《混凝土与建筑材料》课件

《混凝土与建筑材料》课程介绍本课程探讨混凝土与建筑材料的基本理论与应用技术通过系统学习材料性能、生产工艺及应用方法，培养专业技术能力课程目标和学习成果掌握建材基本理论理解各类建材的物理化学性质熟悉检测方法能进行材料性能测试与评价应用设计能力掌握混凝土配合比设计绿色建材意识建筑材料概述定义与范围用于工程建设的各类材料的总称发展历程从天然材料到合成材料的演变过程产业地位建材工业是国民经济基础性产业市场规模建筑材料的分类胶凝材料墙体材料水泥、石膏、石灰等砖、砌块、板材等有机材料金属材料木材、塑料、防水材料等钢材、铝合金等建筑材料的基本性质物理性质密度、孔隙率、吸水性力学性质强度、弹性、塑性耐久性抗老化、耐腐蚀、耐候性建筑材料的物理性质密度与体积密度孔隙率吸水性与吸湿性材料单位体积质量孔隙体积占总体积百分比材料吸收水分能力影响材料重量与隔声性能影响保温、吸声性能影响材料体积稳定性建筑材料的力学性质强度抵抗外力破坏的能力弹性卸载后恢复原状能力塑性受力变形不恢复能力疲劳性抵抗循环荷载能力建筑材料的耐久性抗冻性耐腐蚀性耐候性抵抗冻融循环破坏能力抵抗化学侵蚀能力抵抗自然环境侵蚀能力•影响因素孔隙率和吸水率•酸碱盐侵蚀机理•紫外线老化•测量方法冻融循环试验•防腐蚀措施•温湿度变化影响胶凝材料概述年亿吨

300042.6使用历史全球水泥产量人类使用胶凝材料历史年统计数据202160%中国占比占全球水泥总产量石膏原料来源生产工艺凝结特性天然石膏矿或工业副产煅烧脱水制备半水石膏水化硬化快速，强度较品低主要用途装饰材料、防火材料、模具石灰原料开采石灰石、白云石等碳酸钙矿物煅烧过程℃分解得生石灰900-1100消化反应与水反应生成熟石灰硬化过程吸收₂重新碳酸化硬化CO水泥的种类普通硅酸盐水泥、白水泥、硫铝酸盐水泥、快硬水泥各种水泥具有不同化学成分和性能特点硅酸盐水泥的生产工艺原料准备石灰石、粘土破碎混合生料制备磨细混合至均匀生料煅烧回转窑内℃高温熟料1450制成熟料添加石膏磨细成品水泥的水化作用水泥的性能指标细度1比表面积，影响水化速率凝结时间2初凝和终凝时间，控制施工时间安定性3体积稳定性，防止开裂强度4抗压强度，决定等级水泥的强度等级强度等级天抗压强度天抗压强度3MPa28MPa级且

32.5≥

10.0≥

32.5≤

52.5级且

42.5≥

12.0≥

42.5≤

62.5级

52.5≥

20.0≥

52.5混凝土概述组成结构应用范围胶凝材料、骨料、水及外加剂建筑、道路、桥梁、水利工程发展历史市场规模从罗马时期至现代工程材料全球年产量超过亿立方米100混凝土的组成材料水泥在混凝土中的作用胶结作用强度贡献水泥浆体胶结骨料形成整体硬化后水泥浆体提供强度•填充骨料间隙•水化产物形成刚性骨架•提供粘结力•决定混凝土强度上限耐久性影响水泥品种影响混凝土耐久性•抗硫酸盐侵蚀•抗碳化能力骨料的分类和要求细骨料砂粗骨料石特种骨料粒径小于粒径大于特殊功能骨料5mm5mm河砂、海砂、机制砂碎石、卵石•轻质骨料、重质骨料•••要求级配良好，含泥量低•要求洁净坚硬，级配合理再生骨料、人工骨料•水在混凝土中的作用水化反应工作性能润滑作用与水泥发生化学反应提供拌合物流动性减小内部摩擦改善可塑性养护作用保证水化反应持续进行外加剂的种类和作用减水剂降低用水量，提高强度引气剂引入微小气泡，提高抗冻性缓凝剂早强剂/调节凝结时间和强度发展防水剂降低混凝土透水性混凝土拌合物的性能坍落度试验、泌水性测试、维勃稠度、离析性测定拌合物性能直接影响施工质量和硬化混凝土性能混凝土的和易性流动性自重作用下流动能力粘聚性抵抗离析的内聚能力可塑性在外力作用下变形与保形能力混凝土的强度C20普通混凝土常用住宅建筑C30中等强度一般公共建筑C60高强混凝土高层建筑与桥梁C100+超高强混凝土特殊工程结构影响混凝土强度的因素水灰比水泥品质最关键因素，比值越低强度越高水泥强度等级与用量养护条件骨料特性温度、湿度与养护时间级配、强度、界面特性混凝土的耐久性碳化作用冻融循环硫酸盐侵蚀₂引起碱性降低，导致钢筋锈蚀水冻结膨胀导致混凝土表面剥落硫酸盐与水化产物反应导致膨胀破坏CO混凝土的体积稳定性塑性收缩初凝前水分蒸发引起收缩干燥收缩硬化后水分蒸发导致收缩温度变形温度变化引起的胀缩自生收缩水泥水化引起的内部收缩混凝土的配合比设计原理强度要求和易性需求满足设计强度等级满足施工工艺要求耐久性考虑经济性原则满足环境条件要求在满足性能前提下节约成本混凝土配合比设计步骤水灰比确定根据强度和耐久性要求水泥用量计算根据水灰比和单位用水量砂率确定根据最大骨料粒径和施工要求材料用量计算通过绝对体积法计算各组分用量试配与调整通过试验验证并优化配合比特种混凝土概述高强混凝土、轻质混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、再生混凝土特种混凝土具有特殊性能，应用于特定工程环境高强混凝土定义特点关键技术强度等级及以上混凝土低水灰比与高性能外加剂C60•高强度、高耐久性•优质原材料选择•微观结构致密•矿物掺合料应用应用领域高层建筑与大跨度结构•超高层建筑底层柱•大跨度桥梁构件轻质混凝土定义与分类特点应用密度小于的混凝土轻质高保温，强度较低保温墙体与填充材料1950kg/m³•轻骨料混凝土•自重轻，减少结构负荷•建筑保温围护结构泡沫混凝土•保温隔热性能好•轻质屋面找坡层•气泡混凝土•吸声性能优良•隔声楼板填充层•自密实混凝土流动性抗离析性通过性应用领域无需振捣自行填充模流动过程中保持均质能通过密集钢筋间隙密集钢筋结构与复杂板性模板纤维增强混凝土再生混凝土废弃混凝土建筑拆除废弃物收集破碎处理清洗、破碎、分级再生骨料替代天然骨料应用于新混凝土建筑砂浆概述历史发展基本组成从石灰砂浆到现代特种砂浆胶凝材料、细骨料、水和添加剂应用领域主要功能砌筑、抹面、地面、防水粘结、找平、保护、装饰砂浆的分类特种砂浆防水、保温、装饰砂浆应用分类砌筑、抹面、地面砂浆胶凝材料分类水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆砂浆的性能指标和易性稠度、保水性与流动性强度抗压强度与抗折强度粘结性能与基层的粘结强度耐久性抗冻性、抗渗性与抗裂性砂浆配合比设计砂浆种类水泥石灰膏砂强度等级kg kgkg水泥砂浆300-1450M10混合砂浆2001501400M

7.5石灰砂浆-3001350M

2.5建筑钢材概述生产工艺结构钢钢筋高温炼钢，轧制成型钢梁、钢柱、钢板等构件混凝土结构中的增强材料钢的生产工艺原料准备铁矿石、焦炭、熔剂炼铁高炉冶炼生铁炼钢转炉或电炉精炼钢水轧制钢坯轧制成各种型材钢的化学成分钢的力学性能弹性阶段应力与应变成正比，遵循胡克定律屈服阶段应变增加而应力基本不变强化阶段应变增加，应力继续上升颈缩阶段局部变形加剧直至断裂钢筋的种类和用途光圆钢筋螺纹钢筋钢丝和钢绞线表面光滑，级表面带肋，级高强度细直径钢材HPB300HRB400/500•箍筋和构造钢筋•主筋和主要受力钢筋•预应力混凝土构件•受力较小部位梁、柱、板中受拉区•桥梁和大跨度结构•钢筋的力学性能300MPa屈服强度HPB300光圆钢筋标准屈服值400MPa屈服强度HRB400常用螺纹钢筋标准屈服值25%伸长率钢筋断裂前伸长百分比200GPa弹性模量钢筋弹性阶段刚度指标预应力钢材钢丝钢绞线预应力钢棒高强冷拔钢丝多根钢丝绞合而成直径粗大的高强钢筋直径•常见规格•直径一般为•5-12mmφ

15.2mm25-40mm•抗拉强度•抗拉强度•适用于需要抗剪较强场合≥1470MPa≥1860MPa墙体材料概述传统砖材砌块类粘土砖、灰砂砖等混凝土砌块、加气混凝土玻璃幕墙板材类单元式、框架式玻璃幕墙石膏板、纤维水泥板烧结普通砖原料准备成型干燥焙烧粘土、页岩等原料粉碎、混挤压或压制成型自然或人工干燥窑炉中℃烧结950-1050合混凝土砌块轻质墙板石膏板纤维水泥板夹芯复合板以石膏为主要原料水泥与纤维增强材料两侧面板中间保温材料普通石膏板•高强度、耐久性好•轻质高效•防水石膏板•防火、防潮性能优•隔热保温性能好•防火石膏板•防水材料概述特种防水材料聚脲、喷涂、结晶型高分子防水材料聚氯乙烯、聚乙烯、三元乙丙沥青基防水材料改性沥青卷材、沥青油毡沥青防水材料发展历程从传统油毡到改性沥青卷材主要类型弹性体改性、塑性体改性SBS APP性能特点防水、耐老化、适应变形应用部位屋面、地下室、厨卫间高分子防水材料聚氯乙烯防水卷材三元乙丙橡胶防PVC EPDM水卷材热塑性塑料，焊接连接合成橡胶，高弹性•耐候性好，可露天使用•耐候性极佳•抗穿刺性能较差•伸长率高，适应变形聚乙烯防水卷材PE热塑性塑料，化学稳定性高•抗穿刺能力强•耐腐蚀性好木材概述可再生资源强重比高保温隔热自然生长，环保可单位重量承载能力导热系数低，舒适持续强性好加工性能好易切削、钉接、胶接木材的结构与性质横切面弦切面径切面年轮、早材、晚材、髓线年轮呈波浪状或山形纹年轮呈平行直线，有光泽木材的防腐与防火处理防腐处理化学药剂浸渍、涂刷或喷涂防火处理阻燃剂浸渍提高阻燃性能防潮处理3表面涂层阻隔水分渗透绿色建筑材料概述生态环保节约资源减少环境污染和生态破坏降低能耗和原材料消耗全生命周期健康舒适从生产到回收全过程环保无毒无害，改善室内环境建筑材料的发展趋势纳米技术应用纳米材料提升性能智能材料自感知、自修复、自调节再生循环废弃物再利用技术提升低碳环保减少碳排放，节能减排课程总结与展望理论基础掌握建材基本理论与性能实验技能具备材料检测与评价能力设计应用能进行材料选择与配合比设计创新思维关注新材料发展与应用。