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1、第二节、施工常用的材料n 随着科学技术的发展，建筑材料已由昔日的秦砖汉瓦向多品种、多功能、节能降耗、保护生态环境方向发展。常用建筑材料不仅满足建筑物或构筑物本身的技术性能要求，保证其正常使用，还要满足在使用中能抵御周围环境的影响和有害介质的侵蚀，保证建筑物或构筑物经久耐用。n此节主要介绍环境土建工程中常用材料的成分、结构、技术性能和合理选材等方面的基本理论和基本知识。第1页/共109页一、粘土砖瓦n 砖瓦是建筑工程墙体屋面的常用传统建筑材料，其原料可以就地取材、生产方便、价格低廉、使用灵活，并具有强度较高、耐久性及防火性能较好的特点。但烧制砖瓦需要耗用大量粘上，毁占农田，消耗能量，同时也污染环
2、境。n2001年原国家经贸委要求，全国170个城市禁止生产、经营、使用实心粘土砖。第2页/共109页良田成窑场良田成窑场 复耕何其难复耕何其难第3页/共109页武汉禁产禁用红砖武汉禁产禁用红砖第4页/共109页1、普通粘土实心砖、普通粘土实心砖n 普通粘土砖是指以砂质粘土为原料，或掺有外掺料，经烧结而成的实心砖，是当前建筑工程中使用最普遍，用量最大的墙体材料之一。第5页/共109页普通粘土砖的生产与分类普通粘土砖的生产与分类n 普通粘土砖的生产工艺过程为：采土 配料调制 制坯 干燥 焙烧（950l050 ）成品。n 按砖的生产方法不同分为手工砖和机制砖，目前大量生产和使用的主要是机制砖。n按砖
3、的颜色不同分为红砖和青砖。当砖窑中焙烧环境处于氧化气氛，则制成红砖；若砖坯在氧化气氛中焙烧至900 以上，再在还原气氛中闷窑，促使砖内的红色高价氧化铁（Fe203）还原成青灰色的低价氧化亚铁Fe0，即得青砖。青砖一般较红砖结实，耐碱、耐久，但价格较红砖贵，青砖一般在土窑中烧成。第6页/共109页n按砖的焙挠方法不同分为内燃砖和外燃砖。内燃砖是将煤渣、粉煤灰等可燃工业废料，按一定比例掺入制坯粘土原料中，作为内燃料，当砖坯烧到一定温度时，内燃料在坯体内进行燃烧，可节约燃料。内燃砖与外燃砖相比，可提高强度约20，热导率降低，节约粘土，生产内燃砖是综合利用工业废料的途径之一。第7页/共109页普通粘土
4、砖的技术性质普通粘土砖的技术性质n GB 510l一93标准对烧结普通粘土实心砖的标准尺寸、砖的强度等级和耐久性作了具体规定。n 砖的形状尺寸：普通粘土砖为矩形体，标准尺寸240(长)mm115(宽)mm 53(厚)mm（下图）。按砖的表面尺寸与形状将砖的各面分为三种大面、条面和顶面。长度平均偏差 2.0 mm，宽度、高度的平均偏差 1.5 mm。第8页/共109页第9页/共109页n 砖的强度等级：砖在砌体中主要起承受和传递荷载的作用，其强度等级按抗压强度划分。抗压强度试验拉GB/T2542加进行。砖的强度等级有MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0、MU7.5六个强度等级。常用的
5、是MU7.5和MUl0。n 砖的耐久性：普通粘土砖的耐久性能包括抗风化性能、抗冻性、泛霜、石灰爆裂、吸水率和饱和系数，其检验方法均按GB/T2542进行。第10页/共109页普通粘土砖的应用普通粘土砖的应用n 普通粘土砖当前还是我国建筑工程中广泛采用的墙体材料，同时也用于砌筑柱、拱、烟囱、贮水池、沟道及基础等。并可预制振动砖墙板。或与轻质混凝土等隔热材料复合使用，砌成两面为砖、中间填以轻质材料的轻墙体。在砌体中配置适当的钢筋或钢丝网。可代替钢筋混凝土柱和过粱等。第11页/共109页2、粘土空心砖与粘土多孔砖、粘土空心砖与粘土多孔砖n 砌墙砖除粘土实心砖外，按孔洞类型分为空心砖(孔的尺寸大而数量
6、少)、多孔砖(孔的尺寸小而数量多)两类。前者常用于非承重部位，后者则常用于承重部位，多系烧结而成，故又称烧结多孔砖。n粘土实心砖密度较小，一般为11001400kg/m3，与普通粘土砖相比，空心砖能节约粘土2030，减轻建筑物自重，且在满足相同热工性能要求时，能改善砖的绝热、隔声性能，还可以减小墙体厚度一半。空心砖不仅节省燃料(约1020)，还有干燥焙烧时间短、烧成速率高的优点。第12页/共109页n粘土多孔砖的外形呈直角六面体，是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的。n另外主要对承重部位的多孔砖的规格、外观质量、强度等级、抗冻性等技术要求作了规定，相应的试验项目按照砌墙砖检验方法GB
7、254281规定进行。第13页/共109页多孔砖多孔砖第14页/共109页多孔砖多孔砖第15页/共109页多孔砖多孔砖第16页/共109页建筑顶层部分内墙用多孔砖建筑顶层部分内墙用多孔砖第17页/共109页多孔砖多孔砖第18页/共109页多孔砖多孔砖第19页/共109页3、其他砌墙材料、其他砌墙材料n 为解决粘土砖与农田争土的矛盾，在有条件的地方，可利用其他材料制砖，尤其是工业城市的大量工业废料，如粉煤灰、电石灰、矿渣等。第20页/共109页烧结页岩砖烧结页岩砖n页岩是一种风化的岩石 n烧结页岩砖是以泥质及碳质页岩，经粉碎成型，焙烧而成的。由于页岩需要磨细的程度不及粘土，成型所需水分比粘土少，
8、因此砖坯干燥速度快，制品收缩小。n 页岩砖的颜色及技术质量规定多与粘土砖相似。第21页/共109页砂页岩黄壤砂页岩黄壤第22页/共109页第23页/共109页烧结煤矸石砖烧结煤矸石砖n 烧结煤矸石砖是以开采煤时剔除的废石(煤矸石)为主要原料，经选择、粉碎、成型、干燥、焙烧而成的。n煤矸石的化学成分与粘土近似，焙烧过程中，煤矸石发热作为内燃料，可节约烧砖用煤，并大量利用工业废料，节约烧砖用土。n煤矸石砖生产周期短、干燥性好、色深红而均匀，声音清脆，在一般建筑工程中可替代烧结普通粘土砖使用。第24页/共109页矸石矸石第25页/共109页第26页/共109页烧结粉煤灰砖烧结粉煤灰砖n 烧结粉煤灰砖
9、是以粉煤灰为主要原料掺入一定的胶结料，经配料、成型、干燥、焙烧而成的。坯体干燥性好，与烧结普通粘土砖相比吸水率偏大(约为20)，但能满足抗冻性要求。一般呈淡红或深红色，用于取代烧结普通粘土砖，在一般建筑中，可达到与利用煤矸石一样的经济效果和环境效果。第27页/共109页粉煤灰粉煤灰第28页/共109页蒸压粉煤灰砖蒸压粉煤灰砖第29页/共109页4、瓦、瓦n粘土瓦 n 粘土瓦是以粘土为n主要原料，经制坯、n干燥、焙烧而成的。n因为它的主要功能n是屋面防水和排水，n所以要求质轻密实，n吸水率小。第30页/共109页n小青瓦n 在我国农村的土窑中还经常生产弧形薄片状的小青瓦，这种瓦无一定规格，一般为
10、175mmx175mm，小青瓦每块面积很小，面积利用率低于50，强度低，易破碎，但生产简单，故在南方农村及一些古建筑修复中仍普遍采用。第31页/共109页第32页/共109页第33页/共109页n混凝土瓦n 混凝土平瓦是用水泥、砂或无机硬质细骨料为主要原料，经配科、混合、加水搅拌、成型、养护而成的。混凝土瓦分平瓦和脊瓦两种，技术标准按混凝土平瓦(GB80011987)规定，平瓦的规格尺寸为400mm240mm、385mm235mm，瓦主体厚度14mm，脊瓦长469mm，宽175mm。单片瓦最小抗折荷载不得低于600N，吸水率不大于12，抗冻性要求同粘土瓦。第34页/共109页平瓦平瓦第35页/
11、共109页脊瓦脊瓦第36页/共109页n石棉水泥瓦n 石棉为常见的保温隔热材料，是一类纤维状无机结晶材料。按矿物组成，可把石棉分为两大类：纤维状蛇纹石石棉和角闪石石棉。第一类石棉又称温石棉和白石棉；第二类石棉称青石棉和铁石棉。石棉水泥瓦是用水泥和温石棉纤维为原料，经加水搅拌、压滤成型、养护而成的波形瓦，分为大波瓦、中波瓦、小波瓦及脊瓦4种。第37页/共109页n 石棉水泥瓦属轻型屋面材料，具有较好的防火、防腐、耐热、耐寒、绝缘等能大量用于工业性建筑的屋面。这种瓦在受潮或遇水后强度有所下降，故使用和堆放保管中应予以注意。n由于石棉纤维对人体有害国外已发展生产无石棉纤维水泥瓦，这种瓦吸水率低，稳定
12、性比石棉水泥瓦好。第38页/共109页n钢丝网石棉水泥中波瓦和玻璃钢波形瓦n不作介绍第39页/共109页二、胶凝材料二、胶凝材料n 工程中用来将砂子、石子等散粒材料或砖、板等块片状材料胶结成整体的材料，称为胶凝材料。胶凝材料按材料的组成，分为两大类：有机胶凝材料(如沥青、树脂等)与无机胶凝材料(如石灰、水泥等)。无机胶凝材料按照硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。石膏、石灰、水玻璃和菱苦土都是建筑上常用的气硬性无机胶凝材料；水硬性胶凝材料则包括各
13、种水泥。第40页/共109页1、石膏、石膏n 石膏作为建筑胶凝材料有着悠久的历史，如古代埃及的金字塔就是用石膏作为胶凝材料砌筑的。石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，它的主要原料是天然二水石膏(CaSO42H2O)、天然无水石膏(CaSO4)或含有硫酸钙成分的工业废料等。生产石膏的主要工序是破碎、加热与磨细。由于加热方式和温度的不同，可生产不同性质的石膏品种。有建筑石膏与模型石膏、高强石膏、硬石膏。第41页/共109页n 建筑石膏是一种气硬性胶凝材料，色白，密度为2.502.70gcm3，保温绝热性能好、吸音性强、吸水率大，抗渗性、抗冻性和耐水性都较差，而防火性能较好。由于建筑石膏硬化时
14、不收缩，故可不加骨料而单独使用。n 建筑石膏常用于室内抹灰、粉刷、油漆打底层以及建筑装饰制件等。纸面石膏板与纤维石膏板主要用于内墙、隔墙、天花板等。装饰石膏板造型美观，品种多样，多用于公共建筑的内墙及天花板等。第42页/共109页2、石灰、石灰n 石灰是建筑工程中使用较早的无机胶凝材料之一，如我国古代建造的万里长城就是以石灰作为主要胶凝材料砌筑的。n生产石灰的原料主要是石灰石。石灰石的主要成分是碳酸钙(CaCO3)其次是碳酸镁(MgCO3)和少量粘土质杂质。将石灰石置于窑内加以煅烧，碳酸钙和碳酸镁受热分解，排除分解出的二氧化碳气体后，得到以氧化钙为主要成分，呈白色或灰白色的块状成品，即生石灰，
15、又称块灰。第43页/共109页n 石灰在使用前必须先将生石灰块加水，使其消解成为“熟石灰”。加水量少时，可消解成为松散的粉末，称为“熟石灰粉”，多用于拌合“灰土”。加水量多时，则消解成为“石灰膏”，可与其他材料拌合制成各种灰浆，用于砌墙体和抹墙面。第44页/共109页n 石灰浆具有良好的保水性，因此石灰砂浆具有良好的可塑性。石灰浆的凝结硬化慢，强度低，由于空气CO2含量少，碳化作用缓慢，而且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透，也阻止水分向外蒸发，结果使碳酸钙和氢氧化钙结晶体生成量少且缓慢，已硬化的石灰强度很低，1：3石灰砂浆28d抗压强度通常只有0.20.5MPa，受潮后石灰溶解，强
16、度更低，在水中还会溃散。所以石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜用于重要建筑的基础。第45页/共109页n石灰浆体积收缩大，由于石灰浆在凝结硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积显著收缩，收缩变形会促使裂缝产生，所以石灰浆不宜单独使用，常渗入砂子、麻刀或纸筋等。第46页/共109页3、水玻璃、水玻璃n水玻璃(又称泡花碱)是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成的气硬性胶凝材料，它是一种能溶于水的硅酸盐。建筑上最常用的是硅酸钠水玻璃(Na2OnSiO2)和硅酸钾水玻璃(K2OnSiO2)。n 水玻璃有良好的粘结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔而防止液体渗透的作用。硬化后具有较高的粘结强度。n
17、水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥块，形成二氧化硅空间网状骨架，强度并不降低，甚至有所提高。具有良好的耐热性能。第47页/共109页n水玻璃具有高度的耐酸性能。硬化后的水玻璃，其主要成分为SiO2，在强氧化性酸中具有较高的化学稳定性，它能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。因此，水玻璃在土木建筑工程中主要用于涂刷建筑材料表面浸渍多孔性材料，但不能用水玻璃涂剧或浸渍石膏制品，因硅酸钠与硫酸钙反应生成体积膨胀的硫酸钠，会产生膨胀应力导制石膏制品破坏；用水玻璃配制耐酸砂浆和耐酸混凝土应用于耐酸工程中；用水玻璃配制成的耐热砂浆或耐热混凝土能长期在高温条件下保持结构的强度。第48页/共109页4、水泥、水泥
18、n 水泥是土木工程中重要的建筑材料之一。水泥与适量的水拌合后，经过物理化学过程能由具有可塑性的浆体逐渐凝结硬化，变成坚硬的石体并能将散粒状或块状材料粘结成整体不但能在空气中硬化、保持和发展强度，而且能更好地在水中硬化、保持和发展其强度。水泥不仅可拌制混凝土和砂浆，还可制作各种混凝土的预制构件及水泥制品，因此水泥被广泛地应用工业与民用建筑、农业、交通、海港、国防、水利及海洋开发等国民经济各部门的基本建设中。目前我国生产的水泥品种有70余种，它们各有特点，但是在常用水泥中，硅酸盐水泥是最基本的水泥。第49页/共109页n硅酸盐水泥是以石灰质原料(如石灰岩)和黏土质原料(如黏土、页岩等)为主，经磨细
19、，按一定比例配成生料，在窑中经1450左右的高温煅烧后，生成以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，再与适量石膏共同磨细而制得硅酸盐水泥制品。n 水泥的技术性质直接决定着水泥的应用，其中水泥的细度、凝结时间、体积安定性以及水泥的强度与标号等品质指标均有国家规定标准。土木工程中一般都要对水泥细度、凝结时间、安定性、标号这四项技术指标进行检测与验收，并以此来确定水泥进场后是合格品、降级使用品或废品，从而保证工程质量要求。第50页/共109页n 硅酸盐水泥硬化而成的水泥石，一般情况下具有较好的耐久性。但在某些腐蚀性液体或气体介质影响下，水泥石结构会遭破坏，促使强度降低，甚至全部破裂，这种现象称为水泥石的
20、腐蚀。引起水泥石腐蚀的根本原因是水泥石本身存在着易被腐蚀的成分以及能与某些酸类和盐类起化学反应的组分，如氢氧化钙、水化铝酸钙；其次是水泥石外部存在着侵蚀性介质，如烟气、酸、强碱、糖等；再次是水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道和裂隙，腐蚀性介质易于浸蚀到水泥石内部所致。第51页/共109页n为防止水泥石的腐蚀，工程中采取的预防措施一般有：提高水泥石密实度，减少腐蚀通道；在腐蚀性介质作用较强时，做好水泥表面的防护处理，采取涂层等措施使水泥表面与腐蚀性介质隔开；硅酸盐水泥的水化产物中氢氧化钙含量较高，耐腐蚀性较差，因此在有腐蚀性介质的环境中应优先考虑采用其他品种水泥。第52页/共109页其它品种水泥
21、其它品种水泥n 凡是以硅酸盐水泥熟料为主，渗入一定量的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属于掺混合材料的硅酸盐水泥。工程中常用的品种主要有普通硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。还有根据不同工程用途来命名的水泥，如为适应水泥混凝土路面需要而发展起来的道路硅酸盐水泥，用于建筑室内外装饰的白色硅酸盐水泥，用于承受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下隧道、桥梁基础等工程中的抗硫酸盐硅酸盐水泥。另外，根据水泥的不同性能来命名的水泥有膨胀水泥、自应力水泥等。第53页/共109页三、混凝土和砂浆三、混凝土和砂浆n混凝土与砂浆都是由
22、胶凝材料与骨料和水按一定比例配制而成的。二者不同之处是混凝土含有粗骨料而砂浆不含粗骨料。第54页/共109页1、普通混凝土、普通混凝土n混凝土的原料及生产n混凝土的原料是水泥、砂子、石子及水。水泥是混凝土中的胶凝材料，也是混凝土最关键的原材料，在配制混凝土时，合理选择水泥品种和水泥标号是决定混凝土强度、耐久性及经济性的主要因素。混凝土中的砂子也称为细骨料，在配制混凝土时，用砂质量应满足普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ52-92)标推要求。混凝土中的石子一般指粒径大于5mm的岩石颗粒，称为粗骨料，常用的粗骨料有卵石和碎石两大类，配制混凝土时，要根第55页/共109页n据工程性质、成本条件
23、尽可能就地选取骨料，用石的质量应满足普通混凝土用碎石或卵石质量及检验方法(JGJ 53-92)标准要求。拌制混凝土用的水称为拌合用水，水的质量对保证混凝土的各项技术性能有十分重要的作用，拌合用水宜优先采用符合国家标准的饮用水，若采用其他水源配制混凝土时，水质要满足混凝土拌合用水标推(JGJ 6389)规定要求。n 混凝土是胶凝材料(水泥)、细骨料(砂子)、粗骨料(石子)和水按一定比例配合，经搅拌、挠筑、养护，然后凝结硬化而成的坚硬固体。混凝土原材料的选用很大程度上决定了混凝土质量的好坏和混凝土的技术性质。第56页/共109页n混凝土的主要技术性质n与施工条件相适应的和易性。混凝土在未凝结之前称
24、为混凝土拌合物，拌合物的和易性直接影响着混凝土的搅拌、运输、浇筑、捣实等施工操作及混凝土的质量均匀、成型密实的性能；n混凝土的力学性质。混凝土拌合物凝结硬化后用力学性质来判断混凝土的质量，即应满足混凝土设计强度的要求和混凝土体积变形的要求；n混凝土的耐久性。混凝土除了在强度上保证建筑物(构筑物)安全地承受荷载外，还应满足在各种环境介质中具有经久耐用的性能。第57页/共109页2、其他品种的混凝土、其他品种的混凝土n 目前混凝土是世界上用量最大的土木工程材料。按照混凝土的用途可分为：普通混凝土、道路混凝土、防水混凝土(亦称抗渗混凝土，即靠材料本身的憎水性与密实度来提高混凝土自身的抗渗性能)、耐热
25、混凝土(能长期承受200度以上高温的作用，并在高温作用下保持所需要的物理力学性能)、耐酸混凝土(以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠作为促硬剂，掺入磨细的耐酸掺合料以及耐酸的粗细骨料，按一定比例配制而成，具有抵抗酸性介质腐蚀的能力)、第58页/共109页n纤维增强混凝土(以混凝土为基材，靠外掺纤维材料来提高混凝土的抗拉强度与抗冲击韧性等力学性能)、水下混凝土(在地面拌合而成，在水下环境中灌筑和硬化)、轻骨料混凝土(用轻粗骨料、轻细骨料、水泥和水配制，表观密度不大于1950 kgm3具有自重轻、保温隔热、隔声性能好等优点)、加气混凝土、大体积混凝土以及聚合物混凝土等。按照生产与施工方法混凝上可分为：泵送
26、混凝土、喷射混凝土、预应力混凝土、压力灌浆混凝土等。第59页/共109页3、建筑砂浆、建筑砂浆n 砂浆是由胶凝材料(水泥、石灰等)、细骨料(砂)和水拌合而成。由水泥、砂、水拌合而成的称为水泥砂浆。由石灰、砂、水拌合而成的称为石灰砂浆。由水泥、石灰、砂、水一起拌合而成的称为混合砂浆。第60页/共109页n砂浆的主要技术性质n 1新拌砂浆的和易性。和易性良好的新拌砂浆在运输和施工过程中不分层，能在粗糙的砖石表面铺成均匀的薄层且能与底面良好粘结。n 2砂浆强度等级。砂浆强度等级分为M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5、M1.0和M0.4八个级别，常用是M1.0-M10五个级别。砂浆的强度
27、即以边长为70.7mm的立方体试块，技标准条件养护至28天时的抗压强度值。第61页/共109页n砂浆的应用n 水泥砂浆和混合砂浆宜用于砌筑潮湿环境以及强度要求较高的砌体，但对于湿土中的砖石基础不宜用混合砂浆。石灰砂浆只宜用于砌筑强度要求不高的，干燥环境中的砌体和干土中的基础，而不宜用于潮湿环境中的砌体和湿土中的砖石基础。第62页/共109页四、建筑钢材与钢筋混凝土四、建筑钢材与钢筋混凝土n 在金属材料中，用于建筑方面的以黑色金属钢、铁及其合金为最多。土木工程中用钢多以钢筋混凝土结构为主，如各种类型的钢筋混凝土贮水池，尽管自重大，但可节省大量钢材，并克服钢结构易锈蚀和维护费用大的缺点。第63页/
28、共109页1、建筑钢材、建筑钢材n 生铁经冶炼即可成碳素钢，它的强度很大，富于延展性，根据其含碳量的多少分为高碳钢(含碳量一般大于0.6)，中碳钢(含碳量0.250.6)和低碳钢(含碳量小于0.25)。钢的强度和硬度与含碳量成正比。在钢中加入一定量的合金元素(镍、铬、钼等)或提高某种化学元素(硅、锰等)的含量、就可改变它的性能。如低合金钢具有较高的强度、塑性和韧性，冷弯性能及可焊性好。第64页/共109页n土木工程中多用普通碳素钢或低合金钢制作钢筋、型钢、钢板和钢管。n普通钢筋是把钢锭加热后用轧钢机轧成，常见的钢筋直径有4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30
29、、32mm数种，钢筋的外观形状分为光圆钢筋和螺纹钢筋两类。n型钢根据截面形状分为工字钢、槽钢和角钢几种形式，根据截面各向尺度的不同，每种型钢又分为若干不同的规格。这些型钢多用作承重构件，如屋架、梁、柱等。第65页/共109页钢锭第66页/共109页钢锭第67页/共109页工字钢第68页/共109页槽钢第69页/共109页角钢第70页/共109页n钢板根据其厚度分为薄钢板(厚度小于4mm)、中厚钢板(厚度425mm)和厚钢板(厚度2660mm)。钢板多用作结构构件、建筑配件及建筑设备(如贮水箱)等。n钢管分为无缝钢管和焊接钢管，根据管径大小的不同，又可分为若干种，可用作钢结构的构件或水管道、煤气
30、管道和供热管道等。第71页/共109页无缝钢管第72页/共109页无缝钢管第73页/共109页焊接钢管焊接钢管第74页/共109页2、钢筋混凝土与预应力混凝土、钢筋混凝土与预应力混凝土n（1）普通钢筋混凝土n 在混凝土构件中的受拉部分，放入钢筋，称为钢筋混凝土构件。由钢筋承担拉力，混凝土承担压力，二者分工负责。钢筋泥凝土的优点很多，坚固、耐久、耐火、抗震能力强，在建筑工程上用途甚广，常用它制作基础、桂、梁、屋架、屋面板、楼板、楼梯等。n钢筋混凝土构件的构造和施工方法，现以过梁为例进行说明。第75页/共109页n 普通钢筋混凝土梁内的钢筋因受力倩况不同，分为受力钢筋、架立钢筋和钢箍三种，简称主筋
31、、架力筋和箍筋。n 第76页/共109页n如图所示是用受力钢筋3根，架立钢筋2根和许多钢箍绑扎在一起组成的钢筋骨架。梁的下部承受拉力，因此要布置受力钢筋；弯起部分的钢筋和一部分钢箍是承受剪力的；上部钢筋只作为构造用的架立钢筋，利用钢箍把上下钢筋联系在一起成为整体共同来工作第77页/共109页n钢筋的外边缘，须留有一层混凝土，叫做“保护层”，钢筋受混凝土保护不易锈蚀，且在遭遇火灾时，传热性差的混凝土保护层对钢筋还起到了防火保护作用。由于各种构件用途的不同，对受力钢筋保护层的厚度要求也不同，梁的受力钢筋保护层厚度要求为25mm。n普通钢筋混凝土构件的制作，按施工方法可分为现浇的和预制的两种。其施工
32、程序都是：支模板、绑钢筋、浇筑混凝土、养护、拆模板。第78页/共109页n（2）预应力混凝土n 预应力混凝土是由高强钢筋与强度等级在C30以上的混凝土做成的。预应力就是在构件制作时，预先给混凝土施加的一种压力，使混凝土产生预压应力。这个混凝土的预压应力实际上是由给钢筋施加拉力时所产生的。第79页/共109页n当制作受弯构件时，先在模板内放好钢筋，张拉钢筋，使钢筋伸长产生拉应力(图(a)，然后浇筑混凝土，使钢筋在受拉状态下与混凝土浇筑在一起，振捣密实(图(b)，待养护至混凝土达到设计强度时，再去掉钢筋拉力，此时，钢筋由于被放松而回缩，于是混凝土便相应地产生了预压应力。从构件的外观上可以看出，尽管
33、底模平整，而构件已略呈向上弯曲状(图(c)。第80页/共109页第81页/共109页第82页/共109页第83页/共109页n 混凝土的预压应力的作用在于：当构件承受外力荷载后，在构件的受拉区内的混凝土由于事先已被压缩，因此当钢筋拉伸的最初阶段，钢筋并未受到拉力(由预压应力抵消了)，待外力荷载继续增大，钢筋又进一步被拉伸时，混凝土才开始受到拉力。这样与非预应力钢筋混凝土相比，推迟了混凝土出现裂缝的时间，充分发挥强度较高钢筋的抗拉能力，因此预应力混凝土在土木工程中已被广泛应用。第84页/共109页五、木材五、木材n 木材用于土木工程已有悠久历史，是人类使用最早的建筑材料之一，目前仍是重要的建筑材
34、料。工程中，无论是承重构件的屋架、梁，建筑配件的门窗、墙裙、暖气罩以及施工时使用的脚手架、模板等，都可以用木材制作。木材与水泥、钢材并列称为建筑三大材料。n 用于建筑工程的树种主要有针叶树与阔叶树两大类。第85页/共109页n由针叶树加工而成的木材称软木材，如红松、白松、落叶松和杉树、柏树等。软木材强度较高，耐腐蚀性较强，胀缩变形小树干直而高大，材质轻软易于加工成材。多用于承重构件如屋架、梁，以及混凝土模板、门窗、胸手架等。n由阔叶树加工而成的木材称硬木材，硬木材木质坚韧，树干通直部分短，加工较困难，胀缩变形大，如榆木、柞木、水曲柳等；有的硬木材木质较软，加工比较容易，如桦木、杨木、椴木等。建
35、筑工程中一般用硬木材做门窗、地板，以及室内装修和家具。第86页/共109页n把多层薄木片，按纹理垂直交错重叠热压胶合在一起，即成胶合板。胶合板的层数均为奇数，一般为313层，它的特点是不易翘曲，平面上各向强度几乎相等，各向收缩均匀，可用作隔墙、天花板、门心板、护墙板、家具等。n把木块、树皮等破碎、浸泡经处理成纤维、施胶热压、干燥等工序可制成纤维板。n在两层面板中间夹木质碎料心，经装拼加压，可得贴面碎木板。第87页/共109页n把木材碎料刨成木丝，与水泥或水玻璃等拌合后，可压成木丝扳。这类板材堆密度小，强度低，主要用作吸声和绝热材料。n木材也存在一些缺点，构造不均匀，各向异性；吸湿后，物理力学性
36、能改变大；易腐朽、易虫蛀、易燃烧。第88页/共109页六、建筑塑料六、建筑塑料n 塑料建树是继钢材、木材、水泥之后而形成的又一类建筑材料。n 用于土木工程中的塑料建材具有以下特点。n (1)优良的加工性能n 塑料可以用各种方法成型，可加工成薄膜、薄板、管材、门窗异型材等，尤其易加工成断面较复杂的异形板材和管材还可以利用弯、锯、切割、粘接等各种加工手段加工成各种形状的制品，如塑料给排水管、塑料贮水箱等。第89页/共109页n(2)具有多种功能n 塑料可以通过改变配方或改性加工成具有各种特殊性能的工程材料，加高强轻质的结构料刚性很好的建筑板材，富有弹性的密封材料，以及其他具有防水隔音性、耐化学侵蚀
37、性等建筑材料，如用塑料板材制作的污水处理池子，可抵抗污水中的酸性或碱性介质的侵蚀。n(3)轻质性n 土木工程中使用塑料材料，不仅减轻了施工时的劳动强度，而且大大减轻了建筑物的自重。如用硬质泡沫塑料做墙体材料的芯材，可降低墙体的重量。第90页/共109页n(4)装饰性能n 塑料可以用来做各种装饰材料，可以着色压花，模仿各种天然材料，如大理石纹、木纹等。n 塑料建材还存在着易老化、耐热性差以及防火性能差等缺点，尽管通过适当的配方技术和加工技术可以得到改进，但使用中仍应特别注意。第91页/共109页七、沥青防水材料七、沥青防水材料n 沥青是多种碳氢化合物与氧、硫、氮等非金属衍生物的混合物，在常温下呈
38、固体、半固体或粘性液体，沥青材料具有良好的防水性能和粘结力，故在屋顶和地下室都常用它作为防水材料。常用的沥青有石油沥青和煤沥青，它们的制品主要有防水卷材。第92页/共109页1、石油沥青、石油沥青n 石油沥青是石油工业提炼各种燃料油及润滑油后的副产品，外观呈黑褐色，性能较柔软并略有弹性，它属于憎水性材料，不溶于水，又不会被水所湿润。它与混凝土、石料、钢材，以及木材等材料之间具有良好的粘结性。因此很多材料涂上沥青后，就可有效地防止水的渗透，起到防水作用。n 第93页/共109页n石油沥青在常温下呈硬膏状态，当加热温度升高时，沥青的状态会发生连续的变化，塑性增大，粘性减小，并逐渐软化变稀，能自由流
39、淌，渗入其他材料的孔隙中；当冷却后，又硬化，并牢牢地贴在其他材料的表面上。因此石油沥青在使用时必须加热才能涂刷。n 石油沥青具有较强的耐酸、碱、盐腐蚀性，因此也可用来做防腐材料。n 石油沥青的主要缺点是使用过程中受自然环境影响，如阳光、温度、空气等综合因素作用下，其成分性质会逐渐改变，使粘结力降低，变脆变使，开裂剥落，使其失去防水与防腐能力，这种现象称为沥青的“老化”。第94页/共109页2、煤沥青、煤沥青n 煤沥青是由煤干馏得到的煤焦油经再加工而得到的产品，也称煤焦油沥青或柏油。它具有良好的抗水性能和抗微生物腐蚀作用，虽然它与石油沥青外形很相似，但其内部组织成分有明显差别，二者不能混用。n煤
40、沥青的质量不如石油沥育。温度稳定性较差，夏季发软早，冬季变硬快。在光、热和氧的综合作用下，老化过程较快，使用年限较短。煤沥青有毒、有臭味，在撤运和施工时都必须严密防护，以免中毒。煤沥青防腐能力强，在土木工程上常用它涂刷木材以防腐和用于地下工程的防水工程和防腐工程。第95页/共109页3、沥青玛蒂脂、沥青玛蒂脂n 沥青玛蒂脂是沥青与适量的粉状或纤维状矿物质填充料的混合物。掺入填充料可以改善沥青的耐热度、柔韧性、粘结力、延缓老化，可以节约沥青。常用的粉状填料有石灰石粉、滑石粉，常用的纤维状填充料有石棉绒和石棉粉等。作为油毡的粘结剂，沥青玛蒂脂的效果比纯沥青要好。第96页/共109页4、改性沥青、改
41、性沥青n 用树脂对沥青进行改性称为树脂改性沥青。它可以改善沥育的低温柔韧性、耐热性、粘结性、不透气性及抗老化能力。n用橡胶对沥青进行改性称为橡胶改性沥青。它可以使沥青具有类似橡胶的很多优点，如高温下变形小，低温下具有一定的柔韧性等。第97页/共109页5、油纸和油毡、油纸和油毡n 油毡和油纸是以柔软、多孔的纸板做胎，浸涂沥青而成。凡以熔化的低软化点的沥青浸渍的称为油纸。凡在油纸的两面再涂盖高软化点沥青，并在表面撒布一层防粘结的片状云母、滑石粉或石棉粉的称为油毡。最后均包装成卷。纸板是由旧布、棉、麻、纸等为原料制成的。第98页/共109页八、保温材料八、保温材料n 保温材料是指对热流具有显著阻抗
42、性的材料或材料复合体。材料的保温性能是以它的导热系数来衡量的，导热系数越小，则通过材料传送的热量越少，保温隔热性能就越好。保温材料以质轻、多孔、吸湿性小、不易腐烂的无机物为最佳。现将几种常用的保温材料介绍如下。第99页/共109页1、纤维状保温材料、纤维状保温材料n 矿渣棉是利用工业废料高炉矿渣为主要原料，辅以适量的溶剂型材料，经熔化，高速离心法或喷吹法等工序制成的一种棉丝状的保温、隔热、吸声、防震的无机纤维材料。它具有质轻、导热系数低、不燃、防蛀、耐腐蚀、化学稳定性强等优点。缺点是吸水性大、弹性小。以沥青为粘结剂，可制成沥青矿渣棉毡或沥青矿渣棉硬质板，用作保温堵板填充科及复合墙板。n岩棉是由
43、天然岩石(白云石、花岗石、玄武岩等)用焦炭(燃料)熔化后，用喷射法或离心法制成的一种无机短纤维材料。常做成岩棉板或岩棉保温带等制品用于灌体、锅护、管道等的保温隔热，也用于楼房地面的保温。第100页/共109页2、粒状保温材料、粒状保温材料n 珍珠岩是由火山喷出的岩浆遇冷后急剧凝缩而形成的一种酸性玻璃质岩石，把珍珠岩矿石经破碎、筛分、预热和在高温作用下，快速熔烧，珍珠岩急剧膨胀，形成了多孔封闭型颗粒状的膨胀珍珠岩保温材料。这种保温材料具有质量小、导热系数小、化学稳定性高、无毒、耐腐蚀等特点。作保温层时，可掺加水泥，形成水泥膨胀珍珠岩制品。为进一步提高保温效果，还可以来用加入泡沫剂的办法，使水泥膨
44、胀珍珠岩内形成无数均匀细密的气孔。第101页/共109页n还有水玻璃膨胀珍珠岩制品、沥青膨胀珍珠岩制品、乳化沥青珍珠岩制品等。这些制品是以膨胀珍珠岩为骨料，配以适量的胶凝剂，经搅拌、成型、干燥、养护等工序而成的具有一定形状的成品，可作为建筑物或构筑物的保温材料及各种管道、热工设备的保温材料。n还有一种颗粒状无机保温材料，称为膨胀蛭石。蛭石是各种云母矿物的变种。膨胀蛭石作保温层时，一般掺水泥为胶凝材料，配制成水泥膨胀蛭石保温材料。第102页/共109页3、多孔状保温材料、多孔状保温材料n 泡沫混凝土是在水泥浆中加入发泡剂制成的多孔保温材料。泡沫混凝土的内部由于包含大量小气孔，所以容重较轻，它的保
45、温性能好，但造价高，耗用水泥多，在锯割和运输过程中极易被损坏。n加气混凝土是用水泥、砂、铝粉、矿渣或粉煤灰等其他工业废料，经过磨细配料、浇筑、切割、蒸庄养护等工序制成的一种轻质多孔、保温隔热的材料。可用作墙体砌块、屋面板、墙板、保温块等。加气混凝土的配筋构件不宜在高温、高湿，以及有化学侵蚀的环境介质下使用。第103页/共109页n炉渣作为一种工业废料用来做保温隔热，它价格较便宜，多用于屋顶保温层，但因其自重较大，增加了屋面荷载，因此炉渣不是理想的屋面保温材料。第104页/共109页9、建筑材料图例、建筑材料图例n见课本P19第105页/共109页第三节、施工常用的工具和机械第三节、施工常用的工
46、具和机械n 环境工程施工常用的工具主要有套丝切管机、液压弯复机、电动自爬割管机、风动轻型厚壁切管机、电动冲切机、钢筋调直切断机、钢筋切断机，钢筋弯曲机、电焊机(交流、直流)、电钻等，关于它们的型号、性能、适用范围等，可查有关手册。n 第106页/共109页n环境工程施工中常用的施工机械有起重设备及机具(卷扬机、升降机械、快速安装塔式起重机、轮胎起重机、手拉葫芦等)、土方施工机械(轮胎式液压挖掘机、履带式液压挖掘机、装载机、挖沟机、履带式推土机、铲运机、重力卸料翻斗车等)、混凝土施工机械(常用混凝土搅拌机、混凝土输送泵、混凝土振动器、混凝土搅拌输送车等)、施工用机泵(离心泵、HB型混流泵、潜水泵、深井水泵、泥浆泵、潜污泵等)和其他常用机械(打桩锤、振动冲击夯、钻孔机、空压机等)等，其结构型号、性能、适用范围等，可查阅有关手册。第107页/共109页第四节、环境工程施工准备第四节、环境工程施工准备n见课本P22第108页/共109页感谢观看！感谢观看！第109页/共109页