习 题

表10.9 天然花岗石板材角度允许极限公差单位:mm

②外观质量:天然花岗石板材的外观缺陷指标的主要包括裂纹、色斑、色线、坑窝、缺棱掉角等。板材正面的外观缺陷应符合表10.10的规定,且同一批板材的花纹色调应基本一致。

③光泽度:花岗石镜面板材的抛光面应具有镜面光泽、能清晰反映景物,其光泽度值应不低于75光泽度单位,或按供需双方协议执行。

④表观密度:不小于2500kg/m3

⑤吸水率:不大于1.0%。

⑥干燥抗压强度:不小于60MPa。

⑦抗弯强度:不小于8.0MPa。

表10.10 天然花岗石板材的外观质量要求

10.2.2 人造石材

人造石材按照生产材料和制造工艺的不同,可分为以下几类:

1)水泥型人造石材

水泥型人造大理石是以各种水泥(如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等)或石灰磨细砂为黏结剂,砂为细集料,碎花岗石、工业废渣等为粗骨料,经配料、搅拌、加压蒸养、磨光、抛光面制成的,如水磨石和各类花阶砖等。

水泥型人造大理石的取材方便,价格低廉,但装饰性较差。

2)树脂型人造大理石

树脂型人造大理石多是以不饱和聚酯为黏结剂,将天然花岗石、天然大理石、方解石阶及一些无机填料按一定比例搅拌混合,再加入催化剂、固化剂、颜料等,经脱模、烘干、抛光等工序制成。使用不饱和聚酯作为黏结剂的产品光泽度好、颜色浅、可以调成不同的颜色,而且树脂粘度比较低,易于成型、固化快、可在常温下固化,是目前使用最广泛的一种人造石材。

3)复合型人造大理石

复合型人造大理石是指在制作过程中所用黏结剂既有无机材料也有有机高分子材料。先将无机填料用无机胶黏剂胶结成型、养护后,再将胚体浸渍于具有聚合性能的有机单体中使其聚合。对于板材制品,底层用廉价、性能稳定的无机材料,面层用聚酯和大理石粉制成,可获得较佳效果。但它受温度影响后聚酯面容易产生剥落和开裂。

4)烧结型人造大理石

烧结型人造大理石是将长石、石英、辉石、方解石和铁矿粉及部分高岭土等混合,经组坯成型后用半干压法成型,在窑炉中以1000℃左右高温焙烧而成。烧结型人造石材装饰性好,性能稳定,但是因经过高温焙烧,能耗大,因而造价高。

10.3 木材

木材作为建筑和装饰材料具有一系列的优点:比强度大,具有轻质高强的特点;弹性韧性好,能承受冲击和震动作用;导热性低,具有较好的隔热、保温性能;在适当的保养条件下,有较好的耐久性;纹理美观、色调温和、风格典雅,极富装饰性;易于加工,可制成各种形状的产品;绝缘性好、无毒性;木材的弹性、绝热性和暖色调的结合,给人以温暖和亲切感。木材的主要缺点是:构造不均匀,呈各向异性;湿胀干缩大,处理不当易翘曲和开裂;天然缺陷较多,降低了材质的利用率;耐火性差,易着火燃烧;使用不当,易腐朽、虫蛀;如果经常处于干湿交替的环境中,耐久性较差。

10.3.1 木材的分类

自然界中的树木可分为针叶树和阔叶树两大类。其中,针叶树的树叶多呈针状,其树干一般通直而高大,纹理平顺,材质均匀而松软,故易于加工成材。因此,由针叶树加工而成的木材又称软木材。土木工程中常用的软木材主要是由杉木、冷杉、雪杉、柏树、各种松木等加工而成的木材。

阔叶树的特点是树干通直部分一般较短,材质较硬且多疵病和缺陷,故较难加工。因此,由阔叶树加工而成的木材又称为硬木材。土木工程中常用的硬木材主要取自水曲柳、榆树、槐树和柞树等阔叶树。

10.3.2 木材的构造

由于树种和生长环境的不同,木材的构造差别很大,这些差异将直接影响木材的性质与应用。

1)木材的宏观构造

木材的宏观构造是指可以用肉眼或放大镜观察到的结构。由于木材构造的不均匀性,可从树干的3个切面剖析其结构。其中横切面为垂直数轴的切面,径切面是通过数轴的纵切面,弦切面是平行于数轴的纵切面,其构造如图10.1所示。

图10.1 木材的宏观构造

1—横切面;2—径切面;3—弦切面;4—树皮;5—木质部;6—髓心;7—髓线;8—年轮

树木是由树皮、木质部和髓心所构成的整体。其中木质部是树皮至中心的部分,靠近树皮的部分色浅,称为边材;靠近髓心的部分色深,称为芯材;与边材相比,芯材的材质较硬、密度大、含水量少、不易翘曲变形,耐腐蚀性较好。在土木工程中,木质部是木材中最具利用价值的主要部分。

髓心位于树干的中心,它质地松软、强度低、易受腐蚀和虫蛀。木材表面若含有髓心,则容易从髓心处产生破损。由髓心向外的辐射线,称为髓线,它与周围的结合力弱,干燥时易沿此开裂。因此,取材时应尽可能避开髓心。

横切面上颜色深浅相同的同心圆环称为年轮。在同一年轮内,春天生长的木质颜色较浅,其材质松软,强度也较低,故称为春材;夏秋两季生长的木质颜色较深,材质坚硬且强度较高,故称为夏材。对于相同的树种,年轮密而均匀的材质越好。横切面上径向单位长度中,所含夏材宽度总和占全长的百分率,称为夏材率。通常,木材中的夏材部分越多时其强度越高,因此,夏材率也是反映木材质量的重要特征。

2)木材的微观构造

木材的微观构造是指其在显微镜下观察到的构造特征,不同的木材具有不同的构造特征,但其基本构成却具有相近的形式。

在微观状态下,木材是由无数管状细胞结合而成的集合体,其中,绝大部分细胞纵向排列,少数细胞横向排列。每个细胞均由细胞壁和细胞腔所构成,细胞壁是由更细的纤维所构成,其纵向连接较横向牢固。细纤维间具有较小的空腔,能吸附和渗透水分。当木材的细胞壁越厚且细胞腔越小时,其材质越密实,表观密度和强度就越高,但其胀缩性也更明显,对于同一木材,夏材的细胞壁比春材厚,且细胞腔较小,故夏材的胀缩性也较明显。

根据木材中各种细胞的功能不同可分为管胞、导管、木纤维、髓线等多种。管胞主要起支承和输送养分的作用。木质素的作用是将纤维素、半纤维素黏结在一起,构成坚韧的细胞壁,使木材产生足够的强度和硬度。

针叶树的微观结构简单而规则,主要是由管胞和髓线构成。其髓线较细小,且不很明显。某些树种在管胞间还有树脂道。阔叶树的微观结构较复杂,它主要是由导管、木纤维及髓线等组成,且其髓线很发达,粗大而明显;导管是由壁薄而腔大的细胞所构成的大管孔。根据导管分布的不同,阔叶树木材又分为环孔材和散孔材。有些木材的春材中导管很大并成环状排列,称为环孔材;而有些木材中的导管大小差不多,且散乱分布,其年轮不明显,被称为散孔材。因此,有无导管和髓线的粗细是鉴别阔叶树和针叶树的重要特征。

10.3.3 木材的化学性质

木材是一种天然生长的有机材料,由高分子物质和低分子物质组成。构成木材细胞壁的主要物质是纤维素、半纤维素和木质素3种高聚物,一般总量占木材的90%以上,在高聚物中以纤维素和半纤维素两种多糖居多,占木材的65%~75%。除高分子物质外,木材中还含有少量低分子物质,如抽提物、灰分等。木材的化学性质不仅取决于其组织中各种化学成分的相对含量,而且与各组分的分布和相互间的联系相关。

1)木材的化学组成

在木材细胞壁中,纤维素起骨架作用,半纤维素起黏结作用,木质素起硬固作用,它们在细胞壁中纵横交错,排列和组合复杂,分布是不均匀的。

(1)纤维素

纤维素是由许多β唱D唱吡喃式葡萄糖通过1唱4苷键连接形成的线型高聚物,分子式为(C6H10O5n,n为聚合度。随原料种类变化,天然纤维素的平均聚合度为7000~10000(木材纤维素约为10000)。纤维素分子链沿着链长方向彼此近似平行地排列着,借分子间的醇羟基形成强有力的氢键聚集成微纤维。它是不溶于水的均一聚糖。

纤维素具有吸湿性,木材的吸湿性与纤维素的吸湿有密切关系。此外纤维素在受各种化学、物理、机械和光作用时,容易发生降解,会影响木材的加工和使用性能。

(2)半纤维素

半纤维素是木材细胞壁中具有支键和侧链且相对分子质量较低的非纤维素杂高聚糖,通常含有100~200个糖基,相对分子质量较低、聚合度小、大多带有支链,可用水或碱液直接从木材或从纤维素中提取。半纤维素具有吸湿性强、耐热性差、容易水解等特点,在外界条件作用下易发生变化,对木材的某些性质和加工工艺产生影响,尤其是木材半纤维素中的木聚糖类对木材的制浆造纸过程和产品质量有重要影响。

(3)木质素

木质素是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳唱碳键连接而成,具有三维结构的芳香族高分子化合物,结构单元的类型、数目和连接方式随树种变化很大。木质素在木材中的分布不均匀,一般采集部位越高,木质素含量越低。木质素在植物结构中的分布是有一定规律的,胞间层的木质素浓度最高,细胞内部浓度则减少,次生壁内层又增高。

木质素的一些物理和化学特性与木材性质和木材加工工艺有密切关系。如木质素的化学结构与木材树种分类有关,对木材颜色有重要影响;木质素的紫外光谱特性对木材表面劣化和木材保护有重要作用;木质素的高聚物特性对木材及木质基材料的胶合性能产生影响等。

(4)木材抽提物

木材抽提物是存在于木材组织中相对分子质量较低的非细胞壁组成物,是用乙醇、苯、乙醚、丙酮或二氯甲烷等有机溶剂预计水抽提出来的物质的总称。木材抽提物包含许多种物质,主要有脂肪族化合物、萜类化合物和酚类化合物3类。提取物的组成随树种而异,因此可作为木材化学分类的依据,也可反映木材利用上的特点。它不仅影响木材的色泽、香味、抗病虫害能力,而且也影响木材机械加工和化学加工过程和产品。

2)木材的酸碱性质

世界上绝大多数木材呈弱酸性,仅有极少数木材呈碱性。这是由于木材中含有天然的酸性成分。木材的主要成分是高分子的碳水化合物,它们是由许多失水糖基连接起来的高聚物。每个糖基都含有羟基,其中一部分羟基与醋酸根结合形成醋酸酯,醋酸酯水解能放出醋酸,使得木材中的水分常有酸性。木材的酸性对木材的某些性质、加工工艺和木材利用有重要影响。如木材的酸性导致寄生于木材内的真菌易于生长繁殖,使木材易受菌腐虫蛀;木材的酸性会引起对金属的腐蚀等。

10.3.4 木材的物理性质

1)密度与表观密度

木材的密度是指构成木材细胞壁物质的密度。密度具有变异性,即从髓到树皮或早材与晚材及树根部到树梢的密度变化规律随木材种类不同有较大的不同,平均密度为1.50~1.56g/cm3,表观密度为0.37~0.82g/cm3

2)吸湿性与含水率

木材的含水率是木材中水分质量占干燥木材质量的百分比。木材中的水分按其与木材结合形式和存在的位置,可分为自由水、吸附水和化学结合水。

自由水是存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水,影响着木材的表观密度、抗腐蚀性、干燥性和燃烧性。吸附水是被吸附在细胞壁内纤维之间的水,吸附水的变化则影响木材强度和木材胀缩变形性能。化学结合水即为木材中的化合水,它在常温下不变化,故其对木材的性质无影响。

当木材中无自由水,而细胞壁内吸附水达到饱和时,这时的木材含水率称为纤维饱和点。木材中所含的水分是随着环境的温度和湿度的变化而改变的。当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时,木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡,这时木材的含水率称为木材平衡含水率(图10.2)。

3)湿胀干缩性

木材具有显著的湿胀干缩性。木材含水率在纤维饱和点以下时吸湿具有明显的膨胀变形现象,解吸时具有明显的收缩变形现象。

图10.2 木材平衡含水率

图10.3 含水率对木材胀缩的影响

木材各个方向的干缩率不同。木材弦向干缩率最大,为6%~12%;径向次之,为3%~6%;纤维方向最小,为0.1%~0.35%。髓心的干缩率较木质部大,易导致锯材翘曲。木材在干燥的过程中会产生变形、翘曲和开裂等现象。木材的干缩湿胀变形还随树种不同而异。密度大、晚材含量多的木材,其干缩率就较大(图10.3)。湿胀干缩性对木材的下料有较大影响。

10.3.5 木材的力学性质

1)木材的强度

木材按受力状态分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪4种。由于木材构造的特点,使木材的各种力学性能具有明显的方向性,在顺纹方向(作用力与木材纵向纤维平行的方向)木材的抗拉和抗压强度都比横纹方向(作用力与木材纵向纤维垂直的方向)高得多,所以在工程上应充分利用它们的顺纹强度。

(1)抗压强度

木材用于受压构件非常广泛。顺纹受压破坏是木材细胞壁丧失稳定性的结果,并非纤维的断裂。木材顺纹抗压强度较高,仅次于顺纹抗拉和抗弯强度,且木材的疵病对其影响较小。工程中常见的柱、桩、斜撑及桁架等城中构件均是顺纹受压。木材横纹抗压强度比顺纹抗压强度低得多,通常只有顺纹抗压强度的10%~20%。木材横纹受压时,开始细胞壁弹性变形,此时变形与外力成正比;当超过比例极限时,细胞壁失去稳定,细胞腔被压扁,随即产生大量变形。所以,木材的横纹抗压强度以使用中所限制的变形量来决定,通常取其比例极限作为横纹抗压强度极限指标。

(2)抗拉强度

理论上木材的顺纹抗拉强度是木材各种力学强度中最高的,木材单纤维的抗拉强度可达80~200MPa。因此顺纹受拉破坏时往往不是纤维被拉断而是纤维间被撕裂。顺纹抗拉强度为顺纹抗压强度的2~3倍。但木材在使用中不可能是单纤维受力,木材的疵病(本节、斜纹、裂缝等)会使木材实际能承受的作用力远远低于单纤维受力。例如当树节断面等于受拉试件断面的1/4时,其抗拉强度约为无树节试件抗拉强度的27%。同时,木材受拉杆件在连接处应力复杂,使顺纹抗拉强度难以被充分利用。另外,含水率对木材顺纹抗拉强度的影响不大。木材的横纹抗拉强度很小,仅为顺纹抗拉强度的1/40~1/10,这是因为木材纤维之间横向连接薄弱。

(3)抗弯强度

木材受弯曲时内部应力比较复杂,上部纤维是顺纹受压,下部纤维为顺纹受拉,在水平面中还有剪切力作用。破坏时,通常是受压区首先达到强度极限,形成微小的不明显的皱纹,这时并不立即破坏。随着外力增大,皱纹慢慢地在受压区扩展,产生大量塑性变形,当受拉区内纤维达到强度极限时,因纤维本身的断裂及纤维间连接的破坏而最后破坏。

木材的抗弯强度很高,为顺纹抗压强度的1.5~2倍。因此,在土木工程中常用作受弯构件,如用于桁架、梁、桥梁、地板等。但木节、斜纹等对木材的抗弯强度影响很大,特别是当它们分布在受拉区时尤为显著。

(4)剪切强度

根据作用力与木材纤维方向的不同,木材的剪切有顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断3种,如图10.4所示。

图10.4 木材的剪切

顺纹剪切时木材的绝大部分纤维本身并不破坏,而只是剪切面上的纤维间的连接发生了破坏。所以,顺纹抗剪强度很小,一般为同一方向抗压强度的15%~30%。横纹剪切时,剪切是破坏剪切面中纤维的横向连接,因此木材的横纹剪切强度比顺纹剪切强度还要低。横纹切断时,剪切破坏是将木材纤维切断,因此,横纹剪切强度较大,一般为顺纹剪切强度的4~5倍。

为了便于比较,现将木材各种强度间数值大小关系列于表10.11中。

表10.11 木材各种强度的大小关系

2)影响木材强度的主要因素

木材强度除由本身组织构造因素决定外,还与含水率、疵点(木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等)、负荷持续时间、温度等因素有关。

(1)含水率的影响

木材的含水率对木材强度影响很大,当细胞壁中水分增多时,木纤维间的连接力减小,使细胞壁软化,含水率在纤维饱和点以上变化时,只是自由水的变化,因而不影响木材强度。在纤维饱和点以下时,随着含水率的降低,吸附水减少,细胞壁趋于紧密,木材强度增大,反之,强度减小。实验证明,木材含水率的变化对木材各种强度的影响程度是不同的,对抗弯和顺纹抗压影响较大,对顺纹抗剪影响较小,而对顺纹抗拉几乎没有影响,如图10.5所示。

图10.5 含水率对木材强度的影响

1—顺纹受拉;2—弯曲;3—顺纹受压;4—顺纹受剪

为了具有可比性,规定木材以含水率为15%时的强度为标准值,其他含水率时的强度,可按下式换算:

当含水率在8%~23%时,上述公式计算误差较小。

表10.12 木材的含水率校正系数

(2)负荷时间

木材在长期外力作用下,只有在应力远低于强度极限的某一定范围时,才可避免因长期负荷而破坏。而它所能承受的不致引起破坏的最大应力,称为持久强度。木材的持久强度仅为极限强度的50%~60%。木材在受力作用下会产生塑性流变,当应力不超过持久强度时,变形到一定限度后趋于稳定;若应力超过持久强度时,应考虑负荷时间对木材强度的影响,一般应以持久强度为依据。

(3)温度的影响

温度对木材强度有直接影响。当环境温度升高时,木材中的胶结物质处于软化状态,其强度和弹性均降低。当温度从25℃升至50℃时,将因木纤维和其间的胶体软化等原因,使木材抗压强度降低20%~40%,抗拉和抗剪强度降低12%~20%;当温度在100℃以上时,木材中部分组织会分解、挥发、木材变黑、强度明显下降;达到275℃时木材开始燃烧。因此,环境温度可能超过50℃时,不应采用木结构。当温度降至0℃以下时,其中水分结冰,木材强度虽然增大,但材质变脆,一旦解冻,各项强度都将比未解冻时的强度低。

(4)疵病的影响

木材在生长、采伐、保存过程中所产生的一切缺陷,统称为疵病。木材的疵病主要有木节、斜纹、裂纹、腐朽和虫害等,一般木材或多或少都存在一些疵病,使木材的物理力学性质受到影响。

木节可分活节、死节、松软节、腐朽节等几种,其中活节影响较小。木节使木材顺纹抗拉强度显著降低,而对顺纹抗压影响较小;在横纹抗压和剪切时,木节反而会使其强度增加。

在木纤维与数轴成一定夹角时形成斜纹。木材中的斜纹严重降低其顺纹抗拉强度,对抗弯强度也有较大影响,对顺纹抗压强度影响较小。

裂纹、腐朽、虫害等疵病会造成木材构造的不连续或破坏其组织,严重影响木材的力学性质,有时甚至能使木材完全失去使用价值。

3)木材的韧性

木材的韧性较好,因而木结构具有良好的抗震性。木材的韧性受很多因素影响,如木材的密度越大,冲击韧性越好;高温会使木材变脆,韧性降低,而负温会使湿木材变脆,韧性降低。任何缺陷的存在都会严重降低木材的冲击韧性。

4)木材的硬度和耐磨性

木材的硬度和耐磨性主要取决于细胞组织的紧密度,各个截面上相差显著。木材横面的硬度和耐磨性都较径切面和弦切面为高,木髓线发达的木材其弦切面的硬度和耐磨性均比径切面高。

10.3.6 木材的应用

木材生长缓慢,而使用范围广泛,需求量大,如何合理地使用木材以及木材的综合利用是节约木材的有效途径。

常用木材按加工程度和用途不同,分为原条、原木和锯材3类。承重结构用的木材,其材质按缺陷(木节、腐朽、裂纹、夹皮、虫害,弯曲和斜纹等)状况分为3个等级,各等级木材的应用范围见表10.13。

表10.13 各质量等级木材的应用范围

木材的综合利用是将木材枝丫、废材及木材加工过程中产生的大量边角、碎料、刨花、木屑等废料,经过再加工处理制成各种人造板材,有效提高木材利用率。

1)木质人造板

(1)胶合板

原木经蒸煮软化处理后,用旋切、刨切、弧切及锯切等方法制成的薄片状木材,称为单板,由一组单板按相邻层木纹方向互相垂直组坯,经热压胶合而成的板材即为胶合板,通常其表板和内层板对称地配置在中心层或板芯的两侧。胶合板的构造如图10.6所示。胶合板一般为3~13层,工程上常用的是三夹板和五夹板。胶合板多数为平板,也可经一次或多次弯曲处理制成曲形胶合板。针叶树和阔叶树均可制作胶合板。

胶合板的特点是:材质均匀,强度高,无明显纤维饱和点存在,吸湿性小,不翘曲开裂,无疵病,幅面大,使用方便,装饰性好。它克服了木材的天然缺陷和局限,大大提高了木材的利用率。

胶合板广泛用作建筑室内隔墙板、护壁板、天花板、门面板以及各种家具和装修。

图10.6 胶合板构造

胶合板的分类、特性及使用范围见表10.14。

表10.14 胶合板的分类、特性及使用范围

(2)纤维板

纤维板是以植物纤维为主要原料,经切片、浸泡、磨浆、施胶、成型及干燥或热压等工序制成的人造板材。纤维板原料丰富,木材采伐加工剩余物如板皮、刨花、树枝、稻草、麦秸、玉米杆、竹材等均可使用。纤维板的特点是:材质均匀,完全避免了节子、腐朽、虫眼等缺陷,且胀缩小,不翘曲开裂。

纤维板按体积密度分为硬质纤维板、中密度纤维板和软质纤维板,按表面分为一面光板和两面光板,按原料分为木材纤维板和非木材纤维板。

①硬质纤维板:密度大、强度高、耐磨、不易变形,主要用作壁板、门板、地板、家具和室内装修等。

②中密度纤维板:表面光滑、材质细密、性能稳定、边缘牢固,且板材表面的再装饰性能好,是家具制造和室内装修的优良材料。

③软质纤维板:表观密度低、结构松软、强度低,但吸声、绝热性能好,主要用作吸声和绝热材料。

(3)刨花板、木丝板和木屑板

刨花板、木丝板和木屑板是利用木材加工中产生的大量刨花碎片、木丝、木屑为原料,经干燥、拌胶料辅料,经热压成型制得的板材。所用胶料有动植物胶(如豆胶、血胶等)、合成树脂胶(酚醛树脂、脲醛树脂等)和无机胶凝材料(水泥、菱苦土等)。

表观密度小、强度低的板材主要用作吸声和绝热材料,经饰面处理后还可用作吊顶板材等;表观密度大、强度高的板材经饰面处理可用作隔断板材等。

(4)细木工板

细木工板属于特种胶合板的一种,芯板用木板拼接而成,两面胶粘一层或两层木质单板,经热压粘合制成。细木工板按结构不同可分为芯板条不胶拼的和芯板条胶拼的两种。它集木板与胶合板的优点于一身,具有质坚、吸声、隔热等特点,适用于家具和建筑物内装修。

2)木质复合材料

木质复合材料是以木质材料为主,复合其他材料而构成的具有特殊微观结构和性能的新型材料。通过利用木材与其他材料的复合效果,可根据用途改良天然木材固有的缺点改善木材的使用性能,赋予木材新的功能,提高木材的使用价值和利用率,扩大木材的使用范围和延长其使用寿命,实现低质材的优化利用。因此,木质复合材料的研究和开发对高效利用木材资源、保护生态环境和促进社会持续发展具有重要意义,是木材工业的主要发展方向。

木质复合材料按其复合形态可分为层积复合、混合复合和渗透复合3种。

(1)层积复合材料

层积复合是由一定形状的板材经涂胶层积、加压胶合而成的具有层状结构和一定规格、形状的结构材料。它可利用低品质小径木或速生材为原料,复合制成具有规格大、强度高、材质变异小、耐久性能好、尺寸稳定性高的复合材料。常见的层积复合材料有单板层积材、平行定向成材、集成材、木材层积塑料等。

(2)混合复合材料

混合复合材料是以刨花、木丝、锯末、木粉等木碎料与其他物质如无机物质等相混合,或木质纤维与非木质纤维相混合,加压成板或熔融成型而制得的产品。如石膏刨花板、水泥木丝板、矿渣刨花板、木质与非木质纤维复合板、木塑复合材料等,可用于建筑、装饰、交通等领域。

(3)渗透复合材料

渗透复合是通过向实木或木质材料中渗入其他物质(有机物、无机物),使之与木材形成一定的化学或物理结合,从而改善木材的性能和使用性能的一类处理方法。已经制得的渗透复合材料有塑化木材、酰化木材、酯化木材、醚化木材、金属化木材等,可用于高档建筑材料,工艺材料等领域。

除上述木质复合材料外,尚有其他多种形式的复合方法处在研究开发之中。如木材纤维与金属丝、金属网、金属框架等的复合,木材与玻璃纤维的复合,木材与织物的复合,木材与其他有机高分子材料的复合,以及将纳米科技导入木材领域的材料——无机纳米复合材料等。预计未来的木质复合材料将朝着多功能化和生态型的方向发展,前景广阔。

3)木质地板

木材具有天然的花纹,良好的弹性,给人以淳朴、典雅的质感。用木材制成的木质地板作为室内地面装饰材料具有独特的功能和价值,得到了广泛的应用。

木地板是由软木树材(如松、杉等)和硬木树材(如水曲柳、榆木、柚木、橡木、枫木、樱桃木、柞木等)经加工处理而制成的木板拼铺而成。木地板可分为条木地板、拼花木地板、漆木地板、复合木地板等。

①条木地板是使用最普通的木质地板。条木地板自重轻、弹性好、脚感舒适,其导热性小,冬暖夏凉,且易于清洁。条木地板被公认为是良好的室内地面装饰材料,它适用于办公室、会议室、会客室、休息室、旅馆客房、住宅起居室、卧室、幼儿园及实验室等场所。

②拼花木地板是较普通的室内地面装修材料,它是由水曲柳、柞木、胡桃木、柚木、枫木、榆木、柳桉等优良木材,经干燥处理后,加工出的条状小木板。它具有纹理美观、弹性好、耐磨性强、坚硬、耐腐等特点,且拼花木地板一般均经过远红外线干燥,含水率恒定(约12%),因而变形稳定,易保持地面平整、光滑而不翘曲变形。拼花木地板适用于高级楼宇、宾馆、别墅、会议室、展览室、体育馆和住宅等的地面装饰。可根据装修等级的要求选择合适档次的木地板。

③漆木地板是国际上最新流行的高级装饰材料。这种地板的基板选用珍贵树种如水曲柳、香柏、金丝木等,经先进设备严格按规定进行锯割、干燥、定型、定湿等科学化处理,再进行精细加工而成为精密的企口地板基板,然后对企口基板表面进行封闭处理,并用树脂漆进行涂装。漆木地板特别适合高档的住宅装修,容易与室内其他装饰产生和谐感,应用在客厅、餐厅、卧室能使人仿佛置身于大自然中。

④复合地板随着木材加工技术和高分子材料应用的快速发展,复合地板作为一种新型的地面装饰材料得到了广泛的开发和应用。在我国木材资源(尤其是珍贵木材资源)相对缺乏的情况下,采用复合地板代替木质地板不失为节约天然资源的好方法。复合地板分为两类:实木复合地板和耐磨塑料贴面复合地板。

实木复合地板一般为3层结构:表层4~7mm,选用珍贵树种如榉木、橡木、枫木、樱桃木、水曲柳等的锯切板;中间层7~12mm,选用一般木材如松木、杉木、杨木等;底层2~4mm,选用各种木材弦切单板。也有以多层胶合板为基层的多层实木复合地板。

耐磨塑料贴面复合地板简称复合地板。它是以防潮薄膜为平衡层,以硬质纤维板、中密度纤维板、刨花板为基层,木纹图案浸汁纸为装饰层,耐磨高分子材料面层复合而成的新型地面装饰材料。该地板的主要特点是避免了木材受气候变化而产生的变形、虫蛀,以及防潮和经常性保养等问题。复合地板耐磨、阻燃、防潮、防静电、防滑、耐压、易清理、花纹整齐、色泽均匀,但其弹性不如实木地板。复合地板适用于能铺设实木地板的场所,还可以用于具有洁净要求的车间、实验室、游乐场所的健身房及医院等。但用在湿度较大的场所应先作防潮处理。

10.4 建筑陶瓷

建筑陶瓷是指在各种建筑物中起饰面、保护剂作用的各类陶瓷制品。其中最常用的有各类室内外墙砖、地砖、卫生陶瓷、园林陶瓷及琉璃制品等,它们均属于陶瓷类烧土材料。

10.4.1 陶瓷的生产

1)陶瓷的生产工艺

陶瓷的生产工艺流程一般都要经过:选料配比、混合加工、成型制作、高温烧制等过程。如果生产带釉面装饰的陶瓷,还需在胚体上或素烧之后再施釉,然后回炉烧成釉面陶瓷。建筑陶瓷墙地砖的典型生产流程如图10.7所示。

图10.7 建筑陶瓷的生产流程

陶瓷的生产过程中主要是利用黏土的常温与高温性能,使其获得所期望的效果。因此,黏土的种类和性能对陶瓷材料的制作与产品性能具有重要的影响。

2)建筑陶瓷的生产原料

在生产陶瓷时,为便于制作且能获得稳定的坯体、良好的烧结性与可靠的物理力学性能,在配制原料时应分别考虑满足这些性质要求的原料成分。

(1)可塑性原料

可塑性原料也称为黏土原料,主要利用其产生的可塑性而使陶瓷坯体成型为所需要的形状。因此,它是陶瓷坯体的主体。

(2)瘠性原料

瘠性原料是在烧结过程中维持陶瓷制品体积稳定的成分,它可减少坯体的收缩、防止其高温变形,但在制作坯体时会降低黏土的塑性。常用的瘠性原料有石英砂、熟料和瓷粉等。

(3)熔剂原料

熔剂是为降低烧成温度而加入原料中的成分,通过它在较低温度下的熔融及其诱导作用,可使某些成分的熔点降低而降低陶瓷的烧成温度。它的存在可节约燃料并提高陶瓷的烧成效率。建筑陶瓷常用的熔剂原料有长石、滑石,以及钙、镁的碳酸盐等。

(4)釉料及着色剂

釉料是指附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃态薄层。陶瓷制品的表面釉层又称为瓷釉,它是将釉料碰涂于坯体表面,经高温焙烧后残剩的熔融物;在高温焙烧时釉料能与坯体表面发生相互反应,熔融后形成致密的玻璃质层。

使用不同的釉料,会产生不同颜色和装饰效果的面层。通常采用的釉料是由石英、长石、高岭土等为主,再配以多种其他成分研制而成的浆体。釉料在组成上与坯料不同之处是含有大量易熔组分,在低温釉、熔块釉中多采用大量低熔点的熔剂,如PbO、B2O3、K2CO3、Na2CO3和KNO3等。配釉所用矿石原料的纯度要求较高,有些则是化工原料。

施釉是对陶瓷制品进行深加工的重要手段,其目的主要是改善陶瓷制品的表面性能。通常素烧的坯体表面,多显得粗糙无光,尤其是多孔结构陶坯,不仅影响美观和力学性能,而且也容易沾污和吸湿。而当坯体表面施釉以后可显著提高陶瓷表面的机械强度、化学稳定性和热稳定性,并使其表面光滑、美观,掩饰坯体缺点,且保护坯体不透水、不受污染,以改善陶瓷制品的综合性能。

为了获得不同的外观效果,可在陶瓷表面施加透明釉,也可利用釉料使制品表面着色,通常所使用的着色剂大多是各种金属氧化物(天然的或人工制成的),它们大多不溶于水,可直接混在釉中而使坯体表面着色。

10.4.2 陶瓷的釉面装饰

建筑陶瓷的装饰可以通过对陶瓷坯体的改变实现,也可通过在坯体表面上施釉来实现。釉能大大的提高制品的外观效果,而且对陶瓷制品本身起到一定的保护作用,从而将制品的实用性和装饰性有机地结合起来。

1)釉的特点和分类

釉是指附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层,它具有与玻璃相类似的某些物理与化学性质。釉料必须在坯体烧结温度下成熟,一般要求釉的成熟温度略低于坯体烧成温度,为了便于一次烧成,釉应当具有较高的始熔温度和较宽的熔融温度范围;釉料要与坯体牢固结合,从而在遇到温度变化情况时,不易发生开裂或釉面剥离现象;釉料在高温熔化后,要有适当的黏度和表面张力,以保证冷却后具有平滑、光亮的釉面层;釉面质地坚硬、耐磕碰、不易损坏。

2)釉下彩绘

在生坯或素烧釉坯上进行彩绘,然后施一层透明或半透明釉,再经釉烧为釉下彩绘。其优点在于由于有釉层的保护,画面不会因为陶瓷在经常使用过程中被损坏,而且画面显得清秀光亮。然而釉下彩绘的画面与色调远远不如釉上彩绘那样丰富多彩,同时难以机械化生产,因而目前难以广泛采用。青花、釉里红及釉下五彩均为我国名贵的釉下彩绘制品。

3)釉上彩绘

釉上彩绘是在釉烧过的陶瓷釉上用低温彩绘进行彩绘,然后在不高的温度下彩烧的装饰方法。由于釉上彩绘的彩烧温度低,因此,全部的陶瓷颜料都可以采用,故釉上彩绘的色彩极其丰富,有人工绘制、贴花、喷花、刷花等几种,但是釉上彩绘的画面易于磨损,光滑性差,同时容易发生彩料中的铅溶出引起铅中毒的情况。

4)贵金属装饰

贵金属装饰是指将金、铂、钯或银等贵金属,用各种方法置于陶瓷表面而形成富有贵金属色泽的图案,具有华丽、高贵的效果,是高级陶瓷制品的一种艺术处理方法。饰金是极其常见的,其他贵金属装饰比较少见,用金装饰陶瓷主要有亮金(如金边和描金)、潜光金及腐蚀金等方法。无论哪种金饰方法,其使用的金材料基本上只有两种,即金水(液态金)与粉末,此外还有少量的液态磨光金。

另外,陶瓷装饰还有其他的一些方法,如结晶釉、流动釉、裂纹釉等。

10.4.3 常用建筑陶瓷制品

建筑陶瓷通常构造致密,质地较为均匀,有一定的强度、耐水、耐磨、耐化学腐蚀、耐久性好等,能拼制出各种色彩图案。建筑陶瓷的品种很多,最常用的有釉面内墙砖、外墙贴面砖、陶瓷地砖、陶瓷锦砖、卫生陶瓷以及琉璃制品等。

1)釉面内墙砖

釉面内墙砖又称为瓷砖,是将磨细的泥浆脱水干燥后,用半干法压型,素烧后施釉入窑烧制而成的。釉面内墙砖是建筑装饰工程中最成熟、最重要的饰面材料之一,具有坚固耐用,色彩鲜艳,易于清洁、防火、防水、耐磨、耐腐蚀等优点。

釉面砖正面施釉,背面有凹凸纹,以便于施工时与基体黏贴牢固。釉面砖因其所用釉料及其生产工艺不同,有许多品种,如白色釉面内墙砖、彩色釉面内墙砖、印花釉面内墙砖等。另外,还配有各种配角砖,如阴角、阻角、压顶条等。

2)外墙贴面砖

外墙贴面砖是镶嵌于建筑物外墙上的片状陶瓷制品,是采用优质耐火度较高的黏土,经半干压法压制成型,再经1100℃左右焙烧而成的陶瓷制品。坯体颜色较多,如米黄、紫红及白色等。外墙贴面砖具有坚固耐用、色彩鲜艳、易清洗、防火、防水、耐磨、耐腐蚀和维修费用低等特点。

3)陶瓷地砖

陶瓷地砖是以品质均匀,耐火度较高的黏土作为原料,经压制成型,在高温下烧制而成的。其表面有上釉和不上釉,而且具有表面光平或粗糙等不同的质感与色彩。其背面为了与基材有良好的黏结,常常具有凹凸不平的沟槽等。陶瓷地砖品种规格繁多,尺寸各异,以满足不同的使用环境条件的需要。

4)陶瓷锦砖

陶瓷锦砖俗称马赛克,是以优质瓷土烧制而成的小块瓷砖,可上釉和不上釉,目前各地产品多为不上釉。由于规格小,直接粘贴很困难,故需预先反贴于牛皮纸上形成联。

陶瓷锦砖美观、耐磨、不吸水、易清洗、抗冻性能好、坚固耐用、造价较低,主要用于室内铺贴地面,也可作为建筑物的外墙饰面起到装饰作用,并增强建筑物的耐久性。

5)琉璃制品

琉璃制品是以难熔黏土为原料,经配料、成型、干燥、素烧,表面涂以琉璃釉后,再经烧制而成的制品,一般是施铅釉烧成的,并用于建筑及艺术装饰的带色陶瓷,包括琉璃瓦、琉璃脊、琉璃兽以及花窗、花格、栏杆等。

6)陶瓷壁画

陶瓷壁画是以陶瓷面砖、陶板等为基础,经艺术加工而成的现代化建筑装饰。既可镶嵌在高层建筑的外墙面上,也可黏贴在候机室、会客室等内墙面上,具有较强的装饰效果。

10.5 建筑玻璃

玻璃是用石英砂、纯碱、长石和石灰石为主要原料,并加入一些如助溶剂、着色剂、发泡剂、澄清剂等辅助原料,在1550~1660℃高温下烧至熔融,成型后急冷而制成的固体材料。其成型方法有引上法和浮法,引上法成型是通过引上设备使熔融的玻璃液被垂直向上提拉,经急冷后切割而成。它的优点是工艺比较简单,缺点是玻璃厚度不易控制,并易产生玻筋、玻纹等,使透过的影像产生歪曲变形。浮法成型是将熔融的玻璃液流入盛有熔锡的锡槽炉,使其在干净的锡液表面自由摊平,逐渐降温、退火而成。该法生产的玻璃表面十分平整、光洁,且无玻筋、玻纹,光学性能优良。现在国内外普遍采用浮法生产玻璃。

10.5.1 普通玻璃的技术性质

1)密度

玻璃的密度与其化学组成有关,普通玻璃的密度为2450~2550kg/m3

2)强度

玻璃的强度主要取决于其组成,还与生产和使用过程造成的缺陷有关。普通玻璃的抗压强度为600~1200MPa,抗拉强度为40~120MPa,抗弯强度50~130MPa,玻璃的抗冲击性很小,是典型的脆性材料。

3)热学性质

玻璃的热学性质主要包括玻璃的热膨胀、热稳定性等性质。玻璃的热膨胀性决定于玻璃本身的化学组成及其纯度,纯度越高膨胀系数越小。玻璃的热稳定性决定玻璃在温度剧变时抵抗破裂的能力。玻璃的热膨胀系数越小,其稳定性越好。普通玻璃的导热系数为0.73~0.82W/(m·K),热膨胀系数为8~10×10-6/℃。

4)光学性质

玻璃既能透过光线,还有反射光线和吸收光线的能力。普通清洁玻璃的透光率达82%以上,透明性好。玻璃反射光线的多少决定于玻璃反射面的光滑程度、折射率及投射光线的入射角大小。玻璃对光线的吸收则随玻璃化学组成和颜色而变化。

5)化学稳定性

玻璃的化学稳定性较好,能抵抗除氢氟酸外的所有酸的腐蚀,但长期遭受到侵蚀性介质的腐蚀,也能导致变质和破坏。

10.5.2 常用建筑玻璃

1)平板玻璃

平板玻璃又称为白片玻璃或净片玻璃,是建筑玻璃中用量最大的一种,习惯上将窗用玻璃、磨光玻璃、磨砂玻璃、压花玻璃、有色玻璃均归入平板玻璃之列。

窗用平板玻璃既透光又透视,透光率可达85%左右,能隔声,略有保温性,具有一定机械强度,但性脆且紫外线透过率较低。

平板玻璃按生产工艺的不同可分为引拉法玻璃和浮法玻璃。通常按厚度分类,主要有2mm、3mm、5mm、6mm等尺寸,其中以3mm和5mm的玻璃使用量最大。

平板玻璃按外观质量分为优等品、一等品和合格品3等,成品装箱运输,产量以标准箱计,厚度为2mm的平板玻璃,每标准箱所装玻璃面积共计10m2

2)中空玻璃

中空玻璃是由两片或多片平板玻璃构成,用边框隔开,用胶接、焊接或熔接等方法将四周边缘部分密封,玻璃中间充入干燥空气或其他惰性气体。玻璃可采用平板原片,有浮法透明玻璃、彩色玻璃、镜面反射玻璃、夹丝玻璃、钢化玻璃等。由于玻璃与玻璃间存在空腔,因此中空玻璃具有良好的保温、隔热、隔声等性能。还可以在玻璃之间充以各种能漫射光线的材料或电解质等,以获得更好的声控、光控、隔热等效果。

中空玻璃主要用于如宾馆、饭店、办公楼、学校、医院等需采暖、空调、隔音、防结露等建筑中。

3)钢化玻璃

钢化玻璃又称为强化玻璃,是将玻璃加热到玻璃软化温度,经迅速冷却或用化学方法钢化处理所得玻璃制品,它具有良好的抗弯强度和抗冲击能力。

玻璃经钢化处理后,其机械力学性能大大提高。一旦破碎,局部会发生应力重新分布,先出现网状裂纹,破碎后无尖锐棱角碎块,不伤人,故又称为安全玻璃。但是钢化玻璃不能任意切割、磨削,边角不能碰击,不能现场加工,使用时只能选择现有尺寸规格的成品,或提出具体设计图纸加工定做。

钢化玻璃有普通钢化玻璃、钢化吸热玻璃、磨光钢化玻璃等品种。

4)夹层玻璃

夹层玻璃是在两片或多片玻璃之间嵌夹透明、柔软且强劲的塑料薄片,经加热、加压黏合而成的平面或曲面的复合玻璃制品、夹层玻璃具有较高的强度,受到破坏时产生辐射状或同心圆形裂纹,碎片不易脱落,且不影响透明度,不产生折光现象,属安全玻璃的一种。

常用的有赛璐珞塑料夹层玻璃和乙烯醇缩丁醛树脂夹层玻璃两种。其玻璃原片可用普通平板玻璃、磨光玻璃、浮法玻璃、钢化玻璃及吸热玻璃等。

5)夹丝玻璃

夹丝玻璃也称为防碎玻璃或钢丝玻璃。它是将普通平板玻璃加热到已软化红热状态,再将与热处理的钢丝网或铁丝网压入玻璃中间而制成,表面可以是压花或磨光的。在玻璃遭受冲击或温度剧变时由于铁丝网的骨架作用破而不缺,裂而不散,避免了有棱角的小块飞出伤人。当火灾蔓延,夹丝玻璃受热炸裂时,仍能保持完整,起到隔绝火焰的作用,故又称防火玻璃。

6)压花玻璃

压花玻璃又称为花纹玻璃或滚花玻璃。它是将熔融的玻璃液在冷却中通过带图案花纹的辊压,使玻璃单面或双面压有深浅不同的各种花纹的制品。在压花玻璃有花纹的一面,用气溶胶法对表面进行喷涂处理,玻璃可呈浅黄色、浅蓝色等。经过喷涂处理的压花玻璃,强度可提高50%~70%。压花玻璃有一般压花玻璃、真空镀膜压花玻璃、彩色膜压花玻璃等。

7)磨光玻璃

磨光玻璃又称为镜面玻璃,是平板玻璃经过抛光后制得的玻璃。磨光玻璃可以单面磨光也可双面磨光,其表面平整光滑且有光泽,透光率大于84%,物相透过玻璃不变形。玻璃厚度一般为5~6mm。

经机械研磨和抛光的磨光玻璃,虽质量较好,但既费工又不经济,被浮法工艺取代后,在一般建筑和汽车工业中用量已逐渐减少。

8)磨砂玻璃

磨砂玻璃又称为毛玻璃。通常采用普通平板玻璃经研磨、喷砂和氢氟酸溶蚀等加工,使表面呈现均匀粗糙状。由于表面粗糙、使光线产生漫射,有透光不透视、室内光线不刺眼等效果,一般用于建筑物的卫生间、浴室、办公室等门窗及隔断,也用作黑板等。

9)热反射玻璃

热反射玻璃又称为镀膜玻璃或镜面玻璃,既具有较高的热反射能力,又保持了平板玻璃良好的透光性能。热反射玻璃是在玻璃表面喷涂金、银、铜、铝、铬、镍、铁等金属及金属氧化物,或者黏贴有机薄膜,或者以某种金属或离子置换玻璃中原有的离子而制成的。

10)玻璃幕墙

玻璃幕墙是以铝合金型材为边框,玻璃为内外复面,其中填充绝热材料的复合墙体。目前,玻璃幕墙所采用的玻璃已由浮法玻璃、钢化玻璃等较为单一品种,发展到吸热玻璃、热反射玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、釉面钢化玻璃、纹网印花钢化玻璃及真空镀膜玻璃等。

10.6 建筑涂料

10.6.1 建筑涂料的分类

涂料品种很多,分类方法也有多种形式,一般各国都根据本国涂料生产情况,确定自己的分类法方法。枟涂料产品分类和命名枠(GB/T2705—2003)对建筑涂料的分类进行了规定。目前通常采用习惯分类方法,主要有以下几种。

(1)按建筑物的使用部位分类

建筑涂料按其在建筑物的不同部位使用可分为外墙涂料、内墙涂料、地面涂料、顶棚涂料、屋面涂料、地下结构涂料等。

(2)按涂料的状态分类

建筑涂料按其性状可分为溶剂型涂料(如溶剂型聚丙烯酸酯涂料)、水溶性涂料(如聚乙烯醇水玻璃内墙涂料)、乳液型涂料(如聚丙烯酸酯乳液涂料)和粉末涂料等。

(3)按特殊性能或使用功能分类

建筑涂料按其特殊性能或使用功能可分为防火涂料、防水涂料、防霉涂料、杀虫涂料、隔热涂料、隔声涂料、多彩涂料等。

(4)按主要成膜物质性质分类

建筑涂料按其主要成膜物质性质可分为有机系涂料(如聚丙烯酸酯外墙涂料)、无机系涂料(硅酸钾水玻璃外墙涂料)、有机唱无机复合系涂料(如硅溶胶唱苯丙复合外墙涂料)等。

(5)按涂膜状态分类

建筑涂料按涂膜状态分为薄质涂层涂料(如苯丙乳液涂料)、厚质涂层涂料(如乙丙厚质型外墙涂料)、砂壁状涂层涂料(如苯丙彩砂外墙涂料)、彩色复层凹凸花纹外墙涂料等。

10.6.2 建筑涂料的基本组成与功能

1)建筑涂料的基本组成

与普通涂料类似,建筑涂料也是由多种不同物质经混合、溶解、分散组成的。按这些物质在涂料中所起的不同作用,可将它们分为主要成膜物质、次要成膜物质和辅助成膜物质3大类。

(1)主要成膜物质

建筑涂料中的主要成膜物质又称为基料。它的作用是将涂料中的其他组分连接成一个整体,附着在被涂基料的表面,形成均匀连续而坚韧的保护膜。基料的性质对所形成涂膜的硬度、柔性、耐磨性、耐冲击性、耐水性、耐热性、耐候性及其他物理化学性能起到决定性的作用。此外,涂料的状态及涂膜固化方式也由基料性质决定。基料一般为高分子化合物或成膜后能形成高分子化合物的有机物质。

当前我国建筑涂料的主要基料以合成树脂为主,如聚乙烯醇、聚醋酸乙烯及其共聚物、丙烯酸酯及共聚物、氯乙烯唱偏氯乙烯共聚物、环氧树脂、氯化橡胶、聚氨酯树脂等。此外,还有水玻璃、硅溶胶等无机胶结材料。其中以丙烯酸酯及其共聚物的乳液使用最为广泛。

(2)次要成膜物质

在涂料工业中,颜料和填料也是构成涂膜的重要组成部分,但它们本身不会单独成膜,必须通过主要成膜物质的作用,与主要成膜物质一起构成涂层,因此称为次要成膜物质。

颜料的品种很多,按化学组成可分为有机颜料和无机颜料;按来源则可分为天然颜料和合成颜料。无机颜料的耐候性及耐磨性较好,资源丰富,价格低廉,因而在建筑涂料中应用最多。有机颜料色彩鲜艳,但耐老化性能往往较无机颜料差。金属颜料主要品种有铝粉及铜粉等。

填料大部分为天然矿物和工业副产物。加入到基料中之后可改变涂料的某些性能,例如可增加涂膜厚度、提高涂膜耐磨性和耐久性等,同时也可降低涂料成本。常见品种根据其化学成分可分为5大类:钡化合物(重晶石粉、沉淀硫酸钡等)、钙化合物(轻质碳酸钙、重质碳酸钙等)、铝化合物(高岭土、云母粉等)、镁化合物(滑石粉、沉淀碳酸镁等)、硅化合物(硅藻土、石英粉、白炭黑等)。

(3)辅助成膜物质

辅助成膜物质主要包括溶剂、水和助剂等。溶剂和水是建筑涂料的重要组分。涂料涂刷到基材上后溶剂和水逐渐挥发,涂料逐渐干燥硬化,最终形成均匀、连续的涂膜。溶剂和水最终并不存在涂膜中,但它们对涂料的成膜过程起着极其重要的作用,因此称为辅助成膜物质。建筑涂料中经常使用的溶剂主要有:醇类、醚类、脂类、酮类、苯类等。水是建筑涂料中应用最广的溶剂或分散介质之一。它具有无毒、无味、不燃、来源广泛、价格低廉等特点,因此是一种优良的涂料辅助材料。水溶性涂料水乳性涂料中大量使用水。

建筑涂料制备中使用到多种助剂,常用的有:催干剂、固化剂、增塑剂、润湿剂、分散剂、增稠剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂、防霉剂、防锈剂。

2)建筑涂料的功能

建筑涂料具有色彩鲜艳、质感丰富、性能全面、施工方便、价廉物美等特点,在建筑饰面材料中越来越受到人们的青睐,因此建筑涂料的主要功能是装饰功能。除此之外,它还应具有保护功能和其他特殊的功能。

(1)装饰作用

建筑涂料对建筑进行施工后,使建筑物的可视面得到美化的功能称为装饰功能。涂装后的建筑物不但色彩丰富,还可具有不同的色泽和平滑度。再加上各种立体图案和标志和周围环境协调配合,会使人在视觉上产生美观、舒畅之感。室内若采用内墙涂料及地面涂料装饰后,可使居住在室内的人们产生愉悦感。若在涂料中掺加粗、细骨料,或采用拉毛、喷涂和滚花等方法进行施工,可以获得各种纹理、图案及质感的涂层,使建筑物产生特殊的艺术效果,从而达到美化环境、装饰建筑的目的。

(2)保护功能

建筑涂料对建筑进行施工后能保护建筑物不受环境影响的功能称为保护功能。建筑物暴露在大气中受到阳光、雨水、冷热和各种介质的作用,表面会发生风化、腐蚀、生锈、剥落等破坏现象。建筑涂料通过刷涂、滚涂和喷涂等施工方法,涂敷在建筑物的表面上形成连续的薄膜,产生抵抗气候影响、化学侵蚀及污染等功能,阻止或延迟这些破坏现象的发生和发展,起到保护建筑物、延长其使用寿命的作用。

(3)特种功能

建筑涂料除了固有的装饰和一般性保护功能以外,近年来世界各国都十分重视研究特种功能的建筑涂料,这类涂料又称为功能性建筑涂料。例如:防水涂料、防火涂料、防霉涂料、杀虫涂料、吸声或隔声涂料、隔热、保温涂料、防辐射涂料、防结露涂料、伪装涂料等。

在工业建筑、道路设施等构筑物上,涂料还可起到标志作用、色彩调节作用、美化环境作用和调节人们心理状况的作用。

本章小结

装饰材料是土木工程必不可少的一种材料。装饰材料种类繁多,性能各异,本章主要介绍了使用量最大的石材、木材、陶瓷、涂料和玻璃5种装饰材料。分别以阐述5种装饰材料的基本性能、特点和分类为主,同时简要介绍了各种常用装饰材料的品种、质量等级、使用要求和注意事项,为正确选用各种材料提供依据。

习 题

一、选择题

1.木材加工使用前,应将其干燥至含水程度达到(  )。

A.纤维饱和点 B.平衡含水率 C.标准含水率 D.绝干状态

2.木材各强度中,强度值最大的是(  )。

A.抗拉 B.抗压 C.抗弯 D.抗剪切

3.为了便于比较各种木材在不同含水率时的强度,我国规定以含水率为(  )的强度作为标准。

A.10% B.15% C.20% D.30%

4.木材的持久强度约为木材极限强度的(  )。

A.50%~60% B.70%~80% C.80%~90% D.90%~100%

5.在木结构设计使用中,木材不能长期处于(  )温度中使用。

A.50℃以上 B.60℃以上 C.0℃以上 D.80℃以上

6.为防止木结构腐蚀虫蛀,应采取的措施(  )。

A.将木材干燥至20%以上的含水率 B.木屋架山墙通风,设老虎墙

C.刷油漆 D.用防腐剂浸渍木材

7.木材胶合板的特点是(  )。

A.各向异性 B.横纹抗拉强度高 C.浸湿后变形大 D.材质均匀

8.原木径级是检查原木中哪个部位?(  )

A.大头 B.小头 C.大小头平均 D.中间部位

9.影响木材强度的下列因素,哪个并不重要?(  )

A.含水率 B.温度、负荷时间 C.容重 D.疵点、节疤

10.阔叶树木材不适合于下列何种用途?(  )。

A.承重结构 B.室内装饰 C.家具 D.胶合板

二、填空题

1.按地质分类法,天然岩石分为___、___和___3大类。其中岩浆岩按形成条件不同又分为___、___和___。

2.建筑工程中的花岗岩属于___岩,大理石属于___岩,石灰石属于___岩。

3.天然石材按体积密度大小分为___、___两类。

4.砌筑用石材分为___和料石两类。其中料石按表面加工的平整程度又分为___、___、___和___4种。

5.一般表观密度大的石材,其密实度较___,强度高、吸水率较___、抗冻性较___,故可将石材表观密度的大小作为对石材品质的大致评估。

6.木材存在于___中的水称为吸附水;存在于___和___的水称为自由水。

7.木材的胀缩变形是各向异性的,其中___方向胀缩最小,___方向胀缩最大。木材随环境温度的升高其强度会___。木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大强度称为。

三、简答题

1.木材的主要特点有哪些?

2.木材的物理性质有哪些?

3.什么是木材的纤维饱和点?木材的纤维饱和点通常在多少范围内?

4.什么是木材的平衡含水率?平衡含水率在实际工作中有何作用?

5.木材的强度有哪些?影响木材强度的主要影响因素有哪些?

6.木材腐朽的原因有哪些?如何防止木材的腐朽?

7.装饰材料按建筑物的装饰部位分为哪几类?

8.对装饰材料的性能有哪些要求?

9.请说出5种常用的装饰材料。

10.装饰材料中,哪些适用于外墙装饰?哪些适用于内墙装饰?为什么?