园林工程材料识别与应用

书名：园林工程材料识别与应用ISBN：978-7-111-27530-5作者：易军出版社：机械工业出版社本书配有电子课件课程性质专业基础、必修课程园林工程材料园林工程设计园林工程造价园林工程施工组织与管理课程内容第一章园林工程基本建筑材料的识别与应用：园林工程基本建筑材料定义及分类、建筑材料的基本性质、砖石材料、建筑陶瓷与玻璃、金属材料、木材、气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、砂浆、建筑防水材料、建筑涂料、塑料。第二章园林假山与石景工程材料的识别与应用第三章园路与场地工程材料的识别与应用第四章园林建筑工程材料的识别与应用第五章园林水景工程材料的识别与应用第六章园林给排水与喷灌工程建筑材料的识别与应用第七章园林供电工程建筑材料的识别与应用第八章园林绿化工程绿化材料的识别与应用第一章园林工程基本建筑材料的识别与应用1.1园林工程基本建筑材料定义及分类园林工程基本建筑材料是指构成园林建筑物或构筑物的基础、梁、板、柱、墙体、屋面、地面以及室内外景观装饰工程所用的材料。基本建筑材料通常按照化学成分不同进行分类，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。1.2建筑材料的基本性质1.2.1建筑材料的基本物理性质建筑材料的物理性质包括与质量有关的性质：密度、表观密度、堆积密度、密实度、空隙率、填充率、孔隙率等；与水有关的性质：亲水性、吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性等；与热有关的性质：导热性、热容量、比热、温度变形性等。1．材料的密度、表观密度与堆积密度密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm3或kg/m3。由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（密度）、表观密度和堆积密度之分。（1）实际密度以前称（比重、真实密度)，简称密度。实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：（1-1）式中:ρ－实际密度（g/cm3）；m－材料在干燥状态下的质量（g）；V－材料在绝对密实状态下的体积（cm3）。（2）表观密度以前称容重、有的也称毛体积密度。表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：（1-2）式中:ρ0－表观密度（g/cm3或kg/m3）；m－材料的质量（g或kg）；V0－材料在自然状态下的体积，或称表观体积（cm3或m3）。（3）堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。可用下式表示：（1-3）式中:ρ0´－堆积密度（kg/m3）；m－材料的质量（kg）；V0´－材料的堆积体积（m3）。2．材料的密实度与孔隙率（1）密实度密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，说明材料体积内被固体物质所充填的程度，即反映了材料的致密程度，按下式计算：（1-4）（2）孔隙率孔隙率是指材料体积内孔隙体积（Vp）占材料总体积（V0）的百分率。可用下式计算：（1-5）孔隙率与密实度的关系为：（1-6）（3）空隙率空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积（Va）占堆积体积的百分率，以P′表示，因Va＝V′0－V0，则P′值可用下式计算：（1-7）3．亲水性与憎水性当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交界点，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角。θ角愈小，表明材料愈易被水润湿。当θ＜90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。θ90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。当θ=0°时，表明材料完全被水润湿。4．材料的吸水性与吸湿性（1）吸水性材料在水中能吸收水分的性质称吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，有质量吸水率与体积吸水率两种表示方法。质量吸水率：质量吸水率是指材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分率体积吸水率：体积吸水率是指材料在吸水饱和时，其内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。（2）吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。含水率系指材料内部所含水的质量占材料干燥质量的百分率。5．材料的耐水性材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示，如下式：（1-11）K软————材料的软化系数；f饱————材料在饱水状态下的抗压强度（MPa）f干————材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）软化系数大于0.80的材料，通常可认为是耐水材料。6．材料的抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，或称不透水性。材料的抗渗性通常用渗透系数K表示。渗透系数的物理意义是：一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量。用公式表示为：（1-12）W———透过材料试件的水量(mL)；t———透水时间(t)；A———透水面积(cm2)；h______静水压力水头(cm)；d———试件厚度(cm).K值愈大，表示材料渗透的水量愈多，即抗渗性愈差。7．材料的抗冻性材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。材料的抗冻性用抗冻等级表示。8．导热性当材料两侧存在温度差时，热量从材料的一侧传递至材料另一侧的性质，称为材料的导热性。导热性大小可以用导热系数λ表示。导热系数是评定建筑材料保温隔热性能的重要指标，导热系数愈小，材料的保温隔热性能愈好。通常把λ0.23W/（m·K）的材料称为绝热材料。1.2.2建筑材料的基本力学性质1．材料的强度（1）材料强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等，均以材料受外力破坏时单位面积上所承受的力的大小来表示。材料的这些强度是通过静力试验来测定的，故总称为静力强度。材料的等级：大部分建筑材料根据其极限强度的大小，可划分为若干不同的强度等级。如：烧结普通砖按抗压强度分为六个等级：Mu30、Mu25、Mu20、Mu15、Mu10、Mu7.5；硅酸盐水泥按抗压和抗折强度分为四个等级：32.5、42.5、52.5、62.5等；混凝土按其抗压强度分为十二个等级：C7.5、C10、…、C80等；碳素结构钢按其抗拉强度分为五个等级，如Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。材料的比强度：是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其表观密度之比。2．材料的弹性与塑性（1）弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质，称为弹性。材料的这种当外力取消后瞬间内即可完全消失的变形，称为弹性变形。弹性变形属可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数E称为材料的弹性模量。材料在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，其值等于应力σ与应变ε的比值（2）塑性：在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状尺寸，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。塑性变形为不可逆变形，是永久变形。3．材料的脆性和韧性（1）脆性：指材料在外力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显塑性变形的性质。具有这种性质的材料称为脆性材料。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、普通混凝土等。脆性材料抵抗变形或冲击振动荷载的能力差，所以仅用于承受静压力作用的结构或构件，如柱子等。（2）韧性：指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质。如低碳钢、低合金钢、木材、钢筋混凝土、橡胶、玻璃钢等都属于韧性材料。在工程中，对于要求承受冲击和振动荷载作用的结构，如桥梁、路面及有抗震要求的结构要求所用材料具有较高的冲击韧性。4．材料的硬度和耐磨性（1）硬度：指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻划、压入其表面的能力。通常用刻痕法和压痕法来测定和表示。通常硬度大的材料耐磨性较强，不易加工。（2）耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示，磨损率表示一定尺寸的试件，在一定压力作用下，在磨损实验机上磨一定次数后，试件每单位面积上的质量损失。1.2.3建筑材料的耐久性材料的耐久性是指材料长期抵抗各种内外破坏、腐蚀介质的作用，保持其原有性质的能力。耐久性是材料的一种综合性质，一般包括耐水性、抗渗性、抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐腐蚀性、耐磨性等许多项。1.3砖石材料砖石材料指砌墙砖、天然石材和人造石材。砖石材料主要用于砌筑墙体、基础、装饰等。1.3.1砌墙砖的识别与应用砌墙砖按照生产工艺分为：烧结砖：经焙烧制成的砖为烧结砖；非烧结砖：经碳化或蒸汽（压）养护硬化而成的砖属于非烧结砖。按照孔洞率的大小，砌墙砖分为：实心砖：没有孔洞或空洞率小于15%）、多孔砖：孔洞率等于或大于15%孔洞的尺寸小而数量多。空心砖：孔洞率等于或大于15%孔洞的尺寸大而数量少1．烧结普通砖（1）烧结普通砖的标准尺寸为240mm×115mm×53mm（2）根据所用原材料不同，可分为：1）烧结黏土砖(N)：烧结黏土砖有红砖和青砖之分。若烧结时窑内为氧化气氛，则烧出的为红砖；若烧结时，窑内为还原气氛，则烧出的为青砖。2）烧结页岩砖(Y)3）烧结煤矸石砖(M)：在一般的工业与民用建筑中烧结煤矸石砖完全能代替黏土砖使用。4）烧结粉煤灰砖(F)等（3）根据抗压强度烧结砖分为MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五个强度等级（4）我国正在实施的墙体材料改革，是以轻质、大尺寸、多功能的地方性材料及工业废渣制成的砌块和板材来代替。2．烧结多孔砖孔洞率≥15%，孔洞垂直于大面，砌筑时要求孔洞方向垂直于承压面。烧结多孔砖为直角六面体，尺寸有两种：190×190×90mm和240×115×90mm。主要用于六层以下建筑物的承重部位。根据抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五个强度等级。3．烧结空心砖：孔洞率≥15%，孔洞垂直于顶面，砌筑时要求孔洞方向于承压面平行。主要用于砌筑非承重墙体或框架结构的填充墙。其外形为直角六体面，尺寸有290mm×190mm×90mm和240mm×180mm×115mm两种。1.3.2天然石材的识别与应用1．天然石材的定义与分类天然石材是指凡采自天然岩石，未经加工或经加工的石材总称。岩石根据生成条件，按地质分类法可分为：火成岩：是由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成的岩石，如花岗岩；沉积岩：是地表岩石经长期风化后，成为碎屑颗粒状，经风或水的搬运，通过沉积和再造作用而形成的岩石。如页岩、砂岩、砾岩、石灰岩；变质岩：是指在高温和高压作用下变质的火成岩或沉积岩。如大理石。2．砌筑用石材用于砌筑工程的石材，主要有毛石：形状不规则的天然石块。一般厚度不小于150mm，长度为300mm～400mm，抗压强度应在MU10以上。主要用于砌筑基础、勒脚、墙身、挡土墙、堤岸及护坡等。料石：经加工形状比较规则的六面体石材。按表面加工的平整度分为毛料石（叠砌面凹凸深度不大于25mm）、粗料石（凹凸深度不大于20mm）、半细料石（凹凸深度不大于15mm）、细料石（凹凸深度不大于10mm）。主要用于砌筑基础、石拱、台阶、勒脚、墙体等。3．饰面石材天然饰面石材指从天然岩体中开采出来，并经加工形成的块状或板状，用于建筑表面装饰和保护作用的石材。主要有大理石和花岗岩。（1）天然大理石硬度中等、耐磨性次于花岗岩。耐酸性差，酸性介质会使大理石表面受到腐蚀。容易打磨抛光。耐久性次于花岗岩。天然大理石板材分为两类：一类是普通型板材代号（N）；一类是异型板材代号（S），按照板材的规格尺寸允许偏差、平面度允许极限公差、角度允许极限公差、外观质量、镜面光泽度分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个等级。天然大理石的常用品种：（2）天然花岗岩坚硬密实，耐磨性好；耐久性好；花岗岩孔隙率小，吸水率小；耐风化；具有高抗酸腐蚀性；耐火性差。花岗岩板材按表面加