3,近现代建筑的常用材料及病害(1)
常用材料的病害原理
密度是指材料在绝对密实状态下,单位体积的质量.密度并不能反映材料的性质,但可以大致了解材料的晶质,并可用它计算材料的孔隙率 在进行修复时,新加材料的密度一般应低于原有历史材料.
表观密度
在建筑工程中可用来计算材料的用量、构件自重、确定材料堆放空间等 表观密度是指材料在自然状态下,单位体积的质量
孔隙率
孔隙率和孔隐特征反映材料的密实程度,并和材料的许多性质,如强度、吸水性、保温性、 耐久性等都有密切关系根据孔隙贯通性,可将孔隙分为开口孔隙和闭口孔隙;按照孔隙大小,可将孔隙分成微细孔隙、毛细孔隙及粗气孔隙三类.
强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度静力强度:抗拉、抗压、抗弯以及抗剪强度 修复材料与旧材料之间的结合力以抗拉强度或附着力来描述
弹性/塑性
材料在外力作用下产生变形,当外力除去后 变形能完全消失的性质称为弹性材料在弹性范围内,其变形大小与外力成正比,这时的比例系数为常数,称为材料弹性模量是结构设计的主要系数 的弹性模量材料的弹性模量和强度之间没有固定的关系仍保留一部分残余变形的性质称为塑性
脆性/韧性
材料外力作用下直到破坏前无明显塑性变形而发生突然破坏的性质称为脆性脆性材料的抗压强度远大于其抗弯强度 天然岩石、陶瓷、玻璃、黏土砖、普通混凝土、生铁等为脆性材料材料冲击或振动荷载作用下,能吸收较大能量,同时产生较大变形,而不发生突然破坏的性质称为材料的韧性 韧性材料的特点是变形大,特别是塑性变形大,抗拉强度接近或高于抗压强度木材、建筑钢材、橡胶等属于韧性材料.可采用抗压强度与抗折强度的比值说明这类材料的韧性程度,比值越高,脆性越大,越容 易开裂.当抗压强度与抗折强度比≤3时,抹灰等材料不易开裂
热膨胀性
主要致病化学因素
有害气体
氧气、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物
水水是病害化学反应的媒介 水是建筑材料性能变化的载体,特别是水溶性的盐分水是膨胀介质,当水从液态变成固态(结冰)时,体积会增加10%左右
水可降低材料的保温性及透气性水是微生物生存的基础澳 酸本身不仅腐蚀材料,也产生新的盐,这些盐反过来又加剧材料的分解碱碱对建筑材料可起到正面作用,也可以破坏建筑材料 混凝土的碱性有效保护钢筋免于锈蚀碱也在不耐碱的水泥中形成膨胀矿物而破坏水泥粉刷、混凝土等材料的结构 传统油漆在碱性基材(如石灰抹灰)上,油漆附着力会受到影响碱会破坏铝合金金属材料水溶盐 不溶盐不溶盐对建筑材料主要是视觉的影响,一般不会导致材料的崩解易溶盐 起霜、褪色、表面风化变脆(粉化、砂化)、出现硬皮或硬壳等结晶膨胀产生次生矿物 相变化材料吸湿变潮湿强度减低 促使微生物生长,降低材料的强度及耐久性隔热性能降低,透气性降低建筑常用保护材料类别与原理 生物作用无机材料天然无机材料 黏土作为保护面层,或者设计成牺性性保护面层经过瑕烧加工的天然无机材料 气硬性材料石灰、石膏水硬性材料 水硬性石灰、天然水泥合成的无机材料现代水泥 现代水泥的强度指标按照其28天的抗压强度进行分类水硬性材料水玻璃 气硬性胶凝材料优点黏结性好 硬化后有较高的强度缺点田 固化后产生碱及水溶性盐,有时会加剧历史材料如砖石的损坏可以应用到如水泥制品、混凝土表层、松散干燥黏土等无机材料的加固,其中硅酸有机材料 锂水玻璃是混凝土表层加固的重要原材料,不可以使用到重要砖石材料的固化.黏结材料 树脂天然树脂松香、琥珀、虫胶、桃树胶
合成树脂环氧树脂(EP) 在金属及非金属材料表面有很好的黏结力,使其成为建筑工程中应用最广的裂隙黏结加固材料.缺点 强度太高,常常是加固黏结好的裂缝本身不开裂,在其周边部位重新出现开裂不耐紫外线,在很短的时间内会变色 不透气,仅适合没有水的裂缝的黏结热膨胀性高丙烯酸树脂/有机玻璃(PMMA) 可施工性差在砖石材料表层加固中使用过的最多的有机树脂,但由于其透气性差,热膨胀系数高,在文物建筑修复中的运用越来越受到限制,已经愈来愈少地应用到石 材的修复中.今天,丙烯酸树脂仅作为助剂(添加量<1%,)使用到无机修复材料中.有机硅树脂/硅橡胶 不适合砖石材料开裂及表层修复加固黏结聚氨酯(PUR)渗透增强材料 由于聚氨酯与历史材料不兼容,没有得到广泛应用硅酸乙酯类增强剂复合材料 惜水材料最常见的复合材料为建筑涂料近现代建筑常用材料及病害