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这是一个关于新型建筑材料应用論文PPT课件主要介绍新型建筑材料的定义、国内外新型建材的发展现状、新型建材的特点和发展的必要性。工程师继续教育《新型建筑工程材料及应用》 第一篇 结构材料 （结构材料： 是以力学性能为基础主要利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料。） 第一篇 結构材料结构材料是以力学性能为基础以制造受力构件所用材料，同时对物理或化学性能也有一定要求如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等 。最常用的结构材料是各种牌号的钢材、混凝土 第一章 高性能混凝土高性能混凝土基本理念 1.高性能混凝土不是混凝土的一個品种而是达到工程结构耐久性的质量要求和目标。 2.“混凝土的质量不是实验室配出来的而是经过优选配合比的混凝土由生产、设计、施工和管理人员在结构中实现的”。一.混凝土发展历史及相关问题：混凝土(定义---类别—水泥,沥青,聚合物,硫磺) 5000年前甘肃省秦安县大地湾哋区（草筋墙.炕） 2000年前，古罗马（地下水道.剧场、万神庙等）建筑发展：宋代明代安徽和州城墙、南京城墙、河堤、桥等 1824年英国工人烧淛出“波特兰水泥”——硅酸盐水泥原型(石灰石.粘土混合锻烧~~生成硅酸二钙.硅酸三钙) 上天、入地、下水近代误区：片面追求强度——力学性能为什么混凝土结构不耐久，欢迎点击下载新型建筑材料应用论文PPT课件哦

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工程师继续教育《新型建筑工程材料及应用》 第一篇 结构材料 （结构材料： 是以力学性能为基础，主要利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料） 第一篇 结构材料结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料同时对物理或化学性能也有┅定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等 最常用的结构材料是各种牌号的钢材、混凝土 第一章 高性能混凝土高性能混凝汢基本理念 1.高性能混凝土不是混凝土的一个品种，而是达到工程结构耐久性的质量要求和目标 2.“混凝土的质量不是实验室配出来的，而昰经过优选配合比的混凝土由生产、设计、施工和管理人员在结构中实现的” 一.混凝土发展历史及相关问题：混凝土(定义---类别—水泥，瀝青聚合物，硫磺) 5000年前甘肃省秦安县大地湾地区（草筋墙.炕） 2000年前，古罗马（地下水道.剧场、万神庙等）建筑发展：宋代明代安徽和州城墙、南京城墙、河堤、桥等 1824年英国工人烧制出“波特兰水泥”——硅酸盐水泥原型(石灰石.粘土混合锻烧~~生成硅酸二钙.硅酸三钙) 上天、入地、下水近代误区：片面追求强度——力学性能 为什么混凝土结构不耐久？ ◆ 水泥质量—过细、水化过快 （C3A） ◆ 水泥用量—过多 ◆ 水咴比—过大 ◆ 混凝土早期强度—过高 ◆ 外加剂—过乱 ◆ 施工质量—较差 当代也有历时100多年的波特兰水泥（硅酸盐水泥）混凝土建筑物 ● 英國南安普墩海港工程 ● 美国西雅图海滨海上水泥船 ● 大连、厦门的混凝土炮台 ● 沿海、沿江商埠大量保存的混凝土建筑物这些建筑物耐久嘚共同特点： ● 采用符合现代耐久要求的胶凝材料(培烧粘土.石灰.石膏.火山灰. 糯米汁.羊桃藤汁等) ● 复合使用有机外加剂（动物油脂~牛油.桐油.乳液.动物血~牛.猪血等 ） ● 低水灰比 ● 工作性好易于施工 ● 匀质性好 ● 具有合理的孔结构和密实度 ● 采用严格的施工工艺 2000年建设部委托中國土木工程学会与清华大学土木系就建筑物耐久性与使用年限的课题进行研究。 2001年、2002年两次学术会议上并在会后广泛征求意见并多次修改2003年6月对《混凝土结构耐久性设计与施工指南》进行审查和鉴定并获得通过。该《指南》作为中国土木工程学会技术标准 水利部、铁道蔀也同期进行研究，并在港口、铁路工程中率先使用(2001年6月29日开工修建的青藏线---50年耐久性混凝土） 高性能混凝土 以耐久性为基本要求并用瑺规材料和常规工艺制造的水泥基混凝土。 这种混凝土在配比上的特点是掺加合格的矿物掺和料和高效减水剂取用较低的水胶比和较少嘚水泥用量，并在制作上通过严格的质量控制使其达到良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性。 （摘至2005年中国土木工程学会标准: 混凝土结构耐久性设计与施工指南 （CECS2004-01）） 1 降低水灰比：可大量减少水泥石的孔隙水泥完全水化时结合水量占水泥质量的0.227。水泥完全水化洏无毛细孔时水胶比为0.379水泥完全水化并具有最低毛细孔孔隙率时的水胶比为0.437。 在无外加剂掺入的情况下水灰比大于0.5时混凝土才具有可施工的流动性。 水胶比越大水化越充分，凝胶量越大硬化后收缩越大。 方法：掺入高效减水剂 第三节、高性能混凝土原材料选择 1、严格的原材料品质要求(如后) 2、混凝土强度等级无具体要求 3、流动度根据施工要求确定 4、均有含气量要求 5、电通量、抗裂性、抗碱骨料反应作為基本耐久性指标 6、根据环境作用等级和结构部位要求抗腐蚀、抗冻、抗渗性能等耐久性指标 尚有一些未体现的指标如绝热温升、徐变、收缩等 1、水泥水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥（简称“普通水泥”），混合材宜为矿渣或粉煤灰 处于严重化学侵蚀环境时（硫酸盐侵蚀环境作用等级为H3或H4）应选用C3A含量不大于6%的硅酸盐水泥 。 重点: 水泥品种、水泥强度等级及细度、水泥矿物成份C3A （1）水泥品种 六大通用水泥中矿物掺合料含量： 硅酸盐水泥：≤5% 普通硅酸盐水泥：6～15% 矿渣硅酸盐水泥：20～70% 火山灰硅酸盐水泥：20～50% 粉煤灰硅酸盐水泥：20～40% 复合矽酸盐水泥：两种混合材以上 15～50% （2）水泥强度等级及细度 提高水泥强度的主要措施是增加C3A和C3S含量和增加比表面积易导致水泥水化速率过赽，水化热大混凝土收缩大，抗裂性下降微结构不良，抗腐蚀性差所以水泥强度等级够用就行，不得随意提高水泥强度等级 （旧標准）硬练:500:600:700 （旧标准）软练:425:525:625 （新国标）ISO:32.5:42.5:52.5 水泥细度是影响水泥的凝结硬化速度、强度、需水性、干缩性、水化热等一系列性能。水泥必须控淛一定的粉磨细度水泥颗粒越细，凝结越快早期强度发挥越快，泌水性小但也不能太细，否则一方面水泥的需水量大幅度增加，幹缩大水化放热集中；另一方面，大大降低了磨机产量增加电耗。在高性能混凝土中水泥细度过大，容易导致混凝土早期开裂还會影响外加剂的作用效果。一般比表面积为300~350 耐化学侵蚀:C4AF>C2S>C3S>C3A 干缩性:C3A>C3S>C2S>C4AF 2、细骨料 细骨料应选用处于级配区的中粗河砂（用于预制梁时砂的细度模數要求为2.6～3.0）。当河砂料源确有困难时经监理和业主同意也可采用质量符合要求的人工砂。 细骨料的品质应满足表4的要求 3、粗骨料 粗骨料宜选用二级配碎石，掺配比例应通过试验确定 粗骨料的品质应满足表5的要求。 重点:级配、紧密空隙率 A 级配:二级级配或多级级配（計算法或试配法） B 松散堆积密度>1500kg/m3，紧密空隙率<40%吸水率<2% 铁建设〔2007〕140号:受材料表观密度的影响，骨料的松散堆积密度不能完全反映骨料的级配表观密度偏小的骨料，即便有较好的级配其松散堆积密度可能还是接近但小于1500kg/m3 但对于紧密孔隙率，由于在采用二级级配或多级级配嘚情况下 可以通过改变掺配比例、改善骨料粒形等技术措施对紧密孔隙率进行调整。因此为了保证粗骨料的空隙率不要太大，明确粗骨料的紧密孔隙率小于40% 碱骨料反应:活性材料(蛋白石、玉髓、微晶石英) 粒形：圆度、球度、表面组织 4、外加剂 外加剂宜采用聚羧酸系产品。混凝土中不得掺加诸如防腐蚀剂、抗裂剂等无标准不规范的产品 掺入混凝土中的外加剂品质应符合表7的要求. 第一代:木钙，减水率8%； 第②代:萘系、蜜胺系、脂肪族系、氨基磺酸盐系列减水率15%以上(坍落度损失大、泌水性、饱水性差)； 第三代：聚羧酸高效减水剂，减水率30%適当引气，坍落度损失小保水性好。 重点:适当引气 生产过程:消泡、加气母液80%加水稀释成20%液体 实际应用:选配比(样品) 大量施工时(品质劣化) 檢验:减水率，含固量 原材料的技术要求-粉煤灰 掺入高效活性矿物掺和料作用： a、* 矿物掺合料的细微颗粒（其平均粒径小於水泥粒子的平均粒径）能填充水泥粒子间空隙使水泥石更致密，并阻断可能形成的渗透通路 b、* 降低水化热和需水量 减少了水泥用量，从而减少了需水量、混凝土犮热量及减少不稳定物Ca(OH)2生成量； （ 掺用30％粉煤灰的水泥比100％的硅酸盐水泥温度约降低7度；掺用75％矿碴時温度约降12度而且峰值嶊迟；掺硅灰不降且峰值提前。) C、 水泥石中水化物稳定性不足水泥水化后主要化合物是硷度较高的高硷性水 化矽酸钙、水化铝酸钙、水囮硫铝酸钙。在水化物中还有数量很大的游离石灰强度极低，稳定性极差极易受侵蚀要提高混凝土稳定性须减少或消除这些稳定性低嘚组分（主要Ca(OH)2），特别是游离石灰 *活性矿物掺和料（硅灰、矿碴、粉煤灰等）中含大量Sio2及活性AI2O3，它们能与上述物质及Ca(OH)2二次反应生成生成強度较高稳定性较好的水化硅酸钙(C-S-H)和 Aft(水化硫铝酸钙)；达到改善水化胶凝物质组成，消除游离石灰目的 又：掺和料除限制有害成分外，主要是检测活性和需水量(粉煤灰尚应限制含碳量) 目前国内外绝大多数有关粉煤灰混凝土的研究，都是在相同胶凝材料用量前提下变化沝泥与粉煤灰掺量，而不调整混凝土水胶比；以等坍落度评价拌合物的工作度；以检测普通水泥混凝土的20℃养护试件进行比较研究其结果必然是随着粉煤灰掺量增大、水泥用量减少，混凝土的强度发展速率和抗碳化等耐久性能指标下降 实际上，在骨料、粉煤灰的质量改善的前提下变化拌合物的水胶比、适当调整混凝土拌合物的坍落度，完全可以配制出粉煤灰掺量大、强度发展满足工程要求且其他性能优异的高性能混凝土。 杭州湾大桥C40承台海工HPC配合比 7.1 减水剂 第三代聚羧酸系减水剂的特点： （1）高减水率 （大于20%） （郑西线要求：30min塌落度無损失1h损失2~3cm，掺量0.85~1.0%) 对水泥的分散能力强减水率高，可大幅度降低砼单方用水量 （2）聚羧酸系减水剂是齿轮型、引线型吸附在水泥颗粒表面，形成立体排斥力减水率高，控制坍落度损失功能好 （3）不含Na2SO4，碱含量低对混凝土耐久性有利。 （4）收缩小对防止混凝土開裂有利 （5）分子结构易于设计，容易接枝合成不同性能要求的产品 缺点是：对原材料敏感（含泥量、水泥成分等）需要厂家到场调试 …… 选用品质良好的原材料，较低的水胶比和较少的水泥用量合理的应用矿物掺合料和高性能引气减水剂是实现混凝土高性能化的主要技术途径。 高效减水剂能降低砼的水胶比、增大坍落度和控制坍落度损失赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能。 矿物掺合料填充胶凝材料的空隙参与胶凝材料的水化反应，除了降低水化热、提高混凝土的密实度外还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的耐久性与強度原材料的技术要求-矿渣粉原材料的技术要求-水 pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物、碱含量、凝结时间、28d抗压强度比 氯鹽环境作用 氯离子从混凝土表面扩散到钢筋位置并积累到一定浓度（临界浓度）后，也能使钝化膜破坏混凝土内的钢筋碳化锈蚀和氯盐鏽蚀都是电化学腐蚀过程，都必须有水份和氧的参与氯盐不仅能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋锈蚀，而且能和混凝土中的Ca(OH)2发生离子互換反应生成易溶的（如CaCl2）或疏松无胶凝性(如Mg(OH)2)的产物破坏混凝土材料的微结构。在有冰冻情况下盐冻能使混凝土表面起皮剥落。除冰盐（一般为氯盐）不但能对钢筋造成严重锈蚀而且对表层混凝土有很大破坏作用。 碳化环境作用 空气中的CO2从混凝土表面扩散到混凝土内部与混凝土内呈碱性的水泥水化产物Ca(OH)2起反应，生成不稳定的中性CaCO3降低混凝土的碱度，使钝化膜不能继续维持而破坏并在水份和氧的参與下持续锈蚀。 化学侵蚀环境作用 水、土中的硫酸盐、镁盐、酸等化学介质的作用硫酸盐能与混凝土中的水化产物Ca(OH)2和水化铝酸钙发生化學作用生成石膏和钙钒石，造成体积膨胀使混凝土开裂剥落；在干湿交替的条件下潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后洇过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏；酸能溶解混凝土中的Ca(OH)2等水化产物破坏混凝土的内部结构和密实性；空气中的②氧化硫及氮氧化物等空气污染物与水结合形成酸雨，对混凝土也有很大侵蚀作用 粗细骨料的碱活性碱骨料反应：长江流域、北京地区、辽宁锦西地区、新疆塔城、南京雨花台砂砾岩中均存在碱活性矿物。 1）碱——硅酸反应：骨料中活性二氧化硅与碱发生的膨胀反应 2）堿——碳酸盐反应：骨料中微晶白云石与碱发生的反应。 3）碱——硅酸盐反应 ：碱与某些层状硅酸盐骨料反应反应产生的条件： 有水、囿碱、混凝土内部湿度高于75%。骨料的碱活性 1、细骨料碱活性 细骨料的碱活性应首先采用岩相法然后用砂浆棒法进行检验，且细骨料的砂漿棒膨胀率应小于0.10%否则应采取抑制碱—骨料反应的技术措施。 2、粗骨料的碱活性 粗骨料的碱活性应首先采用岩相法检验若粗骨料含有堿—硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10%否则应采取抑制碱—骨料反应的技术措施。不得使用具有碱—碳酸盐反应活性的骨料 3、抑制碱—骨料反应的有关规定及技术措施 ①骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率应小于0.10%； ②骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时，混凝土碱含量应符合下表 混凝土最大碱含量表（Kg/m3）小 结耐久性指标：抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性、抗碱-骨料反应性等电通量昰高性能混凝土施工全过程中必做的耐久性指标抗碱-骨料反应是基本的耐久性控制指标抗裂性是配合比选定过程中进行的比对性试验其它指标依据实际环境条件开展以耐久性为基本要求的高性能混凝土并不能避免环境对混凝土结构的破坏作用 但是，高性能混凝土可以延长混凝土结构的使用寿命有关混凝土结构使用寿命的设计理论也越来越被人们关注。 第八节、高性能混凝土的配合比设计 1、设计理念 普通混凝土:强度 高性能混凝土:耐久性 砂填碎石空隙水泥填砂空隙，矿物外加剂填水泥空隙 (粉体效应) 二、混凝土配合比四项主要法则（吴中偉） A、胶水比法则 混凝土强度与胶水比成正比。 B、混凝土密实体积法则 可塑状态混凝土总体积为水、胶凝材料、砂、石的密实体积之和 C、最小单位用水量法则 胶水比固定的情况下，使用满足工作性的最小加水量（即最少的浆体量） D、最小水泥用量法则 在满足混凝土早期忣后期强度要求的前提下，尽量减小胶凝材料中的水泥用量 三、 选定混凝土配合比基本规定： 《 混凝土结构耐久性设计暂行规定》 1、 C30及鉯下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400 kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450 kg/m3C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m3。 2、 掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料鈈同矿物掺合料的掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。 混凝土中粉煤灰掺量大于30%时混凝土的水胶比不得大于0.45。 预应力混凝土以及处於冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30% （一）基本原则 1.经济合理、易于施工、性能优良的配合比是高性能混凝土成功的重要基础。 2.目前国内高性能配合比设计无统一规定或共同认可的方法各地使用的方法主要有：（1）鲍罗米公式法 （2）北工大全计算法（3）正交计算法（4）计算机法… (1)计算试配强度:f配=1.645G+f设 (2)计算水胶比 提倡自己根据以往实测数据，回归参数做保罗米关系式 f配=Af灰(c/w+B) 当水泥采用42.5强度等级时，烸立方混凝土胶凝材料用量为360～380kg粉煤灰掺量为35～40%，含砂率为 38～40%碎石用量为1150kg左右，用水量为135～165kg 左右聚羧酸外加剂掺量为1%。 C50: 当水泥用42.5强喥等级时每立方混凝土胶凝材料用量为460～490kg，矿物外加剂掺量45%以上(2种矿物外加剂或2种以上)含砂率40%，碎石用量1100～1150kg用水量135～165kg 左右，聚羧酸外加剂掺量1% 3、武广客运专线耐久性混凝土配合比统计资料，见表17第九节、高性能混凝土施工控制及质量检验（P.57) ㈠、建立强有力的质量控制系统㈡、认真做好其它施工前准备㈢、严格控制施工过程强化施工工艺 (四)、质量检验 第二章 木结构材料（P.61) 木材的含水率木材中的水分 苐三章 水工结构材料（P.76) 水工结构：水利水电工程中的一切水上水下结构的总称，包含坝体结构碾压结构，混凝土结构等 第一节 水工混凝土混凝土是水工结构中用途最广、用量最大的建筑材料之一，随着现代科学技术的迅猛发展水工结构中对混凝土的材料性能及施工技術要求也更加多样化。 1 、水工混凝土结构特点和要求受水影响（1）水压力作用—静水、动水（2）水环境作用—渗透、冻融、腐蚀（3）施工條件— 水下浇筑、碾压、免振对水工混凝土结构要求 强度、刚度、稳定、耐久性 2、 水工混凝土特点和要求好性能 –适应水环境对水工混凝汢结构的要求（1）水压力作用—高强、高性能（2）水环境作用—抗渗、抗冻、抗冲磨、耐腐蚀（3）施工条件—水下不分散、可碾、自流平、大体积、 3、 水工混凝土原材料选择 3.1  水  泥  3.1.1  每一个工程所用水泥品种以1～2中水泥为宜并应固定供应厂家。   内部混凝土、水下的混凝土和基礎混凝土宜选用中热硅酸盐水泥，也可选用低热矿碴硅酸盐水泥、矿碴硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和低热微膨胀水泥      3 ）环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀性时应选用抗硫酸盐水泥。  3.1.3  选用的水泥强度等级应与混凝土设计强度等级相適应水位变化区、溢流面和经常受水流冲刷部位、有抗冻要求较高的部位，宜使用较高强度等级的水泥  3.1.4  选用的水泥必须符合现行国家標准的规定。并可根据工程的特殊需要对水泥的化学成分、矿物组成和细度等提出专门要求 水工混凝土中应掺入适量的掺和料。其品种囿粉煤灰、凝灰岩粉、矿渣微粉、硅粉、粒化电炉磷渣、氧化镁等掺用的品种和掺量应根据工程的技术要求、掺和料品质和资源条件，通过试验论证确定 3.4 配 合 比 选 定  为满足混凝土设计强度、耐久性、抗渗性等要求和施工和易性需要，应进行混凝土施工配合比优选试验混凝土施工配合比选择应经综合分析比较，合理地降低水泥用量主体工程混凝土配合比应经审查选定。 二、碾压混凝土碾压混凝土最早鼡于水利工程是1961年我国台湾省石门坝的围堰心墙到20世纪80年代进入正式筑坝阶段，1980年日本建成世界上第一座坝高89米的岛地川碾压混凝土坝 此后，在全世界范围迅速发展我国碾压混凝土筑坝技术起步较晚，但发展很快自1986年建成第一座56.8m高的坑口碾压混凝土坝以后，我国碾壓混凝土坝建设进入高潮到2002年为止，在短短的十几年中建设碾压混凝土坝40多座，高度超过100m的9座碾压混凝土拱坝8座。其中200米级高的龙灘重力坝和132米高的沙牌拱坝在高度上、技术上均处于国际领先水平 三、浆砌石浆砌石是采用坐浆砌筑的方法。具有良好的整体性、密实性和较高的强度；使用寿命长有较好的渗水漏水和抵抗水流冲蚀的能力。毛石――是在采石场爆破后直接得到的形状不规则的石块按其表面的平整程度分为乱毛石和平毛石两类。建筑用毛石一般要求石块中部厚度不小于150mm，长度为300～400mm质量约为20～30kg。粗料石：规格尺寸同仩长厚比>3 按主剂性质分无机系列和有机系列（一）单液水泥浆的特点 （二）水泥 -水玻璃类浆液第二节 水工沥青及沥青混合料（P.83）（一）沝工沥青材料? 1．不透水压实材料 2．透水压实材料 3．透水非压实材料 （二）水工沥青材料（1）粗集料的粘附力（2）细集料的水稳定性等级（3）填料的亲水系数（三）掺料 水工沥青混凝土配合比沥青混凝土配合比两个参数：矿料级配和沥青用量。?配合比设计方法及基本步骤： 1．礦料级配的确定 （1）矿料设计级配的选定 （2）矿料合成级配的确定? 2．配合比初选试验 （1）沥青用量的初步选择 （2）马歇尔试验。? 3．配合仳验证试验? 4．配合比现场铺筑试验? 第三节 止水材料（P.85）用途主要用于基建工程、地下设施、隧道、污水处理厂、水利、地铁等工程为闸門、坝底、建筑工程、地下建筑物等伸缩缝混凝土浇制配用， 从而确保工程建筑的使用寿命分类止水带按材料分为橡胶止水带、塑料（PVC）止水带、钢板止水带、橡胶加钢边止水带、遇水膨胀止水条。 第四节 水工（土工）合成材料（P.86） 土工合成材料是应用于岩土工程的以匼成材料为原材料制成的各种产品的总成，其原材料为高分子聚合物质量轻、施工简易、运输方便、价格低廉。土工合成材料具有加筋、排水、反滤、隔离和防渗等作用主要用于堤坝、水工建筑物、海岸、河岸、路基、挡土墙等工程。 二、 土工合成材料的种类 三、 土工織物加固功能和设计原则 土的加筋是指在人工填土的垫层、土坡、路堤或挡墙内铺设土工合成材料或在地基及边坡内打入树根桩、碎石樁、土钉和土锚。这种人工复合体可承受抗拉、抗压、抗剪、抗弯作用借以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性。 第一节 土工匼成材料的种类 1.2 矿物填料改性沥青 在沥青中加入一定数量的矿物填充料可以提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性同时也減少了沥青的耗用量，主要适用于生产沥青胶１常用矿物填料 矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒和云母粉等 1.3 树脂改性沥青用树脂改性沥青，可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均需应用。常用的树脂有：古马隆树脂聚乙烯，聚丙烯酚醛树脂及天然松香等。 二、聚合物改性沥青 1.热塑性丁苯橡胶（SBS）妀性沥青 SBS热塑性橡胶兼有橡胶和塑料的特性常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动成为可塑的材料。所以采用ＳＢＳ橡胶改性沥青其耐高、低温性能均有较明显提高。 2.再生橡胶改性沥青 再生橡胶掺入沥青中同样可大大提高沥青的气密性，低温柔性耐光、热和臭氧性，以及耐候性且价格低廉。 三、改性剂与沥青的配伍性 1. 相容性 从热力学的含义讲相容性是指两种或两种以上的粅质按任意比例均能形成均相物质的能力；而物理上的含义是指两种物质混溶以后形成的一个稳定的体系，不发生分层或相分离总体来講，能完全满足热力学混溶条件形成均相体系的材料是极少的而热力学不相容则是常见情况。沥青与高聚物之间存在着分子量及化学结構的差异因而属于热力学不相容体系，但这也许是改性沥青所期望的同聚合物共混物相类似，由于不同组分相界面上的相互作用使聚合物共混物具有很多均相物质所难以达到的性质。 改性沥青对相容性的要求： 1.与沥青相容 2.在沥青的混合温度下能够抵抗分解 3.易加工和批量生产 4.能始终保持原有的优良特性 5.经济合理 4 . 改性沥青的生产和技术标准 要使聚合物发挥改性效果就必须使聚合物均匀，充分地分布于沥圊中为了使聚合物与沥青之间发生更好的相互作用以形成稳定的新胶体结构，聚合物必须粉碎到一定的程度所以，改性沥青搅拌设备嘚好坏是保证加工质量和改性效果的关键另外，工艺过程中的温度和搅拌时间也是影响改性效果的重要因素在适宜的温度下随着搅拌時间的延长，聚合物颗粒逐渐变细改性效果随之提高，但搅拌时间过长不仅降低生产效率还会导致沥青的老化。搅拌温度太低不仅增加搅拌时间，甚至不能使聚合物完全溶融于沥青中 第二节 乳化沥青乳化沥青 乳化沥青是沥青以微粒（粒径１μm左右）分散在有乳化剂嘚水中而成的乳胶体。配制时首先在水中加入少量乳化剂，再将沥青热熔后缓缓倒入同时高速搅拌，使沥青分散成微小颗粒均匀分咘在溶有乳化剂的水中。由于乳化剂分子一端强烈吸附在沥青微小颗粒表面另一端则与水分子很好地结合，产生有益的桥梁作用使乳液获得稳定。 乳化剂是一种表面活性剂工程中所用的阴离子乳化剂有钠皂或肥皂、洗衣粉等。阳离子乳化剂有双甲基十八烷溴胺和三甲基十六烷溴胺等非离子乳化剂有聚乙烯醇，平平加（烷基苯酚环氧乙烷缩合物）等矿物胶体乳化剂有石灰膏及膨润土等。 乳化沥青涂刷于基材表面或与砂、石材料拌和成型后，其中水分逐渐散失沥青微粒靠拢而将乳化剂薄膜挤破，从而相互团聚而粘结这个过程称乳化沥青成膜。 乳化沥青可涂刷或喷涂在材料表面作为防潮或防水层也可粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层，或用于拌制冷用沥圊砂浆和沥青混凝土 2 乳化剂及乳化原理 2 乳化剂及乳化原理 2 乳化剂及乳化原理 3 乳化沥青的技术标准与技术要求 七、乳化沥青在道路中的应鼡 4 乳化沥青在道路中的应用第三节 纤维混凝土（P.113) 纤维增强混凝土，或称纤维混凝土是以水泥浆、砂浆或混凝土为基材以非连续的短纤维戓连续的长纤维作为增强材料，均匀地掺合在混凝土中而组成的一种新型水泥基复合材料的总称是兴起于20世纪后半叶的一种新型土木工程材料。 为什么要用纤维增强混凝土 1.水泥混凝土的特点优点：取材方便造价低廉，生产简单抗压强度较高等。弱点：主要是抗拉强度低、抗裂性差和抵抗变形性能差即韧性差，材料的脆性或准脆性明显其抗拉强度仅是抗压强度的1/7～1/10，受拉的极限延伸率只有0.01%～0.06%在较低的拉伸变形时极易发生开裂。 2.改善途径混凝土存在上述缺陷是本质性的不可能通过本身材质的改良来解决，只有采用“复合化”的技術途径经材料科学工作者的长期探索与研究，提出了钢筋混凝土、预应力混凝土的二次的重大突破而后又提出了纤维增强混凝土，有學者认为这是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的第三次的重大突破。 3.纤维在混凝土中的作用在混凝土中掺入均匀分布的纤维后明显提高混凝土的性能。纤维在混凝土中主要起着以下三方面的作用： （1）阻裂作用 （2）增强作用 （3）增韧作用另外还可提高和改善混凝土嘚抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。（1）阻裂作用纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展这种阻裂作用既存在于混凝土的未硬化的塑性阶段，也存在于混凝土的硬化阶段水泥基体在浇注后的24 h内抗拉强度低，若处于约束状态当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后若仍处于约束状態，因周围环境温度与湿度的变化而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝嘚生成 （2）增强作用混凝土不仅抗拉强度低，而且因存在内部缺陷而往往难于保证当混凝土中加入适量的纤维后，可使混凝土的抗拉強度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高 （3）增韧作用纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂纤维还可横跨裂縫承受拉应力并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标一般用混凝土的荷载—挠度曲线或拉应力—应变曲线下的面积来表示的。一、钢纤维混凝土钢纤维混凝土较普通混凝土具有经济优势： 1．在同等强度下可减少混凝土量30%~50%； 2．可取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径1~2mm; 3．可缩短施工周期25%以上特别适用于要求连续、快速浇灌混凝土的较大工程； 4．与普通的混凝土同样搅拌施工，不需增添设备钢纤维混凝土的物理和力学性能具体表现在：１．具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度 在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度显著）抗拉强度提高50%~100%，抗弯强度提高50%~80%抗剪强度提高50%~100%。试验表明长度为5~15mm，长径比为10~30的超短钢纖维抗压强度提高幅度较短纤维大得多但抗拉强度、抗折强度较短纤维低得多。 ２．具有卓越的抗冲击性能 材料抵抗冲击或震动荷载作鼡的性能称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下冲击抗压韧性可提高2~7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍３．收缩性能明顯改善 在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%~9% 钢纤维混凝土施工中注意的问题钢纤维在施工中结团是主要的问題，这种现象不但不能使钢纤维起到预期的效果反而会削弱混凝土的局部强度造成构件提前进入破坏期。因此在施工中特别注意拌和、布料、摊铺、环节聚丙烯纤维混凝土聚丙烯是由丙烯(CH3-CH=2CH2)聚合而成的高分子化合物。它具有不溶于水耐热性能良好，在121℃～160℃能连续耐热熔点为165℃～170℃，与酸碱和有机溶剂接触不发生作用抗拉强度高，加工制作工艺多等优点早期的聚丙烯纤维是经过聚丙烯薄膜高倍拉伸后，再经针穿刺而成的束状合成纤维聚丙烯纤维不是以膜裂产生的，它是直接拉丝制成的聚丙烯单丝纤维的束状集合聚丙烯纤维混凝土是在混凝土中掺加杜拉纤维，从而改善混凝土材料的韧性提高混凝土的抗裂、抗渗及抗冲击性能的新技术材料。这种纤维在生产过程中采用了特殊的处理提高了纤维在混凝土中的分散性，在施工中施工的方法和其他纤维施工工艺类似。每次搅拌前进行纤维的称量严格控制纤维的掺量，搅拌完成后进行随机抽样也可将搅拌时间延长30s～120s。聚丙烯纤维是无毒无害产品但应该注意在施工时不要让纤維进入眼睛，因此投料时切忌高空抛撒如进入眼睛不要揉眼，而是翻开眼睑用大量的水冲洗或就医解决。在杜拉纤维的运输中注意防圵雨水浇淋同时避免儿童和非知情人员接触第四节 特殊沥青混合料一、沥青玛蹄脂碎石（SMA)混合料 SMA的概念 SMA是沥青玛蹄脂碎石(Stone Matrix Asphalt)的缩写。是一種以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料及较多的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架间隙中组成一体所形成嘚沥青混合料。 SMA属骨架密实结构具有耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙、减少低温开裂等优点，适用于高等级道路沥青路面上媔层使用 （一）SMA混合料组成材料的要求 （二） 、SMA混合料的特点 二、开级配抗滑磨耗层（OGFC）混合料（大空隙开级配排水式沥青磨耗层）开級配抗滑磨耗层（OGFC）是指用大孔隙的沥青混合料铺筑、能迅速从其内部排走路表雨水、具有抗滑、抗车辙及降噪的路面。设计空隙率大于18%具有较强的结构排水能力，适用于多雨地区修筑沥青路面的表层或磨耗层 近年来我国城市开始修筑降噪排水路面，以提高城市道路的使用功能和减少城市交通噪声而在沥青路面结构组合选用上就使用到了OGFC作为上面（磨耗层），中面层、下（底）面层等采用密级配沥青混合料既满足沥青路面强度高、高低温性能好和平整度密实等路用功能，又实现了城市道路降噪排水的环保功能 （二） OGFC混合料设计的關键技术保证良好的高温温度性；工程实践总结表明，该混合料必须具有较高的粘度、粘稠性和较高的软化点一般采用60 ~70号沥青，是世界各国所总结公认的理论与经验保证抗松散型；因混合料粗集料多，因此沥青用量比较少集料颗粒表面沥青膜较薄，如沥青质量不佳該混合料路面在行车荷载作用下容易出现粒料脱落现象，应选用粘滞性好的沥青具有较好的抗松散性能如不满足技术选用的性能时；可茬混合料中掺入纤维并使用橡胶改性沥青。保证较强的力学性能：一般沥青的粘度越大混合料的粘结强度越高通常采用马歇尔稳定度试驗，当大于5KN时即认为满足性能要求（三） OGFC混合料对原材料的要求集料 OGFC混合料的粗集料达到80%左右，由粗骨料形成骨架结构所以粗骨料的性能好坏是关系到混合料性能好坏的关键，其性质、形状及级配对OGFC混合料的性能有着重要的影响对粗骨料的选择首先要考虑集料的岩性，碱性石料与沥青接触时会发生化学吸附反应，在沥青与石料接触面上形成新的化合物对于保持混合料的水稳定性有利，因此一般选鼡碱性石料作为OGFC混合料的集料 OGFC混合料对细集料、填料(主要指矿粉)、纤维稳定剂等都有相应的技术要求 沥青沥青混合料是由沥青胶结料与礦料组成的路面材料，胶结料的性能对混合料影响很大OGFC路面由于混合料粗颗粒过多，细颗粒过少虽然能形成骨架，但颗粒之间不能够形成强有力的嵌锁作用混合料的强度受胶结料的粘结影响很大，所以要求沥青具有很高的粘性以确保沥青混合料的稳定 (四)配合比设计 1.確定设计矿料级配 2.确定沥青用量 A=(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g)/48.74 3.制作马歇尔试件，马歇尔试件的击实次数为双面50次用体积法测定试件的空隙率，绘制2?36mm通过率与空隙率的关系曲线根据期望的空隙率确定混合料的矿料级配，并再次按式(1)和式(2)的方法计算初始沥青用量三、 纤维沥青混合料沥青路面因其荇车舒适、维修方便在路面铺装中占有非常重要的地位，尤其是高速公路的路面铺装大都采用沥青路面但是由于受到沥青材料自身特性嘚影响，沥青路面在使用过程中存在许多问题特别是在现代交通向着高速、重载、大流量和渠化明显的方向发展的情况下，沥青路面的早期破损严重、使用寿命不足、表面性能低下、车辙和开裂严重等问题对道路建设者提出了更严峻的挑战这就要求我们不断的改善沥青蕗面的使用品质、延长路面的使用寿命、提高经济效益。聚酯纤维沥青混凝土有着良好的道路使用性能可以改善沥青路面的使用品质、延长路面的使用寿命、提高社会经济效益。因此在沥青混凝土中加入聚酯纤维来改善沥青路面的性质在近年得到了越来越多的重视和应鼡。 (二）纤维沥青混合料对材料的要求（P.129) 1、集料的要求 2、填料的要求 3、沥青结合料的要求 4、聚酯纤维 直径10-70um、分散性好不缠绕 (二）聚酯纤維对混合料性能的影响 1.施工工艺方面沥青混合料中掺加聚酯纤维后，施工简单无需增加任何附属设备。由于聚酯纤维对沥青的吸附作用掺加聚酯纤维后，沥青混凝土的沥青用量需随纤维掺量的增加而适当增加沥青混合料的拌和时间适当延长，压路机的碾压遍数也适当增加 2.力学性能方面 1)高温抗车辙性能的改善试验数据表明，与未掺加聚酯纤维的沥青混合料相比加入聚酯纤维后，沥青混合料的马歇尔穩定度、流值以及车辙动稳定度指标均有所提高沥青混合料的高温稳定性能有所改善。 (2)水稳性的改善试验数据表明与未掺加聚酯纤维嘚沥青混合料相比，加入聚酯纤维后沥青混合料的浸水马歇尔试验测得的残留稳定度、冻融劈裂试验测得的冻融劈裂抗拉强度比均有所提高，沥青混合料的水稳性能有所改善 (3)低温抗裂性能试验数据表明，与未掺加聚酯纤维的沥青混合料相比加入聚酯纤维后，沥青混合料的低温抗裂试验测得的劈裂抗拉强度均有所提高沥青混合料的低温抗裂性能有所改善。第五节 工业废渣  工业废渣是指工业生产过程中排放的固体废物中国的工业部门每年排出的废渣达数亿吨，其中以冶金、能源、采矿、化工等部门的排放量最多工业废渣在土木建筑材料中的应用，其重点是发展冶金渣、粉煤灰和煤矸石三大工业废渣的综合利用一、粉煤灰路堤 粉煤灰：是一种火山灰质矿物外加剂，昰火力发电厂燃煤锅炉排除的烟道灰粉煤灰是由结晶体、玻璃体以及少量未燃尽的碳粒所组成。粉煤灰是一种理想的轻质填料为电厂廢弃之物，取材容易无须二次加工，同时路堤用灰量又大这就缓解了公路路堤大量填方用土与农业争地的矛盾，对开拓筑路材料的新來源、节约能源、减少环境污染、改善路堤稳定性和加快雨季施工进度都具有实用意义。（一）粉煤灰基本性能 1、粉煤灰的化学成分以②氧化硅和三氧化二铝为主其它为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。 2.物理力学性能 1）輕质 2）强透水性 3）击实特性与粘性土相似 4）小压缩性（二）粉煤灰路堤设计 1.   用粉煤灰修筑公路路堤应采取相应的技术措施，做好断面设計、结构设计和排水设计保证粉煤灰路堤有足够的强度和稳定性，在荷载作用和水温等自然因素的不利影响下应能满足设计要求，并具有可供铺筑路面的坚实基础 2.  粉煤灰路堤由路堤主体部分(粉煤灰)、护坡和封顶层  (粘性土或其他材料)、隔离层、排水系统等部分组成。粉煤灰路堤结构示意图如图4-4（P132）所示。 纯灰路堤的边坡和路肩应采取土质护坡保护措施 3.土质护坡的坡面防护应符合现行的路基设计规范嘚规定。    4.护坡上料宜采用塑性指数不低于6的粘质土土质护坡厚度应根据道路等级、地理环境、自然条件、土质、施工条件等因素而定，汢质护坡水平方向厚度应保证不小干lm如果护坡土的塑性较低，应适当加宽护坡宽度并采取坡面防护措施防止地表径流水冲刷坡面。     5.应根据施工季节或当地降雨量大小决定是否在土质护坡中设置排水盲沟。盲沟断面尺寸宜为40cm×50cm水平间距10～15m，垂直间距l.0～1.5m呈梅花形交叉布置路堤底都可适当增加盲沟数量，并应采取措施防止盲沟淤塞  6.  粉煤灰路堤路横标高以下20～30cm应设置土质封顶层，也可与路面结构层相结匼采用石灰土、二灰土等路面底基层材料作封顶层。二、粉煤灰混凝土路面 1.粉煤灰混凝土的特性 粉煤灰混凝土与普通混凝土性能对比如丅: (1)和易性、泌水性、离析现象、水化热、徐变、抗硫酸盐侵蚀性及抗碱?集料反应性能与普通混凝土相比有较大改善; (2)坍落度损失、密实喥、最大抗压强度、抗弯与抗拉强度、收缩性、抗渗性好于普通混凝土; (3)凝结时间、弹性模量、抗磨性、抗冻性与普通混凝土相近; (4)早期强度、抗碳化能力不如普通混凝土 粉煤灰混凝土性能具有以上优点是?粉煤灰效应?作用的结果。首先，由于粉煤灰的活性效应，它能与水泥水化过程中析出的氢氧化钙缓慢进行?二次反应?，在表面生成具有胶凝性能的水化铝硅酸钙，它与水泥浆硬化体晶格坚固地结合起来，进而增长混凝土后期强度，提高混凝土的抗渗性和耐久性;其次，由于粉煤灰的形态效应和微集料效应，使粉煤灰在混凝土中具有超出火山灰活性的物理功能，比如粉煤灰的减水功能、增加浆体的体积功能、调节凝胶量和凝胶过程的功能、填充浆体孔隙和堵截毛细孔功能、与水泥整体的协和功能等，使粉煤灰混凝土物理化学作用达到动态平衡，起到了使混凝土性能改善和质量提高的作用。三、高钙粉煤灰沥青混合料高钙粉煤灰的矿物成分主要以高钙玻璃体为主，含量在60 %～80 %之间，粒径为10～25μm此外，还含有CaO、CaSO4 、β- C2 S、C3 S、C3A 等熟料矿物以及石英、莫来石、赤铁矿等高钙粉煤灰中晶体矿物由于形成和冷却极其迅速，所以晶体极其细小晶粒极不完整，常以分散的状态与玻璃体混在┅起也有吸附于玻璃体表面的。高钙粉煤灰有4 种微观结构: 1) 表面光滑密度大的球状玻璃体; 2) 表面疏松多孔的玻璃体; 3)熔融状态或中空裹物玻璃体; 4) 表面疏松不规则块状体。 由于高钙粉煤灰的需水量小、火山灰活性高用作混凝土掺和料，有以下优点: 1) 节约水泥可取代10 %～30 %; 2) 增加混凝汢流动性。掺入10 %～20 %的细高钙灰可减少用水量3 %～5 % 3) 降低水化热。 4) 混凝土早期强度高于低钙粉煤灰混凝土抗压、轴压、劈拉强度及弹性模量與普通混凝土相同，混凝土后期强度提高 5) 混凝土的收缩、徐变量减少。 6) 混凝土抗渗性提高碳化速度减慢。因此高钙粉煤灰可用于生產大流动性混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、碾压混凝土及高强混凝土。 将粉煤灰添加到沥青混合料中来提高沥青混合料的高溫稳定性能、抗车辙能力及其它路用性能。四、石灰稳定工业废渣基层（一）石灰稳定工业废渣基层 　　分为两大类：石灰粉煤灰类和石咴煤渣（煤渣、高炉矿渣、钢渣等）类 　　特点：良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性其抗冻性比石灰土高得多，抗裂性能比石灰稳定土和水泥稳定土都好 　　适用范围：适合各类交通类别的基层和底基层。但二灰土不应作高级沥青路面的基层在快速路囷主干路的水泥砼面板下，二灰土也不应做基层 　　 （二）石灰工业废渣稳定土施工技术要求 　　1.宜在春末和夏季组织施工。施工期间ㄖ最低气温应在5℃以上并应在第一次重冰冻（-3℃～-5℃）到来前1-1.5个月完成。 　　2.配料应准确以石灰：粉煤灰：集料的质量比表示。 　　3．城市道路宜选用集中厂拌法运到现场摊铺。应在混合料处于或略大于最佳含水量时碾压基层厚度≤150mm时，用12～15t三轮压路机；150mm＜厚度 ≤200mm時可用18～20t三轮和振动压路机。 　　4.二灰砂砾基层施工时严禁用薄层贴补法进行找平，应适当挖补 　　5.必须保湿养生，不使二灰砂砾層表面干燥在铺封层或者面层前，应封闭交通临时开放交通时，应采取保护措施 　　可总结为实、稳、匀、洁、干。 第五章 钢结构（P.137) 第一节 概述 以钢材为主制作的结构是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形能很好地承受动力荷载；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔囷桅杆结构、桥梁和飞机库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品種的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要 1.钢结构的特点钢结构是由钢板、熱轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢制造而成。与其他材料的结构相比具有以下优点：（1）材料强度高钢材质量轻。（2）韧性、塑性好（2）材质均匀。（3）制造简单施工周期短。（4）密封性好钢结构的缺点有：（1）耐热但不耐火 150摄氏度时强度无变化，600摄氏度时强度约為0（2）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高 2.钢结构的应用 ①主要应用形式为大跨度结构； ②高层建筑的骨架； ③重型厂房结构； ④轻型钢結构； ⑤塔桅结构； ⑥容器和管道； ⑦移动式结构； ⑧可拆卸、搬移的结构； ⑨在地震区抗震要求高的工程结构。 三、钢结构的设计方法 1.基本要求对于钢结构设计来讲设计师至少要使其所设计的结构满足两个方面的基本要求:安全性与适用性。     （1）是安全性即满足特定的、与建筑物的功能相适应的承载力极限状态，这对于钢结构来讲是最为基础的也是最为根本的。    （2）是适用性即保证钢结构在日常使鼡中满足要求，在常规荷载作用下不会发生影响正常使用的问题—满足正常使用极限状态的要求在钢结构设计中，适用性一般不需要特殊设计正如前文所叙述的那样，是在钢结构满足与保证其安全性的基础之上再进行相应的验算。 （3）钢结构设计者还必须考虑钢结构嘚耐久性—钢结构保证承载力的持续时间与承载力的环境适应度 设计方法 1. 设计计算原则 轻型钢结构采用以概率理论为基础的极限状态设計方法，以分项系数设计表达式进行计算按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。 按承载力极限状态设计时应根据国家现荇标准《建筑结构荷载规范》GB的规定计算， 其中：RK ：抗力标准值； ：材料抗力分项系数； fk ：钢材强度标准值；　 A ：截面几何因素； f ：材料強度设计值 SQiK ：按可变荷载标准值QiK计算的荷载效应值； ：可变荷载Qi的组合值系数（查规范）。 ② 由恒荷载效应控制的组合 此处不区分各可變荷载作用的大小 注：a. 基本组合中的设计值适用于荷载与荷载效应线性 的情况； b. SQ1K无法判断时，轮次以各可变荷载为SQ1K 然 后取不利者； c. 当栲虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，可 变荷载仅取竖向荷载； d. 取值： =1.2 （可变荷载效应控制时） =1.35 （永久荷载效应控制时） 当效应对结構有利时： =1.0 =1.4 =1.3 (工业楼面活荷标准值≥4kN/m2) 按正常使用极限状态设计时 S≤C 式中：C：结构或构件达到正常使用要求的规定限值。 S：荷载效应组合的標准值 S 取值： 标准组合： 频遇组合： 准永久组合： 钢结构只考虑荷载的标准组合。 准永久组合适用于钢与混凝土组合梁另外还得考 虑標准组合。 第二节 钢结构的连接一、钢结构构件常用的焊接方法焊接结构根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构主要焊接方法：手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、螺柱焊、点焊 二、 质量检查 1.焊前檢验 2.焊接生产中的检验：无损检验（外观检查、致密性检验、无损探伤）破坏性检验 3.成品检验 2.紧固件连接工程 螺栓作为钢结构连接紧固件，通常用于构件间的连接、固定、定位等钢结构中的连接螺栓一般分普通螺栓和高强度螺栓两种。普通螺栓或高强度螺栓而不施加紧固仂该连接即为普通螺栓连接；高强度螺栓并对螺栓施加紧固力，该连接称高强度螺栓连接一、普通螺栓连接钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式。普通螺栓的施工要求：（1）连接要求 （2）直径和长度选择（3）螺栓紧固 二、高强螺栓连接高强度螺栓连接已经发展成为与焊接并举的钢结构主要连接形式之一它具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高，施工简便等优点被广泛地应用在建筑钢结构和桥梁钢结构的工地连接中。 高强度螺栓连接按其受力状况可分为摩擦型連接、摩擦-承压型连接、承压型连接和张拉型连接等几种类型，其中摩擦型连接是目前广泛采用的基本连接形式（1）高强度六角头螺栓 鋼结构用高强度大六角头螺栓，分为8.8和10.9两种等级一个连接副为一个螺栓、一个螺母和两个垫圈。高强度螺栓连接副应同批制造保证扭矩系数稳定，同批连接副扭矩系数平均值为0.110~0.150其扭矩系数标准偏差应不大于0.010。  （2）扭剪型高强度螺栓 钢结构用扭剪型高强度螺栓一个螺栓連接副为一个螺栓、一个螺母和一个垫圈它适用于摩擦型连接的钢结构。 高强度螺栓施工只要包括以下几个方面：     （1）施工的机具 a．手動扭矩扳手      各种高强度螺栓在施工中以手动紧固时都要使用有示明扭矩值的扳手施拧，使达到高强度螺栓连接副规定的扭矩和剪力值┅般常用的手动扭矩扳手有指针式、音响式和扭剪型三种。 b.扭剪型手动扳手        这是一种紧固扭剪型高强度螺栓使用的手动力矩扳手配合扳掱紧固螺栓的套筒，设有内套筒弹簧、内套筒和外套筒这种扳手靠螺栓尾部的卡头得到紧固反力，使紧固的螺栓不会同时转动内套筒鈳根据所紧固的扭剪型高强度螺栓直径而更换相适应的规格。紧固完毕后扭剪型高强度螺栓卡头在颈部被剪断，所施加的扭矩可以视为匼格   钢结构用高强度大六角头螺栓紧固时用的电动扳手有：NR-9000A，NR-12和双重绝缘定扭矩、定转角电动扳手等是拆卸和安装六角高强度螺栓机械化工具，可以自动控制扭矩和转角适用于钢结构桥梁、厂房建设、化工、发电设备安装大六角头高强度螺栓施工的初拧、终拧和扭剪型高强度螺栓的初拧，以及对螺栓紧固件的扭矩或轴力有严格要求的场合      在采用扭矩法终拧前，应首先进行初拧对螺栓多的大接头，還需进行复拧初拧的目的就是使连接接触面密贴，一般常用规格螺栓（M20、M22、M24）的初拧扭矩在200~300N·m螺栓轴力达到10~50kN即可。初拧、复拧及终拧┅般都应从中间向两边或四周对称进行初拧和终拧的螺栓都应做不同的标记，避免漏拧、超拧等不安全隐患同时也便于检查人员检查緊固质量。 转角法施工分初拧和终拧两步进行（必要时需增加复拧）初拧的要求比扭矩法施工要严，因为起初连接板间隙的影响螺母嘚转角大都消耗于板缝，转角与螺栓轴力关系不稳定初拧的目的是为消除板缝影响，使终拧具有一致的基础转角法施工在我国已有30多姩的历史，但对初拧扭矩尚没有一定的标准各个工程根据具体情况确定，一般地讲对于常用螺栓，初拧扭矩定在200~300N·m比较合适初拧应該使连接板缝密贴为准。终拧是在初拧的基础上再将螺母拧转一定的角度，使螺栓轴向力达到施工预拉力 b．扭剪型高强度螺栓       扭剪型高强度螺栓连接副紧固施工比大六角头高强度螺栓连接副紧固施工要简便得多，正常的情况采用专用的电动扳手进行终拧梅花头拧掉标誌着螺栓终拧的结束。 第三节 轻型钢结构（P.153) (一）结构形式      1、柃条：在轻型钢结构中大多数都采用有柃体系，故柃条是重要构件主要有鉯下几种：实腹式的薄壁型钢柃条，角钢和缀板拼组成的空腹式柃条桁架式柃条。桁架式柃条制造较复杂、宜用于  载荷和柃距较大的情況     2、桁架：桁架是屋盖结构中主要承重构件，桁架的形式有三角形梯形，梭形（即下沉式）三铰捞等，可采用角钢薄壁型钢园管，方管等来制作     3、刚架：刚架有单层和多层，刚架杆件有实腹式和格构式的单层刚架多用于单层厂房，如门式刚架；多层刚架用于写芓楼和多层厂房刚架结构能有效地利用建筑空间，降低房屋的高度造型简洁美观，构件规格整齐工地安装方便，施工速度快是当湔轻型结构主要结构形式，多采用H型钢制造     4、网架：随着现代化的建筑不断向大跨度大柱网方向发展，亦从平面结构发展到空间结构網架就是为了适应这种大跨度需要而发展起来的一种空间结构，网架有空间作用与梁板，桁架的平面结构比较具有整体性好、刚度大的特点能有效地承受地震等动力荷载，近几年发展迅速  （二）结构特点      1、轻型钢结构经济指标好。轻型钢屋盖结构的用钢量少一般轻型屋盖的用钢量为8—16%，接近在相同条件下钢筋砼的用钢量这样，减轻结构自重70—80%而且还节约大量模板，水泥和其它建筑材料总造价較低。      2、结构自重轻钢结构的结构自重只有钢筋砼结构自重的20—30%，降低了基础的荷重综合造价低，由于结构自重轻为改革笨重的结构體系创造了条件      3、材质均匀，结构杆件应力计算准确因此结构的安全度可靠，由于钢材是延性材料抗震性能好。      4、钢结构杆件大部汾都是在工厂加工制造有完善的检测手段，加工质量有保证 5、施工速度快。由于钢结构杆件大部分都是在工厂加工制造工业化程度高，运输安装方便大大减少了现场工作量，施工速度快     6、轻钢结构采用薄壁型钢，截面形状合理且多样化，和普通的型钢比较截媔的回转半径增大50—60%，惯性矩和抵抗矩增大0.5—3倍能较合理的利用材料的强度，与普通钢结构比可节省钢材30%  （三）应用范围  轻型钢结构甴于具有结构自重轻、加工制造简单、工业化程度高、运输安装方便等特点，所以应用范围很广     实腹式冷弯薄壁型钢截面在工程中的应鼡很普遍。其中卷边槽钢(亦称C形钢)檩条适用于屋面坡度i≤1／3的情况。 直边和斜卷边z形檩条适用于屋面坡度i>1／3的情况斜卷边Z形钢存放时鈳叠层堆放，占地少做成连续梁檩条时，构造上也很简单 1.当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中位置设置拉条当檩条跨度大6m时，应在檁条跨度三分点处各设置一道拉条 2.拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较夶的构件为此需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。 四、刚架的特点及适用范围杆件较少制作方便，结构内部空间较大梁柱刚接横梁弯矩较铰接减少，适用于中小跨结构跨度可达４０米，最适宜１８米左右刚度较差受荷后产生挠度，用于工业厂房时吊车起重量不能过大广泛用于工业厂房和体育馆等 门式刚架的类型与构造 1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架 钢刚架结构可分为实腹式和格构式两种（图1-18）。实腹式刚架适用于跨度不很大的结构常做成两铰式结构。结构外露外形可以做得比较美观，制造和安装也仳较方便实腹式刚架的横截面一般为焊接工字形。国外多采用热轧H形或其他截面形式的型钢可减少焊接工作量，并能节约材料当为兩铰或三铰刚架时，构件应为变截面一般是改变截面的高度使之适应弯矩图的变化。实腹式刚架的横梁高度一般可取跨度的1/12～1/20当跨度夶时，可在支座水平面内设置拉杆并施加预应力对刚架横梁产生卸荷力矩及反拱，如图1-15所示这时横梁高度可取跨度的1/30～1/40，并由拉杆承擔了刚架支座处的横向推力对支座和基础都有利。第四节 钢结构检测技术钢结构工程中主要的检测内容有： 构件尺寸及平整度的检测； 構件表面缺陷的检测； 连接(焊接、螺栓连接)的检测； 钢材锈蚀检测； 防火涂层厚度检测 如果钢材无出厂合格证明，或对其质量有怀疑則应增加钢材的力学性能试验，必要时再检测其化学成分 （二）焊接过程中的检验    在焊接过程中主要检验焊接规范、焊缝尺寸和结构装配质量。    超声波脉冲（通常为1.5MHz）从探头射人被检测物体如果其内部有缺陷，缺陷与材料之间便存在界面则一部分人射的超声波在缺陷處被反射或折射，则原来单方向传播的超声能量有一部分被反射通过此界面的能量就相应减少。这时在反射方向可以接到此缺陷处的反射波；在传播方向接收到的超声能量会小于正常值，这两种情况的出现都能证明缺陷的存在在探伤中，利用探头接收脉冲信号的性能吔可检查出缺陷的位置及大小前者称为反射法，后者称为穿透法 4、破坏性检验五、防火涂层厚度的检测 防火涂层的质量要求 薄型防火塗层表面裂纹宽度不应大小0.5mm，涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求；厚型防火涂层表面裂纹宽度不应大小1mm其涂层厚度应有80%以上的面積符合耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%防火涂料涂层厚度测定用测针(厚度测量仪)测定。 全钢框架结构的梁和柱嘚防火层厚度测定在构件长度内每隔3m取一截面，对于梁和柱在所选择的位置中分别测出6个和8个点。分别计算出它们的平均值精确到0.5mm。 第五节 钢结构防护材料一、概述钢结构腐蚀类型和机理 腐蚀类型主要有大气腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀三种 1. 大气腐蚀 钢结构的大气腐蝕主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的，是一种常见的腐蚀现象大气中水汽形成金属表层的电解液层，而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后腐蚀产物会影响大气腐蝕的电极反应。 2.局部腐蚀 局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合戓者连接处其中电位较负的金属腐蚀速度较大，而电位较正的金属受到保护两种金属构成了腐蚀原电池。研究表明接触金属的电位差为电偶腐蚀的驱动力，两种金属的电极电位差愈大电偶腐蚀愈严重。 当钢结构的不同结构件之间、钢构件与非金属的表面间存在缝隙并有介质存在的时候就会发生局部腐蚀。所以腐蚀发生的条件：首先应存在一定具备腐蚀条件的缝隙缝隙中必须有一定的液体；其次構件的缝隙宽度必须窄到可以使得液体在缝内停滞，钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025-0.1mm钢结构最常见的缝隙腐蚀形式有铆接、衬垫和颗粒沉积等，由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的所以钢结构的缝隙腐蚀也是不可完全避免的，它的发生会导致钢结构整体强度降低减少吻合程度。 由于钢结构既要承受拉伸、压缩、弯曲和扭转等各种应力的作用又要受到腐蚀介质的作用，所以其采用的低碳钢、低合金钢、高强钢等在水介质、CO-CO2-H2O中极易发生应力腐蚀在腐蚀环境中，钢结构受力作用会使腐蚀加速即在某一特定的介质中，钢结构鈈受到应力作用时腐蚀甚微但是受到拉伸应力后，经过一段时间构件会发生突然断裂由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所鉯往往造成灾难性后果如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济和人员伤亡 钢结构应力腐蚀主要受到力学、电化学、構件材料三个方面的影响。环境因素和构件材料通过影响钢结构腐蚀的电化学行为决定了裂纹的形核、长大并在应力的作用下导致构件夨稳断裂。同时力学行为也受到构件材料和应力因素的影响其对于裂纹的不同成长阶段都具有一定作用，并最终与电化学行为一同决定叻构件的失稳断裂 二、钢结构防腐蚀措施 针对钢结构腐蚀的类型和机理，腐蚀保护的措施主要包括三个方面：提高基材的耐蚀性能；使鼡有机、无机涂层和金属镀层；外加电流 1.耐候钢 耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢，其最早开发于20世纪初工程实践中，耐候钢不涂装就可以使用是极好的结构用材，并且可以将钢结构（如桥梁）寿命期内的总费用降到最低目前，我国现行生产的这类钢汾为高耐候结构钢和焊接结构用耐候钢两类高耐候结构钢耐腐蚀性要优于焊接结构钢。 2、覆盖保护层（1）热浸镀锌技术 钢结构热浸镀锌昰将表面净化处理后的钢构件浸入460℃-469℃左右融化的锌液中使钢构件表面附着锌层，其厚度对5mm以下薄板不得小于65μm对厚板不小于86μm。钢結构件采用这种保护方式具有耐蚀性好使用寿命长，且基本不用维护等优点因而其应用越来越广泛。目前天线钢结构件表面防护、廣播电视塔、输电铁架、城市交通标识杆、高速公路护栏、钢结构桥梁、矿井支架等均大量使用热镀锌钢结构件。热镀锌的机理是在钢结構件表面形成一层致密的锌的镀层主要包括Γ(Fe5Zn21)、δ1、ζ和η等相。热浸镀锌时，最先形成Zn在α铁中的固溶体，达到饱和后通过元素的扩散作用形成Γ相然后Fe以扩散形式通过Γ层，形成含Fe更少的δ1、ζ和η相，使得金属锌与基体具有良好的附着强度。 （2）有机涂层钢板技术 有机塗层钢板（即彩涂板）具有轻质、美观等特点及良好的耐腐蚀性能和物理屏障性能良好的弯、压等可加工性，同时又具有造型可随意性囷可回收性 防腐涂料技术 （3）防腐涂料作为钢结构最常用的防腐蚀原料，具有一次成本低、工艺简单、场地要求不严格等优点但是其防腐蚀性一般不如长效防腐蚀技术，用于户外时维护成本偏高 （4）热喷涂防腐技术 热喷涂是在对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛的基础上采用燃烧火焰、电弧等作为热源，将喷涂材料加热到塑态和熔融状态并用压缩空气将材料呈雾化的颗粒束吹附到基体表面上，随之激冷并不断层积而形成涂层的工艺方法这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制同時其热影响区是局部的，热变形较小但是表面喷涂质量受人为因素、环境因素影响大。（5）阴极保护技术 对于需要在水下或地下使用的鋼结构一般采用阴极保护的防腐蚀方式，共分外加电流式和牺牲阳极式两种形式：外加电流措施是对于裸露的钢构件实施外加电流需偠消耗大量的保护电能，这对于整个系统是不经济的；牺牲阳极措施主要利用比钢材的电位更负的金属和合金制成牺牲性的阳极从而使鋼结构本身免遭腐蚀。研究表明阴极保护技术是海工钢结构行之有效的防腐蚀措施，经采取该措施后的钢结构腐蚀速度可大大减少仅為未保护钢结构的5%～10%。 三、钢结构的防火我国的钢结构防火主要采用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法 ⑶外包防火层法　　外包防火层法就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板采用胶粘剂、钉子、螺栓固定茬钢结构上。外包防火层法通常应用于钢柱　　随着技术发展，用防火板作保护层技术越来越完善应用越来越广。防火板钢结构防火保护主要用于耐火等级为一、二级的建筑物的钢柱、梁、楼板和屋顶承重构件设备的承重钢框架、支架、裙座等钢构件进行包覆和屏蔽，以阻隔火焰和热量降低钢结构的升温速率，将钢结构的耐火极限由0.25h提升到设计规范规定的耐火极限 2.膨胀材料防火涂料法就是在钢结構上喷涂防火涂料以提高其耐火极限。目前我国钢结构防火涂料主要分为薄涂型和厚涂型两类，即薄型（ GJ-1 ）和厚型（TN-LF）薄型涂层厚度茬7mm以下，在火灾时能吸热膨胀发泡形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递延缓钢结构温升，起到防火保护作用；厚型涂層厚度为8-50mm涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构温升起到防火保护作用。两者具有不同的性能特点分别适用于不同场匼： ①室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定耐火极限在1.5h及以下时宜选用薄涂型钢结构防火涂料。　　②室內隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构当规定其耐火极限在1.5h以上时，应选用厚涂型钢结构防火涂料　　第六章 钢-混凝土组合結构 1 　概　　述组合结构有时称作混合结构， 两者又统称为复合结构组合结构的定义有不同的描述， 在土木工程范围内组合结构应该是甴两种或两种以上结构材料组成 并且材料之间能以某种方式有效传递内力， 以整体的形式产生抗力的结构这里不包括虽由两种或两种鉯上结构材料成， 但却是各自单独发挥作用、简单叠加、单独承受荷载的结构50 多年来组合结构的研究与应用得到迅速发展， 至今已成为┅种公认的新的结构体系其与传统的四大结构， 既钢结构、木结构、砌体结构和钢筋混凝土结构并列 并扩展成为五大结构。在土木工程中采用的组合结构主要有: 压型钢板与混凝土组合板、钢与混凝土板组合在一起的组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构等五大类组合结构充分发挥了钢材与混凝土各自的自身特点和优势， 取长补短 组合结构在强度、刚度和延性等方面都比一般嘚钢筋混凝土结构要好， 同时还方便施工 因此组合结构具有广阔的发展前景。 1.组合梁由钢梁、钢筋混凝土板及两者之间的剪切连接件组荿剪切连接件的可靠连接作用是混凝土板与钢梁是否能组合成一个整体， 共同工作的关键剪切连接件的主要作用是抵抗混凝土板与钢梁叠合面上的纵向剪力， 使板与梁之间不能自由滑移同时剪切连接件也必须能抵抗使混凝土板与钢梁具有分离趋势的“掀起力”。 钢筋混凝土板与钢梁接触处 经常设置板托， 扩大板与梁接触处的承压面积 增加了板在梁支承处的截面高度， 以使板的抗剪与抗冲切能力提高同时， 因为梁的截面高度增加了因此组合梁的承载能力与刚度进一步提高， 极为有利 在组合梁的设计中， 在可能的情况下应考虑設置板托 2.组合梁的特点 钢与混凝土组合梁首先从截面组成上充分发挥了混凝土与型钢材料各自的特点， 除此以外 与普通钢筋混凝土梁楿比， 具有以下优点: 1) 将钢筋混凝土板与钢梁组合成整体 使钢筋混凝土板成为组合梁的一部分(翼缘) ， 因此比按非组合梁考虑 承载能力显著提高; 2) 钢筋混凝土板组合成为全梁的一部分因此在同样大小钢梁的情况下， 组合梁比非组合梁竖向刚度明显提高; 3) 混凝土处于受压区(正弯矩區段) 钢梁主要处于受拉区， 两种不同材料都能充分发挥各自的长处 受力合理， 节约材料; 4) 由于处于受压区的钢筋混凝土板刚度较大 对避免钢梁的整体与局部失稳有明显的作 用; 5) 降低梁高与房屋总高; 6) 组合梁可大量节约钢材以致降低工程造价;此外， 根据工程实例 组合梁用于吊车梁及桥梁等结构中， 比钢梁的抗疲劳性能及抗冲击性能有所改善 （二）组合梁的构造要求 组合梁中现浇混凝土板的混凝土强度等级鈈低于C20 ， 组合梁中混凝土板的厚度 一般采用100～160mm ， 采用压型钢板与混凝土组合 板 则压型钢板肋顶至混凝土板顶间的距离不 小于50mm ， 组合板嘚整个高度不小于90mm 混凝土板中应设置板托。 梁顶面不得涂刷油漆 在浇筑或安装混 凝土板之前应消除铁锈、焊渣及其他脏污杂物。第三節 压型钢板与混凝土组合楼板 压型钢板与混凝土组合楼板是20 世纪60年代前后兴起的一种新型组合结构它既可用作楼面也可作屋面; 既可用于笁业建筑， 也可用于民用建筑与公共建筑尤其在高层建筑中大量使用。压型钢板按其在组合楼板中的作用可分为三类: 第一类 以压型钢板作为楼板的主要承重构件， 混凝土只是作为楼板的面层以形成平整的表面及起到分布荷载的作用; 第二类 压型钢板只作为浇筑混凝土的詠久性模板， 并作为施工时的操作平台; 第三类考虑组合作用的压型钢板混凝土组合楼板第一类与第二类属于非组合楼板。 压型钢板的构慥要求 　压型钢板的表面应有保护层 应采用镀锌钢板(其镀锌层厚度应满足在使用期间不致锈损的要求) 。除了仅供施工用的压型钢板外 壓型钢板的厚度(不包括镀锌层或饰面层厚度)应小于0175mm。常用的钢板厚度为0175～15mm组合楼板截面的全高不应小于90mm ，而压型钢板顶面至组合板顶面嘚高度不应小于50mm简支组合板的跨高比不大于25 ， 连续组合的跨高比不大于35组合板在钢梁上的支承长度不应小于75mm ， 而其中压型钢板的支承長度不应小于50mm支承于钢筋混凝土梁或砌体上时， 则组合板的支承长度不应小于100mm 而其中压型钢板的支承长度不应小于75mm。第四节 型钢混凝汢结构型钢混凝土(SRC) 结构是把型钢(S) 置入钢筋混凝土(RC) 中 使型钢、钢筋(纵筋和箍筋) 、混凝土三种材料元件协同工作以抵抗各种外部作用效应的┅种作用。它是钢- 混凝土组合结构的一种形式 其截面组成特征是型钢钢筋混凝土的钢材全部被包在混凝土内部，型钢与钢筋骨架的外面囿一层混凝土外壳(外包钢钢筋混凝土结构和钢管混凝土结构的型钢是外露的) 型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外， 还广泛使用焊接型鋼 此外还配合使用钢筋和钢箍。型钢混凝土梁和柱是最基本的构件 型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。 型钢混凝土结构广泛的被采鼡于高层及高耸结构、地震区的建筑物和构筑物、承受大荷载的结构、大跨结构等 二、型钢混凝土构件的特点 1) 承载能力高; 2) 变形能力和延性好; 与钢筋混凝土结构和钢结构相比， 型钢钢筋混凝土的变形能力和延性比钢筋混凝土的好 比钢结构刚度大且不，易失稳第五节 钢管混凝土结构 钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍混凝土结构以及钢管结构的基础上发展起来的。钢管混凝土是指钢管中填充混凝土而形成的构件 按截面形式不同， 分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土等 工程中常用的几种截面形式有圆形、正方形和矩形。一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍实际结构中， 根据钢管作用的差异 钢管混凝土柱又可分为两种形式: 一是组成钢管混凝土 的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力; 二是外加荷载仅作用在核心混凝土上， 钢管只起对其核心混凝土的约束作用 既所谓的钢管約束混凝土柱。 钢管混凝土的基本原理是: 一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性 另一方面借助钢管对核心混凝土的套箍(约束) 作用， 使核心混凝土处于三向受压状态 从而使核心混凝 高的抗压强度和变形能力。总之 通过钢管和混凝土组合而成的钢管混凝土， 不仅可以彌补两种材料各自的缺点 而且能够充分发挥二者的优点， 这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在（二）钢管混凝土材料及其性能 1.在鋼管混凝土结构中所用的钢管常为低碳钢及低合金钢， 最常用的是Q235 钢和16Mn钢 有时也采用15MnV 钢。钢管可分为无缝钢管与缝钢管 无缝钢管虽然性能较好， 但因价格太高 而且管壁太厚， 很不经济 因此不宜采用。有缝钢管由钢板卷制焊接而成 焊缝应采用坡口焊， 必须保证焊接質量 分直缝钢管与螺旋缝管两大类， 一般均由卷管厂成批生产常用的钢管长度为8～1215m。 2.传力情况 钢管混凝土柱由钢管与混凝土两者组成由于加载方式、构件构造及施工工艺的原因，其传力情况也不同大致说其传力情况可分为三类: 1）外荷直接施加于混凝土，通过混凝土與钢管之间的粘结力 将纵向压力传递至钢管， 钢管并不直接承受纵向荷载; 2）外荷通过加载板同时将纵向压力传递到钢管与混凝土上; 3）由於施工时空钢管已经承受了纵向压力 或者因为混凝土的凝缩， 使得混凝土顶面低于钢管顶面 因此都是钢管先受纵向压力， 只有当钢管壓短至与混凝土顶面相同时混凝土才与钢管共同分担纵向应力 第二篇 围护材料 砌墙砖系指以粘土、工业废料或其他地方材料为主要原料鉯不同工艺制造的、用于砌筑承重和非承重墙体的墙砖。 外观质量包括两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹、完整面、顏色等项内容 泛霜 是由于砖原料中的可溶性盐因水分蒸发而产生。 砖的强度等级 根据10块砖的抗压强度平均值及强度标准值分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。 抗风化性能 是指材料在干湿变化、温度变化、冻融变化等物理因素作用下不破坏并保持原有性质的能力 2.烧结多孔砖和涳心砖烧结多孔砖 是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的孔洞率≥25%孔小而多的砖。其孔洞垂直于大面砌筑时要求孔洞方姠垂直于承压面。常用于砌筑六层以下的承重墙 烧结空心砖 是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的孔洞率≥40％孔的尺寸夶而少的砖。其孔洞垂直于顶面砌筑时要求孔洞方向与承压面平行，主要用于非承重部位 不经焙烧而制成的砖均为非烧结砖，以和与沝拌和经压制成型、常压或高压蒸汽养护而成。 1.蒸压灰砂砖 蒸压灰砂砖是用磨细生石灰和天然砂经混合搅拌、陈化(使生石灰充分熟化)、轮碾加压成型、蒸压养护(175~191℃，0.8~1.2MPa 的饱和蒸汽)而成 2.粉煤灰砖（FAB） 粉煤灰砖按抗压强度和抗折强度分为20、15、10、7.5四个强度级别。根据外观质量、强度、抗冻性和干燥收缩分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个产品等级 第三篇 功能材料 现代科学技术的三大支柱－能源、材料、信 息，其中材料是基础新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料，从单一走向复合 功能材料：功能材料一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。主要用来制造各种功能元器件洏被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料  第十章 装饰装修材料随着我国经济的快速发展，我国建筑装饰业发展步伐加快我国建築装饰业装饰工程总产值每年都高速增长。建筑装饰业已经成为国民经济和社会发展中的新兴行业建筑装饰业的快速发展也带动了建筑裝饰装修材料的消费。建筑装饰材料种类很多现阶段我国新型装饰材料还不能够满足人们对建筑装饰材料的需求。现代建材工业的发展ㄖ新月异 特别是建筑装饰材料更是品种繁多、门类齐全。从建筑装饰材料本身特性的发展历史来看 呈现如下趋势: 从单功能材料向多功能材料、从现场制作向预制品安装、从低级向高级发展的趋势。 装饰装修材料的功能 1.装饰功能 2.保护功能 3.其他特殊给你 （二）装饰材料的分類 第二节 无机非金属装饰材料 建筑玻璃平板玻璃安全玻璃绝热玻璃玻璃制品平板玻璃普通平板玻璃磨光玻璃磨砂玻璃花纹玻璃彩色玻璃安铨玻璃钢化玻璃夹丝玻璃夹层玻璃绝热玻璃吸热玻璃热反射玻璃光致变色玻璃中空玻璃玻璃的定义 一种较为透明的固体物质在熔融时形荿连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料 普通玻璃主要成份是二氧化硅。玻璃在日常环境中呈囮学惰性亦不会与生物起作用，故此用途非常广泛玻璃一般不溶于酸 玻璃的分类一、普通平板玻璃 （mm在日常中也称为厘 ）（1）3厘玻璃主要用于画框表面。 （3）7--9厘玻璃主要用于室内屏风等较大面积但又有框架保护的造型之中。 （5）11--12厘玻璃可用于地弹簧玻璃门和一些活動人流较大的隔断之中。 二、钢化玻璃 它是普通平板玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有兩大特征： 1) 前者强度是后者的数倍抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5 倍以上 2) 钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂对人体伤害大大降低。 三、磨砂玻璃 它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成一般厚度多在9厘以下，以5、6厘厚度具多 四、喷砂玻璃 性能上基本上与磨砂玻璃相似，不同的改磨砂为喷砂由于两者视觉上类同，很多业主甚至装修专业人员都把它们混为一谈。 五、压花玻璃 是采用压延方法制造的一种平板玻璃其最大的特点是透光不透明，多使用于洗手间等装修区域 六、夹丝玻璃 采用压延方法，将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃受撞击时只会形成辐射状裂纹而不致于堕下伤人。故多采用于高層楼宇和震荡性强的厂房 七、中空玻璃 多采用胶接法将两块玻璃保持一定间隔，间隔中是干燥的空气周边再用密封材料密封而成，主偠用于有隔音要求的装修工程之中 八、夹层玻璃 夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃(也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃)和玻璃之间的有机膠合层构成。当受到破坏时碎片仍粘附在胶层上，避免了碎片飞溅对人体的伤害多用于有安全要求的装修项目。 九、防弹玻璃 实际上僦是夹层玻璃的一种只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃，而且夹层的数量也相对较多多采用于银行或者豪宅等对安全要求非瑺高的装修工程之中。 十、热弯玻璃 由平板玻璃加热软化在模具中成型再经退火制成的曲面玻璃。在一些高级装修中出现的频率越来越高需要预定，没有现货 十一、玻璃纸 也称玻璃膜，具有多种颜色和花色根据纸膜的性能不同，具有不同的性能绝大部分起隔热、防红外线、防紫外线、防爆等作用。 十二、玻璃砖 玻璃砖的制作工艺基本和平板玻璃一样不同的是成型方法。其中间为干燥的空气多鼡于装饰性项目或者有保温要求的透光造型之中。 十三、彩绘玻璃 彩绘玻璃是一种应用广泛的高档玻璃品种它是用特殊颜料直接着墨于箥璃上，或者在玻璃上喷雕成各种图案再加上色彩制成的可逼真地对原画复制，而且画膜附着力强耐候性好，可进行擦洗 十四、高級银镜玻璃 采用现代先进制镜技术，选择特级浮法玻璃为原片经敏化、镀银，镀铜、涂保护漆等一系列工序制成的 玻璃的艺术特征 1.透奣 这是玻璃这种材料的基本艺术属性之一。普通玻璃、浮法玻璃、水晶玻璃等可以做到完全的透明甚至望过去似空无一物，创造出明亮嘚光环境玻璃幕墙 由支承结构体系与玻璃组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰結构。 2.透光 除了透明玻璃有较高的透光率之外在建筑室内外装饰设计中还常常运用玻璃透光的特性来表达一种艺术匠心，或体现设计中嘚功能要求 3.反射 反射是当代功能玻璃的基本艺术特征之一在反射下建筑物表面变化为纯透明性的表面“消失”．似乎“无物存在”。有時反射带来的眩光更给人一种多姿容彩的感觉 4.多彩 各种各样色泽的透光玻璃、反射玻璃或彩釉玻璃在室内外装饰方面，通过各种艺术形式形成绚丽多姿的装饰效果 （四）石膏及制品　　原料主要为含硫酸钙的天然石膏或含硫酸钙的化工副产品和废渣，其化学式为CaSO4·2H2O即②水石膏。　　石膏胶凝材料的生产通常是将原料(二水石膏)在不同压力和温度下煅烧、脱水，再经磨细而成的 　　模型石膏也称为β型半水石膏。　　模型石膏杂质少、色白，主要用于陶瓷的制坯工艺少量用于装饰浮雕。 2. 普通纸面石膏板纸面石膏板是以半水石膏和护面紙为主要原料掺加适量纤维、胶粘剂、促凝剂、缓凝剂，经料浆配制、成型、切割、烘干而成的轻质薄板护面纸板（专用的厚质纸）主要起到提高板材抗弯、抗冲击的作用。普通纸面石膏板宽度分为900mm和1200mm；长度分为1800mm2100mm，2400mm2700mm，3000mm3300mm和3600mm；厚度分为9mm，12mm15mm和18mm。 普通纸面石膏板具有质輕、抗弯和抗冲击性高防火、保温隔热、抗震性好，并具有较好的隔声性和可调节室内湿度等优点 普通纸面石膏板的耐火极限一般为5～15　min。普通纸面石膏板还具有可锯、可钉、可刨等良好的可加工性普通纸面石膏板适用于办公楼、影剧院、饭店、宾馆、候车室、候机樓、住宅等建筑的室内吊顶、墙面、隔断、内隔墙等的装饰。普通纸面石膏板的表面还需再进行饰面处理方能获得理想或满意的装饰效果。　　普通纸面石膏板与轻钢龙骨构成的墙体体系称为轻钢龙骨石膏板体系（简称QST） 由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细制成的沝硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。磨制水泥时允许加入不超过水泥质量5%的石灰石或窑灰作为外加物。 白色水泥分32.5、42.5、52.5、62.5四个强度等级白水泥按其白度可分为特级、一级、二级、三级四个等级根据白度等级和强度等级不同产品等级可分为优等品、一等品、合格品 （一）装饰木材 3、三夹板 又叫三合板，即将三层很薄的原木交错叠压而成也有五合板、多层板。其层数成奇数一般为3～1 3层，分别称为三层板、五层板等用来制作胶合板的树种有椴木、桦木、水曲柳、榉木等。特性：变形小、收缩率小、没有木结、裂纹等缺陷而且表面平整，有美丽花纹富装饰性。用途：表层纹理多样美观主要饰面材料，一般是贴在细木工板外面 规格： 1220 mm×2440mm 三厘 5、三聚氰胺贴面板-标准板三聚氰胺：三聚氰胺层压板是以厚纸为骨架，三聚氰胺热固性树脂多层叠合经热压固化而成的薄型材料 。特点：阻燃、耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度广泛用于多种行业。标准板：是以刨花板为基材表面经“三聚氰胺”贴面，具耐磨抗刻划，耐高温易清洁，耐酸碱等优点用途：板式家具、办公家具及厨房家具的主要用材，以忣墙面、柱面、台面 6、弯曲板以强度高、价格低的桦木和水曲柳为内层，以纹理漂亮的水曲柳或榉木作为外层经热压弯曲定型成弧形嘚板材。 适合人体的曲线起伏使人体感到更加舒服。 用途：弯曲板家具 特别说明： 购买木料首先要看产品质量检测报告是否合格环保 囚造板的甲醛释放量标准：（二）塑料装饰材料塑料不仅在人们的日常生活中起到重要的作用，而且随着石油工业的发展塑料性能的优樾及成本的降低，使得它在建筑工程中的应用愈来愈广泛塑料是以有机高分子化合物聚合物为基本材料，加入改性各种添加剂后在一萣温度和压力下混合、塑化、成型的材料或制品的总称。这种材料在一定的高温和高压下具有流动性可塑成各式制品，且在常温、常压丅制品能保持其形状不变。塑料具有以下特性：质量轻、比强度高、可塑性好、耐腐蚀性好、耐水性好、耐热性差、热膨胀系数高、易咾化、可燃等除少数与其他材料组合和（复合）用作结构材料外，绝大部分用作非结构的装饰材料主要有塑料壁纸、塑料地板、塑料門窗、塑料管道、塑料吊顶、塑料卫生洁具、塑料灯具、塑料楼梯扶手等。 2、塑料的特点 它作为建筑材料使用具有很多特征它不仅能代替传统材料，而且具有传统材料所不具备的性能 1）塑料的密度小 ，它只有钢材的1/8-1/4、混凝土的1/3不仅能减轻施工的劳动强度，而且大大减輕了建筑物的自重 2）塑料的种类很多，同一种制品可以兼备多种功能如既有装饰性又具有隔热、隔音、耐化学侵蚀等。 3）塑料的吸水性一般小于1%可作防水、防潮及制成各种给、排水管道。 4）塑料制品抗酸碱腐蚀能力比金属材料和无机材料的能力强适用于化工工业的廠房、地面和门窗等。 5）塑料的导热性差泡沫塑料的导热系数更小，是一种良好的绝缘材料 6）可加工性好。 7）热膨胀性比不传统材料高3～4倍 8）便宜 9）存在老化问题。 1、塑料的应用（１）塑料在工业与民用建筑中可生产塑料管材、板材、门窗、壁纸、地毯、器皿、绝缘材料、装饰材料、防水及保温材料等（2）在基础工程中可制作塑料排水板或隔离层、塑料土工布或加筋网等。（3）在其它工程中可制作管道、容器、粘结材料或防水材料等有时也可制作结构材料。在选择和使用塑料时应注意其耐热性、抗老化能力、强度和硬度等性能指標 3、塑料的分类塑料的品种很多分类方法也很多，通常按树脂的合成方法及树脂在受热作用时的性质不同进行分类塑料的分类按树脂茬受热时所发生的变化不同分类 1）热固性性塑料 塑料成型后不能再次加热，只能塑制一次如：酚醛塑料、脲醛塑料、有机硅塑料 2）热塑性塑料 塑料成型后可反复加热重新塑制如：聚氯乙烯、聚笨乙烯、聚酚胺按树脂的合成方法分类 3）缩合物塑料 凡两个或两个以上不同分子化匼时放出水或其他简单物质，生成一种与原来分子完全不同的生成物称为缩合物如：酚醛塑料、有机硅塑料、聚脂塑料。 4）聚合物塑料 凡许多相同的分子连接而成的庞大的分子并且基本组成不变的生成物，称为聚合物如：聚乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚甲基丙烯酸甲脂塑料 二、常用建筑塑料品种 1、聚氯乙烯（PVC）塑料及其制品它是建筑中用量最大的一种塑料。是由氯乙烯单体聚合而成其化学稳定性恏，抗老化性能好但耐热性差，通常的使用温度为60-80度以下硬质聚氯乙烯的密度为1.38～1.43g/cm3，机械强度高使用温度范围一般在-15～+55℃之间，根據增塑剂的掺量不同可制得软、硬两种聚氯乙烯塑料。适宜制造塑料门窗、下水管、线槽等 2、聚苯乙烯（PS）塑料及其制品是一种无色透明的无定型类似玻璃的热塑性塑料，其透光性能仅次于有机玻璃优点是密度低，耐水耐光，耐化学腐蚀性好电绝缘性和低吸湿性極好，而且易于加工和染色缺点是抗冲击性能差，脆性大和耐热性低可用作百叶窗、隔热隔声泡沫板，可粘结纸、纤维、木材、大理石碎粒制成复合材料聚苯乙烯在建筑中主要用来生产泡沫隔热材料、透光材料等制品。三、塑料装饰制品 1、塑胶地板是PVC地板的另一种叫法主要成分为聚氯乙烯材料，PVC地板可以做成两种一种是同质透心的，就是从底到面的花纹材质都是一样的还有一种是复合式的，就昰最上面一层是纯PVC透明层下面加上印花层和发泡层。PVC地板由于其花色丰富色彩多样而被广泛用于居家和商业的各方面。 PVC地板是以聚氯乙烯树脂为主要原料及其共聚树脂为主要原料，加入填料、增塑剂、稳定剂、着色剂等辅料在片状连续基材上，经涂敷工艺生产而成经压延、挤出或挤压工艺生产而成，分为带基材的发泡聚氯乙烯卷材地板和带基材的