建筑材料緒論

1、第1章 緒論1.1 土木工程材料的定義及分類(lèi)1.2 土木工程材料的發(fā)展方向1.3土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或或：是人類(lèi)建造活動(dòng)中，所有是人類(lèi)建造活動(dòng)中，所有建筑物建筑物或或構(gòu)筑物構(gòu)筑物所用一切所用一切材料的總稱(chēng)。材料的總稱(chēng)。 1.11.1 土木工程材料的定義與分類(lèi)土木工程材料的定義與分類(lèi) 建筑物建筑物：屬于固定資產(chǎn)范疇，一般是指供人居住、：屬于固定資產(chǎn)范疇，一般是指供人居住、工作、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、娛樂(lè)、儲(chǔ)藏物品以及進(jìn)行其工作、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、娛樂(lè)、儲(chǔ)藏物品以及進(jìn)行其他社會(huì)活動(dòng)的工程建筑。例如，工業(yè)建筑、民用建筑等。他社會(huì)活動(dòng)的工程建筑。例如，工業(yè)建筑、民用建筑等。 構(gòu)筑物構(gòu)筑物：就是不具備、不

2、包含或不提供人類(lèi)居住功：就是不具備、不包含或不提供人類(lèi)居住功能的人工建造物，比如水塔、水池、過(guò)濾池、堤壩、沼能的人工建造物，比如水塔、水池、過(guò)濾池、堤壩、沼氣池等。氣池等。定義定義：是指土木工程中使用的各種材料和制品，它是一是指土木工程中使用的各種材料和制品，它是一切土木工程的切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)。 作用：作用：用于構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的地基、基礎(chǔ)、墻用于構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的地基、基礎(chǔ)、墻體、梁、板、柱、屋頂以及所有裝飾材料；如常見(jiàn)的體、梁、板、柱、屋頂以及所有裝飾材料；如常見(jiàn)的粘土磚、石材、木材、水泥、混凝土、鋼材、陶瓷磚、粘土磚、石材、木材、水泥、混凝土、鋼材、陶瓷磚、瀝青卷材、玻璃

3、、各種油漆、涂料、瀝青卷材、玻璃、各種油漆、涂料、PVCPVC管等等。管等等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：滿(mǎn)足工程的使用功能；與環(huán)境相適應(yīng)的耐久滿(mǎn)足工程的使用功能；與環(huán)境相適應(yīng)的耐久性；具有豐富資源；材料價(jià)廉。性；具有豐富資源；材料價(jià)廉。 建筑環(huán)境中，理想的建筑材料應(yīng)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、美建筑環(huán)境中，理想的建筑材料應(yīng)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、美觀、保溫、吸聲、防水、防震、防火、無(wú)毒和高效節(jié)能觀、保溫、吸聲、防水、防震、防火、無(wú)毒和高效節(jié)能等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。地位：地位：它是一切建筑工程的它是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)。 在工程總造價(jià)中，建筑材料的費(fèi)用占在工程總造價(jià)中，建筑材料的費(fèi)用占50%50%左右，所以左右，所以在建筑過(guò)

4、程中恰當(dāng)?shù)剡x擇、合理地使用建筑材料對(duì)降低在建筑過(guò)程中恰當(dāng)?shù)剡x擇、合理地使用建筑材料對(duì)降低工程工程造價(jià)、提高投資效益有著非常重要的意義。節(jié)工程工程造價(jià)、提高投資效益有著非常重要的意義。節(jié)約材料，避免浪費(fèi)。約材料，避免浪費(fèi)。按材料來(lái)源按材料來(lái)源按使用部位按使用部位按建筑功能按建筑功能按化學(xué)成分按化學(xué)成分天然材料：石材、木材天然材料：石材、木材人造材料：水泥、鋼材人造材料：水泥、鋼材按材料來(lái)源按材料來(lái)源按使用部位按使用部位按建筑功能按建筑功能按化學(xué)成分按化學(xué)成分無(wú)機(jī)材料無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料有機(jī)材料復(fù)合材料復(fù)合材料金屬材料金屬材料非金屬材料非金屬材料黑色金屬黑色金屬：鋼、鐵、不銹鋼：鋼、鐵、不銹鋼有色金屬

5、有色金屬：銅、鋁及合金：銅、鋁及合金天然石材天然石材：大理石、花崗巖：大理石、花崗巖燒結(jié)與熔融制品燒結(jié)與熔融制品：磚、瓦、：磚、瓦、 陶瓷、玻璃等制品；陶瓷、玻璃等制品；膠凝材料：膠凝材料：石灰、石膏、水泥、石灰、石膏、水泥、水玻璃等水玻璃等植物材料植物材料：木材、竹材、植物纖維：木材、竹材、植物纖維瀝青材料瀝青材料：石油瀝青、煤瀝青、瀝青制品：石油瀝青、煤瀝青、瀝青制品合成高分子材料合成高分子材料：塑料、橡膠、涂料、膠粘劑、：塑料、橡膠、涂料、膠粘劑、密封材料等；密封材料等；無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)+ 有機(jī)有機(jī)：瀝青混凝土、玻璃纖維增強(qiáng)塑：瀝青混凝土、玻璃纖維增強(qiáng)塑 料料 （玻璃鋼）（玻璃鋼）無(wú)機(jī)無(wú)機(jī) +

6、無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)：鋼筋混凝土、塑鋁管、塑鋼門(mén)窗：鋼筋混凝土、塑鋁管、塑鋼門(mén)窗有機(jī)有機(jī) + 有機(jī)有機(jī)：膠合板、橡膠瀝青：膠合板、橡膠瀝青按材料來(lái)源按材料來(lái)源按使用部位按使用部位按建筑功能按建筑功能按化學(xué)成分按化學(xué)成分 按建筑功能可把材料分為按建筑功能可把材料分為結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料和和功能材料功能材料。 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料（承重材料）（承重材料）構(gòu)成受力構(gòu)構(gòu)成受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的材料，如件和結(jié)構(gòu)的材料，如 梁、梁、 板、柱、框架等，板、柱、框架等，常用石材、混凝土、鋼材、鋼筋混凝土等。常用石材、混凝土、鋼材、鋼筋混凝土等。要求強(qiáng)度和耐久性能滿(mǎn)足要求。要求強(qiáng)度和耐久性能滿(mǎn)足要求。 功能材料功能材料（非承重材料），如

7、防水材料、（非承重材料），如防水材料、吸聲材料、保溫隔熱材料、裝飾材料等。吸聲材料、保溫隔熱材料、裝飾材料等。按材料來(lái)源按材料來(lái)源按使用部位按使用部位按建筑功能按建筑功能按化學(xué)成分按化學(xué)成分 按使用部位可把材料分為墻體材料按使用部位可把材料分為墻體材料 、屋面材料和地面材料、飾面材料等。屋面材料和地面材料、飾面材料等。 如墻體材料如墻體材料構(gòu)成建筑物內(nèi)外和構(gòu)成建筑物內(nèi)外和分隔室內(nèi)空間所用的材料。常用實(shí)心磚、分隔室內(nèi)空間所用的材料。常用實(shí)心磚、空心磚、砼砌塊、石膏板、復(fù)合板材等。空心磚、砼砌塊、石膏板、復(fù)合板材等。1.21.2土木工程材料的歷史與發(fā)展方向土木工程材料的歷史與發(fā)展方向1 1、古代時(shí)

8、期、古代時(shí)期 ：（天然材料）泥土、茅草、木頭、石塊、竹、蘆葦；（天然材料）泥土、茅草、木頭、石塊、竹、蘆葦；（人工生產(chǎn)）燒磚、瓦、石灰（人工生產(chǎn)）燒磚、瓦、石灰古代建筑工程所用的工具：石斧、石刀等簡(jiǎn)單工具；古代建筑工程所用的工具：石斧、石刀等簡(jiǎn)單工具；斧、鑿、錘、鉆、鏟等青銅和鐵制工具，以及訂樁機(jī)、斧、鑿、錘、鉆、鏟等青銅和鐵制工具，以及訂樁機(jī)、桅桿起重機(jī)等簡(jiǎn)單施工機(jī)械桅桿起重機(jī)等簡(jiǎn)單施工機(jī)械一、發(fā)展史：一、發(fā)展史：經(jīng)歷了經(jīng)歷了古代、近代、現(xiàn)代古代、近代、現(xiàn)代三個(gè)階段。三個(gè)階段。土坯、石材、木材、磚、瓦、青銅、鐵、鉛、以及混土坯、石材、木材、磚、瓦、青銅、鐵、鉛、以及混合材料如草筋泥、混合土等

9、合材料如草筋泥、混合土等2 2、近代時(shí)期：、近代時(shí)期：3 3、現(xiàn)代：、現(xiàn)代：大量使用現(xiàn)代材料（鋼材、水泥等）和功能大量使用現(xiàn)代材料（鋼材、水泥等）和功能材料（防水材料、吸聲材料、隔熱材料、裝飾材料等）材料（防水材料、吸聲材料、隔熱材料、裝飾材料等）的運(yùn)用。的運(yùn)用。1824年阿斯普丁發(fā)明波特蘭水泥年阿斯普丁發(fā)明波特蘭水泥1859年貝塞麥發(fā)明轉(zhuǎn)爐煉鋼法年貝塞麥發(fā)明轉(zhuǎn)爐煉鋼法鋼材鋼材1875年法國(guó)修建鋼筋混凝土橋年法國(guó)修建鋼筋混凝土橋1928年發(fā)明預(yù)應(yīng)力混凝土年發(fā)明預(yù)應(yīng)力混凝土二、發(fā)展方向二、發(fā)展方向: :1 1、綠色環(huán)保型材料：、綠色環(huán)保型材料：充分利用地方資源、就地取材；利用再充分利用地方資源、

10、就地取材；利用再生資源（生資源（尾礦、廢碴、垃圾等廢物尾礦、廢碴、垃圾等廢物）；）；生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生廢水、生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣、噪聲；使用后的產(chǎn)品可再生循環(huán)和回收利用，廢氣、廢渣、噪聲；使用后的產(chǎn)品可再生循環(huán)和回收利用，無(wú)污染廢棄物以防止二次污染。無(wú)污染廢棄物以防止二次污染。以及無(wú)毒無(wú)公害以及無(wú)毒無(wú)公害“綠色建材綠色建材”、 “ “生態(tài)建材生態(tài)建材”。2 2、高性能材料：、高性能材料：輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、優(yōu)異裝飾性及多功能材輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、優(yōu)異裝飾性及多功能材料，以及充分利用和發(fā)揮各種材料的特性，采用復(fù)合技術(shù)、料，以及充分利用和發(fā)揮各種材料的特性，采用復(fù)合技術(shù)、制造出具有多功能的復(fù)合材

11、料。制造出具有多功能的復(fù)合材料。3 3、節(jié)能性材料：、節(jié)能性材料：采用低能耗材料以及能降低建筑物使用能耗采用低能耗材料以及能降低建筑物使用能耗的節(jié)能型材料。照明節(jié)能燈、門(mén)窗節(jié)能主要采用中空玻璃等。的節(jié)能型材料。照明節(jié)能燈、門(mén)窗節(jié)能主要采用中空玻璃等。4 4、產(chǎn)品型式方面：、產(chǎn)品型式方面：預(yù)制化、構(gòu)件化、單元化。預(yù)制化、構(gòu)件化、單元化。1.木結(jié)構(gòu)建筑木結(jié)構(gòu)建筑2.混合結(jié)構(gòu)建筑混合結(jié)構(gòu)建筑3.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑4.鋼結(jié)構(gòu)建筑鋼結(jié)構(gòu)建筑按結(jié)構(gòu)材料分類(lèi)按結(jié)構(gòu)材料分類(lèi)木結(jié)構(gòu)建筑木結(jié)構(gòu)建筑古代寺廟古代寺廟混合結(jié)構(gòu)建筑混合結(jié)構(gòu)建筑鋼筋混凝土鋼筋混凝土鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)采用天然材料建造的茅屋采用天

12、然材料建造的茅屋土坯建造的住房土坯建造的住房趙州橋趙州橋單孔圓弧形石拱橋（隋代單孔圓弧形石拱橋（隋代公元公元595年年605年）年）八達(dá)嶺長(zhǎng)城八達(dá)嶺長(zhǎng)城 金字塔金字塔 大金字塔是埃及現(xiàn)存規(guī)模最大的金字塔，被喻為大金字塔是埃及現(xiàn)存規(guī)模最大的金字塔，被喻為“世界古代七大世界古代七大奇觀之一奇觀之一”。它建于埃及第四王朝第二位法老胡夫統(tǒng)治時(shí)期（約公元。它建于埃及第四王朝第二位法老胡夫統(tǒng)治時(shí)期（約公元前前2670年），原高年），原高14659米，因頂端剝落，現(xiàn)高米，因頂端剝落，現(xiàn)高1365米，塔的米，塔的4個(gè)個(gè)斜面正對(duì)東南西北四個(gè)方向，塔基呈正方形，每邊長(zhǎng)約斜面正對(duì)東南西北四個(gè)方向，塔基呈正方形，每邊

13、長(zhǎng)約230多米，占地多米，占地面積面積529萬(wàn)平方米。塔身萬(wàn)平方米。塔身由由230萬(wàn)塊巨石萬(wàn)塊巨石組成，它們大小不一，分別組成，它們大小不一，分別重達(dá)重達(dá)15噸至噸至160噸，平均重約噸，平均重約25噸。據(jù)考證，為建成大金字塔，一噸。據(jù)考證，為建成大金字塔，一共動(dòng)用了共動(dòng)用了10萬(wàn)人花了萬(wàn)人花了20年時(shí)間。年時(shí)間。 大雁塔小雁塔磚砌筑磚砌筑故故 宮宮柱子：楠木、松木；石料：漢白玉、太湖石；磚柱子：楠木、松木；石料：漢白玉、太湖石；磚天安門(mén)天安門(mén)三層樓式木牌坊；天三層樓式木牌坊；天安門(mén)城屋頂，上覆黃安門(mén)城屋頂，上覆黃琉璃瓦；琉璃瓦；方磚鋪地。方磚鋪地。埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔 埃菲爾鐵塔是現(xiàn)代巴黎的

14、埃菲爾鐵塔是現(xiàn)代巴黎的標(biāo)志標(biāo)志,是一座于是一座于1889年建成年建成位于法國(guó)巴黎戰(zhàn)神廣場(chǎng)上的位于法國(guó)巴黎戰(zhàn)神廣場(chǎng)上的鏤空結(jié)構(gòu)鐵塔，高鏤空結(jié)構(gòu)鐵塔，高320米。米。埃菲爾鐵塔分為三層，從塔埃菲爾鐵塔分為三層，從塔座到塔頂共有座到塔頂共有1711級(jí)階梯，級(jí)階梯，分別在離地面分別在離地面57米、米、115米米和和276米處建有平臺(tái)。據(jù)說(shuō)，米處建有平臺(tái)。據(jù)說(shuō)，該塔共該塔共用去鋼鐵用去鋼鐵7000噸，噸，12000個(gè)金屬部件，個(gè)金屬部件，250萬(wàn)只萬(wàn)只鉚釘而相連起來(lái)。鉚釘而相連起來(lái)。 紐約世界貿(mào)易中心紐約世界貿(mào)易中心位于美國(guó)的約市位于美國(guó)的約市 曼哈頓島西南端，曼哈頓島西南端，建于建于1962年年197

15、6年年。占地。占地6.5公公頃，由兩座頃，由兩座110層（另有層（另有6層地下室）層地下室）高高411.5米的塔式摩天樓和米的塔式摩天樓和4幢辦公幢辦公樓及一座旅館組成。摩天樓平面為樓及一座旅館組成。摩天樓平面為正方形，邊長(zhǎng)正方形，邊長(zhǎng)63米，每幢摩天樓面米，每幢摩天樓面積積46.6萬(wàn)平方米。在萬(wàn)平方米。在2001年年9月月11日的日的“9.11恐怖襲擊事件恐怖襲擊事件”中坍塌。中坍塌。 紐約帝國(guó)大廈紐約帝國(guó)大廈【開(kāi)工時(shí)間開(kāi)工時(shí)間】：1930年年3月月【竣工時(shí)間竣工時(shí)間】：1931年年5月月【占地面積占地面積】：0.8 公頃公頃【建筑面積建筑面積】：204,385平方米平方米【建筑高度建筑高度

16、】：天線(xiàn)：天線(xiàn)448.7米，米， 屋頂屋頂381 米米【建筑層數(shù)建筑層數(shù)】：102層層 【結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式】：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 【建筑造價(jià)建筑造價(jià)】：6700萬(wàn)美元萬(wàn)美元香港上海匯豐銀行 建筑采用建筑采用鋼柱結(jié)構(gòu)鋼柱結(jié)構(gòu)懸懸掛體系，分為三段。鋼柱掛體系，分為三段。鋼柱由兩層高的銜架連接于建由兩層高的銜架連接于建筑的筑的5個(gè)點(diǎn)上，而樓層則從個(gè)點(diǎn)上，而樓層則從銜架上開(kāi)始懸掛，由底部銜架上開(kāi)始懸掛，由底部的的8層減至頂部層減至頂部4層，每段層，每段上升至不同高度，上升至不同高度，28層、層、35層及層及41層，交錯(cuò)的樓層層，交錯(cuò)的樓層高度使室內(nèi)空間具有多種高度使室內(nèi)空間具有多種寬度及高度

17、、花園式平臺(tái)寬度及高度、花園式平臺(tái)及生動(dòng)活潑的東西立面。及生動(dòng)活潑的東西立面。 于于1998年年4月月建成的世界上建成的世界上跨度最大的懸索橋跨度最大的懸索橋。這座大橋架設(shè)在神戶(hù)。這座大橋架設(shè)在神戶(hù)市和淡路島北端之間的明石海峽上，大橋全長(zhǎng)市和淡路島北端之間的明石海峽上，大橋全長(zhǎng)3,910米，中央支距長(zhǎng)米，中央支距長(zhǎng)1,990米。米。2根主纜直徑為根主纜直徑為l122mm，為世界上直徑最大的主纜，為世界上直徑最大的主纜.大橋可以抗大橋可以抗8.5級(jí)地震，而且在每秒風(fēng)速為級(jí)地震，而且在每秒風(fēng)速為80米的暴風(fēng)下仍然可以確保安全。米的暴風(fēng)下仍然可以確保安全。 明石海峽大橋“水立方水立方”外層外層膜結(jié)構(gòu)

18、膜結(jié)構(gòu)數(shù)量達(dá)到了數(shù)量達(dá)到了1437塊。膜結(jié)構(gòu)采用塊。膜結(jié)構(gòu)采用ETFE材材料料(乙烯乙烯-四氟乙烯共聚物四氟乙烯共聚物) ，這種材料質(zhì)地輕巧，但強(qiáng)度卻超乎，這種材料質(zhì)地輕巧，但強(qiáng)度卻超乎想象。想象。ETFE膜的強(qiáng)度可承受一輛汽車(chē)。膜的強(qiáng)度可承受一輛汽車(chē)。 性感十足的水立方性感十足的水立方建筑工程的未來(lái)建筑工程的未來(lái) 1）向更高發(fā)展）向更高發(fā)展 日本擬建的日本擬建的SKY CITY，高，高2000m,可容納可容納100萬(wàn)人居住。萬(wàn)人居住。 2）向太空發(fā)展）向太空發(fā)展4）向信息化、智能化發(fā)展）向信息化、智能化發(fā)展 在建筑工程的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程在建筑工程的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，充分利用計(jì)算機(jī)的功能，實(shí)中，充分利用計(jì)算機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)采集、精確分析、房現(xiàn)信息自動(dòng)采集、精確分析、房屋和設(shè)備的智能檢測(cè)和控制等。屋和設(shè)備的智能檢測(cè)和控制等。3）向海洋發(fā)展）向海洋發(fā)展1.31.3土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際上國(guó)際上ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ASTM 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BS 英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN 德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JIS 日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)包括產(chǎn)品規(guī)包括產(chǎn)品規(guī)格、分類(lèi)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方格、分類(lèi)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、驗(yàn)收規(guī)