《建筑材料》课程学习8

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　　第八章建筑钢材

　　本章重点掌握建筑钢材的力学性能、钢材的冷加工强化以及钢材的标准与选用。

　　一、钢材的概念及分类

　　钢材是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。建筑钢材是指建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用各种型材（如圆钢、角钢、工字钢、钢管）、板材，以及混凝土结构用钢筋、钢丝、钢铰线。

　　钢材的分类：

　　1、按冶炼方法分为转炉钢、平炉钢和电炉钢三种。

　　2、按脱氧方法分为沸腾钢、镇静钢和半镇静（半脱氧）钢。

　　3、按压力加工方式分为热加工钢材和冷加工钢材。

　　4、按化学成分分为非金属钢、低合金钢和合金钢。

　　5、按主要质量等级分为普通质量钢、优质钢和高级优质钢。

　　6、按用途分：建筑钢材一般分为钢结构用钢和混凝土结构用钢两种。

　　二、钢材的性质

　　1、钢材的性质：包括强度、弹性、塑性、韧性以及硬度等内容。

　　（1）抗拉强度：

　　建筑钢材的抗拉强度包括：屈服强度、极限抗拉强度、疲劳强度。

　　屈服强度（屈服极限）：是指钢材在静载作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并产生大量塑性变形时的应力。

　　屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据。

　　极限抗拉强度（抗拉强度）：是钢材在拉力作用下能承受的最大拉应力。

　　屈服强度和抗拉强度是钢材力学性质的主要检验指标。

　　疲劳强度：钢材承受交变荷载的反复作用下，可能在远低于屈服强度时突然发生的破坏。

　　（2）弹性：钢材在静荷作用下，受拉初始阶段，应力与应变成正比例变化，

　　具有这种变形特征的性质称为弹性。其比值就是弹性模量E。弹性模量是衡量钢材低抗变形能力的指标。

　　（3）塑性：常用伸长率（或断面收缩率）和冷弯来表示。

　　伸长率是衡量钢材塑性的重要指标，伸长率越大，钢材塑性越好。

　　冷弯是钢材在常温下承受弯曲变形的能力。

　　（4）冲击韧性：是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。

　　（5）硬度：是在表面局部体积内，抵抗其他较硬物体压入产生塑性变形的能力。

　　2、钢材组成对其性质的影响：

　　（1）钢材的基本组织有铁素体、渗碳体和珠光体三种。

　　铁素体：它赋予钢材以良好的延展性、塑性和韧性，但强度、硬度很低。

　　渗碳体：性质硬而脆，是碳钢的主要强度成分。

　　珠光体：强度较高，塑性和韧性介于铁素体、渗碳体之间。

　　（2）化学成分对钢材性质的影响：

　　碳：随着含碳量增加，钢材的强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。

　　磷、硫：磷能使钢的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降，显著增加钢的冷脆性。磷是降低钢材可焊性的元素之一。硫使钢材产生热脆性，大大降低了钢的热加工性和可焊性；硫偏析较严重，降低了冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。

　　氧、氮：严重降低钢的韧性，促进时效，降低可焊性。

　　硅、锰：当含量较低时（小于1%），可提高钢的强度，对塑性、韧性影响不大。

　　三、冷加工、时效及焊接

　　1、冷加工：是钢材在常温下进行的加工。常见方式有冷拉、冷拔、冷扭、刻痕等。

　　在一定范围内，冷加工变形程度越大，屈服强度提高越多，塑性和韧性降低得越多。

　　2、时效：是钢材随时间的延长，强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。

　　因时效而导致钢材能改变的程度称为时效敏感性。承受振动、冲击荷载作用的重要性结构（如吊车梁、桥梁等），应选用时效敏感性小的钢材。

　　3、焊接：焊接质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢的可焊性能。

　　四、建筑钢材的标准与选用

　　1、钢结构用钢：品种主要是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

　　（1）碳素结构钢：

　　牌号及其表示方法：牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值（195、215、235、255和275MPa五种）、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法等四部分按顺序组成。

　　选用：主要应用的是Q235；Q215钢强度低、塑性大、受力产生变形大，经冷加工后可代替Q235钢使用；Q275钢虽然强度高，但塑性较差，有时轧成带肋钢筋用于混凝土中。

　　（2）低合金高强度结构钢：

　　牌号的表示方法：由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D、E五级）三个部分组成。

　　应用：合金元素加入后，提高了钢材的屈服点，同时具有良好的塑性、冲击韧性、可焊性及耐低温、耐蚀性等，可节约用钢量。

　　3、混凝土结构用钢：主要有热轧钢筋、冷拉热轧钢筋、冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋和预应力混凝土用钢丝及钢绞线。

　　（1）热轧钢筋：有较高的强度，具有一定的塑性、韧性、冷弯和可焊性。主要有用Q235轧制的光圆钢筋和用合金钢轧制的带肋钢筋。

　　（2）冷拉热轧钢筋：将热轧钢筋在常温下拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，即制成的钢筋。

　　（3）冷轧带肋钢筋：是用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在其表面冷轧成三面有肋的钢筋。

　　（4）热处理钢筋：是指将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得需要性能的一种工艺过程。

　　（5）冷拔低碳钢丝：是将直径6.5~8mm的Q235（或Q215）圆盘条通过截面小于钢筋截面的合金拔丝而制成。

　　（5）预应力混凝土用钢丝及钢绞线：是钢厂用优质碳素结构钢经冷加工、再回火、冷轧或绞捻等加工而成的专用产品。

　　五、钢材的防火保护

　　1、钢结构的防火保护：

　　（1）根据不同的耐火极限要求，选用不同的保护方法；

　　（2）给钢柱加做箱形外套，在套内注入水；

　　（3）涂刷防火涂料。

　　2、钢筋的防火保护：增加保护层，或涂刷防火涂料。

　　六、钢材的腐蚀与防止

　　1、钢材腐蚀原因：化学腐蚀与电化学腐蚀。

　　3、防止主要方法：保护膜法、电化学保护法、合金化、提高混凝土的密实度和碱度、足够的保护层厚度。

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篇2：《建筑材料》课程学习9

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　　第九章木材

　　本章主要了解木材的构造、物理力学性能。

　　一、木材的优点

　　1、优点：比强度大，轻质高强；有弹性韧 ，承受冲击和振动作用好；导热性能低，隔热，保温性能好；适当的保养，具有较好的耐久性；便于加工；纹理美观，色调温和，风格典雅，装饰效果好；其弹性，隔热性和暖色调的结合，给人以温馨感；绝缘性能强，无毒性。

　　2、缺点：构造不均匀，呈各向异性；自然缺陷多，影响了材质和使用率；

　　具有湿胀干缩的特点，使用不当容易产生干裂和翘曲；养护不当，易腐朽，霉烂和虫蛀；耐火性差，易燃烧。

　　二、木材的分类和构造

　　1、分类：分针叶树和阔叶树两类。

　　2、构造：

　　宏观构造：木材主要由树皮、木质部和髓心组成。

　　微观构造：木材是由无数管状细胞紧密结合而成。

　　三、木材的物理和力学性质

　　1、含水量：

　　（1）木材中的水：内部有大量的自由水和吸附水，当自由水蒸发，不影响木材的尺寸变化和力学性质，当自由水完全蒸发后，吸附水开始蒸发，木材的体积和强度均匀发生变化。

　　（2）纤维饱和点：当木材中没有自由水，而细胞壁内充满吸附水，达到饱和状态时，称为纤维饱和点。

　　（3）平衡含水率：当木材的含水率与周围空气相对湿度达到平衡时，称为木材的平衡含水率。

　　2、湿胀干缩（变形）：

　　木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材变形，即湿胀干缩。

　　3、木材的强度：

　　木材按受力状态分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。

　　木材强度除由本身组成构造因素决定外，还与含水率、疵病（木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等）、外力持续时间、温度等因素有关。

　　四、木材的防护

　　1、木材的干燥：分自然干燥和人工干燥两种。

　　2、木材的防腐：干燥法、防腐剂法、涂料覆盖三种方法。

　　3、木材的防火：防火浸剂浸渍木材、防火涂料涂刷或喷洒木材表面二种。

　　五、木材在建筑工程中的应用

　　较多采用人造木材，常用的有：胶合板、纤维板、刨花板、木丝板、木屑板、细木工板等。

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　　第十章防水材料

　　本章主要了解石油沥青的组成、结构与技术性质的关系，掌握各种新型防水

　　材料的应用。

　　一、防水材料的分类

　　防水材料按状态可分为防水涂料（如高聚物改性沥青涂料、合成高分子涂料等）、建筑密封防水材料（如沥青嵌缝油膏、丙烯酸密封膏、聚氨酯密封膏、聚硫密封膏、硅酮密封膏等）、防水粘结材料以及防水卷材（如SBS、APP、EPDM、PVC等）。

　　防水材料按其组成可分为沥青材料、沥青基制品防水材料、改性沥青防水材料和合成高分子防水材料。

　　二、沥青

　　1、石油沥青：是石油经蒸馏等工序提炼出各种轻质油（如汽油、煤油、柴油等）及润滑油后得到的渣油，或再经加工而得到的物质。

　　（1）石油沥青的组分主要有油分、树脂和地沥青质。油分是决定沥青流动性的组分；树脂是决定沥青塑性和粘结性的组分；地沥青质是决定沥青粘性和温度稳定性的组分。

　　石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。胶体结构形式有溶胶结构、凝胶结构、溶-凝胶结构。

　　（2）石油沥青的技术性质：

　　防水性：具有良好的防水性。

　　粘滞性（粘性）：是指沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。

　　塑性：是指沥青在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。

　　温度敏感性：是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

　　大气稳定性：是指沥青在热、阳光、氧气等大气因素的长期综合作用下，抵抗老化的性能。

　　2、改性沥青：沥青不能满足工程实际需要，对沥青进行改性后的沥青。有矿物填充料改性、聚合物改性（SBS、APP）和其他改性（再生橡胶改性沥青橡胶和树脂共混改性沥青）。

　　三、沥青防水材料

　　1、沥青防水涂料：是指以沥青为基料，矿物胶体为乳化剂，在机械强制搅拌下将沥青乳化制成的水性沥青基厚质防水涂料。

　　主要用于Ⅲ级和Ⅳ级防水等级的工业与民用建筑的屋面防水、地下混凝土的防水防潮以及卫生间的防水等。

　　2、建筑防水沥青嵌缝油膏：是以石油沥青为基料，加入改性材料、稀释剂及填充料等混合制成的膏状材料。广泛用于各种屋面板、空心板和墙板的接缝处防水密封；也可以用于混凝土跑道、道路、桥梁及各种构筑物的伸缩缝、施工缝等的嵌缝密封材料。

　　四、新型防水材料

　　1、新型防水卷材：

　　（1）高聚物改性沥青防水卷材：SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材。

　　（2）合成高分子防水卷材：三元乙丙（EPDM）橡胶防水卷材、聚氯乙烯

　　（PVC）塑料防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材。

　　2、新型防水涂料：

　　（1）高聚物改性沥青防水涂料：再生橡胶改性沥青防水涂料、水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料和SBS橡胶沥青防水涂料。

　　（2）合成高分子防水涂料：聚氯酯防水涂料、石油沥青聚氯酯防水涂料、硅橡胶防水涂料。

　　3、新型建筑密封材料：

　　建筑密封材料是能承受位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的材料。

　　按性能分为弹性密封材料和塑性密封材料；按使用时的组分分为单组分密封材料和多组分密封材料；按组成材料分为改性沥青密封材料和合成高分子密封材料。品种有：丙烯酸脂密封膏、聚氨酯密封膏、聚硫密封膏、硅酮密封膏。

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　　第十一章建筑塑料

　　本章主要了解塑料的主要技术性质和建筑塑料制品的应用。

　　一、塑料的概念、组成、分类

　　1、概念：塑料是以合成树脂为主要组成材料，在一定温度和压力下，可塑制成各种形状，且在常温、常压下能保持其形状不变的有机合成材料。

　　2、组成：合成树脂、添加剂。

　　合成树脂：是以人工合成的高分子聚合物，简称树脂。按生产时合成方法不同，分为加聚树脂和缩聚树脂；按受热时发生的变化不同，分为热塑性树脂和热固性树脂。

　　添加剂有填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂等。

　　3、分类：

　　按树脂的合成方法分为聚合物塑料和缩合物塑料。

　　按受热时所发生的变化不同分为热塑性塑料和热固性塑料。

　　二、塑料的性质及常用品种

　　1、主要性质：

　　优点：质量轻、比强度高、保温绝热性好、加工性能好、富有装饰性。

　　缺点：易老化、易燃、耐热性差、刚性差等。

　　2、常用品种：聚乙烯塑料（PE）、聚氯乙烯塑料（PVC）、聚苯乙烯塑料（PS）、

　　聚丙烯塑料（PP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酯树脂（PR）、酚醛树脂（PF）、有机硅树酯（Si）。

　　三、建筑塑料制品的应用

　　1、塑料门窗：

　　可分为全塑门窗、复合门窗和聚氨脂门窗。

　　特点：具有耐水、耐腐蚀、气密性、水密性、绝热性、隔声性、耐燃性、尺寸稳定性、装饰性好等。

　　2、塑料管材：

　　可分为硬管和软管；按主要原料可分聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、

　　ABS管、聚丁烯管、玻璃钢管等。

　　特点：与金属管材相比，具有质轻、不生锈、不生苔、不易积垢、管壁光滑、对流体阻力小、安装加工方便、节能等。

　　3、塑料壁纸：

　　壁纸按材料不同分为：纸面纸底壁纸、纺织物壁纸、天然材料壁纸、塑料壁纸。

　　塑料壁纸可分为三大类：普通壁纸、发泡壁纸和特种壁纸。

　　4、塑料地板：

　　特点：与传统的地面材料相比，具有质轻、美观、耐磨、耐腐朽、防潮、防火、吸声、绝热、有弹性、施工方便、易于清洗与保养。

　　按所用树脂可分为聚氯乙烯塑料地板、氯乙烯-醋酸乙烯塑料地板、聚乙烯塑料地板、聚丙烯塑料地板；

　　按形状可分为块状与卷状；

　　按质地可分为半硬质与软质；

　　按产品结构可分为单层与多层复合；

　　此外，还有无缝塑料地面（塑料涂布地面）、石棉塑料地板、橡胶地板、抗静电塑料地板。

　　4、其他塑料制品：有塑料饰面板、玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）、塑料薄膜、用合成纤维织物加强的薄膜。

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　　第十二章绝热材料和吸声材料

　　本章主要了解绝热材料和吸声材料的基本性质。

　　一、绝热材料

　　概念：用于控制室内热量外流的材料叫做保温材料；把防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材料。保温、隔热材料统称为绝热材料。

　　绝热材料的基本性能：

　　1、导热系数：是通过材料本身热量传导能力大小的量度，它受本身物质构成、孔隙率、材料所处环境的湿度、温度及热流方向的影响。

　　2、温度稳定性：材料在受热作用下保持其原有性能不变的能力。

　　3、强度：通常采用抗压强度和抗折强度。

　　常用绝热材料：

　　常用保温绝热材料按其成分分为有机和无机两大类。

　　无机绝热材料是用矿物质原料制成的材料，呈散粒状、纤维状或多孔状。

　　1、无机纤维状绝热材料：常用有玻璃棉及制品、矿棉及矿棉制品。

　　2、无机散粒状绝热材料：常用有膨胀蛭石及制品、膨胀珍珠岩及制品。

　　3、无机多孔类绝热材料：常用有泡沫混凝土、加气混凝土、硅藻土、微孔硅酸钙、泡沫玻璃。

　　4、有机绝热材料：是用有机原料制成。轻质板材由于多孔、吸湿性大、不耐久、不耐高温，只能用于低温绝热。常用有泡沫塑料、植物纤维类绝热板（如软木板、木丝板、甘蔗板、蜂窝板）、窗用绝热薄膜等。

　　二、吸声材料

　　1、材料的吸声性能：

　　吸声系数是评定材料吸声性能好坏的主要指标。

　　材料的吸声性能除与材料本身性质、厚度及材料表面的条件有关外，尚与声波的入射角度和频率有关。凡6 个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，可称为吸声材料。

　　2、选用吸声材料的基本要求：

　　（1）选择气孔是开放的且互相连通的材料。保温材料要求封闭的、不连通的气孔。

　　（2）吸声材料应设置在护壁台以上，安装时应考虑材料的胀缩。

　　（3）尽可能选用吸声系数较高的材料。

　　（4）注意吸声材料和隔声材料的区别。

　　3、隔声材料：应选择密实、沉重的材料（如粘土砖、钢筋混凝土、钢板等）作为隔声材料。对固体声隔声最有效的措施是采用不连续的结构处理。