或螺栓连接。其缺点是易锈蚀，钢材耐热而不耐高温，随着温度的升高，强度就降低。第一节钢材的种类及选用原则（一）钢材的分类1、按化学成份：碳素钢、低合金钢和合金钢。2、按钢中有害杂质：普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。3、按脱氧方法：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特镇静钢。（二）常用碳素结构钢Q195——强度较低，塑性、韧性较好，易于冷加工，可制作铆钉、钢筋等。Q235——强度较高，塑性、韧性良好，可焊性及加工性等综合性能好。广泛用于一般钢结构中。Q255——强度高，但塑性、韧性、可焊性差，可用于钢筋混凝土配筋及钢结构中的构件等。Q：屈服点，其后数字表示屈服点数值。屈服点即屈服强度，是钢筋强度设计时的主要依据，这是因为构件中的钢筋应力达到屈服点后，钢筋将产生很大的塑性变形，即使卸去荷载也不能恢复，这