土木工程材料 高分子建筑材料
土木工程材料
17、时效强化：经过时效处理后的钢材的屈服强度和极限强度提高，塑性和冲击韧性有所降低，弹性模量得以恢复的现象
18、钢材的热处理：退火、正火、淬火、回火
材料
1、土木工程材料按照化学成文分为：无机材料，有机材料（植物材料、沥青材料、合成高分子材料），复合材料（无机材料与有机材料经过有机复合制成的材料，金属材料与无机非金属材料经过复合制成的材料）；按材料在建筑物或构筑物中的功能分类：承重材料非承重材料保温隔热材料，吸声隔声材料、防水材料、装饰材料
2、《中华人民共和国标准化法》将我国标准分为国家标准（GB/T），行业标准（JGJ），地方标准（DB），企业标准（QB）
冲击韧性是指刚才抵抗冲击荷载变形的能力，通常用冲击韧性值ak来表示ak=mg（H-h）/A
当温度下降到一定范围内时，冲击韧性突然下降，钢材的断裂呈脆性，这一现象称为钢材的冷脆性。这时的温度范围称为脆性临界温度。脆性临界温度越低，钢材的低温冲击韧性越好，越能在低温下承受冲击荷载
因时效导致钢材性能改变的程度称为实效敏感性。
图中B上点是这一阶段的应力首次下降前的最高应力，称为上屈服强度ReH；B下点是不计初始瞬时效应是屈服阶段的最低应力，成为下屈服强度（ReL）
下屈服强度的实际意义：钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。设计中一般以下屈服强度作为钢材容许应力取值的依据。
9、材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏、强度也不显著降低的性质。
KR=fb/fg
一般材料在吸水后水分会减弱其内部结合力，从而造成强度的下降
土木工程材料教学课件第--十-章有机高分子材料
塑料的主要组分，不仅起着胶结其他组分的作用，而 且决定了塑料的类型、性能、用途和成本等。
2、填料与增强材料
化学性质不活泼得分状、片装或纤维状的固体物质，可 改善或提高塑料的强度、硬度、耐热性等性能；减低成 本，其掺量为30%~70%。
3、增塑剂
分子量小、熔点低和难挥发的有机化合物，可则噶塑料 的柔软性和可塑性、降低玻璃化温度和粘流温度。
❖ 应用于结构材料：
➢ 桥梁，如人行天桥等； ➢ 轻结构建筑物，玻璃钢、聚合物混凝土等； ➢ 混凝土的增强筋等。
二、高分子材料简介
❖ 定义：
➢ 高分子材料的主要组成是高分子化合物 ➢ 高分子化合物是由一种或多种简单低分子化合
物聚合而成的，也叫聚合物或高聚物。
高分子化合物的组成
高分子化合物（聚合物）是由一种或几种 小分子化合物（单体），通过聚合反应，以共 价键连接若干个重复结构单元成形的分子量很 大的化合物。
4、其他助剂：
包括着色剂、抗老剂、稳定剂、固化剂、润滑剂等。
二、 塑料的分类
1．按使用特性分类
❖ 通用塑料 指产量大、用途广、成型性好、价格低的 塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。
❖ 工程塑料 指能承受一定外力作用，具有良好的机械 性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用 作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。
➢ 化学组成：合成高分子主要由碳、氢元素组成，同 时也含有少量杂原子，如：氧、氮、硫、磷、硅、 钛等。
➢ 单体组成：烃、羧酸、酯、醚等有机化合物及其衍 生物。
按高分子主链组成，聚合物的分类
❖ 碳链聚合物 主链上只含碳元素，如聚乙烯、 聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、丁苯橡胶、 氯丁橡胶等。
❖ 杂链聚合物 主链上除碳元素外，还含有O、N、 P、S等元素，如聚酯树脂、环氧树脂等。
土木工程材料合成高分子材料概要
常用的有机填充料有木粉、纸屑、废棉、废布 等；常用无机填充料有滑石粉、石墨粉石棉、玻璃 纤维等。
➢ 添加剂
为了改善或调节塑料的某些性能，以适应使用 或加工时的特殊要求而加入的辅导材料，如增塑 剂、固化剂、着色剂、阻燃剂、稳定剂等。
➢ 增塑剂
增塑刑一般为沸点较高、不易挥发、与树脂有良 好相溶性的低分子油状物，不仅使塑料加工成型 方便、而且可改善塑料的韧性和柔顺性等机械性 能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二 甲酸二辛酯等。
H、可燃性 塑料大多可燃，且在燃烧时会产生
大量有毒的烟雾。这是它作为土木工程材料的一 个弱点。目前正在研究具有自熄性、难燃甚至准 不燃的塑料。
❖ 8.2.2 塑料的组成
➢ 合成树脂 塑料的基本组成材料，起着胶结剂的作用，含
量为30%-60%。塑料的主要性能决定于所采用的合 成树脂。 ➢ 填充料
填充料的作用：节约树脂，降低成本，调节塑 料的物理化学性能。含量40%-70%。
❖ 8.2.3 常用建筑塑料 常用热塑性塑料的种类有
聚氯乙烯（PVC）
聚乙烯（PE） 聚丙烯（PP） 聚苯乙烯（PS） ABS塑料 聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺等
常用的热固性塑料有
酚醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等
聚氯乙烯（PVC）
它是建筑中用量最大的一种塑料。硬质聚氯乙 烯的密度为1.38～1.43g/cm3，机械强度高，化学 稳定性好，使用温度范围一般在-15～+55℃之间， 适宜制造塑料门窗、下水管、线槽等。
除此之外，胶粘剂还必须对人体无害。我国已制定了 GB 18583－2001《室内装修材料胶粘剂中有害物质限 量》的强制性国家标准。
土木工程材料分类
土木工程材料分类土木工程材料是指在土木工程中用于建筑、道路、桥梁等工程结构的各种材料。
根据材料的性质和用途不同，土木工程材料可以分为多种分类。
在土木工程中，材料的选择对工程质量和使用寿命有着至关重要的影响，因此对土木工程材料的分类及其特点的了解十分必要。
一、金属材料。
金属材料是土木工程中常用的一类材料，主要包括钢材、铝材、铜材等。
钢材是土木工程中使用最广泛的金属材料，其具有高强度、耐腐蚀、可塑性好等优点，常用于建筑结构、桥梁、钢筋混凝土等工程中。
铝材轻质、耐腐蚀，常用于航空、铁路等领域。
铜材导电性能好，常用于电力工程中。
二、非金属材料。
非金属材料是土木工程中另一类常用的材料，主要包括混凝土、玻璃纤维、塑料等。
混凝土是土木工程中使用最广泛的非金属材料，其具有耐压、耐磨、耐腐蚀等优点，常用于建筑结构、路面、桥梁等工程中。
玻璃纤维具有优良的抗拉强度和耐腐蚀性能，常用于加固材料、隔热材料等。
塑料具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特点，常用于管道、隔热材料等。
三、复合材料。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有综合性能优异的特点。
在土木工程中，常用的复合材料主要包括玻璃钢、碳纤维等。
玻璃钢具有优良的耐腐蚀性能和抗拉强度，常用于化工设备、储罐、污水处理设备等。
碳纤维具有高强度、轻质等特点，常用于航空、航天、汽车等领域。
四、新型材料。
随着科技的发展，新型材料在土木工程中得到了广泛应用，如聚合物纤维混凝土、高强度混凝土、高分子材料等。
聚合物纤维混凝土具有优良的抗裂性能和耐久性，常用于路面、桥梁等工程中。
高强度混凝土具有高强度、耐磨、耐冻融等特点，常用于重载道路、机场跑道等。
高分子材料具有优良的耐腐蚀性能和绝缘性能，常用于化工设备、管道等。
综上所述，土木工程材料根据其性质和用途的不同可以分为金属材料、非金属材料、复合材料和新型材料。
不同类型的材料各具特点，在工程中有着不可替代的作用。
因此，在土木工程中选择合适的材料至关重要，需要根据工程的具体要求和环境条件进行合理的选择和应用。
土木工程材料(建筑材料)
f Fmax A
公式推导
材料按强度等级划分：
1.普通水泥按抗压强度和抗折强度分为32.5， 42.5，52.5，62.5等四个强度等级
2.普通混凝土按抗压强度分为C15，C20，C25， C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65， C70，C75和C80等14个强度等级
定义：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。
Wh
m0 m2 m2
100%
三、耐水性
定义：材料长期在水的作用下保持原有性 质（不发生破坏，强度也不显著降低） 的能力称为材料的耐水性。
结构材料的耐水性用软化系数来表示 ：
KP
fw fd
用于长期处于水中或潮湿环境中的重要结 构的材料，软化系数应大于0.85；用于受 潮较轻或次要结构物的材料，软化系数 应大于0.75。
公式：
P'
1
V' V0'
(1
' 0
'
)
100%
（三）间隙率
定义：散粒材料在堆积状态下颗粒间间隙体积占堆积体 积的百分率，称为材料的间隙率。
公式：
P0'
1
V0 V0'
(1
' 0
)
100%
0
间隙率大小反映了散粒材料的颗粒之间互相填充的致密 程度。
§1.3材料的力学性质
§1.3.1强度 强度 ：材料抵抗外力破坏的能力 根据外力施加方式 可以分为：静力强度 和动力强度
技术标准
外国技术标准
中国技术标准
土木工程材料--第十二章 高分子建筑材料
第12章 高分子建筑材料
高分子材料基本知识
通常把分子量大于104的物质称为高分子化合物。按高分子化合物存在的方式， 可分为天然高分子、半天然高分子、合成高分子；按主骨架可分为有机高分子和无 机高分子；按高分子主链结构可分为碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子； 按应用功能可分为通用高分子、功能高分子、仿生高分子、医用高分子、生物高分 子等。
1.6
第12章 高分子建筑材料
高分子材料基本知识
(1) 高聚物的应力应变，高分子链排列的不完全规整性、不均匀性及内部结构的 缺陷(如位错、界面、空隙、裂纹等)，使应力往往集中在结构的缺陷处，断裂时多 表现出高分子链的断裂先于链间的滑移。高聚物的应力—应变性能受温度影响很大， 非晶态高聚物的模量随温度升高而降低，而高结晶的高聚物往往受玻璃化温度影响 不大。
二、高分子化合物性能
高分子化合物具有巨大的分子量，加上链间的作用力大，使得高分子材料出现很 多低分子材料不具备的特殊性能。
1. 高聚物的力学性能 高聚物的力学特性表现在可变性范围宽，对各种机械压力的反应相差较大，与金 属材料相比，高聚物的力学性能对温度和时间的依赖性要强烈得多。固态高聚物的 形变主要包括弹性形变和塑性形变两种，无定形高聚物则具有各向异性或各向同性 的力学性能。
(2) 高聚物拉伸力学性质，图12.1是等速拉伸过程中高聚物应力—应变关系曲线。 在弹性极限H前的线性范围内，典型结晶高聚物单向拉伸的形变服从于虎克定律， 高分子材料制品在此区域内尺寸稳定性好是常用的力学范围。从H点到屈服点r区 域内，高聚物具有粘弹形变特征，形变后不能完全复原。r点后进入塑性变形区， 大分子链间的滑移增多应力明显下降，材料局部出现细颈现象。
1.13
第12章 高分子建筑材料
《土木工程概论》第2章 土木工程材料
钢材
钢材等级
✓ Q235，Q345， Q390，420
✓ 数字表示钢材的 屈服强度
✓ 强度单位为 MPa(N/mm2)
钢材强度的理解
一块等级为Q235的钢板，厚度10mm，宽度 200mm，按图示方向受拉，则需要多大的拉 力，该钢板会被拉坏？
2.2.2木材
木材的力学性质：木材的顺纹（作用力方向与 纤维方向平行）强度远高于横纹（作用力方向 与纤维方向垂直）强度。因此，木材非常适合 承受拉力和弯矩。
木材的缺点：构造不均匀、各向异性，易吸湿、 吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形，易燃、 易腐等。
2.2.3混凝土和钢筋混凝土
混凝土是由胶结材料、骨料及水按一定比例配 制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成 的人造石材。简写为“砼”。
材料的物理性质主要有密度、弹性模量、泊松 比、孔隙率、含水率等；
材料的化学性质主要包括化学组分、亲水性、 憎水性、老化、锈蚀等。
材料的力学性质指材料在各种荷载作用下的强 度、变形及破坏性质。
材料强度指单位面积上材料所能承受的最大荷 载。
概念：弹性、塑性
橡皮擦
橡皮泥
土木工程材料的功能性属性主要有抗火性能、 隔热性能、抗腐蚀性能等，是功能材料选择的 依据。
2.1 土木工程材料与工程结构的关系
土木工程材料的选择与土木工程设计方案、施 工方案、工程经济性、及使用性能密切相关。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度、建筑物的 高度、道路的最大载重量、以及工程造价等。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度：
石拱桥的单孔跨度通常不超过20米； 钢索拉结的悬索桥单跨跨度早已突破千米， 1998年建成的日本明石大桥主跨为1991米。
同济土木工程材料课件第十一章 高分子建筑材料
三、高分子材料的基本性能
物理状态
聚合物没有气态，只有固态和液态。 室温下，聚合物一般凝聚成固体，由于聚 合物大分子的结构不同，排列的规整性不 同，可能形成无定型聚合物或结晶聚合物。 温度升高，固态的线型聚合物会转变成高 粘度的液体（粘度比小分子高很多）。
无定型聚合物的力学三态及其转变 无定型聚合物的力学三态及其转变
土木工程材料
第九章 高分子建筑材料
重点内容
优点：易加工、质轻、耐蚀、减震、绝热。 缺点：刚性差、热稳定性差、易燃、易老化。 组成：合成高聚物、稳定剂、增塑剂、填料、
固化剂。
分类：热塑性树脂、热固性树脂的分子结构
和性能特点。
性质：物理状态、力学性能特点、老化（降
解、交联）、耐腐蚀好。
常用建筑塑料品种：聚氯乙稀PVC。
无定型聚合物的力学三态及其转变 无定型聚合物的力学三态及其转变
交联聚合物
Td
Tg 无定型线型聚合物具有力学三态。
Tf
无定型交联聚合物由于分子链间有化学键连接，分子运动阻力很 大，不能发生相对位移，不出现粘流态（高度交联的聚合物甚至只 有玻璃态，没有高弹态和粘流态），即遇热不熔，高温时则分解。
结晶聚合物的力学状态及其转变 结晶聚合物的力学状态及其转变
二、高分子材料的基本组成
2、助剂 填料 主要为降低成本，同时提高某些性能，如强度、 耐热性、耐磨性、硬度等。高分子材料中填充料 的掺入量可达40％～70％。 固化剂 又称硬化剂或交联剂，受热能释放游离基活化高 分子链，使其发生交联反应，由线型结构转变为 不熔不溶的体型结构 其它助剂 发泡剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、防霉剂、 杀菌剂等。
一、概述
高分子材料的优点
Байду номын сангаас
土木工程材料知识点总结版
土木工程材料知识点总结版土木工程材料是指在土木工程建设中使用的各类材料，包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
这些材料在土木工程中承担着不同的功能和作用，对工程的性能、耐久性和可靠性有着重要影响。
以下是关于土木工程材料的一些知识点总结：1.金属材料金属材料是土木工程中最常见的材料之一，主要包括钢材、铝材、铜材等。
其中，钢材是应用最广泛的金属材料之一，其优点是强度高、韧性好、可塑性强。
钢材主要用于制作钢筋混凝土结构、钢结构和桥梁等。
铝材和铜材则主要用于制作轻型结构和输电线路等。
2.无机非金属材料无机非金属材料主要包括水泥、石料、石膏、砂子等。
其中，水泥是土木工程中使用最广泛的材料之一，主要用于制作混凝土。
混凝土是一种由水泥、砂子、石料和水按一定比例搅拌而成的材料，具有良好的耐久性和抗压性能。
石料主要用于制作路面和筑堤等。
3.有机高分子材料有机高分子材料主要包括塑料、橡胶等。
这些材料具有较好的耐候性和耐腐蚀性，可以用于制作管道、绝缘材料和密封材料等。
其中，塑料是土木工程中使用最广泛的有机高分子材料之一，常见的有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)等。
4.混凝土混凝土是由水泥、砂子、石料和水按一定比例搅拌而成的一种建筑材料。
其主要特点是强度高、韧性好、耐久性好、易于施工等。
混凝土广泛应用于建筑物、地下结构、路面等土木工程中。
5.钢筋钢筋是一种具有很高强度和韧性的金属材料，主要用于加强混凝土结构的抗拉能力。
钢筋广泛应用于钢筋混凝土结构中，如柱、梁、板等。
6.地基材料地基材料是指用于填充、加固和改良地基的材料，主要包括黏土、砂土、砾石等。
地基材料的选择和处理对土木工程的稳定性和耐久性起着重要作用。
7.沥青沥青是一种由石油加工而成的胶状材料，具有良好的粘结性、抗水性和防腐性能。
沥青主要用于制作路面和屋顶等。
8.防水材料防水材料主要用于防止土木工程中的渗水问题，包括防水涂料、防水卷材、玻璃纤维网格布等。
新型土木工程材料
新型土木工程材料新型土木工程材料是指相对于传统土木工程材料具有创新特点或优势的一类材料。
新型土木工程材料主要包括高性能混凝土、高性能钢材、高分子复合材料、纳米材料等。
这些材料在土木工程领域有着广泛的应用和重要的意义。
首先，高性能混凝土是一种具有优异性能的建筑材料，其强度、耐久性和抗渗透性等方面具有明显的优势。
相比于传统混凝土，高性能混凝土具有更高的抗压强度和抗拉强度，能够承受更大的荷载和抵抗更强的外力作用。
同时，高性能混凝土还具有更好的耐久性，具有更高的耐久性和较长的使用寿命。
其次，高性能钢材也是一种新型土木工程材料，它与传统钢材相比，在强度、延展性和抗腐蚀性等方面具有显著的优势。
高性能钢材具有更高的强度和更好的延展性，能够承受更大的拉力和变形，更适合用于大型桥梁和高层建筑等需要承受巨大力矩的工程。
此外，高性能钢材还具有更好的抗腐蚀性能，能够有效抵抗各种环境条件下的腐蚀侵蚀，延长使用寿命。
再次，高分子复合材料是一种由高分子基质和增强材料组成的复合材料。
与传统材料相比，高分子复合材料具有更高的强度和刚度，同时具有更轻的重量和更好的耐腐蚀性能。
这使得高分子复合材料成为一种理想的土木工程材料，在航空、海洋和汽车等领域得到广泛应用。
最后，纳米材料是一种由纳米颗粒组成的材料，具有尺寸和表面效应的特点。
纳米材料具有独特的物理、化学和力学性质，广泛应用于土木工程中。
例如，纳米颗粒可以用于改善混凝土和沥青的性能，提高抗压强度和抗老化性能。
此外，纳米纤维还可以用于加强材料的强度和硬度，提高耐久性和抵抗磨损。
综上所述，新型土木工程材料具有高强度、耐久性和刚度等优点，可以提高土木工程的性能和质量。
随着技术的发展和研究的深化，新型土木工程材料将会更加广泛地应用于各个领域，为土木工程的发展做出更大的贡献。
土木工程材料的分类及基本性质
3.耐燃性：材料在火焰和高温作用下可否燃烧的性质。
材料抵抗燃烧的性质，分四级。 非燃烧材料（A级）：如钢铁、砖、石、混凝土。
难燃材料（B1级）：如水泥刨花板、硬PVC塑料板等。
可燃材料（B2级）：如木材、胶合板等。 易燃材料（B3级）：如油漆、纤维织物等。 4.耐火性：材料在火焰和高温作用下，保持其不被破 坏、性能不明显下降的能力， 材料抵抗高热或火的作用，保持原有性质的能力。 耐火极限用时间（h或ｍin）表示。
土木工程材料
一、土木工程材料
土木工程中所使用的各种材料及其制品统称为土木工 程材料，它是一切土木工程的物质基础，任何土木工程 建筑物都是用材料按一定的要求打造而成的 ，正确选择 和合理使用土木工程材料，对土木工程建筑物的安全、 实用、美观、耐久性及造价有着重大意义。
建筑材料的发展： 随生产力发展而发展 原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土 石器、铁器时代—— 金字塔 ：石材、石灰、石膏 万里长城 ：条石、大砖、石灰砂浆 布达拉宫 ：石材、石灰砂浆 罗马园剧场 ：石材、石灰砂浆 18世纪中叶——钢材、水泥 19世纪——钢筋混凝土 19世纪中叶~ 20世纪——预应力混凝土、高分子材料
(2)自身的特性(亲水性、孔隙率和孔隙特征)。
第一节 材料的物理性质
二、与水有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
4.耐水性 材料长期在饱和水作用下而不破坏 , 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：
软化系数一般在0～1间波动，其值越小，材料耐水性 越差。 软化系数大于0.85的材料，通常可以认为是耐水材料。 软化系数一般较大，而材料的耐水性较好。
单项选择题
1．当材1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
8土木工程材料_高分子和建筑功能材料
2、导热系数
导热性－材料传递热量的能力,
用导热系数λ 表示. 稳定导热情况下，
导热系数 传热量 温差 面积 时间 材料厚度
从而
传热量 材料厚度 导热系数 温差 面积 时间
3、绝热材料的类型 ⑴ 多孔型 原理：①固相传热：路线大大增加 ②气相传热：导热系数极小 材料：泡沫塑料、膨胀珍珠岩 ⑵ 纤维型 材料：岩棉、矿棉 ⑶ 反射型 原理：有效阻挡辐射换热。 材料：铝箔、热反射玻璃
防水 ——— 无规聚丙烯(APP)改性石油沥青 胎体 ——— 沥青浸渍的聚脂纤维无纺布， 防粘隔离 ——— 细沙、矿物粒片、聚乙烯膜
优点：-10℃低温不脆裂、120℃高温不流淌 抗拉强度高(600N)、延伸率大(30%)、 优良的耐老化性、常温施工。
（三）、合成高分子 防水卷材
2005年全国销售量
一、装饰材料的功能 1、装饰作用 —— 通过材料特有的装饰性，提高建筑 物的艺术效果。 2、保护作用 —— 铺设在建筑物的内外表面，直接承 受各种作用（如风吹、雨淋、日晒、冲撞、 磨擦），对建筑物起保护作用。 3、改善功能 —— 改善建筑物的绝热、吸声、隔声、 防火、采光、抗冻、耐腐等功能。
二、材料的装饰性 1、颜色 —— 取决于材料的光谱反射和光线的光谱 组成，色彩给人以最大的视觉影响。 2、光泽 —— 有方向性的光线反射性质，其重要性 仅次于颜色。 3、质感 —— 材料表面的组织特征，如细致或粗糙 、坚实或疏松、平滑或凹凸、纹理和花样等。
高延伸率(250-400%)、高弹性、 低温柔顺性。
四、 防水涂料
应用：复杂表面 缺点：膜层厚度难保持均匀一致
（一）、沥青基防水涂料
冷底子油： 沥青+汽油 乳化沥青： 水+乳化剂+沥青 应用： 沥青类防水施工打底
土木工程材料第12章 高分子合成材料
12.3 建筑涂料
建筑涂料是指涂覆于建筑构件表面，与之能很 好粘结并形成完整保护膜，起保护、装饰、特殊 功能作用或几种作用兼而有之的材料。 12.3.1 涂料的组成与分类
1.涂料的组成 涂料主要由基料（为主要成膜物质，又称胶粘 剂）、颜料（为次要成膜物质，包括体质颜料、 着色颜料、白色颜料等）、分散介质（溶剂）及 助剂等组成。
高分子与低分子化合物相比较，分子量非常高。 由于这一突出特点，聚合物显示出了特有的性能， 表现为“三高一低一消失”。既是：高分子量、 高弹性、高粘度、结晶度低、无气态。因此这些 特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等） 高强度、高韧性、高弹性、绝缘、耐腐蚀等特点。
12.1.2 高聚物的分类 1.按聚合物链节在空间排列的几何形状分类， 分为线型和体型两种。
胶粘剂一般由下列粘料、稀释剂（溶剂）、固 化多，按应用方法可分为热固
型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象 分为结构型、非结构型或特种胶；接形态可分为水 溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。 12.4.2 常用的建筑胶粘剂
1.按照用途不同，我国建筑胶粘剂大致可以分为 如下几类： （1）建筑装修用胶粘剂 （2）建筑密封胶粘剂 （3）建筑结构及化学灌浆用胶粘剂 （4）建筑防腐用胶粘剂
12.1.3 高聚物的老化 在使用过程中，聚合物会由于阳光、热、空气（ 氧和臭氧）等因素的作用而发生结构或组成的变 化，从而引起各种性能的劣化，此现象称为高聚 物的老化。老化的具体表现如：变色、失去光泽 、变硬、变脆、龟裂、变软、发粘、变形、斑点 、强度降低、溶解度、透光率、透气性、耐热、 耐寒性的下降或丧失、绝缘性的破坏等多种形式 。上述变化并不同时出现。但是，老化却是不可 逆转的。
1.热塑性塑料 （1）聚氯乙烯塑料（PVC） （2）聚乙烯塑料（PE） （3）聚丙烯塑料（PP） （4）聚苯乙烯塑料（PS） （5）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） （6）ABS塑料 （7）乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE膜） （8）聚四氟乙烯（PTFE）
第7章 土木工程材料_高分子材料
第7章高分子材料本章导学学习目的：高分子材料是现代工程材料的典型代表，具有许多传统材料所不具有的优良性能。
通过本章的学习，初步了解高分子材料的分类和性能特点。
教学要求：结合高分子材料在现代土木工程中的应用，讲述高分子材料的分类和常用高分子材料的性能特点，重点使学生了解高分子材料的适用场合和效果。
在有机化合物中，一般将分子量在104以上的化合物称为高分子化合物，有时，分子量达103的也叫高分子化合物；即低分子化台物和尚分子化合物之间并没有严格的界限。
高分子化合物有天然的和合成的两大类，以高分子化合物为主要成分的材料的称为高分子材料，高分子材料也分为天然高分子材料和合成高分子材料。
如棉织品、木材、天然橡胶等都是天然高分子材料。
天然高分子材料的产量和性能，远远不能满足工程需要。
随着村机高分子科学的发展，合成高分子材料的产量和品种迅速增加，用途日益广泛。
现代生活中的塑料、橡胶、化学纤维、以及某些胶粘剂、涂料等，都是以高分子化台物为基础材料制成的，这些高分子化合物绝人多数是人工合成的，故称为合成高分子材料。
合成高分子材料，不仅可用于保温、装饰、吸声等材料，还可用作结构材料代替钢材和木材。
据预计，21世纪初合成高分子材料将占土木工程材料用量的25％以上。
高分子化合物作为土木工程材料，与传统的土木工程材料相比，有如下一些特点：1．密度小、比强度高高分子化合物的密度一般为0.8～2.2×103Kg/m3，只有钢材的1/8～1/4．混凝土的1/3，铝的1/2，高分子材料的比强度(即强度与表观密度之比)多大于钢材和混凝土制品，是一种轻质高强材料，非常适应现代土木工程荷载高、跨度大的需要。
2．加工性能良好可以来用多种加工工艺(挤出、压铸等)制成不同形状、厚薄不等的产品，能适应不同结构部位的需要。
3．耐化学腐蚀性优良一般高分子材料对酸、碱等耐腐蚀能力都比金属材料和无机材料强，持别适用于特种土木工程的需要。
7.1 高分子材料的合成与分类7.1.1高分子化合物的制备（合成方法）合成高分子化台物是由不饱和的低分子化合物(称为单体)聚合而成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
塑料管材
四、土木合成材料
➢ 土工织物：也叫土工布，可透水 ➢ 土工膜：防水阻隔型 ➢ 其他土工合成材料：土工网、土工格栅、土工 格室、土工席垫、土工模袋
五、粘合剂
凡能在两个物体表面之间形成薄膜并将它们 紧密粘结在一起的材料称为粘合剂，又叫粘结剂 或胶粘剂。
➢ 粘合剂的组成： 基本组分：起基本粘结作用 配合剂：如固/硫化剂、固/硫化促进剂、填充剂、 增韧剂、增塑剂、稀释剂等
变形，％ 变形，％
2.聚合物的基本性能 （1）物理状态
玻璃态 高弹态
粘流态 （线型）
少交联
粘流态
1
2
分子量 很大时
高 弹 态 粘流态
O
Tg
Tf
温度，℃
非晶态聚合物的形变－温度曲线
O
Tm
温度，℃
晶态聚合物的形变－温度曲线
Tg——玻璃化温度；Tf——粘流温度； Tm——熔点。
（2）力学性能：高弹性和粘弹性 （3）耐热性能：保持使用性能的最高温度、分解温 度 （4）耐腐蚀性能 （5）耐老化性能
➢高分子建筑材料和制品的分类 ➢高分子建筑材料异型材和门窗 ➢土木合成材料 ➢粘合剂
一、高分子建筑材料和制品的分类
➢通常把高分子材料分为为塑料、橡胶、纤维、涂料 和粘结剂四大类
➢按制品的形态将高分子建筑材料和制品分为11个大 类：薄膜（防水层）、薄板（地板）、异型板材（护 墙板）、管材、异型材（门窗）、泡沫高分子建筑材 料、模制品（卫生洁具）、溶液或乳液（涂料、粘合 剂）、复合板材（墙板）、盒子结构（玻璃钢卫生间） 和织物（壁布、土工布）。
二、高分子建筑材料异型材和门窗
➢ 增塑聚氯乙烯（PVC-P） 和硬聚氯乙烯（PVC-U） ➢ 塑料窗的主要技术性能： 1）气密性 2）水密性 3）抗风压强度 4）保温性
塑料门窗
三、塑料管材与管件
优点： ➢质量轻，运输、施工方便； ➢表面光滑，流体阻力小； ➢不生锈，耐腐蚀，适应性强； ➢韧性好，强度高； ➢使用寿命长。
9.高分子建筑材料
9.1 高分子建筑材料的基本性能 9.2 高分子建筑材料和制品
9.1 高分子建筑材料的基本性能
➢概述 ➢高分子化合物的合成与命名 ➢高分子材料的基本组成 ➢高分子材料的基本性能 ➢高分子材料的分类 ➢常用的建筑高分子聚合物 ➢高分子材料的建筑特性
一、概述
➢高分子化合物：分子量在10000以上的有机化合物称作高分子 化合物（简称高分子），又叫作聚合物或高聚物。 ➢高分子材料：以高分子化合物为主要成分的材料。包括天然 高分子材料和合成高分子材料； ➢天然高分子材料：棉织品、木材、天然橡胶等； ➢合成高分子材料：塑料、合成橡胶、涂料、胶粘剂、高分子 防水材料、化学纤维等；
2.热固性塑料
➢不饱和聚酯（UP）与玻璃钢； ➢环氧树脂（EP）； ➢聚氨酯； ➢氨基塑料（UF和MF）； ➢有机硅树脂。
3.天然高分子衍生物
➢水溶性纤维素衍生物 ➢淀粉衍生物
应用于干混砂浆领域，用于改善砂浆的工作 特性，显著的缓凝作用，还能提高砂浆的粘结性 能，并影响砂浆的耐水性能。
七、高分子材料的建筑特性
➢线型和支链型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬化， 称为热塑性树脂；
➢体型结构的合成树脂仅在第一次加热时软化，固化后再加热 时不会软化，称为热固性树脂。
2）物一般不透明或半透明，非晶态高聚物一 般透明。 ➢晶态高聚物总存在非晶区； ➢晶区所占的百分比称为结晶度。 ➢结晶度越高，密度、弹性模量、强度、硬度、耐热 性、折光系数越高，冲击韧性、粘附力、塑性、溶解 度越小。
二、高分子化合物的合成与命名
1.合成。单体通过加聚反应或者缩聚反应。
高分子化合物又称高分子聚合物或高聚物或聚合物；
2.命名。 ➢加聚反应得到的高聚物，多在原料名前冠以“聚”字，如聚 乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等； ➢缩聚反应得到的高聚物，多在其原料名后面加上“树脂”二 字。如酚醛树脂、环氧树脂等； ➢二种以上单体的共聚物，则从共聚物中各取一字，后附“橡 胶”二字，如丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚物）、三元乙丙 橡胶（乙烯、丙稀、乙烯炔共聚物）等。
四、高分子材料的基本性能
1.聚合物的结构 1）分子链的化学结构
线型
支链型
体型
➢线型：大分子间以分子间力结合，作用力微弱， 弹性、塑 性、柔顺性好，强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性较差， 且可溶可熔。
➢支链型：分子排列较松，分子间作用力较弱，密度、熔点及 强度更低。
➢体型：化学链间以化学键结合，作用力强，且交联成一个巨 型分子，强度和弹性模量较高，耐热性、耐腐蚀性较好，且 不溶不熔，塑性小，较硬脆。
➢粘结的基本原理： 1）机械粘结理论：粘合剂分子渗透到被粘物表面的 孔隙或凹槽中，会形成许多机械键合，产生粘结力。
2）物理吸附理论：将粘结力归因于粘合剂分子与被 粘物表面之间的物理吸附作用。
3）扩散理论：认为粘合剂分子与被粘物分子相互扩 散，从而增加它们的物理吸附作用。
通常，“树脂”泛指作为塑料基材的高聚物。
乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE
“水立方”
世界最大的膜结构工程
三、高分子材料的基本组成
聚合物 + 助剂
➢ 稳定剂：抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂； ➢ 增塑剂：降低流动温度，便于加工成型； ➢ 填充剂和增强剂：起增强作用； ➢ 固化剂：增加热固性； ➢ 着色剂：提高装饰性； ➢ 阻燃剂等。
➢密度小，比强度高； ➢加工性能好； ➢装饰效果好； ➢化学稳定性好，耐腐蚀性能较强； ➢电绝缘性能好； ➢减震、吸声和隔热性好； ➢耐水性和耐水蒸汽性好； ➢热膨胀系数较大； ➢易燃烧，且燃烧时释放有毒气体。
9.高分子建筑材料
9.1 高分子建筑材料的基本性能 9.2 高分子建筑材料和制品
9.2 高分子建筑材料和制品
五、高分子材料的分类
➢按用途：合成树脂（塑料）、合成橡胶、 合成纤维 ➢聚合物在常温下是否表现出高弹性能：塑 料（热固性塑料、热塑性材料）、弹性体 （热塑性弹性体、橡胶）
六、建筑上常用的高分子材料
1.热塑性塑料
➢聚氯乙稀（PVC）塑料； ➢聚乙烯（PE）塑料； ➢聚丙烯（PP）塑料； ➢聚苯乙烯（PS）塑料； ➢ABS。一种改性聚苯乙烯； ➢聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称有机玻璃。