新型建筑材料应用论文PPT课件下载

这是一个关于新型建筑材料应用论文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 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，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 ◆ 水灰比—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 ● 英国南安普墩海港工程 ● 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的共同特点： ● 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年建设部委托中国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、铁道部也同期进行研究，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常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的水泥用量，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。水泥完全水化而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、抗碱骨料反应作为基本耐久性指标 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% 复合硅酸盐水泥：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快，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。 （旧标准）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。水泥必须控制一定的粉磨细度，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，干缩大，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，还会影响外加剂的作用效果。一般比表面积为300~350 m2/kg （3）水泥熟料中矿物成分 C3A：7～15% ，不宜超过8%； C2S：15～37% C3S：6～60% C4AF：10～18% 水泥中各矿物成分特性： 水化速度:C3A>C2S>C3S>C4AF 水化热:C3A>C3S>C4AF>C2S 强 度:C3S>C2S>C4AF>C3A 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，砂的细度模数要求为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（计算法或试配法） 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的情况下， 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%； 第二代: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%，适当引气，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) 检验: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度而且峰值推迟；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、水化硫铝酸钙。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的组分（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强度较高，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，变化水泥与粉煤灰掺量，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塌落度无损失，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，对防止混凝土开裂有利 （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强度。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 氯盐环境作用 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锈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发生离子互换反应生成易溶的（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，并在水份和氧的参与下持续锈蚀。 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学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因过饱和而结晶，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；空气中的二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）碱——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、有碱、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。 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。若粗骨料含有碱—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是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（吴中伟） 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 在满足混凝土早期及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及以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/m3，C50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。不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于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) w/c=Af灰/f配+A.Bf灰 (3)计算胶凝材料用量 令浆体和骨料体积比为35:65 w/B 0.7B/Pc+0.3B/PF+W/1.0+0.01a 解方程组得出B、w计算出c.F (4)计算砂、碎石用量 s/fs+G/fG=0.65 s/s+G=含砂率 解方程得出s，G 2、经验参数 C30: 当水泥采用42.5强度等级时，每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强度等级时，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 第三章 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术要求也更加多样化。 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）施工条件— 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土结构的要求（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。  3.1.2  选择水泥品种应符合下列原则：      1 ）水位变化区外部混凝土、溢流面和经常受水流冲刷部位的混凝土及有抗冻要求的混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，也可选用普通硅酸盐水泥。      2  ）  内部混凝土、水下的混凝土和基础混凝土，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适应。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标准的规定。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。 3.2  骨   料  使用的骨料应根据优质、经济、就地取材的原则进行选择。可选用天然骨料、人工骨料，或两者互相补充。选用人工骨料时，有条件的地方宜选用石灰岩质的料源。 3.3  掺  和  料    水工混凝土中应掺入适量的掺和料。其品种有粉煤灰、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用于水利工程是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，我国碾压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米级高的龙滩重力坝和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：规格尺寸同上，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）水工沥青材料? 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．矿料级配的确定 （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．配合比验证试验? 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。为闸门、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，以合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、 土工织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、碎石桩、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 土工合成材料的种类 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，同时也减少了沥青的耗用量，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）改性沥青 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物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。总体来讲，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构的差异，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，充分地分布于沥青中。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，改性沥青搅拌设备的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时间的延长，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）分散在有乳化剂的水中而成的乳胶体。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，均匀分布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，或用于拌制冷用沥青砂浆和沥青混凝土。 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用 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，以非连续的短纤维或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”的技术途径。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，有学者认为，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的抗冻性、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，若仍处于约束状态，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的生成。 （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，可使混凝土的抗拉强度、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，纤维还可横跨裂缝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的超短钢纤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用的性能，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．收缩性能明显改善 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题，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维进入眼睛，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止雨水浇淋，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。是一种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的沥青混合料。 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面层使用。 （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）开级配抗滑磨耗层（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混合料设计的关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，该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；可在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验，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，因此一般选用碱性石料作为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矿料组成的路面材料，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.确定设计矿料级配 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行车舒适、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的影响，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路面的使用品质、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用。 (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）聚酯纤维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稳定度、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，与未掺加聚酯纤维的沥青混合料相比，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，是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，为电厂废弃之物，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来源、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二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）轻质 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，做好断面设计、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（P。132）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的规定。    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，土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合，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下: (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、密实度、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一起，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) 增加混凝土流动性。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与普通混凝土相同，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产大流动性混凝土、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温稳定性能、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：石灰粉煤灰类和石灰煤渣（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。在快速路和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。施工期间日最低气温应在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时，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，不使二灰砂砾层表面干燥，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、高耸电视塔和桅杆结构、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；此外要轧制新品种的型钢，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、热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摄氏度时强度约为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轻型钢结构； 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用中满足要求，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的耐久性—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计方法，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，应根据国家现行标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001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 ：材料强度设计值。 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 此处不区分各可变荷载作用的大小。 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. 当考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） 当效应对结构有利时： =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：荷载效应组合的标准值。 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 虑标准组合。 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.焊前检验 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力，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，可分为摩擦型连接、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 钢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连接副为一个螺栓、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．手动扭矩扳手      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。一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。配合扳手紧固螺栓的套筒，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。内套筒可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合格。        c．电动扳手   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。         （2）高强度螺栓的施工        a．大六角头高强度螺栓        （a）扭矩法施工         在采用扭矩法终拧前，应首先进行初拧，对螺栓多的大接头，还需进行复拧。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、复拧及终拧一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紧固质量。       （b）转角法施工      转角法就是利用螺母旋转角度以控制螺杆弹性伸长量来控制螺栓轴向力的方法。采用转角法施工可避免较大的误差。        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，螺母的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多年的历史，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，初拧应该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，梅花头拧掉标志着螺栓终拧的结束。 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，主要有以下几种：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况。     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；多层刚架用于写字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，是当前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，网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，总造价较低。      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体系创造了条件。      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、钢结构杆件大部分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，截面的回转半径增大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  轻型钢结构由于具有结构自重轻、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。     1、单层工农业建筑。     2、现代商业建筑，特别是各类市场。     3、豪华别墅、旅游建筑。     4、办公楼、中小学校、医院。     5、活动建筑（可拆建筑、紧急工程）建筑。 实腹式冷弯薄壁型钢截面在工程中的应用很普遍。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形钢存放时可叠层堆放，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，应在檩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大的构件为此，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，制造和安装也比较方便。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。当为两铰或三铰刚架时，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。当跨度大时，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，并由拉杆承担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； 构件表面缺陷的检测； 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，则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。    1.焊接规范的检验 （1）手工焊规范的检验 （2）埋弧自动焊和半自动焊焊按规范的检验 （3）接触焊规范的检验 （4）气焊规范的检验                                  2.焊缝尺寸的检查          3.结构装配质量的检验    三、超声波探伤钢材焊缝            1．探伤原理        人耳可听得见的声波的频率范围大约是20HZ至20kHz。频率比20kHz更高的声波叫超声波。    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处被反射或折射，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也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。       2．探伤方法       （ 1）脉冲反射法        （2）横波脉冲反射法    四、静力荷载检验 1、一般规定 2、使用性能检验 3、承载力检验 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 薄型防火涂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%以上的面积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的防火层厚度测定，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 钢结构的大气腐蚀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蚀的电极反应。 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或者连接处，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；其次构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。 3. 应力腐蚀 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，钢结构不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，所以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、构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失稳断裂。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了构件的失稳断裂。 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；使用有机、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分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 钢结构热浸镀锌是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。钢结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、广播电视塔、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构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 有机涂层钢板（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和可回收性。 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，同时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钢结构，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，需要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，从而使钢结构本身免遭腐蚀。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，仅为未保护钢结构的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、螺栓固定在钢结构上。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构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）。薄型涂层厚度在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；厚型涂层厚度为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，分别适用于不同场合： 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室内隐蔽钢结构、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-混凝土组合结构 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由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以上结构材料成， 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， 至今已成为一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的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成。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设置板托。 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相比， 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(正弯矩区段) ， 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不低于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 ， 组合板的整个高度不小于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。第三节 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; 既可用于工业建筑， 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永久性模板， 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。 压型钢板的构造要求 　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， 压型钢板的厚度(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的高度不应小于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长度不应小于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 型钢混凝土结构型钢混凝土(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一种作用。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有一层混凝土外壳(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， 还广泛使用焊接型钢， 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用于高层及高耸结构、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， 既所谓的钢管约束混凝土柱。 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， 不仅可以弥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.在钢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， 必须保证焊接质量， 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，通过混凝土与钢管之间的粘结力， 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）由于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， 只有当钢管压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，以不同工艺制造的、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、颜色等项内容。 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.烧结多孔砖和空心砖烧结多孔砖 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，砌筑时要求孔洞方向垂直于承压面。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％，孔的尺寸大而少的砖。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，以和与水拌和，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而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，我国建筑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装饰装修材料的消费。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日新月异， 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）装饰材料的分类 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全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，在熔融时形成连续网络结构，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化学惰性，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动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，具有两大特征： 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。故多采用于高层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，主要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)和玻璃之间的有机胶合层构成。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 实际上就是夹层玻璃的一种，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常高的装修工程之中。 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。多用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玻璃上，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、高级银镜玻璃 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.透明 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，创造出明亮的光环境。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结构。 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，或体现设计中的功能要求 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”。有时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，即二水石膏。　　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纸为主要原料，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1800mm，2100mm，2400mm，2700mm，3000mm，3300mm和3600mm；厚度分为9mm，12mm，15mm和18mm。 普通纸面石膏板具有质轻、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、候机楼、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，磨细制成的水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，以及墙面、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的板材。 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。 人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，塑料性能的优越及成本的降低，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，在一定温度和压力下混合、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、常压下，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、易老化、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、塑料门窗、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，而且大大减轻了建筑物的自重。 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，适用于化工工业的厂房、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标 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。按树脂在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合时，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。其化学稳定性好，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，根据增塑剂的掺量不同，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极好，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，就是最上面一层是纯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致密聚氯乙烯卷材地板两种，其宽度有1830mm、2000mm等，每卷长度15m、20mm等，总厚度有1.6mm~3.2mm。 塑胶地板是发展最早、最快的建筑装修塑料制品，其装饰效果好，色彩图案不受限制，仿真，施工维护方便，耐磨性好，使用寿命长，具有隔热隔声隔潮的功能。脚感舒适暖和。按形状分块状和卷状，按材性分硬质、半硬质、软质三种。卷状的为软质。从结构分单层塑胶地板、双层地板等。 PVC弹性塑胶地板是目前世界建材行业中最新颖的高科技铺地材料。现已在国内外装饰工程中普遍采用。塑胶地板已广泛应用于商业（办公楼、商场、机场、），教育（学校、幼儿园、图书馆、体育馆），医药（制药厂、医院），工厂等地面装饰。 2、塑料壁纸目前市面上常见的壁纸，所用塑料绝大部分为聚氯乙烯(或聚乙稀)，简称PVC塑料壁纸。塑料壁纸通常分为：普通壁纸、发泡壁纸等。每一类又分若干品种，每一品种再分为各式各样的花色。普通壁纸用80克/平方米的纸作基材，涂塑100克/平方米左右的PVC糊状树脂，再经印花、压花而成。这种壁纸常分作平光印花、有光印花、单色压花、印花压花几种类型。  塑料壁纸是由基底材料（纸、麻、棉布、丝织物、玻璃纤维）以聚氯乙烯（PVC）树脂薄膜为面层，经复合、配色印花、压花等工序制成，主要生产方法有压延法和涂布法。塑料壁纸强度较好，耐水可洗，装饰效果好 ，施工方便，成本低，目前广泛用作内墙，天花板等的贴面材料。有普通壁纸（单色压花壁纸、印花压花壁纸、有光印花和平光印花墙纸），发泡墙纸，特种墙纸等品种。 发泡壁纸：用100克/平方米的纸作基材，涂塑300～400克/平方米掺有发泡剂的PVC糊状树脂，印花后再发泡而成。这类壁纸比普通壁纸显得厚实、松软。其中高发泡壁纸表面呈富有弹性的凹凸状；低发泡壁纸在发泡平面上印有花纹图案。  3、塑料装饰板材建筑用塑料装饰板材主要用作护墙板、层面板和平顶板，此外有夹芯层的夹芯板可用作非承重墙的墙体和隔断。塑料装饰板材重量轻，能减轻建筑物的自重。塑料护墙板可以具有各种形状的断面和立面，并可任意着色。干法施工。分波形板、异形板、格子板、夹层墙板。 3、玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）用玻璃纤维制品、增强不饱和聚酯或环氧树脂等复合而成的一类热固性塑料。有很高的机械强度，其比强度甚至高与钢材。 可制成各种断面的型材或格子板。与硬质聚氯乙烯板材相比，其抗冲击性能、抗弯强度、刚性都较好，此外它的耐热性、耐老化性也较好，热伸缩较小，其透光性相近。作屋面采光板时，室内光线较柔和。注意如果成型工艺控制不好，从外观上看表面会粗糙不平。 4、PVC外墙挂板是一种以硬聚氯乙烯为主体的塑料型材，用于建筑物的外墙；起到覆盖、防护和装饰的作用。PVC外墙挂板可使建筑物具有木板外墙的外观，显得建筑淳朴自然又美观；却不需要耗用木材。PVC外墙挂板还可以回收再生，制造过程耗能较水泥和瓷砖低，是有利于环境保护的绿色建材。 5、聚碳酸脂（PC）板材聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的工程塑料板材。因此广泛应用于防爆安全器材，头盔，面罩，盾牌，出租汽车防爆挡板。绝缘材料如：电器，仪表面板。装饰材料如：采光天棚，广告招牌，灯箱。防噪音材料如：告诉，高架公路隔音屏，电话亭等。聚碳酸酯（PC）板材具有二次加工的特性，加工方法有热定型，真空定型，令弯曲，机械加工。安装有嵌入法，螺丝紧固法，粘合法等。  阳光板的特点：透光性：透光性能好（透光率88%），在阳光下曝晒不会产生黄变、雾化、透光不变。耐候性：表面有防紫外线的共挤层，可防止太阳紫外线引起的树脂疲劳变黄。表面共挤层具有化学吸收紫外线并转化为可见光。对植物光合作用有良好的稳定效果。抗冲击：PC板的冲击强度是普通玻璃的250-300倍，是钢化玻璃的2倍，几乎没有断裂的危险性，有“不破玻璃”和“透明钢板”之美称。阻燃性：据国家GB8624-97测试属阻燃B1级，无火滴、无毒气。耐温性：在摄氏-40℃至+120℃温度范围内不会引起性能变化。轻便性：重量轻，便于搬运、钻孔。截断安装时，不易断裂，而且可直接冷弯，施工简便加工良好。隔音性：隔音效果佳，在国际上是高速公路隔音屏障的首选材料 四、塑料门窗和塑钢门窗塑料门窗分为全塑门窗及复合塑料门窗两类，全塑门窗多采用改性聚氯乙烯树脂制造。塑料门窗具有隔热、隔音、气密性好、耐腐蚀、维护费用较低等优点，但其线膨胀系数较高，硬度较低，不耐磨。复合塑料门窗常用的种类为塑钢门窗，它是在塑料门窗框内部嵌入金属型材制成。 1）定义：涂敷于物体表面能干结成膜，具有防护、装饰、防锈、防腐、防水或其它特殊功能的物质。 2）涂料的组成：主要成膜物质，次要成膜物质，稀释剂和助剂 3）主要用于这两大方面：家具和建筑。 4）涂料的作用： A 保护作用 B 装饰作用 C 其他特殊作用 一、常规涂料的类型： 含有颜料量：清漆和色漆 含有溶剂量：溶剂型、无溶剂型、粉末涂料和水性涂料 涂层施工工序：腻子、填平漆、底漆和面漆二、建筑涂料按主要涂膜物质的化学成分分： 1、有机涂料溶剂型涂料（油漆或木器漆）水溶型涂料（106，803）乳胶型涂料（乳胶漆） 2、无机涂料（硅溶胶） 3、有机无机复合涂料 第十一章 节能材料节能降耗是中国全社会面临的一项重要任务。 建筑行业能耗占到了全社会总能耗的40％～50％ “十一五”期间，中国城镇将新建40～50亿平方米建筑。新建建筑将严格执行节能强制性标准，四个直辖市执行65％的节能标准，到“十二五”全国范围内执行65％的节能标准。同时，发展节能省地环保型建筑和绿色建筑；建立符合中国特点的节约型住宅建设和消费模式。使用节能建材意义： 节能建筑材料作为节能建筑的重要物质基础，是建筑节能的根本途径。在建筑中使用各种节能建材，一方面可提高建筑物的隔热保温效果，降低采暖空调能源损耗；另一方面又可以极大地改善建筑使用者的生活、工作环境。 2.导热系数： 导热性：当材料的两表面出现温度差时，热量自动从高温的一面向低温的一面传导，材料的这种传递热量的性质，叫做导热性； 导热性一般用导热系数来表示； λ的物理意义是在稳定传热条件下，当材料层厚度内的温差为1℃时，在1h内通过1m2表面积的热量。 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素影响：（１）材料的性质不同的材料其导热系数是不同的，一般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，而气体更小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用，而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。（２）表观密度与孔隙特征由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度，即在这个表观密度时导热系数最小。 （３）湿度 材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而水的λ为0.58Ｗ／（ｍ·Ｋ），比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33 Ｗ／（ｍ·Ｋ），其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。（４）温度 材料的导热系数随温度的升高而增大，因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，当温度在０～50℃范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。 对于各向异性的材料，如木材等纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。 4.绝热材料分类 绝热材料按其化学组成可分为无机、有机、复合三大类型。?　　无机绝热材料是用无机矿物质原材料制成的材料，常呈纤维状、松散粒状或多孔状，可制成板、片、卷材或有套管型制品。　　有机绝热材料是用有机原材料（各种树脂、软木、木丝、刨花等）制成。　　矿物棉、岩棉、玻璃棉 是以岩石、矿渣为主要原料，经高温熔融，用离心等方法制成的棉及以热固型树脂为粘结剂生产的绝热制品。具有保温隔热性能好(λ=0.047 W/(m·K)，S24=0.56 W /(m2·K))，耐一定的温度，防火性能好，吸声、隔音等优点；且干法施工，施工效率高。缺点是：吸湿性强，应注意防潮；松散材料在墙面铺设、固定并保持平整度较困难。膨胀珍珠岩及其制品 保温隔热性能较好(水玻璃珍珠岩板：λ=0.062W/(m·K)，S24=1.76W/(m2·K))，蓄热能力较强，防火、耐腐蚀，吸声、隔音，无毒、无味，价格低廉，干法施工；缺点是材料吸水率较高，质脆，应注意防潮、防裂。 硅酸钙绝热制品 保温隔热性能较好，热稳定性好(硅钙板：ρ≤ 250 kg/m3时，λ=0.048W/(m·K)，S24=1.76W/(m2·K))，耐热防火(耐热温度可达1 000℃，强度较高；耐水、耐腐蚀；吸声、隔音；且可加工性好，干法施工。缺点是生产工艺相对较复杂，产品价格偏高。膨胀玻化微珠是一种无机玻璃质矿物材料松子岩，经过特殊工艺技术加工而成，呈现不规则球状颗粒，内部多孔，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定。具有轻质、绝热、耐火、抗老化、吸水率小等特点。导热系数0.032－0.045W/(m·K)，粒度0.5－1mm，堆积密度80－100Kg/m3。 泡沫塑料及多孔聚合物 主要有聚苯乙烯泡沫塑料(包括挤塑型和发泡型)和聚氨脂泡沫塑料，具有保温性能好(聚苯乙烯：λ=0.042 W/(m·K)，S24=0.35W/(m2·K)；聚氨脂：λ=0.033 W/(m·K)，S24= 0.36W/(m2·K))，吸声、隔音，且吸水率低，干法作业等优点。缺点是：对罩面砂浆防裂要求较高，整体造价偏高，防火性能有待改善。 各种复合保温隔热材料复合硅酸盐保温隔热涂料、胶粉料聚苯乙烯颗粒保温隔热材料等。保温隔热性能较好，热稳定性好(胶粉料聚苯乙烯颗粒保温隔热材料：ρ≤220 kg/m3时，λ=0.059W/(m·K)，S24=1.30 W/(m2·K))，防火性能较好(难燃级，B 级)，吸声、隔音性能较好，湿法涂抹施工，整体性好。缺点是施工受气候影响较大，施工周期相对较长。 板材保温隔热材料广义的讲，板材保温隔热材料，使用的地区和范围比较广，可以在外墙外保温工程中使用，也可以在外墙内保温工程中使用。板材保温隔热材料的保温主体可以是发泡型聚苯乙烯板，挤出型聚苯乙烯板，岩棉板，玻璃棉板等不同材料。板材保温隔热材料又可分为单一保温隔热材料和系统保温隔热材料。 系统保温材料系统保温材料是指将单一保温材料与其它辅助材料复合而成为一个系统，称为系统保温材料。现有的系统保温材料有如下几种：（1）外墙外保温系统：发泡型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+耐碱玻纤网布+含有胶粘剂的聚合物砂浆，如专威特外墙外保温系统，北京中建院外墙外保温系统，Preswitt保温系统等； 外保温系统需测试的项目：传热系数、防水性、耐冻融、耐候性、耐冲击、抗风压等。（2）内保温系统：有发炮型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+纸面石膏板；GRC保温板（发炮型聚苯乙烯板与水泥砂浆复合）；岩棉夹心保温板；增强水泥聚苯保温板等。保温涂料保温(隔热、绝热)涂料综合了涂料及保温材料的双重特点，干燥后形成有一定强度及弹性的保温层。与传统保温材料(制品)相比，其优点在于： (1)导热系数低，保温效果显著； (2)可与基层全面黏结，整体性强，特别适用于其它保温材料难以解决的异型设备保温； (3)质轻、层薄，建筑内保温用相对提高了住宅的使用面积； (4)阻燃性好，环保性强； (5)施工相对简单，可采用人工涂抹的方式进行；(6)材料生产工艺简单，能耗低。 防水密封材料 防水材料是建筑业及其他相关行业所需要的重要功能材料，是建材工业的一个重要组成部分。随着我国国民经济的快速发展，工业建筑与民用建筑对防水材料提出了多品种高质量的要求 空心黏土砖 普通混凝土小型空心砌块 属于空心薄壁材料，单排孔容重在1200 kg/m3左右，双排孔容重在1400 kg/m3左右，传热系数2.97W/(m2·K)。一般用于承重结构内、外墙体。强度为Mu5－25，相对含水率应控制在40％左右，干缩率应控制在0.045％。 砼空心砖 水泥为胶结料，砂、石或轻集料为主要集料，粉煤灰为掺合料，加水搅拌成型，自然养护而制成的用于非承重墙体，空洞率不低于40％的砼空心砖。有二、三、四排孔，容重等级800－1400 kg/m3；相对吸水率不大于40％；干燥收缩率小于0.060％。对于利用废渣集料的砼空心砖，要求碳化系数不低于0.8，软化系数不低于0.75。 煤矸石烧结制品以煤矸石为主要原料，经破碎、均化、搅拌成型，煅烧而成。该产品与普通粘土砖规格相同，性能接近，可按普通粘土砖设计、施工、验收。 粉煤灰制品 粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性，可以作为多种建材的生产原料。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题，同时解决了这种工业废弃物造成的污染问题。今后在粉煤灰综合利用方面，需要重点开发研究的有：大掺量粉煤灰制品；各种免烧结、免蒸养自然养护工艺的粉煤灰砖制品和粉煤灰陶粒等。 自保温砌块 自保温墙体材料可选择导热系数低、热阻值大、容重低、强度合适的材料，如轻质砼砌块、加气混凝土。也可利用墙体产品自身空洞，通过对产品保温的二次加工或墙体施工过程的保温处理，达到提高墙体热工性能的目标，如在空洞内置EPS块、玻化微珠、蛭石颗粒、膨胀珍珠岩等。轻质内墙隔条板 GRC轻质多孔隔墙条板以膨胀珍珠岩为主材，低碱或快硬硫酸铝酸盐为胶结材料和低碱玻纤涂塑网格布，经挤压成型、自然养护而成。 轻质混凝土条板采用普通硅酸盐水泥为胶结料，工业废渣或陶粒，可掺入粉煤灰，根据需要可加筋增强（低碳冷拔钢丝），经挤压成型养护而成。 粉煤灰泡沫水泥条板（ASA板）采用粉煤灰、轻烧镁粉、低碱或快硬硫酸铝酸盐为胶结材料，耐碱玻纤涂塑网格布等，经均化、发泡、成型、养护而成。 复合墙板 复合墙板具有轻质、高强、保温隔热性能优良，集围护、装饰、保温隔热为一体的多功能新型板状墙体材料。一般有三种形式：保温层在两层中间、保温层设置在复合板两侧、保温层设置在复合板一侧。根据保温隔热层所用的材料，分为有机和无机两大类；按面层所用的材料可分为金属和非金属两大类。 聚氨酯夹芯复合板聚氨酯夹芯复合板，一般以彩色镀锌钢板为面材，经辊压成为压型板，然后与液体聚氨酯复合发泡而成。导热系数0.017 －0.023W/(m·K)。适用于工业与民用建筑保温外墙和屋面保温。 混凝土岩棉复合外墙板混凝土岩棉复合外墙板是以混凝土饰面层、岩棉保温层和钢筋混凝土结构层三层连成的具有保温、隔热、隔声、防水等多功能的复合外墙板。有承重和非承重之分。 免烧砖灰砂砖：以砂、生石灰、少量水泥为主要原料，经成型、蒸汽养护制成。强度高于Mu10，干密度1700－1900Kg/m3，传热系数1.1W/(m2·K)。主要用于多层承重构造墙体。按制作工艺不同可分为彩色灰砂砖、灰砂空心砖、碳化灰砂砖、免烧灰砂砖。 蒸压粉煤灰砖：以粉煤灰为主要原料、水泥（或掺入适量石灰、石膏、外加剂）为胶凝材料，加入部分破碎煤矸石（或石粉、砂）作骨料，经混合、碾压、搅拌、成型，通过高压或常压蒸汽养护而制成。强度等级Mu10－30，碳化系数不小于0.8。 煤矸石自养砖：以煤矸石（或掺炉渣）为主要原料，水泥（或掺入适量石灰、石膏）为胶凝材料，经拌合、搅拌、压制成型，自然养护而制成。一般强度在Mu10左右，抗折强度在2.5MPa左右。第五节 门窗节能材料建筑门窗和建筑幕墙是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是墙体失热损失的5—6倍。门窗和幕墙的节能约占建筑节能的40％左右，具有权其重要的地位。 1.玻璃 除结构外，对门窗节能性能影响最大的是玻璃的性能。玻璃是重要的建筑材料，随着对建筑物装饰性要求的不断提高，玻璃在建筑行业中的使用量也不断增大。然而，当今人们在选择建筑物的玻璃门窗时，除了考虑其美学和外观特征外，更注重其热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题。 普通透明玻璃 透明玻璃（钠钙硅玻璃）的透射范围正好与太阳辐射光谱区域重合（见图3），因此，在透过可见光的同时，阳光中的红外线热能也大量地透过了玻璃，而3～5μm中红外波段的热能又被大量地吸收，这导致它不能有效地阻挡太阳辐射能。 对暖气发出的波长5μm以上的热辐射，普通玻璃不能直接透过而是近乎完全吸收，并通过传导、辐射及与空气对流的方式将热能传递到室外。   中空玻璃 中空玻璃是以同尺寸两片或多片平板玻璃、镀膜玻璃、彩色玻璃、压花玻璃、钢化玻璃等，四周用高强、高气密性粘结剂将其与铝合金框或橡皮条、玻璃条胶结密封而成，是一种很有发展前途的新型节能建筑装饰材料。具有优良的保温、隔热和降噪性能。 真空玻璃 真空玻璃应用的是保温瓶原理。将两片玻璃（其中一片为白玻，另一片为LOW-E玻璃）四周围密封起来，两片玻璃之间用极小的支撑物分隔开，以防排真空时两片玻璃吸合到一起，形成0.1~0.2mm的真空层，排气后将排气口封死。      真空玻璃从热传导的三个途径进行了控制：由于真空层的存在，里面没有热的直接传到介质，也不能形成对流，在生产真空玻璃时，其中一片为LOW-E玻璃减少了辐射传热。      故真空玻璃具有三大功能特点：      一、保温隔热、降低能耗，保持室内舒适度。      二、隔声抗噪，保持室内宁静空间。      三、防结露，令您的视野清晰开阔。 北京天恒大厦地上22层，总建筑面积5万7千多平方米，真空玻璃幕墙7000多平方米，真空玻璃窗2500平方米，所用真空玻璃传热系数小于1.2Wm-2k-1，计权隔声量高于36dB。它是世界首座全真空玻璃大厦，也是世界首座采用大面积真空玻璃幕墙的大厦。 热反射镀膜玻璃 是在玻璃表面镀金属或金属化合物膜，使玻璃呈显丰富色彩并具有新的光、热性能。其主要作用就是降低玻璃的遮阳系数Sc，限制太阳辐射的直接透过。热反射膜层对远红外线没有明显的反射作用，故对改善U值没有大的贡献。 在夏季光照强的地区，热反射玻璃的隔热作用十分明显，可有效衰减进入室内的太阳热辐射。但在无阳光的环境中，如夜晚或阴雨天气，其隔热作用与白玻璃无异。从节能的角度来看它不适用于寒冷地区，因为这些地区需要阳光进入室内采暖。 镀膜低辐射玻璃 又称low-E玻璃，是近年来发展起来的新型节能玻璃，采用真空磁控溅射法或高温热解沉积法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜。高温热解沉积法是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分 。固此，该膜层坚硬耐用。这种方法生产的"Low-E"玻璃具有许多优点：它可以热弯，钢化，不必在中空状态下使用，可以长期储存。它的缺点是热学性能比较差。 溅射法工艺生产"Low－E"玻璃，需一层纯银薄膜作为功能膜。纯银膜在二层金属氧化物膜之间。金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度。由于有多种金属靶材选择，及多种金属靶材组合，因此，溅射法生产"Low-E"玻璃可有多种配置。在颜色及纯度方面，溅射镀也优于热喷镀，而且，由于是离线法，在新产品开发方面也较灵活 。最主要的优点还在于溅射生产的"Low-E"中空玻璃其"u"值优于热解法产品的"u"值，但是它的缺点是氧化银膜层非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一样使用。 太阳辐射能量的97％集中在波长为0.3-2.5um范围内，这部分能量来自室外；100℃以下物体的辐射能量集中在2.5um以上的长波段，这部分能量主要来自室内。若以室窗为界的话， 冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来，而室内的辐射能量不要外泄。若以辐射的波长为界的话，室内、室外辐射能的分界点就在2.5um这个波长处。 2.门窗框扇材料 从目前节能门窗的发展来看，门窗的制造材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料，如铝合金一木材复合、铝合金一塑料复合、玻璃钢等。目前我国市场主要的节能门窗有：PVC门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。 (1)钢、铝窗 框扇材料的导热面积虽不大，但其导热系数很大，其传导热损失仍占整个窗户热损失的主要部分。其中，单层玻璃铝合金窗的传热系数K为6.2 W/m2·K，而单层玻璃塑料窗的传热系数K为4.6 W/m2·K，传热量减少了25.8％。 (2)断热铝合金框 采用非金属材料(如高强度增强尼龙隔热条)，对铝合金型材进行有效隔热。普通中空玻璃铝合金窗的传热系数K为3.9 W/m2·K，采用断热铝合金窗后其传热系数降为3.4 W/m2·K。若断热铝合金框与Low—E中空玻璃配合使用，可使铝合金外窗的传热系数降低到2.5 W/m2·K以下，也由于其结构严密，装饰性好，是非常理想的外窗形式。 (3)PVC塑料框 PVC塑料型材或断热铝合金型材，由于窗框(扇)的断面形式不同，做成的外窗传热系数差别很大，一般PVC塑料框材的传热系数K为1.9 W/m2·K，在选择节能窗框(扇)材料时也应加以重视。若采用中空玻璃塑料窗，其传热系数K可达2.5～2.8 W/m2·K，甚至更小，这是塑料窗作为节能外窗的有利条件之一。 (4) 铝木门窗 铝木门窗最大的特点是保温、节能、抗风沙。它是在实木之外又包了一层铝合金，使门窗的密封性更强，可以有效地阻隔风沙的侵袭。当酷暑难耐之时，又可以阻挡室外燥热，减少室内冷气的散失；在寒冷的冬季也不会结冰、结露，还能将噪音拒之窗外。第十二章 防水材料（P.290-310)（利于对比本章内容整理在下表中）建筑材料的火灾特性燃烧性能 耐火极限 燃烧时的毒性 燃烧时的发烟性 燃烧性能常用的防火材料 可燃性建筑材料，在空气中受到火烧或高温作用时，立即起火或微燃，而且火源移走以后仍继续燃烧或微燃。如天然木材、木制人造板、竹材、木地板、聚乙烯塑料制品等。 易燃性建筑材料，在空气中受火烧或高温作用时，立即起火，且火焰传播速度很快。如有机玻璃、赛璐珞、泡沫塑料等。 第三节 建筑防火涂料建筑防火涂料的组成与分类建筑防火涂料的防火原理饰面型防火涂料钢结构防火涂料预应力混凝土楼板防火涂料 1.建筑防火涂料组成与分类 (1)建筑防火涂料的组成－－实现其防火功能的途径 建筑防火涂料是施用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，或是施用于建筑构件上，用以提高构件的耐火极限的一种特种涂料。 防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用以外，还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热以及涂层坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽等性能。防火涂料本身是不燃的或难燃的，不起助燃作用，其防火原理是涂层能使底材与火(热)隔离，从而延长了热侵入底材和到达底材另一侧所需的时间，即延迟和抑制火焰的蔓延作用。侵入底材所需的时间越长，涂层的防火性能越好，因此，防火涂料的主要作用应是阻燃，在起火的情况下，防火涂料就能起防火作用。 防火涂料的组成除一般涂料所需的成膜物质、颜料、溶剂以及催干剂、增塑剂、固化剂、悬浮剂、稳定剂等助剂以外，还需添加一些特殊阻燃、隔热材料。 2.防火涂料的防火机理大致可归纳为以下五点（火四要素理论）： (1)防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护基材不直接与空气接触而延迟物体着火和减小燃烧的速度。 (2)防火涂料除本身具有难燃或不燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。 (3)防火涂料受热分解出不燃的惰性气体，冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体，使之不易燃烧或燃烧速度减慢。 (4)含氮的防火涂料受热分解出N0、NH3等基团，与有机游离基化合，中断连锁反应，降低温度。 (5)膨胀型防火涂料受热膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层，封闭被保护的物体，延迟热量向基材的传递，阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。 （二）防火涂料的概括、施工要求、施工方法质量要求防火涂料的概括防火涂料防火涂料就是通过将涂料刷在那些易燃材料的表面，能提高材料的耐火能力，减缓火焰蔓延传播速度，或在一定时间内能阻止燃烧，这一类涂料称为防火涂料，或叫做阻燃涂料。防火涂料分类防火涂料分为两大类：一类是非膨胀型防火涂料，另一类是膨胀型防火涂料。防火涂料的作用：非膨胀型防火涂料--主要用于木材、纤维板等板材质的防火，用在木结构屋架、顶棚、门窗等表面。膨胀型防火涂料---有无毒型膨胀防火涂料、乳液型膨胀防火涂料、溶剂型膨胀防火涂料。 无毒型膨胀防火涂料可用于保护电缆、聚乙烯管道和绝缘板的防火涂料或防火腻子。乳液型膨胀防火涂料和溶剂型膨胀防火涂料可用于建筑物、电力、电缆的防火。 目前新型防火涂料有：透明防火涂料、水溶性膨胀防火涂料、酚醛基防火涂料、乳胶防火涂料聚醋酸乙烯乳基防火涂料、室温自干型水溶性膨胀型防火涂料、聚烯烃防火绝缘涂料、改性高氯聚乙烯防火涂料、氯化橡胶膨胀防火涂料、防火墙涂料、发泡型防火涂料、电线电缆阻燃涂料、新型耐火涂料、铸造耐火涂料等等 。防火涂料施工方法刮涂法：使用金属或非金属刮刀，如硬胶皮片、玻璃钢刮刀、牛角刮刀等用手工涂刮，用于涂刮各种厚浆型防火涂料和腻子。 　　辊涂法：辊子是一个直径不大的空心圆柱，表面粘有用合成纤维制成的长绒毛，圆柱两端装有2个垫圈，中心带孔，弯曲的手柄即由这个孔中通过，使用时先将辊子浸入涂料中浸润，然后用力辊涂到所需的表面上。现在发展有用空压机输送涂料的辊涂装置。 防火涂料施工要求（摘自《 钢结构工程施工与验收规范》）第3.1.1 条 钢结构防火喷涂保护应由经过培训合格的专业施工队施工。施工中的安全技术和劳动保护等要求， 应按国家现行有关规定执行。 第3.1.2 条 当钢结构安装就位， 与其相连的吊杆、马道、管架及其他相关连的构件安装完毕，并经验收合格后，方可进行防火涂料施工。 第3.1.3 条 施工前 ，钢结构表面应除锈，并根据使用要求确定防锈处理。除锈和防锈处理应符合现行《 钢结构工程施工与验收规范》 中有关规定。第3.1.4 条 钢结构表面的杂物应清除干净，其连接处的缝隙应用防火涂料或其他防火材料填补堵平后方可施工。 　　第 3.1.5条 施工防火涂料应在室内装修之前和不被后继工程所损坏的条件下进行。施工时，对不需作防火保护的部位和其他物件应进行遮蔽保护，刚施工的涂层，应防止脏液污染和机械撞击。 　　第3.1.6 条 施工过程中和涂层干燥固化前，环境温度宜保持在5~38℃， 相对湿度不宜大于90%， 空气应流通。当风速大于 5m/s，或雨天和构件表面有结露时，不宜作业。 防火涂料质量要求（摘自《 钢结构工程施工与验收规范》）质量要求　　第3.2.1条 用于保护钢结构的防火涂料必须有国家检测机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告，必须有防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证。 　　第3.2.2条　钢结构防火涂料出厂时，产品质量应符合有关标准的规定。并应附有涂料品种名称、技术性能、制造批号、贮存期限和使用说明。 　　第3.2.3条 防火涂料中的底层和面层涂料应相互配套，底层涂料不得锈蚀钢材。 　　第3.2.4条 在同一工程中，每使用100t薄涂型钢结构防火涂料应抽样检测一次粘结强度；每使用500t厚涂型钢结构防火涂料应抽样检测一次粘结强度和抗压强度。 　　薄涂型钢结构防火涂料施工 　　第3.3.1 条 薄涂型钢结构防火涂料的底涂层（或主涂层）宜采用重力式喷枪喷涂，其压力约0.4MPa。为局部修补和小面积施工，可用手工抹涂。面层装饰涂料可刚涂、喷涂或滚涂。 　　第 3.3.2条 双组份装的涂料，应按说明书规定在现场调配；单组份装的涂料也应充分搅拌。喷涂后， 不应发生流淌和下坠。 第3.3.3 条 底涂层施工应满足下列要求： 　　一、 当钢基材表面除锈和防锈处理符合要求，尘土等杂物清除干净后方可施工。 　　二、 底层一般喷2~3遍， 每遍喷涂厚度不应超过2.5mm， 必须在前一遍干燥后，再喷涂后一遍。 　　三、喷涂时应确保涂层完全闭合，轮廓清晰。 　　四、 操作者要携带测厚针检测涂层厚度，并确保喷涂达到设计规定的厚度。 　　五、 当设计要求涂层表面要平整光滑时，应对最后一遍涂层作抹平处理，确保外表面均匀平整。 　　第3.3.4 条 面涂层施工应满足下列要求： 　　一、 当底层厚度符合设计规定，并基本干燥后，方可施工面层。 　　二、 面层一般涂饰1~2次，并应全部覆盖底层。涂料用量为0.5~1kg/㎡。 　　三、 面层应颜色均匀，接槎平整。 厚涂型钢结构防火涂料施工 　　第3.4.1条 厚涂型钢结构防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂，空气压力为0.4~0.6Mpa，喷枪口直径宜为6~10mm。 　　第 3.4.2条 配料时应严格按配合比加料或加稀释剂，并使稠度适宜，边配边用。 　　第3.4.3条 喷涂施工应分遍完成 每遍喷涂厚度宜为5~10mm，必须在前一遍基本干燥或固化后，再喷涂后一遍。喷涂保护方式，喷涂遍数与涂层厚度应根据施工设计要求确定。 　　第3.4.4条 施工过程中，操作者应采用测厚针检测涂层厚度，直到符合设计规定的厚度，方可停止喷涂。 　　第3.4.5条 喷涂后的涂层，应剔除乳突，确保均匀平整。 　　第3.4.6条 当防火涂层出现下列情况之一时，应重喷： 　　一、 涂层干燥固化不好，粘结不牢或粉化、空鼓、脱落时。 　　二 、钢结构的接头，转角处的涂层有明显凹陷时。 　　三 、涂层表面有浮浆或裂缝宽度大于1.0mm时 　　四 、涂层厚度小于设计规定厚度的85%时，或涂层厚度虽大于设计规定厚度的85%，但未达到规定厚度的涂层之连续面积的长度超过1m 。 第四节 其它防火制品（一）防火门窗都哪些部位需要安装防火门。 1、高层厂房（仓库）、人员密集的公共建筑、人员密集的多层丙类厂房设置封闭楼梯间时，通向楼梯间的门应采用乙级防火门； 2、疏散走道通向前室以及前室通向楼梯间的门应采用乙级防火门； 3、地下室、半地下室的楼梯间，在首层应采用耐火极限不低于2.00h 的不燃烧体隔墙与其它部位隔开并应直通室外，当必须在隔墙上开门时，应采用乙级防火门；地下室、半地下室与地上层不应共用楼梯间，当必须共用楼梯间时，在首层应采用耐火极限不低于2.00h 的不燃烧体隔墙和乙级防火门将地下、半地下部分与地上部分的连通部位完全隔开，并应有明显标志； 4、通向室外楼梯的门宜采用乙级防火门，并应向室外开启； 5、消防电梯间应设置前室，前室的门应采用乙级防火门； 6、消防电梯井、机房与相邻电梯井、机房之间，应采用耐火极限不低于2.00h 的不燃烧体隔墙隔开；当在隔墙上开门时，应设置甲级防火门； 7、疏散走道在防火分区处应设置甲级常开防火门； 8、在防火墙上开的门，应为甲级防火门。（二）防火玻璃 1.分类  1.1 防火玻璃按结构分类  a.复合防火玻璃(FFB)：由两层或两层以上玻璃复合而成或由一层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。  B. 单片防火玻璃(DFB)：由单层玻璃构成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。  1.2 防火玻璃按耐火性能分A，B，C三类      A类防火玻璃：同时满足耐火完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃。      B类防火玻璃：同时满足耐火完整性、热辐射强度要求的防火玻璃。      C类防火玻璃：满足耐火完整性要求的防火玻璃．      以上三类防火玻璃按耐火等级可分别分为 I级、H级、I级、N级。 2.防火玻璃的应用自国内单片防火玻璃批量生产以来，防火玻璃得到了更加广泛的应用，但使用时有几点必须注意： 　　 　　1．选用防火玻璃前，要先清楚由防火玻璃组成的防火构件的消防具体要求，是防火、隔热还是隔烟，耐火极限要求等。 　　 　　2．单片和复合灌注型防火玻璃不能象普通平板玻璃那样用玻璃刀切割，必须定尺加工，但复合型（干法）防火玻璃可以达到可切割的要求。 　　 　　3．选用防火玻璃组成防火构件时，除考虑玻璃的防火耐久性能外，其支承结构和各元素也必须满足耐火的需要。 （三）防火墙面、地面装饰材料（一）  墙纸定义：  墙纸是一种新型的墙面装饰材料，是以纸为基材，以聚氯乙烯塑料、纤维等为面层，经压延或涂布、印刷、轧花、或发泡而制成的一种墙体装饰材料，以色彩丰富，肌理质感强，图案丰富，绿色环保，装饰效果高贵典雅而优越、区别于其他的墙面装饰材料。阻燃墙纸 1. PVC墙纸   以纸为基材，PVC涂层，印花后压花而成 防水、防潮、耐用、印花精致、压纹质感佳。  2.无纺纸墙纸  无纺壁纸材质为纤维，纤维未经过纺织直接压缩而成无纺布，在表面直接进行印刷生产而成 环保性高，视觉舒适、触感柔和、吸音、透气、上墙后能使空间显得更加典雅、舒适。 织物墙纸 以纸为基材，铺上织物纤维或其他天然材料而成 亲切自然、休闲、舒适、环保 布基墙纸 以布料为基材，PVC涂层，印花后压花而成 布的阻燃、坚韧性比纸更佳，故耐高温、耐磨、耐刮。适合人流量大的公共商用空间。  3.金箔墙纸  以纸为基材，涂上PVC和电化铝箔复合印花压花而成 防火、防水、华丽、高贵。 特殊墙纸 以纸、布为基材，涂上特殊材料，经特殊加工制成。  4.PF-8701防火墙纸 以纸为基材，塑料作面层，加工而成。 5. 防火墙纸用防火材质编制而成，常用玻璃纤维或石棉纤维编制而成 防火性特佳、防水、防霉，  2.阻燃织物 阻燃织物是指在接触火焰或炽热物体后，能防止本身被点燃或可减缓并终止燃烧的劳动防护织物，适用于在明火散发火花或熔融金属附近操作，或在有易燃、易爆物质、有着火危险的环境中作业。 3.阻燃地板 防火阻燃地板一般是以纤维板、刨花板、胶合板等为基材，以涂料或浸渍纸为饰面材料，通过阻燃处理，达到一定阻燃等级，具有阻燃功能的木质复合地板。达到B1级别的阻燃标准以及烟毒等级标准。 第十四章 机敏材料（P.340) 第一节 概述 80年代后期，随着材料技术和大规模集成电路的进展，美国军方提出了智能材料与结构的设想和概念，并开展了大规模的研究。智能材料与智能结构系统是近年来飞速发展的一个领域，这一领域的研究也越来越受到人们的重视。自1998年美国弗吉尼亚大学召开了关于“智能材料结构和数学问题”专题学术讨论会以来，智能材料系统的研究成为材料科学与工程的热点之一，有人甚至称21世纪是智能材料的世纪，目前美国已有几十家公司经营智能材料结构的产品。人们之所以如此关注智能材料系统是因为它在建筑、桥梁、水坝、电站、飞行器、空间结构、潜艇等振动、噪声、形状自适应控制、损伤自愈合等方面具有良好的应用前景。 智能材料的概念及功能智能材料的名称定义目前尚不统一，但一般智敏感、处理、执行能材料系统都应该具有三个主要部分。一般来说，智能材料是能够感知环境变化(传感或发现的功能)，通过自我判断和自我结构(思考和处理的功能)，实现自我指令和自我执行(执行功能)的新型材料。 该材料具有模仿生物体的自增值性、自修复性、自诊断性、自学习性和环境适应性。将具有仿生命功能的材料融合于基体材料中，使制成的构件具有人们期望的智能功能，这种结构称为智能材料结构。它是一个类似于人体的神经、肌肉、大脑和骨骼组成的系统，而基体材料就相当于人体的骨骼。 而智能材料是能够感知环境变化，通过自我判断和结论，实现和执行指令的新型材料。智能材料的研究就是将信息与控制融入材料本身的物性和功能之中，其研究成果波及了信息、电子、生命科学、宇宙、海洋科学技术等领域。它的研究开发孕育着新一代的技术革命。智能化将成为21世纪高分子材料的重要发展方向之一。例如光导纤维、形状记忆合金和镓砷化合物半导体控制电路埋入复合材料中，光导纤维是传感元件，能检测出结构中的应变和温度，形状记忆合金能使结构动作，改变性状，控制电路根据传感元件得到的信息驱动元件动作。因此融合于材料中的传感元件相当于人体的神经系统，具有感官功能，驱动元件相当于人体的肌肉，控制系统相当于人的大脑。智能材料结构的信息处理方法 图14-1(P.341)是智能结构的动作流程图。首先识别外界参数，通过分析、判断，然后行动。其中行动是依靠埋入材料中的驱动元件来实现，它能够自适应的改变结构形状、刚度、位置、应力状态、固有频率、阻尼摩擦阻力等。智能结构的设计中首先要明确应用目标，然后分析控制目标的具体要求，确定智能结构中复合材料的控制输入和输出的形式。最关键的问题是必须运用已知材料的特性、振动理论以及自动控制理论，建立合理的数学模型，构建控制系统，并选择有效的控制策略。第二节 形状记忆合金 20世纪90 年代以来，研究方向倾向民用，特别是智能土建结构的研究与发展，加速了智能材料与结构的全面发展，这一时期国际上各种学术研讨会也特别多，在美国、日本、法国、德国、意大利等国都召开了学术会议或是专题学术研究会。形状记忆合金是智能材料结构中最先应用的一种驱动元件，它集感知和驱动于一体。该元件在高温下定形后冷却到低温并施加变形，从而形成残余形变。当材料加热时，材料的残余形变消失，并回复到高温下所固有的形状。但随着循环次数的增加，形状记忆特性会衰减，存在一个疲劳寿命。当回复变形在2％以下时，疲劳寿命为105次，对于埋入构件基体材料中的形状记忆合金的初始变形很大，但回复量很小，因此它的疲劳寿命可达107次。 再进行加热或冷却时，形状保持不变，这就是所谓的形状记忆效应(Shape Memory Effect)， 就象合金记住了高温状态的形状一样。具有形状记忆效应的金属通常是两种以上金属的合金，称为形状记忆合金(Shape Memory Alloys， SMA.)。材料在高温下制成特定形状，在低温任意变形，加热时再恢复为高温形状，重新冷却还保持高温时的形状时，我们称之为单程记忆效应。例如目前国内商品化的NiTi形状记忆合金丝，在低温马氏体组织时，加外力使合金应变<8%后，对材料加热，温度超过马氏体相变点时，形状回复率可达100％。 但随着循环次数的增加，形状记忆特性会衰减，存在一个疲劳寿命。当回复变形在2％以下时，疲劳寿命为105次，对于埋入构件基体材料中的形状记忆合金的初始变形很大，但回复量很小，因此它的疲劳寿命可达107次。 对材料进行特殊的处理，使材料能够记住高温和低温状态的两种形状，即加热时恢复高温形状，低温时恢复低温形状，我们称之为双程形状记忆效应或可逆形状记忆效应。例如对NiTi合金经过一定的热处理训练，不仅在马氏体逆相变过程中能完全回复到变形前的状态，而且在马氏体相变过程中也会自发地发生形状变化，回复到马氏体状态的形状，而且反复加热冷却都会出现上述现象。此外还有一些合金称为全方位形状记忆合金，在冷却到更低的温度，可以出现与高温时取向相反，形状相同的现象。NiTi合金的全方位记忆薄片的模式图见图14-2。将试样在钢管中成型后，在400～500C进行时效处理，去除约束后的形状如图14-4(a)所示； 当试件冷却到Mf’时，形状接近直线状态，如图14-3(b)；冷却到Mf以下时，试件的形状发生180C翻转，如11-4(c)所示；加热到Af和 Af’以上时，试件就反向变化成图11-4(d)和(e)的形状。高于Af’的形状(a)和低于Mf 的形状(f)之间是可逆的。 图14-6是一般金属材料的应力应变曲线，当应力超过弹性极限，卸除应力后，留下永久变形，不会回复原状；形状记忆效应是由于马氏体相变造成的。除钢铁外，大多数合金中的马氏体相变是可逆的，即冷却时由母相P转变为马氏体相M，即PM，加热时马氏体相M又逆向转变为母相P，即MP。根据热力学观点，母相与马氏体的化学自由能在T0温度时相等，不发生转变，必须温度低于T0，母相才有转变为马氏体的趋势，同时还必须克服非化学自由能增量和相变时存在的相变阻力，即温度冷到Ms马氏体相变才开始进行。 随着温度下降，马氏体量会逐渐增多，直到Mf温度时，马氏体转变才终止。同样理由，马氏体要可逆的转为母相，加热温度必须高于T0温度，而且要加热至As温度时，母相才开始形成，直至Af温度逆变才完成。 通常称： Ms  马氏体相变（PM）开始温度； Mf  马氏体相变（PM）终了温度； As  马氏体转变为母相（马氏体逆相变MP）的开始温度； Af  马氏体相变为母体（马氏体逆相变MP）的终了温度。 形状记忆合金 形状记忆合金是研究最早的一种材料，它的操作功能主要分为5个方面。（1）单程记忆效应：在低于Mf温度之下时，加压力样品变形，去掉压力时不能完全恢复，当加热到Af之上时残存的形变才能恢复。（2）双程记忆合金效应，当温度冷却到Mf之下时自发的形变产生，当温度再升到Af之上时形变恢复。 （3）形变恢复应力，在Mf温度下样品受压变形，去掉压力，保持在位置上再加热，这时恢复应力产生。（4）做功状态，在Mf温度之下样品受压变形，卸掉压力，再加上重量W，将样品加热到Af之上，形变应力产生并且做功，称为功输出。（5）超弹性或伪弹性效应，在Af温度之上时，加较大压力时样品变形从A到B，当压力卸载后样品的形变又完全恢复。 目前虽然有许多形状记忆合金体系，但能够商品化的只有少数几个，如Ni—Ti、Ni—Ti—Cu、Cu—Zn—Al合金体系，接近商品化的Cu—Al—Ni和Fe—Mn—Si合金体系，而具有潜在应用的体系有Ni—Al和Ni—Ti—Zi合金体系，目前在制备或性能上还有一些缺陷。在所有形状记忆合金体系中Ni—Ti合金是最具有使用价值的，有人做过数百万次实验，发现其恢复性能仍然保持。 2. 铜基形状记忆合金 尽管形状记忆合金具有强度高、塑性大、耐腐蚀性好等优良性能，但由于成本约为铜基记忆合金的十倍而使之应用受到一定限制。因而近二十年来铜基形状记忆合金的应用较为活跃，但需要解决的主要问题是提高材料塑性改善对热循环和反复变形的稳定性及疲劳强度等。铜基形状记忆合金的相变温度对合金成分和处理条件极敏感。例如Cu-14.1Al-4.0Ni合金在1000固熔后分别淬入温度为10与100介质中，其合金的Ms对应为-11与60。因此实际应用中，可以利用淬火速度来控制相变温度。 3. 铁基形状记忆合金 早期发现的铁基形状记忆合金FePt和FePd等由于价格昂贵而未能得到应用。直到1982年有关FeMnSi记忆合金研究论文的发表，才引起材料研究工作者极大的兴趣。尤其由于铁基形状记忆合金成本低廉、加工容易，如果能在回复应变量小、相变滞后大等问题上得到解决或突破，可望在未来的开发应用上有很大的进展。铁基形状记忆合金的最大回复应变量为2％，超过此形变量将产生滑移变形，导致ε－马氏体与奥氏体界面的移动发生困难。具有形状记忆效应的合金系已达二十多种，但其中得到实际应用的仅集中在TiNi合金与CuZnAl合金，CuAlNi及FeMnSi系记忆合金也在开发应用中。 形状记忆合金的应用 从20世纪70年代开始形状记忆合金得到真正的应用，至今已有二十多年，应用领域极广，从精密复杂的机器到较为简单的连接件、紧固件，从节约能源的形状记忆合金发动机到过电流保护器等处处都可反映出形状记忆合金的奇异功能及简便、小巧、灵活等特点。用作连接件，是记忆合金用量最大的一项用途。选用记忆合金作管接头可以防止用传统焊接所引起的组织变化，更适合于严禁明火的管道连接，而且具有操作简便，性能可靠等优点。 用作控温器件的记忆合金丝被制成圆柱形螺旋弹簧作为热敏驱动元件。其特点时利用形状记忆特性，在一定温度内，产生显著的位移或力的变化。再配以用普通弹簧丝制成的偏压弹簧就可使阀门往返运动。也就是具有双向动作的功能。当温度降低时，偏压弹簧压缩形状记忆弹簧，使阀门关闭，从而产生周而复始的循环。目前，我国已在热水器等设备上装有CuZnAl记忆元件。利用偏压弹簧使形状记忆元件具有双向动作功能的还有机器人手臂、肘、腕、指等动作、电流断路器、自动干燥箱以及空调机风向自动调节器等。上述元件都是利用形状记忆合金在回复到高温态时强度高，而在低温马氏体相态下较软的特性，在低温时，借助偏动弹簧的弹力使之变形。设计中，记忆元件与偏动弹簧不一定在同一轴上，根据需要以不同方式、不同角度配合以完成特定的往返动作需要。 形状记忆合金作为机械执行器的主要优点有：（1）机械结构简单、紧凑、安全、常见的结构有丝状和螺圈状。（2）在无重力的工作条件下能产生清洁、静音的无火花的操作，特别适合航天航空领域。 （3）高的能/重比，在比较了所有的执行器机械后人们得出结论，在低重力情况下（<100g），形状记忆合金执行器能提供最大的能/重比，形状记忆合金在低重量范围内的能/ 重比远高于其他执行器。这意味着形状记忆合金非常适于微执行技术。（4）高阻尼性能，在冲击波和震动能量下，SMA的阻尼效率高达90%。 工业上常用形状记忆合金作开关，用于电路冷却阀门、火警探测系统、阻尼装置等。医学上主要利用形状记忆合金的超弹性性质，最成功的应用是用于牙科矫正术上的正牙线上，它可以在歪斜的牙上产生很小的而又持续的力使歪牙扶正。 TiNi合金在医学上应用较广的有口腔牙齿矫形丝以及外科中各种矫形棒、骨连接器、血管夹、凝血虑器等。近年来血管扩张元件等应用也见报道。形状记忆合金更多的潜在应用是埋置在材料里组成智能复合材料，如美国把在F—16战斗机机翼上。用于自修复功能，在机器人上用来制造人造肌肉。 第四节 发光材料物质内部以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射(非平衡辐射)的过程称为发光；在实际应用中，将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可以粉末、单晶、薄膜或非晶体等形态使用，主要组分是稀土金属的化合物和半导体材料，与有色金属关系很密切。 1、当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。 2、发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种发射过程具有一定的持续时间。（一）发光材料的组成 1.基质 ZnS、CdS、ZnSe和GaP、GaAs1-xPx、GaAlAs、GaN 2.激活剂Cu Mn CaF2 3.助溶剂Li KCl CaF2 4.共激活剂 5.敏化剂 2.发光材料的特征 1.颜色 发光材料发光颜色彼此不同 ，各光谱带均有，色纯度高色，彩鲜艳；吸收激发能量的能力强，转换效率高；发射光谱范围宽，从紫外到红外； 2.强度发光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级，磷光最长达十多个小时；材料的物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束，高能射线和强紫外光的作用等。（三）发光材料的分类 1.光致发光 （1）灯用材料 日光灯，节能灯，黑光灯，高压汞灯，低压汞灯，LED转换组合白光 （2）长余辉材料 放射性永久发光，超长余辉，长余辉 （3）紫外发光材料 长波3650发光，短波2537发光，真空紫外发光，量子点发光…… （4）红外线发光材料 上转换发光，红外释光，热释发光， 多光子材料、荧光染料\颜料 （5）稀土荧光，有机荧光 2.电致发光 （1）高场发光 直流粉末DCEL，交流粉末ACEL，薄膜发光，厚膜发光，有机发光 （2）低场发光 发光二极管(LED)，有机发光(OEL-OLED)，硅基发光，半导体激光 3.阴极射线发光 彩色电视发光材料 黑白电视发光材料 像素管材料 低压荧光材料 超短余辉材料JJB红软基地

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