建筑工程材料與施工機械

建筑工程材料與施工機械第一頁，共44頁。建筑材料的基本性質物理性質：密度、含水率、孔隙率、導熱性力學性質：強度、變形、彈性、塑性、韌性耐久性質：抵抗外界環(huán)境變化和條件的能力第二頁，共44頁。

強度：材料在外力作用下抵抗破壞的能力，有抗拉、抗壓、抗彎等強度。

彈性和塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生的變形，一旦外力取消，材料能完全恢復原來形狀的性質稱為彈性。如果取消外力后，材料繼續(xù)保持變形后的形狀尺寸稱為塑性。

脆性和韌性：材料在外力作用下，并無明顯的塑性變形就發(fā)生突然破壞的性質稱為脆性。在沖擊荷載、振動荷載作用下，材料能承受很大的變形而不破壞的性能稱為韌性。與工程有關的力學性質第三頁，共44頁。建筑材料黑色金屬：鋼、鐵。有色金屬：銅、鋁及其合金。

金屬材料天然石材：花崗巖、大理石、砂巖等。燒土制品：磚、瓦、陶瓷、鑄石等。

玻璃制品：各種玻璃。

復合材料：玻璃纖維塑料、聚合物混凝土、瀝青混凝土等。

無機材料非金屬材料

人造石材：混凝土、砂漿制品。有機材料：木材、瀝青、樹脂、塑料、橡膠等。膠結材料

氣硬性膠結材料：石膏、石灰、水玻璃等。

水硬性膠結材料：水泥。

第四頁，共44頁。主要工程材料的簡介鋼材混凝土木材砌體第五頁，共44頁。

1.碳素鋼根據(jù)含碳量的大小分為低碳鋼、中碳鋼、和高碳鋼。隨著含碳量的提高，鋼的強度提高，但其可焊性和塑性降低。

2.合金鋼

在碳素鋼的基礎上，添加具有改善鋼材性能的合金元素，稱為合金鋼。合金元素一般是硅、錳、鎳、鈦等。合金元素總含量小于5%的合金鋼稱為低合金鋼。低合金鋼比碳素鋼的強度高，塑性韌性良好，而生產(chǎn)工藝和成本卻與普通碳素鋼相近。所以在橋梁、電視塔、高層建筑中得到廣泛的應用。鋼材鋼按其化學成分分為兩大類，即碳素鋼和合金鋼，其主要成分為鐵和碳，當碳含量小于2.06%稱鋼。大于2.06%稱為生鐵或鑄鐵。第六頁，共44頁。

建筑鋼材的品種1.鋼板

2.型鋼

型鋼分為熱軋型鋼、焊接型鋼和冷軋或冷彎成型的薄壁型鋼。常用熱軋型鋼有角鋼、工字鋼和槽鋼等。3.鋼管

鋼管分為無縫鋼管和焊接鋼管，無縫鋼管主要用于工業(yè)建筑設備的壓力管道。

4.鋼筋

按生產(chǎn)加工工藝和力學性能分為熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、熱處理鋼筋和鋼絲四大類。主要用于鋼筋混凝土和預應力混凝土結構構件。

鋼板為熱軋成型，根據(jù)不同用途又分為厚板、中板和薄板。建筑上多用中板與各種型鋼組成鋼結構。第七頁，共44頁。圖a有明顯流幅鋼材的應力-應變圖

圖b沒有明顯流幅鋼材的應力-應變圖

鋼材的強度和變形第八頁，共44頁。

為改善鋼材性能，還可采用熱處理的方法，使鋼材達到需要的使用性能。熱處理的方法有退火、正火、回火、和淬火。通過熱處理以改變鋼材金相組織，獲得所需要的性能要求。

退火：將鋼材加熱到一定溫度后，在退火爐中保溫緩慢冷卻。達到消除鋼筋內應力、改善鋼的顯微結構、提高塑性和韌性性能等。

正火：與退火不同的是加熱后在空氣中冷卻，與退火相比，鋼材的強度、硬度提高，塑性減小。

淬火：將鋼材加熱到一定溫度，在水中或油中淬冷，即迅速投入其中急速冷卻。淬火可使鋼材硬度大大提高，塑性、韌性明顯降低。

回火：將淬火后的鋼材重新加熱，加熱溫度愈高，回火后的硬度降低就愈多，塑性、韌性恢復愈好。第九頁，共44頁。

鋼材在潮濕的土壤、濕度大的空氣中、工業(yè)廢氣中或與酸、堿、鹽接觸，其表面要被腐蝕，即表面被氧化或與周圍介質產(chǎn)生其它化學反應，使鋼材表面變質，截面縮小，承載能力降低或完全喪失承載能，在高溫下銹蝕速度更快。防止鋼材銹蝕的最常見的方法是表面處理法。表面刷漆，刷一道底漆、一道面漆；對于薄壁鋼材采用熱浸鍍鋅，或鍍鋅后涂塑料涂層；也可在鋼材表面均勻噴涂粘性液態(tài)防腐油，以形成一層透明保護薄膜；或是采用其他金屬層覆蓋鋼材表面，如用電鍍和噴鍍法覆蓋其他金屬等，都是有效的防腐方法。

制成合金鋼是最有效的防銹方法，但成本高。在鋼中加入能提高抗腐蝕能力的元素，如低碳鋼或低合金鋼中加入銅；鐵合金中加入鎳、鉻制成不銹鋼。鋼材的防銹處理第十頁，共44頁。強度高材質均勻塑性好加工安裝性能好鋼材的優(yōu)缺點耐火性差易銹蝕維護保養(yǎng)費用高第十一頁，共44頁。

木材

木材是一種歷史悠久的建筑材料。在我國，木材、鋼材與水泥構成三大建筑材料。在工程建筑中，木材用途極廣。屋架、梁、門窗、地板、橋梁、混凝土模板及室內裝飾等，都可以使用木材。木材是輕質高強材料，彈性、韌性好，清晰、美觀，易加工。但我國森林資源缺乏，木材價格昂貴，一般的結構都不選用木材。第十二頁，共44頁。

樹木分為針葉樹和闊葉樹，針葉樹有紅松、白松、和杉木等樹種。其材質多松軟、紋理直、容重小、強度高、易加工，針葉樹是主要建筑用材。闊葉樹常用樹種有水曲柳、樺木等。材質較硬、容重高、脹縮大、易變形、易開裂。其加工困難，但紋理美觀，常用于制成膠合板，用于室內裝飾和制作家具。

木材的種類和特點第十三頁，共44頁。

木材的主要物理性質是指其含水率、濕脹干縮性、表觀密度等。其中含水率是最重要的指標。1.含水率

含水率為木材中含水量與干燥木材重量百分比。2.干縮濕脹

吸附水的增加和減少將影響干縮和濕脹，而自由水對干縮濕脹不產(chǎn)生影響。纖維飽和點則是產(chǎn)生干縮和濕脹的界限。

木材的物理性質第十四頁，共44頁。

由于木材呈各向異性，順紋、橫紋強度的差異較大，木材各向強度值的大概對比關系如表所示(設順紋壓強為100)。

木材各向強度值的對比關系

木材的力學性質抗壓強度抗拉強度順紋100橫紋10~20順紋200~250橫紋6~20第十五頁，共44頁。為改善木材腐朽、蟲害、易燃等不利因素，對木材要進行加工處理，以提高其耐久性。

1.防腐處理主要措施是通風和防潮，使木材的存在環(huán)境不適于真菌寄生和繁殖。當木材含水率在20%以下時，腐朽菌停止發(fā)育，不會發(fā)生腐朽；當含水率在100%以上時，如地下水位以下的木樁也不會腐朽；加強通風使環(huán)境濕度降低，經(jīng)常處于干燥狀態(tài)；表面涂油漆起隔熱防菌作用。另一種防腐方法是涂抹防腐劑，其毒性斷絕了木材供給真菌的養(yǎng)料，并將其毒死。多數(shù)防腐劑也可以同時防蟲，二者互相結合使用的是防腐防蟲劑。

2.木材阻燃木材的燃燒溫度在260～290℃之間，但若在100～150℃的溫度條件下持續(xù)較常時間，木材也可能被點燃。因此除按規(guī)范的要求進行木結構設計外，對防火要求較高的建筑物可采用防火涂料處理，使其變?yōu)殡y燃木材。

木材處理第十六頁，共44頁。質輕而高強彈性韌性好導熱系數(shù)小裝飾性好易于加工

木材的優(yōu)缺點各向異性脹縮變形大易燃、易腐第十七頁，共44頁。混凝土及鋼筋混凝土

混凝土是由水泥、水、砂、石按一定比例混合，經(jīng)過攪拌、澆筑成形、凝固硬化形成的人造石材?；炷林械纳昂褪诨炷林衅鸸羌茏饔?。水泥為膠結材料，水使水泥水化，水和水泥相互作用則產(chǎn)生物理、化學變化，形成凝膠體將骨料膠結在一起形成混凝土塊材。

第十八頁，共44頁。

水灰比（W/C）是混凝土中用水量和用水泥量的重量比。它是配制混凝土的重要指標參數(shù)，是影響混凝土抗壓強度的重要因素.

圖混凝土強度與水灰比的關系曲線混凝土強度的主要影響因素第十九頁，共44頁。砂

有海砂、河砂、山砂，砂的顆粒在0.15～5mm之間，它和水泥拌和在一起用以填充石子間的空隙，而不與水泥發(fā)生化學作用。

石

有碎石、卵石。碎石表面粗糙、多棱角，與水泥漿粘合較好，但拌和物和易性差。卵石表面圓滑，多為圓形、橢圓形石塊，因此與水泥漿之間粘結性能較差。但其拌和物的和易性較好。第二十頁，共44頁。

配合比是指1m3混凝土中，水泥、砂子、石子和水的用量比?；炷僚浜媳仍O計的基本要求是：強度高，耐久性、和易性好，滿足各項指標要求，同時節(jié)約水泥，降低混凝土的成本?；炷恋呐渲频诙豁摚?4頁?；炷恋膹姸鹊燃?/p>

混凝土的強度是指混凝土在承受各種力作用時，所能承受的極限應力值。我國規(guī)范規(guī)定的混凝土等級共十個等級，為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C60。

C30表示邊長為15cm的混凝土立方體，在溫度20℃和相對濕度90%以上潮濕空氣中養(yǎng)護28天所測的強度為30MPa其保證率為95%。第二十二頁，共44頁。價格低廉可塑性好配制靈活抗壓強度高耐火性好耐久性好與鋼筋粘結好混凝土的優(yōu)缺點自重大、比強度低抗拉強度低導熱系數(shù)大硬化較慢，生產(chǎn)周期長第二十三頁，共44頁。

砌體是由石材、粘土、混凝土、工業(yè)廢料等材料做成的板塊，和水泥、石灰膏等膠凝材料與砂、水混合而成的砂漿，疊合粘結而成的復合材料。結構所使用的基本材料，種類繁多，目前使用的大致有空心磚和實心磚兩類。砌體

優(yōu)點價格低廉施工簡便隔熱性好耐火性好缺點強度低毀壞耕地質量問題多第二十四頁，共44頁。

瓦是建筑房屋的材料，目前種類很多，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網(wǎng)水泥瓦、大波瓦、聚氯乙烯波紋瓦、玻璃鋼波形瓦、瀝青瓦和琉璃瓦等。粘土瓦

主要原料為粘土，經(jīng)加水拌勻，壓模成型、干燥、陪燒而成。水泥瓦

以水泥、砂子為主要原料，經(jīng)壓模成型、養(yǎng)護而成。石棉水泥瓦

是以水泥、溫石棉為原料，經(jīng)配制、攪拌、壓濾成型、養(yǎng)護而成。鋼絲網(wǎng)水泥大波瓦

原料為水泥和砂子，拌和澆模時中間放一層冷拔鋼絲網(wǎng)成型養(yǎng)護而成。瓦

第二十五頁，共44頁。

石材用于很多古建筑，如我國的長城、趙洲橋，以及一些石塔等。石材按巖石的分類有花崗巖、砂巖、輝長巖、石灰?guī)r、大理巖、片麻巖和石英巖等。石材按加工種類分有毛石、碎石、料石、板石、條石等。

毛石是在采石場爆破采得的形狀不規(guī)則的石塊，常用于圍墻、基礎、擋土墻、勒角等。

料石由人工或機械開采出六面體石塊，略加鑿琢而成，用途同毛石，但砌體表面平整。

石板用于地面和飾板，一般用于大理石和花崗巖加工成無裂縫、色彩美觀的板材，

長條石可作臺階、路面、地面等。

石材

第二十六頁，共44頁。

按我國標準的規(guī)定，建筑機械分為以下幾種類型：(1)挖掘機械：包括單斗挖掘機、多斗挖掘機、挖掘裝載機。(2)鏟土運輸機械：推土機、鏟運機、翻斗機等。(3)壓實機械：包括壓路機、夯實機等。(4)工程起重機械：包括塔式起重機、履帶起重機、施工升降機等。(5)樁工機械：包括振動樁錘、液壓錘、壓樁機等。(6)路面機械：包括瀝青灑布機、瀝青混凝土攤鋪機等。

建筑機械

建筑機械是工程建設和城鄉(xiāng)建設所用機械設備的總稱，在我國又稱為“建設機械”、“工程機械”等。第二十七頁，共44頁。(7)混凝土機械：包括混凝土攪拌機、混凝土攪拌輸送車、混凝土泵等。(8)混凝土制品機械：包括混凝土砌塊成型機、空心板擠壓成型機等。(9)鋼筋及預應力機械：包括鋼筋強化機械、鋼筋成型機械、鋼筋連接機械、鋼筋預應力機械等。(10)裝修機械：包括灰漿制備及噴涂機械、涂料噴刷機械、地面修整機械、裝修吊藍、手持機動工具等。(11)高空作業(yè)機械：包括高空作業(yè)車、高空作業(yè)平臺等。第二十八頁，共44頁。挖掘機械

單斗液壓挖掘機

第二十九頁，共44頁。鏟土運輸機械推土機鏟運機第三十頁，共44頁。履帶起重機

起重機械

第三十一頁，共44頁。塔式起重機