最新建筑构造第2讲汇总

2011建筑构造第2讲(七)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Ks表示: Ks值愈大,表示材料渗透的水量愈多,即抗渗性愈差。

材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。

抗渗等级是以规定的试件,在标准试验方法下所能承受的最大水压力来确定,以符号"Pn"表示,如P4、P6、P8等分别表示材料能承受 0. 4、0. 6、0.8MPa的水压而不渗水。

材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。

抗渗性是决定材料耐久性的重要因素。

在设计地下建筑、压力管道、容器等结构时, 均需要求其所用材料具有一定的抗渗性能。

抗渗性也是检验防水材料质量的重要指标。

(八)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。

用符号"Fn"表示,其中N即为最大冻融循环次数, 如F25、F50等。

材料抗冻等级的选择,是根据结构物的种类、使用条件、气候条件等来决定的。

例如烧结普通砖、陶瓷面砖、径混凝土等墙体材料,一般要求其抗冻等级为F15、F25;用于桥梁和道路的混凝土应为F50、F100或F200,而水工混凝土要求高达F500。

材料受冻融破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致(水结冰时体积增大约9%)。

材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。

材料的变形能力大、强度高、软化系数大时,其抗冻性较高。

一般认为软化系数小于0.80的材料,其抗冻性较差。

抗冻性良好的材料,对于抵抗大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力较强。

所以抗冻性常作为考查材料耐久性的一项指标。

(九)材料导热性能当材料两侧存在温度差时,热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧,材料的这种传导热量的能力,称为导热性。

材料的导热性用导热系数来表示。

导热系数的物理意义是:厚度为1m的材料,当温度改变1K时,在1s 时间内通过1m2面积的热量。

材料的导热系数愈小,表示其绝热性能愈好。

各种材料的导热系数差别很大,如泡沫塑料λ=0.035W /( m - K),而大理石λ=3.48W/(m - K)。

工程中通常把λ≤ 0.23 W/(m-K)的材料称为绝热材料。

为降低建筑物的使用能耗,保证建筑物室内气候宜人,要求建筑物有良好的绝热性。

材料的导热系数大小与其组成与结构、孔隙率、孔隙特征、温度、湿度、热流方向有关。

例：1．材料在空气中能吸收空气中水分的能力称为（）。

A ．吸水性B ．吸湿性C ．耐水性D ．渗透性提示：吸水性是指材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，用吸水而吸湿性是指材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力，用含水率表示；材料抵抗用的性质称为耐水性，用软化系数表示；材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性系数表示。

答案： B2．受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑物所选用的材料,其软化系数应()A. >0. 5B. >0. 75C. >0. 85D. <1提示:软化系数为材料在吸水饱和状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度。

该值越小,说明材料吸水饱和后强度降低越多,耐水性越差,通常软化系数大于0.85的材料,可以认为是耐水的。

答案:C三、材料的基本力学性质(一)材料的强度相同种类的材料,随着其孔隙率及构造特征的不同,使材料的强度也有较大的差异。

一般孔隙率越大的材料强度越低,其强度与孔隙率具有近似直线的比例关系。

砖、石材、混凝土和铸铁等材料的抗压强度较高,而其抗拉及抗弯强度很低。

木材则抗拉强度高于抗压强度。

钢材的抗拉、抗压强度都很高。

因此,砖、石材、混凝土等多用在房屋的墙和基础。

钢材则适用于承受各种外力的构件。

现将常用材料的强度值列于表1-2.常用材料的强度(MPa) 表1-2大部分建筑材料是根据其强度的大小,将材料划分为若干不同的等级(标号)。

将建筑材料划分若干等级,对掌握材料性质,合理选用材料,正确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。

(二)弹性与塑性材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,能够完全恢复原来形状的性质称为弹性,这种完全恢复的变形称为弹性变形(或瞬时变形)。

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和尺寸,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(或永久变形)。

单纯的弹性材料是没有的。

建筑钢材在受力不大的情况下,表现为弹性变形,但受力超过一定限度后,则表现为塑性变形。

混凝土在受力后,弹性变形及塑性变形同时产生。

(三)脆性与韧性当外力达到一定限度后。

材料突然破坏,而破坏时并无明显的塑性变形,材料的这种性质称为脆性。

砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、铸铁等都属于脆性材料。

在冲击、振动荷载作用下,材料能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质称为韧性(冲击韧性)。

材料的韧性是用冲击试验来检验的。

建筑钢材(软钢)、木材等属于韧性材料。

用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要考虑到材料的韧性。

四、材料的耐久性耐久性是材料在长期使用过程中抵抗其自身及环境因素长期破坏作用,保持其原有性能而不变质、不破坏的能力。

侵蚀破坏作用类型包括:①物理作用;②化学作用;③生物作用。

耐久性及破坏因素关系见表1-3。

耐久性及破坏因素关系表1-3材料的耐久性是一项重要技术性质。

材料的耐久性还具有明确的经济意义。

从建筑技术发展角度看,各国工程技术人员已达成共识,由按耐久性进行工程设计取代按强度进行工程设计,更具有科学和实用性。

提高耐久性的措施: (1)提高材料本身的密实度,改变材料的孔隙构造; (2)降低湿度,排除侵蚀性物质;(3)适当改变成分,进行憎水处理,防腐处理; (4)做保护层,如抹灰、刷涂料。

例：1.脆性材料的如下特征，其中何者是正确的？（A）A 破坏前无明显变形B抗压强度与抗拉强度均较高C 抗冲击破坏时吸收能量大D 受力破坏时，外力所做的功大2.以下属于韧性材料的是（D）A砖；B石材；C混凝土D 钢材第二节气硬性无机胶凝材料本节主要介绍石膏、石灰、菱苦土、水玻璃气硬性胶凝材料的组成、硬化过程、主要技术性质及应用。

通过学习了解这四种材料的特性。

建筑上能将砂、石子、砖、砌块等散粒或块状材料粘结为一体的材料称为胶凝材料。

胶凝材料分类如下:无机胶凝材料：气硬性胶凝材料一一石膏、石灰、菱苦土、水玻璃水硬性胶凝材料一各种水泥有机胶凝材料一一石油沥青、各种天然和人造树脂一、石膏(一)石膏胶凝材料的生产天然石膏矿有天然二水石膏(CaS04 · 2H2O)及天然无水石膏(CaSO4 )。

天然二水石膏质地较软,称为软石膏;天然无水石膏质地较硬,称为硬石膏。

生产石膏胶凝材料的主要原料是软石膏,以及含CaSO4·2H2O或CaSO4· 2H2O与CaSO4混合物的化工副产品及废渣,如磷石膏、氟石膏、棚石膏等。

生产石膏胶凝材料的主要工序是破碎、加热与磨细。

由于加热方式和温度不同,可生产出不同性质的石膏胶凝材料品种。

当温度加热到65°C ——75°C时,二水石膏开始脱水,至107°C ——170°C时生成半水石膏(CaSO4 ·0.5H2O) ,与水调合后能很快凝结硬化;温度为170°C——200°C时,石膏继续脱水,成为可溶性硬石膏[CaSO4 (III),与水调合后仍能很快凝结硬化;温度升高到200°C －250°C时,石膏中残留很少的水,凝结硬化非常缓慢;当加热温度高于400°C 时,石膏完全失去水分,成为不溶性硬石膏[Ca SO4 (II)失去凝结硬化能力,成为死烧石膏;当温度高于800°C时,得到的石膏称为高温锻烧石膏或地板石膏[Ca SO4(I)],由于部分石膏分解出的氧化钙起催化作用,所得产品又重新具有凝结硬化性能。

(二)建筑石膏将二水石膏在常压非密闭状态下加热至107°C ——170°C时,二水石膏脱水可得到β型半水石膏。

建筑石膏是以β型半水石膏为主要成分,不预加任何外加剂的粉状胶结料,主要用于制作石膏制品。

建筑石膏色白,杂质含量很少,粒度很细,亦称模型石膏,是制作装饰制品的主要原料。

1.建筑石膏的凝结硬化建筑石膏与适量的水混合,最初成为可塑的浆体,但很快失去塑性,这个过程称为凝结;以后迅速产生强度,并发展成为坚硬的固体,这个过程称为硬化。

石膏的凝结硬化是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶过程。

由于二水石膏在水中的溶解度(2.05g/L)比半水石膏溶解度(8. 5g/L)小得多,半水石膏的饱和溶液对于二水石膏就成了过饱和溶液,所以二水石膏以胶体微粒自水中析出。

由于二水石膏的析出,破坏了半水石膏溶解的平衡状态,新的一批半水石膏又可继续溶解和水化。

如此循环进行,直到半水石膏全部耗尽。

浆体中的自由水分因水化和蒸发而逐渐减少,二水石膏胶体微粒数量则不断增加,而这些微粒比原来的半水石膏粒子要小得多,由于粒子总表面积增加,需要更多得水分来包裹,所以,浆体的稠度使逐渐增大,颗粒之间的摩擦力和粘结力逐渐增加,因而浆体可塑性增加,表现为石膏的嘴结"。

其后,浆体继续变稠,逐渐凝聚成为晶体,晶体逐渐长大,共生和相互交错,石膏强度随之增加,最后成为坚硬的固体。

2.建筑石膏的技术性质建筑石膏按照2h抗折强度分为3.0、2.0、1.6三个等级。

建筑石膏分为优等品、一等品和合格品三个等级。

建筑石膏质量标准（CB 9776-88) 表1-4建筑石膏的密度为2. 50——2. 80g/ cm3,堆积密度为800'－ 1100kg/m3，建筑石膏具有以下特性: (1)孔隙率大(约占50%－60%),强度低。

石膏的理论需水量为18.6% ,但为了使石膏具有必要的可塑性,通常加水量达60 %－80 % ,水蒸发后留下大量孔隙,所以孔隙率很大。

一等石膏硬化后1天强度约5－8MPa, 7天最大强度可达8－12MPa。

(2)凝结硬化快。

3－5min内即可凝结,终凝不超过30min。

在应用时需掺加缓凝剂。

如棚砂、酒石酸钾钠、拧橡酸、聚乙烯醇、石灰活化骨胶或皮胶等。

(3)硬化后体积微膨胀,膨胀率约1%。

(4)耐水性、抗冻性差。

建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性,在潮湿环境中,晶体间粘结力削弱,强度显著降低。

吸水后受冻,孔隙中水分结冰而是使石膏崩裂。

(5)防火性好。

遇火灾时,二水石膏的结晶水蒸发,吸收热量,表面生成的无水石膏是良好的绝缘体。

3.建筑石膏的应用及保管(1)石膏抹灰材料。

(2)石膏板材:纸面石膏板、石膏空心条板、纤维石膏板等。

(3)石膏砌块。

建筑石膏在运输和储存中要注意防止受潮,一般储存3个月后,其强度会降低约30%。