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08 第八章 建筑功能材料.pptx

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本课件讲解建筑功能材料,先介绍石油沥青的三组分与粘滞性、塑性、温度敏感性、大气稳定性四大技术性质及选用掺配方法,随后展开改性沥青与合成高分子防水卷材、防水涂料与密封材料及防水材料选用原则;再介绍绝热材料的基本要求与无机有机品种、吸声与隔声材料的区别,最后系统介绍建筑塑料的组成性能与制品,以及陶瓷、石材、金属、玻璃和涂料等装饰材料。

《建筑材料与检测》第八章建筑功能材料封面,标注适用专业与配套教材信息
第八章学习目标页,提出沥青防水卷材、绝热吸声隔声材料、建筑塑料与装饰材料四项要求
章节引例页,说明功能材料为非承重材料并指出环境协调、复合多功能与智能化三个发展方向
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第1页:第八章建筑功能材料封面

《建筑材料与检测》教学课件 第八章 建筑功能材料

适用专业
土建施工类专业
配套教材
北大版《建材与检测》
授课教师
☆☆☆ 副教授

第2页:学习目标

学习目标

  • 了解石油沥青的组分;掌握石油沥青及典型防水卷材的主要技术性质、分类标准和选用
  • 了解绝热材料、吸声材料和隔声材料的概念、主要性能指标、材料特性及主要用途
  • 了解塑料的组成与种类,掌握典型建筑塑料的特性与应用
  • 了解各类装饰材料的组成,掌握它们的性质与应用

第3页:建筑功能材料引例

建筑功能材料主要是指担负某些功能的非承重材料,如防水材料、隔音吸音材料、绝热材料、装饰材料等,为人类居住生活提供了更优质的服务。

近年来建筑功能材料发展迅速,且在三方面有较大发展:一是注重环境协调性,注重健康、环保;二是复合多功能;三是智能化。

第4页:典型功能材料展示

本页以图片展示典型建筑功能材料:防水卷材、金字塔型吸音材料、隔音材料、土工膜、防水板材以及摩天大厦中的玻璃幕墙。

第5页:石油沥青的组分

8.1 防水材料 8.1.1 石油沥青

沥青是一种有机胶凝材料,是复杂的大分子碳氢化合物及非金属(氧、硫、氮等)衍生物的混合物,常温下为黑色或黑褐色液体、固体或半固体,具有明显的树脂特性,能溶于二硫化碳、四氯化碳、苯及其它有机溶剂。

石油沥青的三大组分
组分作用状态
油分使沥青具有流动性液态
树脂使沥青具有塑性和粘结性粘稠状、半固态
地沥青质使沥青具有粘滞性和温度稳定性固态

第6页:石油沥青的粘滞性

1. 石油沥青的主要技术性质 1)粘滞性

粘滞性是指石油沥青在外力作用下抵抗变形的性能,其大小反映胶团之间吸引力的大小,即反映胶体结构的致密程度。当地沥青质含量较高、有适量树脂而油分含量较少时,粘滞性较大。

在一定温度范围内,温度升高时粘滞性随之降低,反之则增大。表征液体沥青粘滞性的指标是粘滞度,表征半固体、固体沥青粘滞性的指标是针入度。本页配有粘滞度与针入度测量示意图。

第7页:石油沥青的塑性

2)塑性:指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏的性能,沥青之所以能被制成性能良好的柔性防水材料,在很大程度上取决于这种性质。

石油沥青中树脂含量大、其它组分含量适当则塑性较高;温度升高则塑性增大,膜层增厚塑性也增大。常温下沥青塑性较好,对振动和冲击作用有一定承受能力,因此常将沥青铺作路面。沥青的塑性用延度(延伸度)表示。

本页配有延度测量示意与温度稳定性相关图示。

第8页:温度敏感性

3)温度敏感性(温度稳定性):指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性质。温度敏感性越大,则温度稳定性越低。

温度敏感性大的沥青,温度降低时很快变成脆硬物体,受外力极易产生裂缝而破坏;温度升高时即成为液体流淌而失去防水能力。因此温度敏感性是评价沥青质量的重要性质。

温度敏感性通常用软化点表示。软化点是指沥青材料由固体状态转变为具有一定流动性膏体的温度,可通过环球法试验测定。

第9页:大气稳定性

4)大气稳定性:指石油沥青在热、阳光、水分和空气等大气因素作用下性能稳定的能力,即抗老化性能,是沥青材料的耐久性。

在自然气候作用下,沥青的化学组成和性能都会发生变化,低分子物质逐渐转变为大分子物质,流动性和塑性逐渐减小,硬脆性逐渐增大,直至脆裂甚至完全松散而失去粘结力。大气稳定性常用蒸发损失和针入度变化等试验结果评定。

第10页:石油沥青的分类与选用

2. 石油沥青的分类及技术标准

根据现行标准,石油沥青按用途和性质分为道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青三类。

3. 石油沥青的应用 1)石油沥青的选用

应根据当地气候条件、工程性质(房屋、道路、防腐)、使用部位(屋面、地下)及施工方法具体选择沥青的品种和牌号:

  • 一般温暖地区、受日晒或经常受热部位,为防止受热软化应选择牌号较小的沥青。
  • 寒冷地区、夏季暴晒冬季受冻的部位,既要考虑受热软化又要考虑低温脆裂,应选用中等牌号沥青。
  • 对不易受温度影响的部位,可选用牌号较大的沥青。
  • 当缺乏所需牌号的沥青时,可用不同牌号的沥青进行掺配。

第11页:石油沥青的掺配

2)石油沥青的掺配

某一牌号的沥青不一定能完全满足工程要求,需要用现有的不同牌号沥青掺配。掺配时注意,掺配后石油沥青的软化点应在现有两种石油沥青的软化点之间,通常按下式进行掺配(计算式见原图)。

Q1
牌号较高沥青的掺量,%
Q2
牌号较低沥青的掺量,%
T
掺配后所需的软化点,℃
T1
牌号较高沥青的软化点,℃
T2
牌号较低沥青的软化点,℃

第12页:改性沥青的种类

8.1.2 防水卷材 1. 改性沥青防水卷材 1)改性沥青

按掺用高分子材料的不同,改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶树脂共混改性沥青三类。

橡胶改性沥青
沥青中掺入适量橡胶后可使高温变形性小、常温弹性较好、低温塑性较好。常用橡胶有SBS橡胶、氯丁橡胶、废橡胶等。
树脂改性沥青
沥青中掺入适量树脂后可具有较好的耐高低温性、粘结性和不透气性。常用树脂有APP(无规聚丙烯)、聚乙烯、聚丙烯等。
橡胶和树脂共混改性沥青
兼具橡胶与树脂改性沥青的性能特点。

第13页:典型改性沥青防水卷材

SBS改性沥青防水卷材
以聚酯纤维无纺布为胎体,以SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯)弹性体改性沥青为浸渍涂盖层,以塑料薄膜或矿物细料为隔离层制成的防水卷材。
APP改性沥青防水卷材
以APP(无规聚丙烯)树脂改性沥青浸涂玻璃纤维或聚酯纤维(布或毡)胎基,上表面撒以细矿物粒料,下表面覆以塑料薄膜制成的防水卷材。
铝箔塑胶改性沥青防水卷材
以玻璃纤维或聚酯纤维(布或毡)为胎基,用高分子(合成橡胶或树脂)改性沥青为浸渍涂盖层,以银白色铝箔为上表面反光保护层,以矿物粒料和塑料薄膜为底面隔离层制成。

第14页:合成高分子防水卷材

2. 合成高分子防水材料

三元乙丙橡胶防水卷材
以乙烯、丙烯和双环戊二烯三种单体共聚合成的三元乙丙橡胶为主体,掺入适量丁基橡胶、硫化剂、促进剂、软化剂、补强剂和填充剂等,经密炼、拉片、过滤、挤出(或压延)成型、硫化、检验、分卷、包装等工序加工制成的高弹性防水材料。
聚氯乙烯(PVC)防水卷材
以聚氯乙烯树脂为主要原料,加入稳定剂、增塑剂、改性剂、抗氧剂及紫外线吸收剂等辅助材料,经捏合、混炼、造粒、挤出或压延等工序制成,是我国目前用量较大的一种卷材。

第15页:氯化聚乙烯防水卷材

3)氯化聚乙烯防水卷材:以含氯量为30%~40%的氯化聚乙烯树脂为主要原料,掺入适量化学助剂和大量填充材料,采用塑料(或橡胶)加工工艺,经捏合、塑炼、压延等工序加工而成,属于非硫化型高档防水卷材。

  • 分为Ⅰ型和Ⅱ型:Ⅰ型属非增强型,Ⅱ型属增强型。
  • 规格厚度为1.00、1.20、1.50、2.00 mm;宽度为900、1000、1200、1500 mm。

第16页:防水涂料与密封材料

8.1.3 防水涂料与密封材料

1. 防水涂料:

  1. 溶剂型改性沥青防水涂料
  2. 水乳型改性沥青防水涂料(水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料、水乳型再生橡胶沥青防水涂料)
  3. 聚氨酯防水涂料

2. 密封材料:

  1. 改性沥青基嵌缝油膏
  2. 丙烯酸酯建筑密封膏
  3. 聚氨酯建筑密封膏
  4. 有机硅密封膏

第17页:防水材料的选用

8.1.4 防水材料的选用

选用防水材料是防水设计的重要一环,具有决定性的意义。

  1. 根据气候条件选材
  2. 根据建筑部位选材
  3. 根据工程条件要求选材
  4. 根据建筑功能要求选材

第18页:绝热材料的作用和要求

8.2 绝热材料 8.2.1 绝热材料的作用和基本要求

1. 作用:建筑绝热保温材料是建筑节能的物质基础。

2. 基本要求:材料导热系数越大,导热性能越好。工程上将导热系数λ < 0.23 W/(m·K)的材料称为绝热材料。

影响材料导热系数的因素有:材料本身性质、微观结构、孔隙率、孔隙特征、含水率、热流方向。

第19页:无机绝热材料

8.2.2 常用绝热材料 1. 常用无机绝热材料

1)多孔轻质类
蛭石是一种有代表性的多孔轻质类无机绝热材料,由云母类矿物经风化而成,具有层状结构。
2)纤维状
矿物棉:岩棉和矿渣棉统称矿物棉,由熔融的岩石经喷吹制成的纤维材料称为岩棉;由熔融矿渣经喷吹制成的纤维材料称为矿渣棉。

本页配有蛭石与岩棉的图片。

第20页:玻璃纤维与泡沫状绝热材料

玻璃纤维
一般分为长纤维和短纤维。短纤维相互纵横交错构成多孔结构的玻璃棉,常用作绝热材料。
泡沫玻璃
用玻璃细粉和发泡剂(石灰石、碳化钙和焦炭)经粉磨、混合、装模、煅烧而得到的多孔材料。
多孔混凝土
指具有大量均匀分布、直径小于2 mm的封闭气孔的轻质混凝土,主要有泡沫混凝土和加气混凝土。

本页配有玻璃纤维与泡沫玻璃的图片。

第21页:有机绝热材料

2. 常用有机绝热材料

1)泡沫塑料
以各种树脂为基料加入辅助料经加热发泡制得的轻质保温材料,目前广泛用作建筑上的保温隔音材料。常用品种有聚苯乙烯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、泡沫酚醛塑料等。
2)硬质泡沫橡胶
用化学发泡法制成,具有良好的低温性能,低温下强度较高且体积稳定性较好,可用于冷冻库。

第22页:吸声材料

8.3 吸声与隔声材料 8.3.1 吸声材料

1. 性能要求:吸声性能以吸声系数α表示,数值在0~1之间,吸声系数越高吸声效果越好。

2. 种类及吸声结构:

  1. 多孔吸声材料
  2. 薄板振动吸声结构
  3. 共振吸声结构
  4. 穿孔板组合共振吸声结构
  5. 柔性吸声材料
  6. 悬挂空间吸声体
  7. 帘幕吸声体

第23页:隔声材料与吸声的区别

8.3.2 隔声材料

1. 隔声材料:建筑上把主要起隔绝声音作用的材料称为隔声材料。

2. 吸声材料和隔声材料的区别:吸声材料着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小;隔声材料着眼于入射声源另一侧的透射声能大小,目标是透射声能要小。

吸声材料对入射声能的衰减吸收一般只有十分之几,其吸声系数用0~1之间的小数表示;隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的3/10~4/10或更小,为方便表达其隔声量用分贝计量,即声音降低多少分贝。

第24页:建筑塑料的基本组成

8.4 建筑塑料 8.4.1 建筑塑料 1. 塑料的基本组成

塑料大多数都是以合成树脂为基本材料,再按一定比例加入填充料、增塑剂、固化剂、着色剂及其他助剂等加工而成。

  1. 合成树脂
  2. 填料
  3. 其他成分,包括增塑剂、固化剂、着色剂、润滑剂和稳定剂、发泡剂等助剂

第25页:塑料的主要性质

2. 塑料的主要性质

  1. 质轻、比强度高。
  2. 导热系数小,绝热性好:密实塑料的导热率一般为0.12~0.80 W/(m·K);泡沫塑料的导热系数接近于空气,是良好的隔热保温材料。
  3. 电绝缘性好:导电性低又因热导率低,是良好的电绝缘材料。
  4. 耐化学腐蚀性好。
  5. 装饰性和功能性好。
  6. 加工性能好。
  7. 经济性。

第26页:常用建筑塑料品种

8.4.2 常用建筑塑料

  1. 聚氯乙烯(PVC)
  2. 聚乙烯(PE):乙烯在一定压力下聚合的产物,属热塑性塑料,按聚合压力不同分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。
  3. 聚丙烯(PP)
  4. 聚苯乙烯(PS)
  5. ABS塑料
  6. 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
  7. 聚碳酸酯(PC)

第27页:塑料装饰板材与塑钢门窗

8.4.3 建筑用塑料制品

1. 塑料装饰板材
以树脂为浸渍材料或以树脂为基材,采用一定生产工艺制成的具有装饰功能的普通或异型断面板材。
2. 塑料门窗材
塑钢门窗以聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料,加上稳定剂、改性剂、填充剂、紫外线吸收剂等助剂经挤出加工成型材,再通过切割、焊接制成门窗框扇,配装橡塑密封条、五金配件等而成;为增加型材刚性在型材窄腔内填加钢衬,故称塑钢门窗。

第28页:塑料地板管材与玻璃钢

3. 塑料地板
以高分子合成树脂为主要材料,加入其他辅助材料,经一定制作工艺制成的预制块状、卷材状或现场铺涂整体状的地面装饰材料。
4. 塑料管材
常见有UPVC塑料管材及管件等。
5. 玻璃钢
以玻璃纤维及其制品为增强材料,以酚醛树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂等为胶粘剂,经一定成型工艺制作而成的复合材料。
6. 泡沫塑料
用作保温与隔音材料。

本页配有UPVC塑料管件的图片。

第29页:装饰材料的基本要求与选用

8.5 装饰材料

1. 基本要求:建筑装饰材料除应具有适宜的颜色、光泽、线条与花纹图案及质感以满足装饰性要求外,还应具有保护作用、满足相应的使用要求。

2. 选用原则:功能性、装饰性、经济性、安全性。

目前国内各类绿色建材认证中最权威、应用最广泛的是中国Ⅰ型环境标志认证,即“十环标志认证”,该标识是我国最高级别的产品环保标志,也是我国的官方环保标志。

第30页:陶瓷类装饰材料

8.5.2 陶瓷类装饰材料

陶瓷通常是指以黏土为原料,经过原料处理、成型、焙烧而成的无机非金属材料。根据所用原料和坯体致密程度的不同,陶瓷可分为陶器、炻器和瓷器三大类。

常见的陶瓷类装饰材料:

  1. 内墙面砖
  2. 墙地砖(劈离砖、彩胎砖、地面砖)
  3. 陶瓷锦砖
  4. 建筑琉璃制品

第31页:天然与人造石材

8.5.3 天然与人造石材

石材是装饰工程中常用的高级装饰材料之一,分天然石材和人造石材。

  1. 天然大理石
  2. 天然花岗石:花岗石是一种火成岩,属硬石材,结构致密、抗压强度高、吸水率低、耐磨性和耐久性好
  3. 人造石材:按生产材料和制造工艺分为水泥型人造石材、树脂型人造石材、复合型人造石材、烧结型人造饰面石材

第32页:金属类装饰材料

8.5.4 金属类装饰材料

  1. 铝和铝合金
  2. 铝合金门窗
  3. 其他铝合金制品:铝合金花纹板、铝及铝合金压型板、复合型蜂窝铝板、铝合金龙骨、铝塑板
  4. 装饰用钢制品:普通不锈钢板、彩色涂层钢板、彩色压型钢板、轻钢龙骨

第33页:建筑玻璃的基本性质

8.5.5 建筑玻璃 1. 玻璃的基本性质

  1. 密度:普通玻璃的密度为2.45~2.55 g/cm³,孔隙几乎为零,属于致密材料。
  2. 力学性质:主要指标是脆性指标和抗拉强度。
  3. 化学稳定性:通常对酸(除氢氟酸)、碱、盐等具有较强的抵抗能力,但长期受侵蚀性介质腐蚀也会变质破坏。
  4. 热物理性能:导热性很差,导热系数一般为0.75~0.92 W/(m·K)。
  5. 光学性能。

第34页:平板玻璃与装饰玻璃

2. 建筑玻璃的分类与应用

1)平板玻璃
为板状无机玻璃的统称。按生产工艺分,有采用引上法或拉伸法生产的普通平板玻璃,有用浮法技术生产的浮法玻璃。浮法玻璃组成与普通平板玻璃相同,最大特点是表面平整光滑、厚度均匀、不产生光学畸变,具有机械磨光玻璃的质量。

2)装饰平板玻璃:压花玻璃、毛玻璃、磨花与喷花玻璃、刻花玻璃、镭射玻璃、镜面玻璃。

第35页:安全玻璃与节能装饰玻璃

3. 安全玻璃

1)钢化玻璃
机械强度高、弹性好、热稳定性能好、安全性好。
2)夹丝玻璃
玻璃内夹金属丝网,破碎时不易脱落。
3)夹层玻璃
两片或多片玻璃之间夹以透明粘结材料制成。

4. 节能型装饰玻璃

  1. 吸热玻璃
  2. 热反射玻璃
  3. 中空玻璃

第36页:建筑装饰涂料的组成

8.5.6 建筑装饰涂料

建筑装饰涂料是指涂敷于建筑构件表面,并能与构件表面材料很好黏结、形成完整装饰和保护膜的材料。具有色彩鲜艳、造型丰富、质感与装饰效果好等特点,还施工方便、易于维修、造价较低、自身质量小、施工效率高,可在各种复杂墙面上施工。

1. 组成:由多种物质经混合、溶解、分散而组成,按各组成材料在涂料生产、施工和使用中所起作用,其基本组分可分为主要成膜物质、次要成膜物质和辅助成膜物质三部分。

第37页:涂料的分类

2. 涂料的分类

  • 按用途分:外墙涂料、内墙涂料、顶棚涂料、地面涂料和屋面涂料等。
  • 按成膜物质分:有机涂料、无机涂料、有机无机复合涂料等。
  • 按分散介质分:溶剂型涂料、水乳型涂料和水溶型涂料。
  • 按涂层质感分:薄质涂料、厚质涂料、复层建筑涂料等。

第38页:本章小结

本章小结

本章对防水材料、绝热材料、吸声与隔声材料、建筑塑料、装饰材料作了较详细的阐述,包括石油沥青的性质、防水卷材防水涂料的种类及选用和验收、绝热材料的作用和基本要求及材料种类、吸声与隔声材料的性质种类,常见建筑塑料的性能特点和应用,常见装饰材料的种类、性质与应用等。

本章的教学目标是使学生掌握各种典型功能材料的种类、性质特点,会根据不同需要选择不同材料,会合理选择防水材料,会根据工程特点和环境要求选择装饰材料。

第39页:课后习题

习题 · 复习思考题(具体题目见原图)

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