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想吃“建筑”这碗饭你不可不知的技术基础知识

每个行业的从业人员都有其应知应会的“基础知识”或“基本技能”,对于吃“建筑”这碗饭的人来说,建筑材料基础知识就属于这类“应知应会”的知识!

建筑材料的概念

所谓建筑材料,就是一切能够构成工程实体(包括建筑物和构筑物)的材料的统称。它们是一切土木建筑工程建设的物质基础。

掌握建筑材料的品种、性质以及这些性质的变化规侓并能正确使用,这对保证工程建设的技术经济效果极为重要!

建筑材料的分类

建筑材料的品种很多,一般分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料又分为黑色金属(钢、铁)和有色金属(黑色金属以外的所有其他金属);而非金属材料按其化学成分,又有无机材料与有机材料之分。但目前更为通用和推崇的建筑材料分类方法是按其在建筑物中所发挥的主要作用进行分类的,既分为结构性建筑材料、装饰性建筑材料和功能性建筑材料三类。

因篇幅原因,这里只介绍几种最重要、最常用的结构性建筑材料知识,为从业者提供帮助。

一、水泥:

水泥是一种呈粉末状、与水混合后经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体,并能将散状材料胶结成整体的无机、水硬性胶凝材料。其主要生产原材料为石灰石、粘土和铁矿粉。

1、水泥的品种

水泥的品种按水泥的主要水硬性物质名称可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥、氟铝硫酸盐水泥、磷酸等。

按水泥的用途和性质还可分为通用水泥和特种水泥。

目前我国在建筑工程中最常用的是通用硅酸盐水泥:它是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。按混合材料的品种和掺量,通用硅酸盐水泥可分为(1)硅酸盐水泥;(2)普通硅酸盐水泥;(3)矿渣硅酸盐水泥;(4)火山灰硅酸盐水泥;(5)粉煤灰硅酸盐水泥;(6)复合硅酸盐水泥。

水泥

2、水泥的主要技术要求有:

(1)凝结时间:分“初凝时间”和“终凝时间”:

初凝时间是指从水泥加水拌和时起至水泥浆开始失去可塑性之间所需的这段时间;终凝时间是指从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。

上述(1)~(6)六大常用品种水泥的初凝时间均不得短于45分至钟;硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6、5小时,其他五类常用水泥的终凝时间不得长于10小时。

(2)体积安定性:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。

不均匀的体积变化,将会使水泥石开裂,导致混凝土构件产生膨胀性裂缝(实验室通常采用“沸煮法”检验其是否合格)。

(3)强度及强度等级:水泥的强度是评价和选用水泥的重要指标,也是划分水泥强度等级的重要依据。

各品种水泥强度等级如下:

硅酸盐水泥:42.5;42.5R; 52.5;52.5R;62.5;62.5R.

普通硅酸盐水泥:42.5;42.5R;52.5;52.5R.

矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、:32.5;32.5R;42.5;42.5R;52.5;52.5R.

复合硅酸盐水泥:32.5R;42.5;42.5R;52.5;525R.

二、建筑钢材:

钢材是以铁为主要元素,含碳量在0.02%~2.06/%之间,并含有其他元素的合金材料。按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。

建筑钢材的主要钢种有碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

碳素结构钢的牌号主要有Q195、Q215、Q235、Q275;字母Q代表钢的屈服强度,后面的数字为屈服强度值,并根据磷、硫杂质的含量多少分为A、B、C、D四个质量等级。

钢的脱氧方法分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)、特殊镇静钢(TZ)。

常用的建筑钢材按其使用用途一般分钢结构用钢、钢筋混凝土结构用钢和建筑装饰用钢材制品。

1、钢结构用钢:主要包括热轧成型的钢板和型钢等。

钢板分为厚钢板(厚度大于4mm)和薄钢板(厚度小于4mm).。

型钢主要有工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、角钢等。

2、钢管混凝土结构用钢:所谓钢管混凝土结构就是在薄壁钢管内填充普通混凝土而形成的复合结构,

其截面形状有方形、圆形和多边形。所用薄壁钢管有焊接(直缝焊接、螺旋缝焊接)管和无缝钢管。

3、钢筋混凝土结构用钢:主要有热轧钢筋、预应力混凝土热处理钢筋及钢丝、钢绞线等。

热轧钢筋主要有热轧光圆钢筋(HPB)和热轧带肋钢筋(HRB)两种。

热轧钢筋的牌号按其屈服强度标准值可分为HPB300(光圆钢筋)和HRB335、HRB400、HRBF400、RRB400、

HRB500、HRBF500(以上均为热轧带肋钢筋);其中HRB为普通热轧钢筋,HRBF为细晶粒热轧钢筋,RRB为余热处理钢筋。

在有较高抗震要求的设计中,宜采用热轧带肋钢筋牌号后加'E'的钢筋品种(如HRB400E等)。

抗震设计钢筋除应符合相应钢筋牌号的屈服强度标准值和抗拉强度标准值以外,尚应满足以下要求:

(1)钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25;

(2)钢筋实测屈服强度与钢筋屈服强度标准值之比不大于1.30;

(3)钢筋的最大力总伸长率不小于9%。

钢筋

4、建筑装饰用钢材制品:主要有不锈钢制品和镀锌轻钢龙骨等

(1)不锈钢:是指含铬量在12%以上的铁基合金钢。铬的含量越高,抗腐蚀性就越好。

用于建筑装饰的不锈钢材主要有厚度小于2mm的薄板及用薄板加工制成的管材、型材等;

(2)轻钢龙骨:就是以镀锌钢带或薄钢板为原料经多道工艺轧制而成的断面呈U、C、T、L形的薄壁杆件。

按使用部位分为吊顶龙骨和墙体龙骨。主要用于装配各种类型的石膏板、钙塑板、吸音板等。

三、混凝土(工程简化为砼)

从工程简化字就可看出,混凝土是一种人工石,一般由水泥、砂、石和水组成。有时为了改善混凝土的某些性能,还时常加入一些适量的外加剂和掺合料等。

1、混凝土的组成材料及技术要求

(1)水泥

水泥的主要技术要求如前所述。

水泥强度等级的选择一般以混凝土强度等级的1.5~2.0倍为宜。对高强度混凝土可取0.9~1.5倍。

(2)细骨料

粒径在4.75mm以下的骨料成为细骨料,在普通混凝土中指的是砂。

砂可分为天然砂和人工砂。

天然砂包括河砂、湖砂、海砂(淡化海砂)和山砂。

人工砂是指经除土处理的机制砂和混合砂。

工程中尤以河砂(干净且符合有关技术标准的要求)最为常用。

砂按其颗粒的粗细程度(通常用细度模数表示)可分为粗、中、细三级。

混凝土用砂要求洁净,砂中所含有的泥块、云母、有机物等有害杂质规范都做了相应规定,不做赘述。

(3)粗骨料

粒径大于5mm的骨料称为粗骨料,普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。

由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的粗骨料称为碎石或碎卵石,由自然条件作用而形成的粗骨料称为卵石。

混凝土用粗骨料的技术要求

a、颗粒级配及最大粒径:

颗粒级配分连续粒级和单粒级两种。以连续级配使用较多。

粗骨料中公称粒径的上限称为最大粒径,在满足技术要求的前提下粗骨料的最大粒径尽量大些为宜,以节约水泥。

但在钢筋混凝土结构中,粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板可允许最大粒径达到板厚的1/3,但不得超过40mm。

对于泵送混凝土,碎石的最大粒径应不大于输送管径的1/3,卵石的粒径应不大于输送管径的1/2.5。

混凝土佈料机

b、粗骨料的强度

用于制作粗骨料的岩石强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。

c、粗骨料的有害杂质及针、片状颗粒

粗骨料中所含泥块、淤泥、硫化物、有机物等有害物质及骨料中针、片状的颗粒含量过大均会影响混凝土的质量,故有关规范都做了相应规定,应认真执行。

(4)水

混凝土的拌和及养护用水的水质必须符合《混凝土用水标准》JGJ63—2006的有关规定,且混凝土拌合用水不应有漂浮明显的油脂和泡沫,不应有明显的颜色和异味。

未经处理的海水不得用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构工程。

在无法获得水源的情况下,海水可用于素混凝土,但不宜用于装饰混凝土。

(5)外加剂:

外加剂是为改变混凝土的某些性能而掺加的某种材料,目前在工程中已得到广泛应用,有人称之为混凝土的第五组份,掺量一般不大于水泥用量的5%。具体掺量应由试验确定。

外加剂包括减水剂、早强剂、抗冻剂、膨胀剂等。

外加剂的质量及使用应严格遵守《混凝土外加剂》GB8076—2008、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119—2013等相关技术标准。

2、混凝土的技术性能

(1)混凝土拌合物的和易性:

混凝土在未凝结硬化前称为混凝土拌合物(也称新拌混凝土)。

混凝土拌合物的和易性,又称工作性,是一项综合技术性质,包括流动性、粘聚性、和保水性三方面的含义。是在施工操作过程中能获得质量均匀、成型密实的性能。

工程中常用塌落度试验来测定拌合物的流动性指标,粘聚性和保水性则主要通过目测和经验进行评定。

塌落度检测

(2)混凝土的强度等级:

混凝土的强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来划分的,普通混凝土划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80共14个强度等级,其强度单位为MPa。

混凝土的轴心抗压强度一般要小于立方体抗压强度,当立方体抗压强度在10~55MPa范围内时,轴心抗压强度是立方体抗压强度的70%~80/%,

混凝土的抗拉强度很小,一般只有抗压强度的1/20~1/10。

(3)混凝土的变形性能:

混凝土的变形主要分为两大类:既非荷载型变形和荷载型变形。

非荷载型变形是指物理化学因素引起的变形。包括温度变形、干缩变形等。

荷载型变形又可分为短期荷载作用下的变形和长期荷载作用下的变形(徐变)。

(4)混凝土的耐久性

耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力。它是一个综合性概念,包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化及混凝土中的钢筋锈蚀等所造成的影响。

混凝土的抗渗性能用抗渗等级来表示分为P4、P6、P8、P10、P12和大于P12共六个等级。

混凝土的抗冻性能用抗冻等级来表示分为F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400和大于F400共九个等级。凡抗冻等级在F50以上的混凝土均称为抗冻混凝土。

混凝土的抗侵蚀性是指在处于侵蚀性介质环境中(如:硫酸盐、碳酸盐、酸、碱溶液、海水等)所具有的抗侵蚀能力。

混凝土的碳化是指环境中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用而生成碳酸钙和水,使混凝土的碱度降低,削弱了混凝土对钢筋的保护作用而使钢筋锈蚀。碳化还可增加混凝土的收缩而导致抗拉、抗折强度降低。

另外,钢筋的混凝土保护层厚度也对钢筋的锈蚀、混凝土的耐久性产生影响,施工中必须加以重视!

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