建筑安装材料基础知识

建筑安装材料

基础识识

曹正刚1一、聚氯乙烯

(pvc)及其它建筑化工材料21，pvc聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙稀树脂为白色或浅黄色粉末。3①聚氯乙烯（PVC）它是建筑中用量最大的一种塑料。硬质聚氯乙烯的密度为1.38～1.43g/cm3，机械强度高，化学稳定性好②聚乙烯（PE）③聚丙烯（PP）聚丙烯的密度在所有塑料中是最小的，约为0．90左右。聚丙烯常用来生产管材、卫生洁具等建筑制品。④聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯为无色透明类似玻璃的塑料。⑤ABS塑料ABS塑料是改性聚苯乙烯塑料，以丙烯睛（A）、丁二烯（B）及苯乙烯（S）为基础的三组分所组成。4聚氯乙烯(PVC)是五大通用树脂之一，其产量仅次于聚乙烯(PE)。PVC有优良的阻燃、绝缘、耐磨损等化学性能，被广泛的应用于建材、轻工、农业等领域。在其具体应用方面，按照PVC产品的主要性状可跟为硬制品和软制品，其中硬制品主要应用在管材、型材等建筑材料方面，而软制品主要应用在薄膜、电缆、人造革等方面。PVC产品市场与房地产市场有着非常紧密的联系。在房地产建筑中，PVC材料用途广泛，其中以型材、门窗、塑料管等硬制品最为常见。以北美市场为例，建筑房屋方面的PVC用量占总量的75%以上，而国内应用于管材、型材、门窗等领域的PVC约占总体需求的65%左右。5结构简式这种材料的结构如下：[―CH2―CHCl―]n碳原子为锯齿形排列，所有原子均以σ键相连。所有碳原子均为sp3杂化。

材料性质聚氯乙烯密度1380kg/m362，PS：聚苯乙稀是一种无色透明的塑料材料。具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及保温材料板,风管.一次性泡沫饭盒等。73，PP：聚丙烯是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。澳大利亚的钱币也使用聚丙烯制作。84，PE：聚乙烯是日常生活中最常用的高分子材料之一，大量用于制造塑料袋，塑料薄膜，牛奶桶的产品。聚乙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。

9聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。105，ABS：是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的合成塑料丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的接枝共聚合产物，取它们英文名的第一个字母命名。它是一种强度高、韧性好、综合性能优良的树脂，用途广泛，常用作工程塑料。工业上多以聚丁二烯胶乳或苯乙烯含量低的丁苯橡胶为主链，与丙烯腈、苯乙烯两种单体的混合物接枝共聚合制得。实际上它往往是含丁二烯的接枝聚合物与丙烯腈－苯乙烯共聚物SAN(或称AS)的混合物。近年来也有先用苯乙烯、丙烯腈两种单体共聚，然后再与接枝共聚的ABS树脂以不同比例混合，以制得适应不同用途的各种ABS树脂。20世纪50年代中期已开始在美国工业化生产。工业生产方法可分两大类：一类是将聚丁二烯或丁苯橡胶与SAN树脂在辊筒上进行机械共混，或将两种胶乳共混，再共聚；另一类是在聚丁二烯或苯乙烯含量低的丁苯胶乳中加入苯乙烯和丙烯腈单体进行乳液接枝共聚，或再与SAN树脂以不同比例混合使用。

11结构、性质和应用在ABS树脂中，橡胶颗粒呈分散相，分散于SAN树脂连续相中。当受冲击时，交联的橡胶颗粒承受并吸收这种能量，使应力分散，从而阻止裂口发展，以此提高抗撕性能。接枝共聚合的目的在于改进橡胶粒表面与树脂相的兼容性和粘合力。这与游离SAN树脂的多少和接枝在橡胶主链上的SAN树脂组成有关。这两种树脂中丙烯腈含量之差不宜太大，否则兼容性不好，会导致橡胶与树脂界面的龟裂。ABS树脂可用注塑、挤出、真空、吹塑及辊压等成型法加工为塑料，还可用机械、粘合、涂层、真空蒸着等法进行二次加工。由于其综合性能优良，用途比较广泛，主要用作工程材料，也可用于家庭生活用具。由于其耐油和耐酸、碱、盐及化学试剂等性能良好，并具有可电镀性，镀上金属层后有光泽好、比重轻、价格低等优点，可用来代替某些金属。还可合成自熄型和耐热型等许多品种，以适应各种用途。126，PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯

对苯二甲酸与乙二醇的聚合物。英文缩写为PET，主要用于制造聚对苯二甲酸乙二酯纤维(中国商品名为涤纶)。这种纤维强度高，其织物穿著性能良好，目前是合成纤维中产量最高的一个品种，1980年世界产量约510万吨，占世界合成纤维总产量的49％性质分子结构的高度对称性和对亚苯基链的刚性，使此聚合物具有高结晶度、高熔融温度和不溶于一般有机溶剂的特点，熔融温度为257～265℃；它的密度随着结晶度的增加而增加，非晶态的密度为1.33克/厘米^3，拉伸后由于提高了结晶度，纤维的密度为1.38～1.41克/厘米^3，从X射线研究，计算出完整结晶体的密度为1.463克/厘米^3。非晶态聚合物的玻璃化温度为67℃；结晶聚合物为81℃。聚合物的熔化热为113～122焦/克，比热容为1.1～1.4焦/(克.开)，介电常数为3.0～3.8，比电阻为10^1110^14欧.厘米。PET不溶于普通溶剂，只溶于某些腐蚀性较强的有机溶剂如苯酚、邻氯苯酚、间甲酚、三氟乙酸的混合溶剂，PET纤维对弱酸、弱碱稳定。13应用主要做合成纤维的原料。短纤维可与棉花、羊毛、麻混纺，制成服装用纺织品或室内装饰用布；长丝可做服装用丝或工业用丝，如用于滤布、轮胎帘子线、降落伞、输送带、安全带等。薄膜可作片基，用于感光胶片、录音磁带。注射模塑件可做包装容器。147，POM：

聚甲醛学名为聚氧亚甲基，是一种热塑性结晶聚合物。英文缩写为POM。结构式为CH—O，1942年以前，甲醛聚合得到的多半是聚合度不高、容易受热解聚的聚氧亚甲基二醇HOCHOH，其中＝8～100的为多聚甲醛；超过100的为-聚甲醛，1955年前后，美国杜邦公司由甲醛聚合得到甲醛均聚物，即均聚甲醛，商品名为Delrin。美国塞拉尼斯公司由三聚甲醛出发，制得与少量二氧五环或环氧乙烷的共聚物，即共聚甲醛，商品名为Celcon。性质聚甲醛很容易结晶，结晶度达70％；通过高温退火，可增加结晶度。均聚甲醛的熔融温度为181℃，密度为1.425克/厘米。共聚甲醛的熔点为170℃左右。均聚甲醛的玻璃化温度为－60℃。酚类化合物是聚甲醛的最佳溶剂。从熔融指数的研究得知，均聚甲醛的分子量分布较窄。除强酸、氧化剂和苯酚外，共聚甲醛对其他化学试剂很稳定，而均聚甲醛还对浓氨水不稳定。经稳定处理的聚甲醛可加热到230℃仍无显著分解。聚甲醛可用压缩、注射、挤出、吹塑等方法成型，加工温度为170～200℃；也可用机床加工，还可焊接。制品质轻，坚硬，有刚性和弹性，尺寸稳定，摩擦系数小，吸水率低，绝缘性能良好，又耐有机溶剂；可在广泛的温度范围(-50～105℃)和湿度范围内使用；在各种溶剂和化学试剂作用下，以及大负荷和长时间循环应力下保持性能不变。15二、金属材料

金属是具有光泽、有良好的导电性与机械性能，并具有正的温度、电阻系数的物质。

根据金属的颜色和性质，将金属分为黑色金属和有色金属。黑色金属主要是指铁、锰、铬三种金属和它们的合金。黑色金属以外的金属称为有色金属。金属材料在现代工业的应用中，钢铁的用途最为广泛。16

常用金属材料Content1、碳素钢

2、铸铁

Request1、掌握各种材料的分类、编号、性能，

2、了解各种材料的用途17

一、碳素钢

碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时,也非常注意改进碳素钢质量,扩大品种和使用范围。目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重,约保持在80％左右,它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。18

(一)、碳钢的分类钢是碳含量小于2。11%的铁碳合金。钢具有必要的力学性能，可以扎制成各种型材。铁是碳含量大于2。11%的铁碳合金。铁没有韧性，不能锻造。但是铁的铸造性能良好，可以用来铸造各种结构复杂的零件，也就是我们平时说的铸件。我们所接触最多的铁以及铁的合金，根据材料性能和组织分为碳素结构钢、合金钢、等几大类，各个大类又分为各个小类:19碳素钢简称碳钢，它的分类有很多种：

(1)、按含碳量来分的方法：≤0.02%的铁碳合金纯铁；0.02%—0.25%低碳钢；0.25%—0.6%中碳钢；0.6%—2.11%高碳钢；大于2.11%的是铸铁。(2)、按钢的杂质多少来分：普通钢S≤0.05%P≤0.045%；优质钢S≤0.035%P≤0.035%；高级优质钢S≤0.025%P≤0.025%；特级质量钢S≤0.015%P≤0.025%。C、S、P、Mn、Si是碳钢中五大元素。20(3)、按用途来分：A、普通碳素结构钢：因为价格便宜，这类钢材大量用于金属结构和一般机械零件的制造。它的塑性和韧性好，焊接性也好，但是机械强度一般。共有A、B、C、D四个质量等级；普通结构钢有F、b、Z、TZ四种脱氧方法。B、优质碳素结构钢：一般用来制造重要的机械零件。使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。优质碳素结构钢牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢平均含碳量的万分之几。如45号钢表示平均含碳量0。45%。C、碳素工具钢：碳素工具钢的牌号有T7等，牌号后的数字表示平均含碳的质量分数千分量。如T8表示平均含碳质量分数为0。8%的碳素工具钢。工具钢在淬火热处理后可以获得很高的强度，经常用来制造木工刀具和一些尺寸不大的模具。21

铁碳合金：含碳量为0.0218~2.11%的碳钢(1)、硫---有害的杂质元素(低熔点（985C）共晶体（FeS+Fe）)，分布在A晶界上。当钢加热到1200C热加工时，这些共晶体已经熔化，于是导致加工件沿晶界开裂而形成所谓的“热脆”现象;降低焊接性。(二)、杂质元素对钢性能的影响(2)、锰---有益的杂质元素（溶于铁素体起固溶强化作用；溶入Fe3C中形成合金渗碳体；同硫生成MnS，消除硫在钢中的有害影响。含量一般为0.25%0.8%。22

(3)、

硅---有益元素（溶入F使钢的强度、弹性提高。硅的含量一般不超过0.4%，并不明显降低钢的塑性和韧性。）

(4)、磷---有害元素（少量的磷在钢中全部溶入F中，起强烈的固溶强化作用，使强度、硬度显著提高，塑、韧性急剧降低，特别在低温时，使钢的冲击韧性明显下降，这种现象称为“冷脆”。含磷量较高时，使钢的焊接性能变坏

(5)、氢---有害元素（氢溶入钢中使钢的塑性、韧性降低，引起“氢脆”及白点）

(6)、氮和氧---有害元素（氮使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低而脆性增大，因而含氮量过高对钢有害。氧使钢的强度和塑性降低，特别是以氧化物夹杂的形式（如FeO、SiO2）存在时，会大大降低钢的疲劳强度，增加钢的热脆性）锰硅—有益元素硫磷氢氧氮—有害元素233、按脱氧程度分：沸腾钢（F）镇静钢（Z）半镇静钢（b）24(三)、碳钢的型号和用途1、碳素结构钢carbonstructuralsteels（5类20种）编号：Q—质量等级•脱氧程度用途：金属构件、型钢、垫片、铆钉、普通小零件2、优质碳素结构钢编号：——平均含碳量的万分数较高含锰量钢Q

235—A

•

F20、4560Mn

、65Mn较高含锰量:C0.6%时,0.7—1.0%MnC>0.6%时,0.9—1.2%Mn25低碳钢（10、15、20、25）性能：强度、硬度较低，塑性、韧性好，焊接性好用途：金属构件、型钢、钢板、钢管等电厂中用于500ºC以下受热面管子,如水冷壁中碳钢（35、40、45、50）性能：良好的综合机械性能用途：重要机械零件，如轴、齿轮、螺栓高碳钢（60、65、65Mn）性能：高强度、高弹性用途：弹簧、高强度零件263、碳素工具钢编号：T

或T用途：各种量具、刃具、磨具含碳量为0.651.3%平均含碳量的千分数T8、T10、T10A高级优质钢性能：硬度高、耐磨性好27(四)、碳素铸钢编号：铸造碳钢：ZG

工程用铸钢：ZG——铸钢件：将钢水直接铸成零件毛坯后，不再进行锻压加工的钢件铸钢：制造铸钢件的钢平均含碳量的万分数屈服强度抗拉强度（Mpa）ZG25（ZG230-450）性能:一定强度、良好塑、韧性、焊接性、铸造性用途：400-450ºC以下铸件，如汽缸、隔板、蒸汽室、喷嘴室、轴承盖含碳量为0.150.55%28成分：2.5-4%C,Si,S,P,Mn

组织：碳以Fe3C及C形式存在性能：1）强度、塑性、韧性低

2）良好的减振性、减摩性、切削加工性铸造性，低的缺口敏感性二：铸铁工业铸铁铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金2930(一)、铸铁的分类1、白口铸铁（碳以Fe3C存在）2、灰口铸铁graycastiron（片状石墨）4、球墨铸铁nodulargraphiteiron（球状石墨）3、可锻铸铁malleablecastiron（团絮状石墨）31

2)在一定条件下，由液态和固态铸铁中直接析出石墨(二)、铸铁的石墨化形式1）Fe3CFe+C温度C%FeFe3CLAL+AL+Fe3CA+Fe3CF+Fe3CF+AFADECFPSKGQ1）成分：C、Si、Al、Cu、Ni促进石墨化S、Mn、Cr、Mo、W阻止石墨化

2）冷却速度：冷速越慢，越有利于石墨化影响石墨化的因素32(三)、灰口铸铁性能：抗拉强度、疲劳强度、塑性、韧性低，硬度、抗压强度取决于基体组织牌号：HT用途：不受冲击、承压、减振零件，如机身、机座、泵体、阀门汽缸套组织：F+G,P+G,F+P+G抗拉强度HT20033组织：F+G,P+G,G呈团絮状(四)、可锻铸铁性能：强度、塑性、韧性高于灰口铸铁牌号：KTB—(白心可锻铸铁）

KTH—（黑心铁素体可锻铸铁）

KTZ—（黑心珠光体可锻铸铁）用途：形状复杂、受动载荷作用，要求强度、塑韧性较高铸件，如连杆、低中压阀门、管接头b(%)34组织：F+G,P+G,F+P+G,B下+G(五)、球墨铸铁性能