《混凝土與建筑材料》課件

《混凝土與建筑材料》課程介紹本課程探討混凝土與建筑材料的基本理論與應(yīng)用技術(shù)。通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料性能、生產(chǎn)工藝及應(yīng)用方法，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)能力。課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)成果掌握建材基本理論理解各類建材的物理化學(xué)性質(zhì)熟悉檢測(cè)方法能進(jìn)行材料性能測(cè)試與評(píng)價(jià)應(yīng)用設(shè)計(jì)能力掌握混凝土配合比設(shè)計(jì)綠色建材意識(shí)建筑材料概述定義與范圍用于工程建設(shè)的各類材料的總稱發(fā)展歷程從天然材料到合成材料的演變過程產(chǎn)業(yè)地位建材工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模建筑材料的分類膠凝材料水泥、石膏、石灰等墻體材料磚、砌塊、板材等金屬材料鋼材、鋁合金等有機(jī)材料木材、塑料、防水材料等建筑材料的基本性質(zhì)物理性質(zhì)密度、孔隙率、吸水性力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度、彈性、塑性耐久性抗老化、耐腐蝕、耐候性建筑材料的物理性質(zhì)密度與體積密度材料單位體積質(zhì)量影響材料重量與隔聲性能孔隙率孔隙體積占總體積百分比影響保溫、吸聲性能吸水性與吸濕性材料吸收水分能力影響材料體積穩(wěn)定性建筑材料的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度抵抗外力破壞的能力彈性卸載后恢復(fù)原狀能力塑性受力變形不恢復(fù)能力疲勞性抵抗循環(huán)荷載能力建筑材料的耐久性抗凍性抵抗凍融循環(huán)破壞能力影響因素：孔隙率和吸水率測(cè)量方法：凍融循環(huán)試驗(yàn)?zāi)透g性抵抗化學(xué)侵蝕能力酸堿鹽侵蝕機(jī)理防腐蝕措施耐候性抵抗自然環(huán)境侵蝕能力紫外線老化溫濕度變化影響膠凝材料概述3000年使用歷史人類使用膠凝材料歷史42.6億噸全球水泥產(chǎn)量2021年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)60%中國占比占全球水泥總產(chǎn)量石膏原料來源天然石膏礦或工業(yè)副產(chǎn)品生產(chǎn)工藝煅燒脫水制備半水石膏凝結(jié)特性水化硬化快速，強(qiáng)度較低主要用途裝飾材料、防火材料、模具石灰原料開采石灰石、白云石等碳酸鈣礦物煅燒過程900-1100℃分解得生石灰消化反應(yīng)與水反應(yīng)生成熟石灰硬化過程吸收CO?重新碳酸化硬化水泥的種類普通硅酸鹽水泥、白水泥、硫鋁酸鹽水泥、快硬水泥各種水泥具有不同化學(xué)成分和性能特點(diǎn)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝原料準(zhǔn)備石灰石、粘土破碎混合生料制備磨細(xì)混合至均勻生料煅燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)1450℃高溫熟料制成熟料添加石膏磨細(xì)成品水泥的水化作用時(shí)間(h)水化度(%)強(qiáng)度發(fā)展(%)水泥的性能指標(biāo)1細(xì)度比表面積，影響水化速率2凝結(jié)時(shí)間初凝和終凝時(shí)間，控制施工時(shí)間3安定性體積穩(wěn)定性，防止開裂4強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度，決定等級(jí)水泥的強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)3天抗壓強(qiáng)度(MPa)28天抗壓強(qiáng)度(MPa)32.5級(jí)≥10.0≥32.5且≤52.542.5級(jí)≥12.0≥42.5且≤62.552.5級(jí)≥20.0≥52.5混凝土概述發(fā)展歷史從羅馬時(shí)期至現(xiàn)代工程材料組成結(jié)構(gòu)膠凝材料、骨料、水及外加劑應(yīng)用范圍建筑、道路、橋梁、水利工程市場(chǎng)規(guī)模全球年產(chǎn)量超過100億立方米混凝土的組成材料水泥水砂石空氣水泥在混凝土中的作用膠結(jié)作用水泥漿體膠結(jié)骨料形成整體填充骨料間隙提供粘結(jié)力強(qiáng)度貢獻(xiàn)硬化后水泥漿體提供強(qiáng)度水化產(chǎn)物形成剛性骨架決定混凝土強(qiáng)度上限耐久性影響水泥品種影響混凝土耐久性抗硫酸鹽侵蝕抗碳化能力骨料的分類和要求細(xì)骨料(砂)粒徑小于5mm河砂、海砂、機(jī)制砂要求：級(jí)配良好，含泥量低粗骨料(石)粒徑大于5mm碎石、卵石要求：潔凈堅(jiān)硬，級(jí)配合理特種骨料特殊功能骨料輕質(zhì)骨料、重質(zhì)骨料再生骨料、人工骨料水在混凝土中的作用水化反應(yīng)與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)工作性能提供拌合物流動(dòng)性潤滑作用減小內(nèi)部摩擦改善可塑性養(yǎng)護(hù)作用保證水化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行外加劑的種類和作用減水劑降低用水量，提高強(qiáng)度引氣劑引入微小氣泡，提高抗凍性緩凝劑/早強(qiáng)劑調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度發(fā)展防水劑降低混凝土透水性混凝土拌合物的性能坍落度試驗(yàn)、泌水性測(cè)試、維勃稠度、離析性測(cè)定拌合物性能直接影響施工質(zhì)量和硬化混凝土性能混凝土的和易性流動(dòng)性自重作用下流動(dòng)能力粘聚性抵抗離析的內(nèi)聚能力可塑性在外力作用下變形與保形能力混凝土的強(qiáng)度C20普通混凝土常用住宅建筑C30中等強(qiáng)度一般公共建筑C60高強(qiáng)混凝土高層建筑與橋梁C100+超高強(qiáng)混凝土特殊工程結(jié)構(gòu)影響混凝土強(qiáng)度的因素水灰比最關(guān)鍵因素，比值越低強(qiáng)度越高水泥品質(zhì)水泥強(qiáng)度等級(jí)與用量骨料特性級(jí)配、強(qiáng)度、界面特性養(yǎng)護(hù)條件溫度、濕度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間混凝土的耐久性碳化作用CO?引起堿性降低，導(dǎo)致鋼筋銹蝕凍融循環(huán)水凍結(jié)膨脹導(dǎo)致混凝土表面剝落硫酸鹽侵蝕硫酸鹽與水化產(chǎn)物反應(yīng)導(dǎo)致膨脹破壞混凝土的體積穩(wěn)定性塑性收縮初凝前水分蒸發(fā)引起收縮干燥收縮硬化后水分蒸發(fā)導(dǎo)致收縮溫度變形溫度變化引起的脹縮自生收縮水泥水化引起的內(nèi)部收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)原理強(qiáng)度要求滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和易性需求滿足施工工藝要求耐久性考慮滿足環(huán)境條件要求經(jīng)濟(jì)性原則在滿足性能前提下節(jié)約成本混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟水灰比確定根據(jù)強(qiáng)度和耐久性要求水泥用量計(jì)算根據(jù)水灰比和單位用水量砂率確定根據(jù)最大骨料粒徑和施工要求材料用量計(jì)算通過絕對(duì)體積法計(jì)算各組分用量試配與調(diào)整通過試驗(yàn)驗(yàn)證并優(yōu)化配合比特種混凝土概述高強(qiáng)混凝土、輕質(zhì)混凝土、自密實(shí)混凝土、纖維混凝土、再生混凝土特種混凝土具有特殊性能，應(yīng)用于特定工程環(huán)境高強(qiáng)混凝土定義特點(diǎn)強(qiáng)度等級(jí)C60及以上混凝土高強(qiáng)度、高耐久性微觀結(jié)構(gòu)致密關(guān)鍵技術(shù)低水灰比與高性能外加劑優(yōu)質(zhì)原材料選擇礦物摻合料應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域高層建筑與大跨度結(jié)構(gòu)超高層建筑底層柱大跨度橋梁構(gòu)件輕質(zhì)混凝土定義與分類密度小于1950kg/m3的混凝土輕骨料混凝土泡沫混凝土氣泡混凝土特點(diǎn)輕質(zhì)高保溫，強(qiáng)度較低自重輕，減少結(jié)構(gòu)負(fù)荷保溫隔熱性能好吸聲性能優(yōu)良應(yīng)用保溫墻體與填充材料建筑保溫圍護(hù)結(jié)構(gòu)輕質(zhì)屋面找坡層隔聲樓板填充層自密實(shí)混凝土流動(dòng)性無需振搗自行填充模板抗離析性流動(dòng)過程中保持均質(zhì)性通過性能通過密集鋼筋間隙應(yīng)用領(lǐng)域密集鋼筋結(jié)構(gòu)與復(fù)雜模板纖維增強(qiáng)混凝土抗拉強(qiáng)度增幅(%)韌性增幅(%)再生混凝土廢棄混凝土建筑拆除廢棄物收集破碎處理清洗、破碎、分級(jí)再生骨料替代天然骨料應(yīng)用于新混凝土建筑砂漿概述歷史發(fā)展從石灰砂漿到現(xiàn)代特種砂漿基本組成膠凝材料、細(xì)骨料、水和添加劑主要功能粘結(jié)、找平、保護(hù)、裝飾應(yīng)用領(lǐng)域砌筑、抹面、地面、防水砂漿的分類特種砂漿防水、保溫、裝飾砂漿應(yīng)用分類砌筑、抹面、地面砂漿膠凝材料分類水泥砂漿、混合砂漿、石灰砂漿砂漿的性能指標(biāo)和易性稠度、保水性與流動(dòng)性強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度粘結(jié)性能與基層的粘結(jié)強(qiáng)度耐久性抗凍性、抗?jié)B性與抗裂性砂漿配合比設(shè)計(jì)砂漿種類水泥(kg)石灰膏(kg)砂(kg)強(qiáng)度等級(jí)水泥砂漿300-1450M10混合砂漿2001501400M7.5石灰砂漿-3001350M2.5建筑鋼材概述生產(chǎn)工藝高溫?zé)掍?，軋制成型結(jié)構(gòu)鋼鋼梁、鋼柱、鋼板等構(gòu)件鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的增強(qiáng)材料鋼的生產(chǎn)工藝原料準(zhǔn)備鐵礦石、焦炭、熔劑煉鐵高爐冶煉生鐵煉鋼轉(zhuǎn)爐或電爐精煉鋼水軋制鋼坯軋制成各種型材鋼的化學(xué)成分鐵碳錳硅其他元素鋼的力學(xué)性能彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變成正比，遵循胡克定律屈服階段應(yīng)變?cè)黾佣鴳?yīng)力基本不變強(qiáng)化階段應(yīng)變?cè)黾?，?yīng)力繼續(xù)上升頸縮階段局部變形加劇直至斷裂鋼筋的種類和用途光圓鋼筋表面光滑，HPB300級(jí)箍筋和構(gòu)造鋼筋受力較小部位螺紋鋼筋表面帶肋，HRB400/500級(jí)主筋和主要受力鋼筋梁、柱、板中受拉區(qū)鋼絲和鋼絞線高強(qiáng)度細(xì)直徑鋼材預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件橋梁和大跨度結(jié)構(gòu)鋼筋的力學(xué)性能300MPaHPB300屈服強(qiáng)度光圓鋼筋標(biāo)準(zhǔn)屈服值400MPaHRB400屈服強(qiáng)度常用螺紋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)屈服值25%伸長率鋼筋斷裂前伸長百分比200GPa彈性模量鋼筋彈性階段剛度指標(biāo)預(yù)應(yīng)力鋼材鋼絲高強(qiáng)冷拔鋼絲直徑5-12mm抗拉強(qiáng)度≥1470MPa鋼絞線多根鋼絲絞合而成常見規(guī)格：φ15.2mm抗拉強(qiáng)度≥1860MPa預(yù)應(yīng)力鋼棒直徑粗大的高強(qiáng)鋼筋直徑一般為25-40mm適用于需要抗剪較強(qiáng)場(chǎng)合墻體材料概述傳統(tǒng)磚材粘土磚、灰砂磚等砌塊類混凝土砌塊、加氣混凝土板材類石膏板、纖維水泥板玻璃幕墻單元式、框架式玻璃幕墻燒結(jié)普通磚原料準(zhǔn)備粘土、頁巖等原料粉碎、混合成型擠壓或壓制成型干燥自然或人工干燥焙燒窯爐中950-1050℃燒結(jié)混凝土砌塊混凝土砌塊燒結(jié)磚輕質(zhì)墻板石膏板以石膏為主要原料普通石膏板防水石膏板防火石膏板纖維水泥板水泥與纖維增強(qiáng)材料高強(qiáng)度、耐久性好防火、防潮性能優(yōu)夾芯復(fù)合板兩側(cè)面板中間保溫材料輕質(zhì)高效隔熱保溫性能好防水材料概述特種防水材料聚脲、噴涂、結(jié)晶型高分子防水材料聚氯乙烯、聚乙烯、三元乙丙瀝青基防水材料改性瀝青卷材、瀝青油氈瀝青防水材料發(fā)展歷程從傳統(tǒng)油氈到改性瀝青卷材主要類型SBS彈性體改性、APP塑性體改性性能特點(diǎn)防水、耐老化、適應(yīng)變形應(yīng)用部位屋面、地下室、廚衛(wèi)間高分子防水材料聚氯乙烯(PVC)防水卷材熱塑性塑料，焊接連接耐候性好，可露天使用抗穿刺性能較差三元乙丙(EPDM)橡膠防水卷材合成橡膠，高彈性耐候性極佳伸長率高，適應(yīng)變形聚乙烯(PE)防水卷材熱塑性塑料，化學(xué)穩(wěn)定性高抗穿刺能力強(qiáng)耐腐蝕性好木材概述可再生資源自然生長，環(huán)?？沙掷m(xù)強(qiáng)重比高單位重量承載能力強(qiáng)保溫隔熱導(dǎo)熱系數(shù)低，舒適性好加工性能好易切削、釘接、膠接木材的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)橫切面年輪、早材、晚材、髓線弦切面年輪呈波浪狀或山形紋徑切面年輪呈平行直線，有光澤木材的防腐與防火處理防腐處理化學(xué)藥劑浸漬、涂刷或噴涂防火處理阻燃劑浸漬提高阻燃性能3防潮處理表面涂層阻隔水分滲透綠色建筑材料