マインドマップギャラリー 土木工学入門 第 2 章
これは土木工学概論の第 2 章に関する、ゲル材料、鉄鋼、木材などのマインド マップです。詳しい紹介があり、興味のある方の参考になれば幸いです!
2023-12-11 11:24:17 に編集されました土木工学概論Ⅱ
2. 土木資材
2.1 概要
道路、橋、住宅、トンネル、港湾などの建設に使用される資材の総称です。
品種や材料などの特性は、建設されるプロジェクトの機能、耐久性、経済性などのさまざまな側面に直接影響を与え、工学設計や建設方法を制限します。
エンジニアリング材料の分類
無機材料
金属素材
非鉄金属(アルミニウム、銅、合金など)
鉄金属(鋼、鉄)
非金属材料(より広い範囲)
天然石
粘土および溶融製品
セメント質材料
無機人造石
有機材料
木材
アスファルト
合成ポリマー材料
ゴム
複合材料(上記異種材料からなるエンジニアリング材料)
基礎、柱、梁、壁、スラブなどの構造材(構造部材を構成する材料)として使用されます。
機能材料(特殊機能)として使用:筐体、防水、装飾、断熱
用途別に分類
建築構造材
橋梁構造材
水硬性構造材料
舗装構造材
建築壁材
建築防水材
新エンジニアリング材料の特徴(従来のエンジニアリング材料との比較)
複雑
優れたパフォーマンスの組み合わせ
多機能
一般的な使用機能
息をする
電磁シールド
細菌の予防と殺菌
放射線防護
耐火
緑化
無毒
無害な
環境にやさしい
省エネ
材料の生産におけるエネルギー消費量の削減
リサイクル可能
軽量かつ高強度
構造重量とコンポーネントのサイズを大幅に削減
大規模プロジェクトやスペース要件に対応
工業化
先進の生産技術と設備を導入し、標準化・計画的な生産を実現します。
2.2 ゲル材料(一連の物理的および化学的作用によりスラリーから固体の石に変化し、他の工学材料を接着し、一定の機械的強度を有する物質)
2.2.1 ライム
技術特性
1. 優れた可塑性
2. 硬化速度が遅く、強度が低い
3. 保水性は良いが耐水性は悪い
4. 硬化時の体積収縮が大きい
主な用途:石積み材料としての石灰モルタルまたは混合モルタルの調製
2.2.2 石膏
最も重要な成分: 硫酸カルシウム
アドバンテージ
軽量
断熱
耐火
美しい
加工が簡単
高強度石膏
主成分:α型半水石膏
良好な結晶化
結晶がしっかりしていて厚みがある
硬化後の強度と密度が高くなります
建設石膏
屋内の左官、漆喰、セメントスラリーの遅延剤および活性剤として使用
その他の用途: さまざまな石膏製品の製造
せっこうボード(建築用石膏を主原料として、パルプ化、流し込み、固化、乾燥などの工程を経て作られた軽量素材)
石こうボード
建築用石膏に繊維材と混和材を含浸させて芯材とし、その両面に紙を被覆した軽量ボードです。
長さ1800~3600mm、幅900mm、1200mm 厚さ9mm、12mm、15mm、18mm
アドバンテージ
軽い質感
高強度
耐火性と防虫性
加工が簡単
普通紙表面ライムボード
内壁、間仕切り、吊り天井用
耐火処理を施した耐水紙化粧せっこうボード
湿気の多い部屋の壁に使用します。
中空石膏ボード
建築用石膏を主原料として、繊維材料を適量添加し、撹拌してスラリー化し、流し込み、芯抜き、乾燥等の工程を経て作られた軽量ボードです。
長さ:2500mm~3000mm、幅:450~600mm
生産材料による分類
石膏パーライト中空スラット
リン石膏中空条
耐湿性による分類
通常の石膏中空ストリップ
防湿石膏中空帯
パフォーマンス上の利点
高強度
断熱
遮音性
耐火
穴あけ、かんな、穴あけが簡単に施工できます。
石膏ボードと比べて
石膏が大量に使われている
高品質
生産効率が低い
ただし、紙、ゲル化剤、キールは必要なく、プロセス装置はシンプルです。
石膏ボードよりも低コスト
使用
産業用および民間用建物の内部間仕切り壁
壁はスプレー、塗装、タイル張り、壁紙張りなどを行うことができます。
装飾石膏ボード
化粧パネルは、適量の繊維強化材を石材に浸透させ、水と混合して均一なスラリーとし、流し込んで乾燥させて作られます。
ボードに穴を開けることで、吸音、防火などの機能を持たせることができます。
建築物(特に公共建築物)の天井や壁に最適な装飾材です。
石膏石積み
2.2.3 セメント
水硬性無機ゲル化材
鉱物組成に応じて分類される
ポルトランドセメント
アルミン酸塩セメント
硫酸セメント
フェロアルミネートセメント
用途や性質に応じて分割可能
セメントによる(土木で最も使用される)
普通ポルトランドセメント(土木分野で最も広く使用されている)
ポルトランドセメントクリンカー、6% ~ 20% の混合材料、および治療用石膏から作られた水硬性セメント質材料。
鉱物組成や基本特性はポルトランドセメントに近い
スラグポルトランドセメント
ポゾラン性ポルトランドセメント
フライアッシュ ポルトランドセメント
複合ポルトランドセメント
ポルトランドセメント(ポルトランドセメントとも呼ばれます)
ポルトランドセメントクリンカー、0~0.5%の石灰石または高炉粒状スラグ、および適量の石膏粉砕物からなる水硬性セメント質材料
セメント粒子が水と接触すると、その表面のクリンカー鉱物が直ちに水と反応し、一定量の熱を放出します。
結露
初期設定
適量の水を加えて混合すると、可塑性セメントスラリーが形成されます。セメントスラリーは室温で徐々に粘度が高まり、最終的には形が崩れますが、まだ強度はありません。
最終設定
形状が消えるにつれて、セメントペーストは強度を発現し始めます
硬化
セメントスラリーが最終的に固まった後も、時間の経過とともに強度が増し、硬いセメント石が形成されます。
製造プロセスでは、セメントの特性を改善し、セメントの強度を調整するために、いくつかの人工または天然の鉱物材料を添加することができます。
セメント混合材料
彼らの活動に応じて
活性混合材料
不活性混合物
特殊セメント(特殊用途セメント)
道路セメント
石材セメントなど
特殊セメント(ある優れた特性を持ったセメント)
速硬セメント
膨張セメント
2.2.4 アスファルトおよびその他のセメント質材料
アスファルト
疎水性素材
有機混合物(ベンゼン、二酸化炭素、その他の溶媒に可溶)
アドバンテージ
鉱物材料との強力な接着力
防水
耐震性
耐薬品性
使用
住宅建築防水工事
一般土木工事の防食工事
道路工事
入手方法による分類
天然アスファルト(一般的に使用される)
石油は自然条件下で生成され、長期間にわたってさまざまな物理的影響を受けます。
石油アスファルト(常用)
石油を分留した後の残渣から作られる
タール油
タールは有機物を乾留して得られ、その後加工されます。
改質アスファルト(溶融したアスファルトに少量の酸素を含ませて酸化・重合させ、より大きな分子を形成し、安定した性質を持たせる)
ゴムアスファルト(重要)
高温時の変形が少ない
低温での優れた柔軟性
樹脂アスファルト
気密性
接着力
耐低温性
ゴムおよび枝改質アスファルト
ゴムと木の枝の性質を同時に持つ
ミネラルフィラー改質アスファルト
粘度および温度安定性の向上
浸透する
タルカムパウダー
アスベスト粉末
石灰粉
粉末または繊維状の鉱物充填材
ゴム
ポリマー材料(室温での弾性が高い)
アドバンテージ
優れた弾性変形能力
良好な引張強度
疲労強度
不浸透性
耐酸性および耐アルカリ性
電気絶縁
効果
建築膜防水シール材
起源による分類
天然ゴム
天然植物ラテックスを適切に加工
アドバンテージ
室温で非常に高い弾性
室温での優れた耐摩耗性
合成ゴム
石油、天然ガス、木材などを原料として各種ゴムモノマーが得られ、人工合成法により人工ゴムが作られます。
再生ゴム
廃ゴム製品を機械加工、化学処理、高温処理することにより得られるゴム特性を備えた材料
アドバンテージ
生ゴムを効果的に節約
コストカット
合成樹脂
高分子化合物(プラスチック、塗料、接着剤を構成する主な材料)
熱可塑性樹脂
特徴
熱を加えると柔らかくなる
溶けて塑性状態になったもの
冷めると硬くなる
このプロセスは繰り返すことができます
熱硬化性樹脂
特徴
成形プロセス中に軟化または流動する可能性があり、可塑性を持ちます。
反応過程は不可逆的(熱可塑性樹脂との基本的な違い)
アドバンテージ
高い耐熱性
圧力がかかっても変形しにくい
欠点がある
機械的特性が劣る
分類
無機セメント系材料:石膏、石灰、セメント(硬化状態により分類可能)
気硬性セメント系材料
空気中でのみ硬化・強度維持・発現できる無機ゲル素材
水硬性ゲル素材
空気中で硬化するだけでなく、水中でもさらに硬化し、強度を維持・発現する無機ゲル材料(セメント)
有機セメント系材料:アスファルト、ゴム、各種樹脂
2.3 モルタルとコンクリート
2.3.1 モルタル
さまざまなセメント質材料に応じて分類されます
セメントモルタル
石灰モルタル
アスファルトモルタル
石膏モルタル
混合モルタル
セメント石灰モルタル
セメント粘土モルタル
石灰粘土モルタル
用途別に分ける
石積みモルタル
効果
結合バルク材
ブロック間の隙間を埋める
伝達荷重
石積みの重要なコンポーネント
左官モルタル
効果
プロテクトベース
美しい
機能別に分類
普通の左官モルタル
関数
ビルド表面を滑らかにする
構造物の外観を改善する
建物本体をあらゆる損傷から守ります。
構造的な耐久性の向上
耐用年数の延長
よく使われる
石灰モルタル
セメントモルタル
セメント混合モルタル
馬道石灰モルタル
紙強化石灰スラリー
107 接着剤、麻ナイフ、紙補強材、ガラス繊維等の補強材
装飾左官モルタル
特殊モルタル
防水モルタル
断熱モルタル
アドバンテージ
軽量
強力な断熱効果
効果
屋根断熱材
断熱壁
加熱管層
吸音モルタル
ポリマーモルタル
アドバンテージ
強力な粘着力
乾燥収縮が小さい
低脆性
優れた耐食性
効果
修理・保護工事
耐酸モルタル
効果
裏地素材
耐酸性床
耐酸性容器
内壁保護層
装飾モルタル
特殊機能モルタル
2.3.2 コンクリート(人造石)
アドバンテージ
硬化硬化前の可塑性が良好で、必要な形状や寸法に注ぐことができます。
硬化後は高い圧縮強度と優れた耐久性を有し、一般的な耐荷重構造材料の要求を満たすことができます。
ウォンヌードルとスチールバーは接着性に優れており、確実に連携します。
コンクリートの成分のうち、砂や石など地元産の材料が多く使われており、製造工程が簡単で、価格も安い。
欠点がある
引張強度が低く、重量が重い
2.3.3 セメント系新素材
高性能コンクリート
強度はc50以上
アドバンテージ
高強度コンクリートの多くの利点をそのままに
耐久性
音量の安定性
異性との付き合いが上手い
軽量コンクリート
見掛け密度は1950kg/m3未満です
アドバンテージ
見掛け密度が低い
優れた断熱性
強い耐震性と耐クラック性
欠点がある
大きな変形
より高いコスト
分類
軽量骨材コンクリート
構造材料
断熱材
多孔質コンクリート
屋根パネル
壁石材
砂のないコンクリート
小さなブロック、レンガ、プレートを壁にかける
都市工学における水フィルターパイプとフィルタープレート
繊維強化コンクリート
アドバンテージ
荷重下での通常のコンクリートの内部微小亀裂の発生を効果的に防ぎます。
引張特性
靭性
耐クラック性
抗疲労特性
弾性率による分類
高弾性繊維
低弾性繊維
ポリマーコンクリート(コストが高く、プロセスが複雑なので、あまり普及していません)
2.4 スチール(最も広く使用されている金属材料)
2.4.1 鉄鋼製品の分類
低炭素鋼
低合金構造用鋼
アドバンテージ
体力アップ
耐食性アップ
耐摩耗性アップ
低温衝撃靭性アップ
効果
構造物の重量を軽減する
構造スパンの増加
鋼材の使用量を節約する
2.4.2 鋼の機械的性質
引張特性
冷間曲げ性能
衝撃靱性
耐疲労性
硬度
2.4.3 鋼の加工
2.5ウッド
2.6 壁の材質
2.6.1 レンガ
2.6.2 ブロック
2.6.3 軽量壁パネル
2.7 機能性材料
2.7.1 防水素材
2.7.2 断熱材
2.7.3 吸音材
2.7.4 装飾材料