新型建筑材料与制品(幻灯片)资料

1武汉理工大学资源与环境工程学院刘理根编2012.2.14非金属矿新型建筑材料2非金属矿新型建筑材料多媒体课件•授课班级：矿物加工090109020903•教学时数：32学时(1～8周，周学时4)星期节次一二三四五1-2鉴3403鉴34033-45-63教材与参考书•《建筑材料》主编谭平等北理工出版社北京2009••参考书：1《新型建筑材料》姜继圣等编化工出版社北京20092《胶凝材料》袁润章主编武汉工业大学出版武汉19983《建筑材料》主编范文昭武汉工业大学出版社武汉19974《陶瓷纤维》崔之开编著化学工业出版社北京20045《新型功能材料》贡长生张立克主编化工业出版社20014目录•第1章绪论•1.1概述•1.2建筑材料结构与性能的关系第2章石膏•2.1概述•2.2石膏胶凝材料•2．3石膏脱水相的水化过程与机理•2.4石膏浆体的硬化及其强度发展过程•2．5石膏硬化体的性质•2．6建筑石膏及高强石膏的生产•2．7石膏制品的生产•8石膏应用动向与国内外研究成果•2.9石膏选矿•思考与习题5第3章石灰3．1石灰原料3．2石灰石的煅烧与石灰的结构特性3．3石灰的结晶与强度3．4石灰的应用思考与习题第4章镁质胶凝材料4．1概述4．2镁质胶凝材料的原料4．2镁质原料的煅烧4．3．氧化镁浆体的硬化与强度4．4镁质胶凝材料的应用6第5章水玻璃胶凝材料5．1概述5．1．1硅酸钠的性质5．2水玻璃的生产5．2．1固相法水玻璃生产5．2．2液相法生产工艺5．2．3调摸、混合、稀释5．3硅酸钠的硬化5．4．2硅酸钠延伸的无机精细化工第6章纤维复合材料6.1概述6．2纤维增强无机材料6．2．1纤维水泥制品6．2．2硅酸钙板7第7章绝热材料与吸音材料•7.1概述•7.1.1绝热材料的分类•7.2人造矿物纤维型绝热材料•7.2.1岩棉及其制品•7.2.2矿渣棉•7.2.3矿棉制品的防水处理•7.2.4矿棉制品与粘结剂•7.2.5玻璃棉及其制品•7.2.6硅酸铝耐火纤维87.3多孔型绝热材料•7.3.1膨胀珍珠岩及其制品•7.3.2膨胀蛭石及其制品•7.3.2.3膨胀蛭石制品生产工艺•7.3.2.4蛭石化学膨胀•7.3.3硅酸钙绝热材料•7.3.3.2硅酸钙制品的类型•7.3.3.3微孔硅酸钙生产工艺9第8章建筑石材•8.1建筑石材现状与发展•8.2建筑石材组成与性质•8.2.1物理性质•8.2.2力学性质•8.2.3工艺性质•8.3建筑石材的选选择与应用•8.4人造石材•8.4.1人造大理石•8.4.2铸石•8.4.3陶粒•习题与思考题10第1章绪论•内容提要：⑴建筑材料的定义·重要性•⑵新型建筑材料的概念•⑶材料的组成与结构对性能的作用•重点：⑴材料性能与组成和工艺的关系•⑵不同建筑材料对性能的要求•难点：材料各性能之间的关系11•建筑浓缩社会文明和时代的进步，建筑材料是国民经济的支柱。•建筑材料种类繁多，要求的功能各异。•本章叙述建筑材料与新型建筑材料的发展与现状、性能特点。•重点掌握建材产品的种类及结构与性能的关系，熟悉建筑材料的发展趋势。摘要121.1概述•定义:建筑材料buildingmaterial•在房屋、交通、水利、港口、能源、军事设施和航空航天等建筑中，用于基础、地面、墙体、楼梯、屋面、门窗等基本结构体，最终形成建筑物的各种构配件材料。131.1.1建筑材料的发展与现状•1建筑材料是国民经济的支柱•建筑工程是国家经济建设和人民生活最基本的表现形式，建筑材料是建筑工程的物质基础。在建筑工程中，材料费所占的比例一般大于60％，材料的质量是建筑工程的命运。•建筑材料占有重要地位；•经济合理地使用建筑材料，有利于减少浪费和损失，降低工程造价，提高基本建设投资效益。142建筑材料彰显时代的进步，浓缩科技发展的精华•人类居住发展过程：•遂水草而居洞穴居毛坯砖粘土砖；•砖木结构砼构预应力砼钢结构；•轻质高强材料推动高强/大跨度建筑发展；•功能材料出现：（保温隔热、防水防潮、隔音吸音、耐腐蚀、防辐射、隐形功能等）•建筑物向功能型转化。153.建筑材料分类（使用功能）类别定义实例建筑结构材料构成基础、柱、框架等承重系统材料砖、石材、钢材木材混凝土墙体材料建筑物内外承重及间隔材料砖、砌块、石膏板及复合板建筑功能材料不为承重荷载，具有特殊功能保温隔热、吸声、采光、防水、防辐射装饰建筑器材满足使用要求配套的各种设备五金电料、水暖环保材料163建筑材料的分类（组成成分）无机材料金属材料黑色金属(钢,铁)有色金属(铜,铝及合金)非金属材料石材,各种岩石与加工品烧土制品,砖、瓦、陶瓷品玻璃,胶凝材料混凝土、砂浆有机材料植物木材、竹材等沥青石油沥青、煤沥青及制品高分子塑料、涂料、胶结剂复合材料金属-非金属：钢筋砼、钢纤维砼非金属-有机：聚合物砼玻璃钢、纤维胶凝制品、171.1.2．建筑材料的发展趋势•（1）高强轻质材料应用更普遍，减轻建筑物的自重，降低基础成本；•（2）材料向高效能、多功能、耐久性方向发展，具有综合性能的材料更为受到亲昧；•（3）材料预制化程度提高，结件尺寸增大、大跨度板材广泛使用，生产方式先进，产品系列化、标准化；•（4）复合材料应用量增大，品种范围更广泛，新技术新材料使建筑更理想；•（5）工业废料发挥作用。181.1.3新型建筑材料的范畴•1.新型建筑材料的概念•“新型建筑材料”的英文译词是NewBuildingMaterials，在国外泛指新的建筑材料。在我国“新型建筑材料”是一个专用名词，一般是指在建筑工程实践中已经成功应用，并代表建筑材料发展方向的一类建筑材料。•同传统的砖、瓦、灰、砂、石及三大材料（水泥、钢材、木材）比较而提出的概念。192.新型建筑材料分类•新型建筑材料品种繁多，分类方法多。按材质和用途分类相结合的方法分为新型房建材料、新型建筑装饰装修材料和化学建材三大类•新型建筑材料为建筑物具备节能、舒适、美观、安全、耐久和维修等创造了尽可能的方便，是实现现代化建筑业的条件基础，二者互为促进，互为前提。•我国生产新型建筑材料的原料丰富，建筑业已成为之柱产业，新型建筑材料的市场十分巨大。203.新型建筑材料的特点（1）新型构件材料、墙体材料、屋面材料，形成新的建筑模式，推进建筑业的发展；（2）材料功能特性（装饰装修功能、物理性能特点、材料轻质高强）突出，改善建筑物功能，增加建筑物与时俱进的人性艺术，效果明显；（3）材料种类多样，应用范围广泛、灵活，可选择性强；（4）环保意识增强，材料自身具备环保概念，同时大量工业废料获得利用211.1.4本课程教学特点•非金属矿物资源优势,产品价廉,突出的综合性能•在新型建筑材料中，原料的85％以上由非金属矿物构成；保温隔热、隔音材料吸音材料中，非金属矿物占原料的85％以上。非金属矿物在新型建筑材料中起着重要的作用。•本课以新型建筑材料的生产技术为框架，重点讲授非金属矿物材料在新型建筑材料中的作用理论和应用技能，对相关延伸产品进行纵深叙述，并适时介绍国内外发展动向。221.2建筑材料结构与性能的关系应用→考验→功能特性物理性能水热物理性能电声光性能化学性能抗化学腐蚀能力耐气候环境能力力学性能抗外力强度变形及破坏特点材料组成、状态参数、构造特征231.2.1材料的组成•材料组成:指材料的化学成分及矿物组成，影响化学性质和决定材料的力学性质•1.化学组成：任何材料都由一定的化学成分组成，材料的化学成分及其含量多少既影响物理、力学性质，也影响材料抵抗外界侵蚀作用的化学稳定性。•例如：钢材元素组成主要Fe，易生锈，加入Cr或Ni，可提高防锈能力；•塑料制品中，加入氯化石蜡和氧化锑,成为难燃材料；242.矿物组成：•各种矿物在地质作用下都具有相对固定的化学成分，矿物组成是决定材料性质的主要因素。如碳酸盐类与硅酸盐类性质差别较大•3.构造•材料组成形成的宏观状态•密实材料：成分均匀性、排列规律性•孔状材料：孔隙率，孔状形态：开口孔、闭口孔251.2.2材料结构•固体材料结构:晶体、非晶体、胶体•材料的许多物理力学性质如强度、弹性和塑性变形特点都与结构密切相关•1.晶体结构：材料内部质点（离子、原子、分子）按一定规则且周期性排列成微观结构，如：立方晶形、正方晶形、斜方晶形、六方晶形等26晶体结构晶体特征键性键力结合能性能强度硬度熔点原子晶体共价键电子对大高（如石英金刚石等）离子晶体离子键库伦力较大较高易溶Naclkcl、分子晶体分子键范华力小小(有机物等)金属晶体离子键库伦力大导电性272非晶体结构•无定形结构，质点排列没有规律，晶体不表现几何外形,此时表现的特点：各向同性例如：熔融体→快速冷却→质点规律未形成玻璃283胶体结构•微小固体颗粒高度分散在介质中形成的亚微观结构•固体（d=1-1000nm）+分散介质•二相体系形成的稳定悬浮液乳状体291．3材料物理性质•1.3.1密度、表观密度、堆积密度1密度δ:干燥物体绝对密实状态下单位体积的质量•δ=m/vg/cm32表观密度δ0:干燥物体自然状态下单位体积的质量•δ0=m/v0•在建筑工程实践中•轻质材料δ01.8g/cm3墙体材料；•重质材料δ0≥1.8g/cm3基础材料。301．3材料物理性质•1.3.1密度、表观密度、堆积密度1密度δ:干燥物体绝对密实状态下单位体积的质量•δ=m/vg/cm3•干燥与绝对密实：即，不含水分、不不包括材料内部孔隙的固体实体积。•在建筑材料中，钢、玻璃可认为不含孔隙，其它绝大部分都多少有孔隙。测定有孔材料密度需要将其磨成细粉，然后用排液法测定体积。•粉体越细，内部孔隙消除越完全，测定的体积越真实，要求粉体粒度须小于0.20mm312.表观密度材料自然状态下单位体积v0的质量为表观密度δ0=m/v0自然状态体积v0：包括内部孔隙的材料几何体积在建筑工程实践中轻质材料δ01.8g/cm3墙体材料；重质材料δ0≥1.8g/cm3基础材料。材料表观密度与含水状况有关，材料含水时，质量要增加，体积也后变化，因此，测定材料表观密度时，需要将其干燥。323.堆积密度•散粒材料自然堆积状态下单位体积V0′的质量m为堆积密度δ0′=m/v0′•散粒材料堆积状态的体积，包括颗粒自然体积和颗粒之间的空隙体积。•按堆积方式，散粒材料堆积密度，有自然堆积密度和经过捣实的紧密堆积密度1095010025025010850堆密度测定装置334.材料的密实度与孔隙率•密实度D：固体材料充实的程度•D=v/v0*100％•孔隙率P：材料中孔隙体积的比例P=（v0-v）/v0*100％•D+P=1:D↑;P↓.•孔隙分类：•按孔隙大小：微孔、细孔、大孔；•按形状：孤立孔、连通孔，封闭孔、开口孔。341．3．2材料水物理性质•1．亲水性与憎水性•材料在与其他介质接触的界面上都存在表面能，表现为表面张力，不同材料的表面能有大小。根据材料在空气中与水接触时，其表面被水润湿的情况，分为亲水性材料和憎水性材料。•润湿是水在材料表面上被吸附的过程，与材料本身的性质有关：35亲水性材料：材料分子与水分子的作用力大于水分子间的作用力，θ≤900；憎水性材料：水分子间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力，900＜θ1800；建筑材料中，木材、混凝土、砂、石为亲水性材料；沥青、石蜡憎水性材料。α°α°°°α90°°α90润湿角润湿角亲水性材料疏水性材料水滴水滴362．吸水性和吸湿性材料毛细作用吸水吸湿（潮）的性质•3．含水率、吸水率、平衡含水率•(1)含水率材料含水时的质量与干燥状态下材料的质量比•w=(m1-m)/m×100%•(2)吸水率材料吸水达饱和面干时的含水率•β=(m2-m)/m×100%•低β1.5%中β=1.5-3%高β3%37（3）平衡含水率材料在一定温度下吸湿，与空气湿度达到平衡时的含水率。它表示材料的吸湿情况。•材料能否吸水，取决于其自身的润湿性，即θ值大小；而吸水率的大小，反映材料内部孔隙状况。普通粘土砖β可达20％，普通混凝土2-3％，木材达到100％，花岗岩0.7％。•材料吸水后，对性能产生一系列的影响，如体积膨胀、表观密度增