建筑材料發(fā)展歷史、在建筑工程中作用,分類-建筑材料

建筑材料發(fā)展歷史、在建筑工程中作用,分類_建筑材料第一頁，共41頁。ConstructionMaterials&BuildingMaterials第二頁，共41頁。

問題1.你們知道哪些建筑材料？2.最古老的建筑材料都有哪些？3.今天用量最大、用途最廣的是什么建筑材料？4.建筑材料與結(jié)構(gòu)工程材料的異同點(diǎn)在哪里？第三頁，共41頁。緒論0.1

建筑材料—人類—環(huán)境關(guān)系0.2

建筑材料—工程結(jié)構(gòu)關(guān)系0.3

建筑材料的組成—結(jié)構(gòu)—性能關(guān)系0.4

建筑材料課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容第四頁，共41頁。0.1建筑材料—人類—環(huán)境的關(guān)系第五頁，共41頁。建筑材料—人類—環(huán)境

建筑材料是人類建造活動(dòng)所用一切材料的總稱。人類社會(huì)的基本活動(dòng)——衣、食、住、行，無一不直接或間接地和建筑材料密切相關(guān)。第六頁，共41頁。萬里長(zhǎng)城總長(zhǎng)度大約有10萬里以上！所用建筑材料：土、石、木料、磚、石灰關(guān)外有關(guān)、城外有城，其材料運(yùn)輸量之浩大、工程之艱巨世所罕見。體現(xiàn)出我國(guó)古代建筑工程的高度成就，表現(xiàn)出我國(guó)古代勞動(dòng)人民的聰明才智。第七頁，共41頁。都江堰第八頁，共41頁。河北趙州石橋建于1300多年前（橋長(zhǎng)約51m，凈跨37m）建造該橋的石材為青白色石灰?guī)r比意大利人建石拱橋晚400多年,但在主拱肋與橋面間設(shè)計(jì)“敞肩拱”，比外國(guó)早了1200多年敞肩拱不僅減輕自重、節(jié)省材料、減輕橋基負(fù)擔(dān)，使橋臺(tái)輕巧，且位移很小，地基下沉甚微，且拱圈內(nèi)應(yīng)力很小，是至今位移和沉陷微小且不墜的重要原因之一；該橋拱軸線和恒載壓力線甚接近，拱圈各橫截面只受壓力或微小拉力。該二線重合道理，到現(xiàn)代才認(rèn)識(shí)。第九頁，共41頁?，F(xiàn)代主要結(jié)構(gòu)工程材料

鋼材、混凝土鋼－混凝土復(fù)合、組合砌體－混凝土－鋼材復(fù)合各種橋梁第十頁，共41頁。建筑材料的可持續(xù)發(fā)展

SustainableDevelopment

ofConstructionmaterials

建筑材料生產(chǎn)消耗大量自然資源、能源，并產(chǎn)生廢氣、廢渣，對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染。如冶煉1噸鋼耗煤1.66噸、水48.6m3；

生產(chǎn)1噸水泥耗煤178kg，排放約1噸CO2。全世界目前每年生產(chǎn)25億多噸水泥（我國(guó)占其中52%）；排放的CO2，約占全世界總排放量的7％。第十一頁，共41頁。建筑材料的可持續(xù)發(fā)展

SustainableDevelopment

ofConstructionmaterials

同時(shí)，建筑材料生產(chǎn)又可以消納與利用許多工、農(nóng)業(yè)廢料，包括有毒或放射性的廢料。如電廠的粉煤灰；冶煉鐵、鋁、銅排放的礦渣以及許多農(nóng)產(chǎn)品的秸桿、谷殼等。第十二頁，共41頁。可持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展建筑有兩種觀點(diǎn)： 一是強(qiáng)調(diào)材料使用過程的無害性； 二是強(qiáng)調(diào)能耗，即節(jié)能。前者往往指責(zé)后者在降低生產(chǎn)、制造過程中能耗的同時(shí)，卻提高了合體能耗。

這種分歧的根源在于綠色建材是一個(gè)系統(tǒng)工程的概念，不能只看成是生產(chǎn)或使用過程中的某個(gè)環(huán)節(jié)。第十三頁，共41頁。評(píng)價(jià)綠色建材與環(huán)境協(xié)調(diào)能力的方法一般都用生命周期評(píng)價(jià)方法（LifeCycleAssessment）。該方法是對(duì)建筑材料整個(gè)生命周期里的環(huán)境污染、能源和資源消耗與資源影響大小進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造、建造物日常維護(hù)使用以及破壞拆除所損耗的運(yùn)輸能源等。第十四頁，共41頁。新型建材促進(jìn)

結(jié)構(gòu)工程發(fā)展

古羅馬萬神殿，素混凝土半球穹頂直徑43.5m，重12000噸。波蘭世紀(jì)大廳鋼筋混凝土肋形拱頂直徑65m，重1500噸。墨西哥一飯店雙曲拋物面鋼混薄殼屋蓋直徑32m、厚4cm，重僅100噸。德國(guó)園藝展覽廳雙曲拋物面玻璃纖維增強(qiáng)水泥屋蓋，直徑31m、厚1cm，重25噸。現(xiàn)代的輕鋼彩板僅厚1mm，可現(xiàn)場(chǎng)加工成大跨度屋面，重量進(jìn)一步減輕；而膜建筑厚度僅為0.2mm，用其搭建的新型膜結(jié)構(gòu)每平方米重量才20Kg。第十五頁，共41頁。材料的進(jìn)步促進(jìn)結(jié)構(gòu)與施工的進(jìn)步高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料——高聳大跨結(jié)構(gòu)高效減水劑——泵送混凝土施工

“鳥巢”的設(shè)計(jì)理念是先進(jìn)的，但目前可供使用的材料不能滿足要求，只能放棄部分功能。第十六頁，共41頁。新型結(jié)構(gòu)工程材料纖維增強(qiáng)材料輕鋼彩板建筑膜建筑玻璃與金屬結(jié)構(gòu)第十七頁，共41頁。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料性能的關(guān)系

熟悉建筑材料的基本知識(shí)、掌握各種新材料的特性，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必要的基本條件，否則會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的外觀、使用功能或耐用性。反之，從事材料研究的人們可能由于對(duì)結(jié)構(gòu)、對(duì)工程環(huán)境不夠了解，也會(huì)事倍功半，甚至產(chǎn)生相反的結(jié)果。湖南某大橋第十八頁，共41頁。

施工是運(yùn)用建筑材料實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的中間環(huán)節(jié)，也是建筑材料生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)。因此，施工既是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到充分體現(xiàn)的必要保證；也是建筑材料性能能夠正常發(fā)揮的重要保證。第十九頁，共41頁。

作為一位結(jié)構(gòu)工程師，無論是從事設(shè)計(jì)、施工還是科研，都必須要注意創(chuàng)新，今后世界的競(jìng)爭(zhēng)是很激烈的，要努力處于領(lǐng)先地位。楊裕球(林同炎公司副總裁）注重創(chuàng)新，提高綜合能力第二十頁，共41頁。工程師是做什么的？科學(xué)講分析，它設(shè)法去了解自然是什么；工程要綜合，它努力去創(chuàng)造可能的東西。

Wm.A.Wulf（美國(guó)工程院院長(zhǎng)）

第二十一頁，共41頁。

工程：在約束條件下設(shè)計(jì)

Engineering:DesignunderConstraint

工程是創(chuàng)造，是設(shè)計(jì)可能的東西，但它受到自然、造價(jià)、安全的考慮，可靠性、環(huán)境的影響，可制造性、可維護(hù)性以及許多其他的“……性”的限制。

美國(guó)工程院院長(zhǎng)Wm.A.Wulf第二十二頁，共41頁。

規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是在總結(jié)前人大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上制訂的，需要尊重，但是并不等于照抄、照搬。伴隨著工程實(shí)踐的創(chuàng)新和發(fā)展，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也需要不斷更新、不斷完善。從這個(gè)角度來說，與設(shè)計(jì)、施工相結(jié)合的科研工作，目的就在于將規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不斷地推進(jìn)，反過來促進(jìn)工程實(shí)踐與理論的發(fā)展，這也是培養(yǎng)高層次的結(jié)構(gòu)工程師和設(shè)計(jì)人才的需要。第二十三頁，共41頁。0.3

建筑材料的結(jié)構(gòu)—性能

—組成第二十四頁，共41頁。性能組成結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)—性能—組成關(guān)系材料科學(xué)的主要任務(wù)第二十五頁，共41頁。建筑材料的種類結(jié)構(gòu)材料圍護(hù)材料隔熱材料防水材料吸音與隔聲材料裝飾材料

?按功能分類?按組成分類：第二十六頁，共41頁。對(duì)結(jié)構(gòu)材料的性能要求強(qiáng)度——力學(xué)性能變形性能耐久性能其他性能（快速交付使用；經(jīng)濟(jì)性）第二十七頁，共41頁。分析材料的尺度

分子尺度（對(duì)象：分子、原子）：決定物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)10－7～

10－3mm(C-S-H水化物、氫氧化鈣結(jié)晶)材料結(jié)構(gòu)尺度（對(duì)象：相和界面）：決定材料的物理性質(zhì)5×10－3mm(木材細(xì)胞壁)～240mm(磚塊)工程尺度（對(duì)象：材料）：決定材料的工程性質(zhì)10－3mm(金屬)～100mm（混凝土）～1000mm（砌體結(jié)構(gòu)））第二十八頁，共41頁。材料的變異性

樣本數(shù)或頻率密度第二十九頁，共41頁。材料品種 平均強(qiáng)度變異系數(shù)備注

(MPa) (%) 鋼材 460t 2 結(jié)構(gòu)低碳素鋼混凝土 40c 15 普通混凝土28d

立方體強(qiáng)度木材 30t 35 針葉木原材***

120t 18 無節(jié)疤、直紋針葉木

11t 10 結(jié)構(gòu)用木屑板纖維水泥制品18t 10 受力方向摻6%連續(xù)聚丙烯纖維磚砌體 20c 10 矮小的墻壁，磚直接碼放

不同建筑材料強(qiáng)度的變異性t:抗拉強(qiáng)度C:抗壓強(qiáng)度第三十頁，共41頁。材料變異性的表征常用平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差表示： 平均值： 標(biāo)準(zhǔn)偏差：為了真實(shí)地表征變異性大的材料的性能，需要有足夠的樣本數(shù)。第三十一頁，共41頁。

04課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容第一，通過對(duì)材料進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，獲得有關(guān)性質(zhì)的數(shù)據(jù)，例如強(qiáng)度、彈性模量，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或分析提供依據(jù)第二，材料加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)踐是非常重要的另一來源第三，由于材料科學(xué)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究得到的認(rèn)識(shí)。第三十二頁，共41頁。建筑材料材料科學(xué)土木與水利工程第三十三頁，共41頁。1)實(shí)踐性強(qiáng)接近工程實(shí)際，不像基礎(chǔ)理論課程那樣：對(duì)具體的現(xiàn)象或結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化、抽象；2)綜合性強(qiáng)面對(duì)浩瀚的工程學(xué)復(fù)雜問題，需要廣泛知識(shí)和綜合能力。不像基礎(chǔ)理論課程那樣，著重深入分析。建筑材料課程特點(diǎn)第三十四頁，共41頁。

學(xué)習(xí)建筑材料，有一個(gè)很深的印象，就是要懂得事物的模糊性，不確定的一面。以往的學(xué)習(xí)，我們總想得到一個(gè)確定的（精確的）解。但實(shí)際工程遠(yuǎn)不是這樣，我們必須面對(duì)不確定性、模糊性問題。希望從建材課開始培養(yǎng)這方面的能力——認(rèn)識(shí)和解決不確定性的問題。學(xué)習(xí)心得第三十五頁，共41頁。

基礎(chǔ)部分并不成什么體系，它只是列舉了一些研究材料性質(zhì)的考察角度，各章之間的聯(lián)系是松散的。因?yàn)槲覀儗?duì)具體材料的了解還很缺乏。只要留下一個(gè)印象，知道日后碰到問題時(shí)應(yīng)該翻什么書，看哪些部分就可以了。在日后具體材料的學(xué)習(xí)中，多聯(lián)系前面基礎(chǔ)部分的內(nèi)容，搞清楚材料為什么有它特有的性質(zhì)，增強(qiáng)基礎(chǔ)部分與后續(xù)部分的邏輯連貫性。

關(guān)于建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)心得第三十六頁，共41頁。建筑材料課程學(xué)習(xí)內(nèi)容緒論第一章建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)第二章金屬材料第三章混凝土第四章瀝青混凝土第五章砌體材料第三十七頁，共41頁。1.理論講授2.討論3.實(shí)驗(yàn)4.現(xiàn)場(chǎng)參觀第三十八頁，共41頁。

參考書:

ConstructionMaterials.E