建筑材料與檢47課件講解

建筑材料與檢測(cè)合成高分子材料內(nèi)容提要CONTENTS第一節(jié)合成高分子材料的分子特征及性能第二節(jié)常用合成高分子材料第一節(jié)

合成高分子材料的分子特征及性能高分子材料也稱聚合物材料，按照來(lái)源可分為合成高分子材料和天然高分子材料兩大類。天然高分子材料——由重復(fù)單元連接成的，以線型長(zhǎng)鏈為基本結(jié)構(gòu)的高分子量化合物，是存在于生物體內(nèi)的高分子物質(zhì)，如天然橡膠、纖維素、甲殼素、蠶絲、淀粉等。合成高分子材料——以人工合成的高分子化合物為基礎(chǔ)材料加工制成的材料，根據(jù)材料性能可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。高分子材料也稱聚合物材料，按照來(lái)源可分為合成高分子材料和天然高分子材料兩大類。合成高分子材料種類示例結(jié)構(gòu)材料合成樹脂（塑料）聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成橡膠丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠等合成纖維尼龍、腈綸、丙綸、滌綸等功能材料反應(yīng)型高分子高分子催化劑等光敏型高分子光刻膠、感光材料、光致變色材料等電活性高分子導(dǎo)電高分子等膜型高分子分離膜、緩釋膜等吸附型高分子離子交換樹脂等合成高分子化合物一般由一種或幾種小分子化合物（單體）通過(guò)化學(xué)聚合反應(yīng)以共價(jià)鍵結(jié)合形成，分子量可達(dá)幾萬(wàn)至幾百萬(wàn)，具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，所以常稱為高聚物或聚合物。合成高分子化合物最基本的聚合反應(yīng)方式有兩類，一類是加成聚合反應(yīng)（簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)），另一類是縮合聚合反應(yīng)（簡(jiǎn)稱縮聚反應(yīng)）。一、合成高分子材料的分子特征1.加聚反應(yīng)單體或單體間反應(yīng)只生成一種高分子化合物的反應(yīng)稱為加聚反應(yīng)。在工業(yè)上利用加聚反應(yīng)生產(chǎn)的合成高分子材料約占合成高分子材料總量的80％，主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。2.縮聚反應(yīng)單體間相互反應(yīng)生成高分子化合物，同時(shí)還生成小分子（如水、氨等）的聚合反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)。常見的包括聚酰胺（尼龍）、聚酯（滌綸）、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂等。一、合成高分子材料的分子特征

1.優(yōu)點(diǎn)（1）質(zhì)輕。高分子材料的密度在0.9～2.2g/cm3之間，平均密度為1.45g/cm3，約為鋼的1/5，鋁的1/2。（2）比強(qiáng)度高，是優(yōu)良的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。（3）有良好的韌性。能夠承受較大的沖擊或振動(dòng)荷載。（4）導(dǎo)熱系數(shù)小。如泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.02～0.046W/(m?K)，約為金屬的1/1500，混凝土的1/40，磚的1/20，是理想的保溫絕熱材料。（5）電絕緣性好。（6）耐腐蝕性優(yōu)良。二、合成高分子材料的性能特點(diǎn)2.缺點(diǎn)（1）耐熱性與抗火性差。多數(shù)塑料不僅可燃，而且燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。（2）易老化。高分子材料在光、空氣、熱及環(huán)境介質(zhì)作用下，韌性變差，變脆，壽命縮短。（3）彈性模量低。如塑料的彈性模量只有鋼材的1/20～1/10，在長(zhǎng)期荷載作用下易產(chǎn)生蠕變。二、合成高分子材料的性能特點(diǎn)第二節(jié)

常用合成高分子材料一、建筑塑料塑料就是以合成樹脂為基本材料或基體材料，加入適量的填充料和添加劑制成的材料和制品。塑料在建筑中主要用作工程結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料、保溫材料和地面材料等。在建筑裝飾工程中，采用適當(dāng)塑料代替其他材料，除能獲得良好的裝飾及藝術(shù)效果外，還能減輕建筑物自重，提高功效，減少施工費(fèi)用。1.合成樹脂——塑料的基本組成材料。（1）在制品的成型階段為具有可塑性的黏稠狀液體，在制品的使用階段為固體。（2）在塑料中起著黏結(jié)作用，約占塑料質(zhì)量的40％～100％。（3）塑料的性質(zhì)主要取決于合成樹脂的種類、性質(zhì)和數(shù)量。（4）塑料的名稱常用其原料樹脂的名稱來(lái)命名，如聚氯乙烯塑料、酚醛塑料等。（一）塑料的基本組成2.填充料——又稱填料或增強(qiáng)材料。（1）在塑料中的主要作用包括提高塑料的強(qiáng)度、硬度及耐熱性，減少塑料的收縮，減少樹脂的用量并降低成本。（2）對(duì)填充料的要求是：易被樹脂潤(rùn)濕，與樹脂有良好的黏附性，性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜，來(lái)源廣泛。（3）填充料按化學(xué)成分可分為有機(jī)填充料（如木粉、棉布、紙屑等）和無(wú)機(jī)填充料（如石棉、云母、滑石粉、玻璃纖維等）。（4）填充料按形狀可分為粉狀填充料（如木粉、滑石粉、石灰石粉、炭黑等）和纖維狀填充料（如玻璃纖維等）。（一）塑料的基本組成3.增塑劑——增加塑性的化合物。（1）提高塑料在高溫加工條件下的可塑性，有利于塑料的加工。（2）降低塑料的硬度和脆性，使塑料制品在使用條件下具有較好的韌性和彈性。（3）改善塑料低溫脆性。（一）塑料的基本組成4.穩(wěn)定劑——提高塑料制品的質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。常用的穩(wěn)定劑有：（1）抗氧劑（能防止塑料在加工和使用過(guò)程中的氧化和老化現(xiàn)象）；（2）光穩(wěn)定劑（能抑制或削弱光的降解作用，提高塑料的耐光照性能）；（3）熱穩(wěn)定劑（主要用于聚氯乙烯和其他含氯聚合物，在加工和使用過(guò)程中改善塑料的熱穩(wěn)定性）。（一）塑料的基本組成5.固化劑——又稱硬化劑或交聯(lián)劑。主要作用是使線型高聚物交聯(lián)成體型高聚物，使樹脂具有熱固性。6.著色劑——改善塑料制品的裝飾性。常用的著色劑是一些有機(jī)和無(wú)機(jī)顏料。7.其他添加劑——滿足特殊性能要求。如使用發(fā)泡劑可以獲得泡沫塑料，使用阻燃劑可以獲得阻燃塑料等。（一）塑料的基本組成（二）塑料的性能特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn):（1）輕質(zhì)高強(qiáng)。（2）加工性能好。（3）導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱性好。（4）裝飾性優(yōu)異。（5）多功能。（6）經(jīng)濟(jì)。2.缺點(diǎn):（1）耐熱性差、易燃。（2）易老化。（3）熱膨脹性大。（4）剛度小。（三）塑料的分類1.按使用特性分:（1）通用塑料：五大品種，即聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。（2）工程塑料：聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛和氯化聚醚等。（3）特種塑料：氟塑料、有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃、離子交換樹脂等。2.按理化特性分:（1）熱塑性塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛等。（2）熱固性塑料：酚醛塑料、有機(jī)硅樹脂和環(huán)氧樹脂等。（四）常用的建筑塑料及其制品名稱代號(hào)主要特性主要用途聚乙烯PE柔軟性好，耐低溫性能好，加工性能好；剛度差，耐熱性能差，耐老化性能差。防水材料、給排水管、絕緣材料聚氯乙稀PVC耐化學(xué)腐蝕和電絕緣性能優(yōu)良，難燃；但耐熱性能較差，高溫時(shí)易降解。是建筑中應(yīng)用最多的塑料聚苯乙烯PS電絕緣性能好，耐輻射，加工性好；但脆性大，耐沖擊和耐熱性能差。主要以泡沫塑料的形式作為隔熱材料聚丙烯PP耐化學(xué)性、耐熱性、電絕緣性、高強(qiáng)度機(jī)械性能和良好的高耐磨加工性能。管材、衛(wèi)生潔具、模板等聚丁烯PB柔韌性好，質(zhì)量小，材質(zhì)堅(jiān)硬，耐久性好，無(wú)毒無(wú)害，抗紫外線、耐腐蝕，耐熱性好。建筑五金、各種管材、模板、異型管酚醛樹脂PF電絕緣性能和力學(xué)性能良好。堅(jiān)固耐用、尺寸穩(wěn)定、不易變形。生產(chǎn)各種層壓板、玻璃鋼制品、涂料常用建筑塑料制品水暖工程材料給排水管、各種管件；衛(wèi)生潔具防水工程材料防水卷材、防水涂料、密封材料、止水帶隔熱材料泡沫塑料、現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡的泡沫塑料裝飾材料塑料地板、地毯、壁紙、建筑涂料、塑料門窗、塑料吊頂、塑料隔斷等（四）常用的建筑塑料及其制品1.塑料管道（四）常用的建筑塑料及其制品（1）給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材。（2）建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材。（3）聚乙烯（PE）管材。（4）無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PPR）管材。（5）聚丁烯（PB）管材。（6）鋁塑復(fù)合管材。（1）給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材1）質(zhì)量小、搬運(yùn)、裝卸、施工便利，運(yùn)輸安裝費(fèi)用低；2）耐化學(xué)藥品性優(yōu)良；3）管材內(nèi)壁光滑，不結(jié)垢，水流阻力??；4）機(jī)械強(qiáng)度高，適用于各類配管工程；5）具有優(yōu)越的電氣絕緣性，適用于電線、電纜導(dǎo)管、建筑電線配管等；6）符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，輸水不受二次污染，廣泛用于自來(lái)水管道；7）安裝方便簡(jiǎn)捷，密封性好；8）壽命長(zhǎng)，正常工作條件下，使用壽命可達(dá)50年。（2）建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材1）物化性能優(yōu)良，耐化學(xué)腐蝕，抗沖強(qiáng)度高；2）具有自熄性；3）流體阻力?。ㄝ^同口徑鑄鐵管流量提高30％）；4）耐老化，使用壽命長(zhǎng)（使用年限不低于50年）；5）質(zhì)輕耐用，施工方法簡(jiǎn)單，能夠加快工程進(jìn)度和降低施工費(fèi)用。6）在其耐化學(xué)性和耐熱性滿足要求的情況下，也可用于工業(yè)排水。給水用硬聚氯乙烯管材主要用于：民用建筑、工業(yè)建筑的室內(nèi)供水、中水系統(tǒng)，居住小區(qū)、廠區(qū)埋地給水系統(tǒng)，城市供水管道系統(tǒng)，水處理廠水處理管道系統(tǒng)，海水養(yǎng)殖業(yè)，園林灌溉、鑿井等工程及其他工業(yè)用管等。建筑排水用硬聚氯乙烯管材主要用于：建筑排水、生活污水排水等。給水用硬聚氯乙烯管材與建筑排水用硬聚氯乙烯管材的比較（3）聚乙烯（PE）管材由于其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被用作建筑給水管、建筑排水管、埋地排水管、建筑采暖管、燃?xì)廨斉涔?、電工與電信保護(hù)套管及其他工業(yè)用管和農(nóng)業(yè)用管等。1）燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕懿摹?）聚乙烯給水管材。3）埋地用聚乙烯雙壁波紋管材。4）聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材。（3）聚乙烯（PE）管材燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕懿模?）聚乙烯（PE）管材聚乙烯給水管材（3）聚乙烯（PE）管材埋地用聚乙烯雙壁波紋管材（3）聚乙烯（PE）管材聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材（4）無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PPR）管材1）內(nèi)壁光滑、水流阻力小，耐腐蝕、不結(jié)垢，無(wú)毒、衛(wèi)生性好，耐高溫、保溫性能好，機(jī)械強(qiáng)度大，質(zhì)量小、安裝方便。2）采用熱熔方式連接，牢固不漏，適合采用內(nèi)嵌墻壁、地坪面層內(nèi)直埋暗敷或深井預(yù)埋等方式，施工便捷，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，綠色環(huán)保，配套齊全，價(jià)格適中。3）規(guī)格少（外徑20～110mm），抗紫外線能力差，在陽(yáng)光長(zhǎng)期照射下易老化，屬可燃材料，不得用于消防給水系統(tǒng)。4）剛性和抗沖擊性能比金屬管道差，線膨脹系數(shù)較大，明敷或架空敷設(shè)所需支架較多，影響美觀等。（4）無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PPR）管材（5）聚丁烯（PB）管材1）柔韌性好，質(zhì)量小，材質(zhì)堅(jiān)硬，耐久性好，無(wú)毒無(wú)害，抗紫外線、耐腐蝕，耐熱性好，長(zhǎng)期工作水溫為90℃左右，最高使用溫度可達(dá)110℃，管壁光滑、不結(jié)垢，熱伸縮性好，連接方式先進(jìn)，易于維修。2）主要用于飲用水、冷熱水管，特別適用于薄壁小口徑壓力管道（如地板輻射采暖系統(tǒng)用的盤管）。（6）鋁塑復(fù)合管材1）鋁塑復(fù)合管是一種由中間縱焊鋁管、內(nèi)外層聚乙烯塑料以及層與層之間熱熔膠共擠復(fù)合而成的新型管道。2）鋁塑復(fù)合管同時(shí)擁有金屬管堅(jiān)固耐壓和塑料管抗酸堿、耐腐蝕的特點(diǎn)，是新一代管材的典范。鋁塑復(fù)合管質(zhì)輕、耐用、彎曲性好且施工方便，適合在家裝中使用。2.塑料裝飾板材（四）常用的建筑塑料及其制品（1）其按結(jié)構(gòu)和斷面形式可分為平板、波形板、實(shí)體異形斷面板、中空異形斷面板、格子板、夾芯板等。（2）除較厚的雙面塑料貼面裝飾板有時(shí)直接使用外，一般均將塑料貼面裝飾板覆貼在其他基材上使用。3.塑料壁（墻）紙（四）常用的建筑塑料及其制品（1）分為印花墻紙、壓花墻紙、發(fā)泡墻紙、特種墻紙、塑料墻布等五大類。（2）塑料墻紙裝飾效果好，性能優(yōu)越，可大規(guī)模生產(chǎn)，粘貼施工方便，使用壽命長(zhǎng)，易于維修保養(yǎng)，廣泛用于室內(nèi)墻面裝飾材料，也可用于頂棚、梁柱等處的貼面裝飾。4.塑料地板（四）常用的建筑塑料及其制品（1）按其使用狀態(tài)可分為塊材（地板磚）和卷材（地板革）兩種。（2）按其材質(zhì)可分為硬質(zhì)地板、半硬質(zhì)地板和軟質(zhì)（彈性）地板三種。（3）按其基本原料可分為聚氯乙烯（PVC）塑料地板、聚乙烯（PE）塑料地板和聚丙烯（PP）塑料地板等數(shù)種。（4）塑料地板種類花色繁多，裝飾性良好，性能多變，適用面廣，質(zhì)量小，耐磨，腳感舒適，施工、維修、保養(yǎng)方便。4.塑料地板（四）常用的建筑塑料及其制品5.塑鋼門窗（四）常用的建筑塑料及其制品（1）以強(qiáng)化聚氯乙烯（UPVC）樹脂為基料，以輕質(zhì)碳酸鈣做填料，摻以少量添加劑，用擠出法制成各種截面的異形材，并采用與其內(nèi)腔緊密吻合的增強(qiáng)型鋼做內(nèi)襯，再根據(jù)門窗品種，選用不同截面異形材組裝而成。（2）塑鋼門窗色澤鮮艷，不需油漆，耐腐蝕，抗老化，保溫，防水，隔聲，在30～50℃的環(huán)境下不變色，不降低原有性能，防蟲蛀，不助燃。（3）廣泛用于工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域，是建筑門窗的換代產(chǎn)品。平開門窗的氣密性、水密性等綜合性能要比推拉門窗好。5.塑鋼門窗（四）常用的建筑塑料及其制品6.玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GRP）（四）常用的建筑塑料及其制品（1）俗稱玻璃鋼，是以合成樹脂為基體，以玻璃纖維或其制品為增強(qiáng)材料，經(jīng)成型、固化而成的固體材料。（2）按采用的合成樹脂不同，可分為不飽和聚酯型、酚醛樹脂型和環(huán)氧樹脂型。（3）具有良好的透光性和裝飾性，強(qiáng)度高，質(zhì)量小，是典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。（4）成型工藝簡(jiǎn)單，可制成復(fù)雜的構(gòu)件。（5）具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和電絕緣性。（6）耐濕，防潮，功能可設(shè)計(jì)。6.玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GRP）（四）常用的建筑塑料及其制品二、黏結(jié)劑黏結(jié)劑是一種能將各種材料緊密地黏結(jié)在一起的物質(zhì)，又稱為黏結(jié)劑或黏合劑。

黏結(jié)劑黏結(jié)材料時(shí)具有工藝簡(jiǎn)單、省工省料、接縫處應(yīng)力分布均勻、密封性好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。在建筑工程中其主要用于室內(nèi)裝修、預(yù)制構(gòu)件組裝、室內(nèi)設(shè)備安裝等。此外，混凝土裂縫和破損也常用黏結(jié)劑進(jìn)行修補(bǔ)。為將材料牢固地黏結(jié)在一起，黏結(jié)劑必須具備以下基本性能：（1）具有浸潤(rùn)被黏結(jié)物表面的浸潤(rùn)性和流動(dòng)性。（2）不因溫度及環(huán)境條件作用而迅速老化。（3）便于調(diào)節(jié)硬化速度和黏結(jié)性。（4）膨脹及收縮值較小。（5）黏結(jié)強(qiáng)度較大。（一）黏結(jié)劑的基本要求（1）黏料——又稱基料，是黏結(jié)劑的基本組成成分，對(duì)黏結(jié)劑的黏結(jié)性能起決定性的作用。

合成黏結(jié)劑的黏料，可采用合成樹脂、合成橡膠，也可采用兩者的共聚體。用于結(jié)構(gòu)受力部位的黏結(jié)劑以熱固性樹脂為主，用于結(jié)構(gòu)非受力部位和變形較大部位的