《建筑材料》課件第0章

緒論0.1建筑材料的發(fā)展歷程 0.2建筑材料在建筑工程中的地位 0.3建筑材料的分類0.4建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)0.5本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求

建筑材料是隨著人類的進(jìn)化而發(fā)展的，它和人類文明有著十分密切的關(guān)系，在人類歷史發(fā)展的各個(gè)階段，建筑材料都是顯示各階段文明程度的主要標(biāo)志之一。建筑材料的發(fā)展是一個(gè)悠久而又緩慢的過(guò)程。原始人類為了躲避雨雪、雷電和野獸等的侵害，最初是居住在洞穴中的，這種洞穴，就是天然的建筑物。為了適應(yīng)自身的生存和發(fā)展，人類從天然洞穴之中走出來(lái)，開(kāi)始利用土、石、草、木、竹等天然材料來(lái)建造房屋。圖0-1就是利用天然材料建造的房屋，圖0-2是采用黏土磚建造的房屋。0.1建筑材料的發(fā)展歷程圖0-1傳統(tǒng)的吊腳樓

圖0-2采用黏土磚建造的房屋建筑材料的發(fā)展標(biāo)志著人類文明的進(jìn)步。人類的歷史也是按制造生產(chǎn)工具所用材料的種類進(jìn)行劃分的，由史前的石器時(shí)代，經(jīng)過(guò)青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，發(fā)展到今天的人工合成材料時(shí)代。

建筑材料是隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展而發(fā)展的，根據(jù)建筑物所用的結(jié)構(gòu)材料，可將建筑材料的發(fā)展大致分為以下三個(gè)階段：

(1)天然材料。天然材料是指取之于自然界，并只對(duì)其進(jìn)行了物理加工的材料，如天然石材、木材、黏土、茅草等。早在原始社會(huì)時(shí)期，人們?yōu)榱说钟暄╋L(fēng)寒和防止野獸的侵襲，便居于天然山洞或樹(shù)巢中；進(jìn)入石器、鐵器時(shí)代后，人們開(kāi)始利用簡(jiǎn)單的工具砍伐樹(shù)木和葦草，搭建簡(jiǎn)單的房屋，開(kāi)鑿石材建造房屋及紀(jì)念性構(gòu)筑物；進(jìn)入青銅器時(shí)代后，便開(kāi)始出現(xiàn)木結(jié)構(gòu)建筑。

(2)燒土制品。到了人類能夠用黏土燒制磚、瓦，用石灰?guī)r燒制石灰之后，土木工程材料才由天然材料進(jìn)入了人工生產(chǎn)階段。在封建社會(huì)，雖然我國(guó)古代建筑有“秦磚漢瓦”、描金漆繪裝飾藝術(shù)、造型優(yōu)美的石塔和石拱橋的輝煌，但實(shí)際上在這一時(shí)期，生產(chǎn)力發(fā)展是停滯不前的，所使用的結(jié)構(gòu)材料不過(guò)磚、石和木材而已。

(3)鋼筋混凝土。到了18、19世紀(jì)，隨著資本主義的興起，以及對(duì)大跨度廠房、高層建筑和橋梁等土木工程建設(shè)的需要，致使舊有材料在性能上已滿足不了新的建設(shè)要求，因此建筑材料在其他有關(guān)科學(xué)技術(shù)的配合下，進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，相繼出現(xiàn)了鋼材、水泥、混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土及其他材料。1889年巴黎世博會(huì)展示的埃菲爾鐵塔，成為當(dāng)時(shí)席卷世界的工業(yè)革命的象征，如圖0-3所示。

圖0-3埃菲爾鐵塔近幾十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和土木工程發(fā)展的需要，一大批新型建筑材料應(yīng)運(yùn)而生，逐漸出現(xiàn)了塑料、涂料、新型建筑陶瓷與玻璃、新型復(fù)合材料(纖維增強(qiáng)材料、夾層材料等)，但當(dāng)代主要的結(jié)構(gòu)材料仍為鋼筋混凝土。隨著社會(huì)的進(jìn)步以及為滿足環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗的需要，對(duì)建筑材料也提出了更高、更多的要求。因而，今后一段時(shí)間內(nèi)，建筑材料將向以下幾個(gè)方向發(fā)展：

(1)輕質(zhì)高強(qiáng)。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料自重大(每立方米重約2500kg)，因而限制了建筑物向高層、大跨度方向的進(jìn)一步發(fā)展。如果能夠減輕材料自重，則可很大程度地提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，世界各國(guó)都在大力發(fā)展高強(qiáng)混凝土、加氣混凝土、輕骨料混凝土、空心磚、石膏板等材料，以適應(yīng)土木工程發(fā)展的需要。

(2)節(jié)約能源。建筑材料的生產(chǎn)能耗和建筑物使用能耗約占國(guó)家總能耗的20%～35%，研制和生產(chǎn)低能耗的新型節(jié)能建筑材料是構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的需要。

(3)利用廢渣。充分利用工業(yè)廢渣、生活廢渣、建筑垃圾生產(chǎn)建筑材料，將各種廢渣盡可能資源化，以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約自然資源，使人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

(4)智能化。所謂智能化材料，是指材料本身具有自我診斷和預(yù)告破壞、自我修復(fù)的功能，以及可重復(fù)利用性。建筑材料向智能化方向發(fā)展，是人類社會(huì)向智能化社會(huì)發(fā)展過(guò)程中降低成本的需要。

(5)多功能化。利用復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)多功能材料、特殊性能材料及高性能材料，對(duì)提高建筑物的使用功能、經(jīng)濟(jì)性及加快施工速度等具有十分重要的作用。

(6)綠色化。綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是以改善生產(chǎn)環(huán)境、提高生活質(zhì)量為宗旨的。綠色產(chǎn)品具有多功能，不僅無(wú)損而且有益于人的健康；產(chǎn)品可循環(huán)或回收再利用，或形成無(wú)污染環(huán)境的廢棄物。因此，生產(chǎn)材料所用的原料盡可能少用天然資源，大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物；采用低能耗制造工藝和對(duì)環(huán)境無(wú)污染的生產(chǎn)技術(shù)；在產(chǎn)品配制和生產(chǎn)過(guò)程中，不使用對(duì)人體和環(huán)境有害的污染物質(zhì)。

建筑材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑材料和建筑設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑經(jīng)濟(jì)及建筑施工等一樣，是建筑工程學(xué)科的一部分，而且是極為重要的部分。一個(gè)優(yōu)秀的建筑師總是把建筑藝術(shù)和以最佳方式選用的建筑材料融合在一起的。結(jié)構(gòu)工程師只有很好地了解了建筑材料的性能后，才能根據(jù)力學(xué)計(jì)算，準(zhǔn)確地確定建筑構(gòu)件的尺寸和創(chuàng)造出先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式。0.2建筑材料在建筑工程中的地位建筑經(jīng)濟(jì)學(xué)家為了降低造價(jià)、節(jié)省投資，在基本建設(shè)中，首先要考慮的是節(jié)約和合理地使用建筑材料。而建筑施工和安裝的全過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是按設(shè)計(jì)要求把建筑材料逐步變成建筑物的過(guò)程。它涉及材料的選用、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及加工等諸方面?？傊?，從事建筑工程的技術(shù)人員都必須了解和掌握建筑材料的有關(guān)技術(shù)知識(shí)，而且使所用的材料都能最大限度地發(fā)揮其效能，并合理、經(jīng)濟(jì)地滿足建筑工程上的各種要求。

圖0-4國(guó)家體育場(chǎng)從根本上說(shuō)，建筑材料是一切建筑的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑工程的質(zhì)量，材料決定了建筑和施工方法。新材料的出現(xiàn)，可以促使建筑形式的變化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的革新。土木工程中許多技術(shù)問(wèn)題的突破，往往依賴于工程材料問(wèn)題的解決。例如黏土磚的出現(xiàn)，產(chǎn)生了磚木結(jié)構(gòu)的建筑；水泥和鋼筋的出現(xiàn)，產(chǎn)生了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑；輕質(zhì)高強(qiáng)材料的出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)代建筑向高層和大跨度方向發(fā)展。圖0-4所示的我國(guó)國(guó)家體育場(chǎng)所用材料是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)Q460鋼材，它撐起了“鳥(niǎo)巢”的鐵骨鋼筋。輕質(zhì)材料和保溫材料的出現(xiàn)對(duì)減輕建筑物的自重、提高建筑物的抗震能力、改善工作與居住環(huán)境條件等起到了十分有益的作用，并推動(dòng)了節(jié)能建筑的發(fā)展。新型裝飾材料的出現(xiàn)使得建筑物的造型及建筑物的內(nèi)外裝飾煥然一新，生氣勃勃?？傊?，新材料的出現(xiàn)遠(yuǎn)比通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算和采用先進(jìn)施工技術(shù)對(duì)土木工程的影響大，土木工程歸根到底是圍繞著建筑材料來(lái)開(kāi)展的生產(chǎn)活動(dòng)，建筑材料是土木工程的基礎(chǔ)和核心。

[工程實(shí)例分析0-1]

建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑工程的質(zhì)量

現(xiàn)象

1998年，長(zhǎng)江流域發(fā)生了千年一遇的洪水。九江大堤決口，原因是防洪大堤的防滲墻原本應(yīng)采用水泥漿，結(jié)果用泥漿所替代。朱镕基怒斥其為“豆腐渣工程”。

重慶綦江垮橋事故。虹橋是連接綦江新、舊城區(qū)的一座中承式拱形橋，1999年1月4日18時(shí)52分，橫跨重慶綦江縣新舊城區(qū)的虹橋隨著一聲巨響，整個(gè)橋身在沒(méi)有任何先兆的情況下突然垮塌。一剎那，橋身及拱架摔為四節(jié)拍向水面。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這次人行橋梁垮塌事故至少造成24人死亡，11名武警士兵和部分群眾下落不明，14人受傷。此事故與領(lǐng)導(dǎo)受賄，企業(yè)生產(chǎn)、銷售不符合安全標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品有關(guān)，相關(guān)責(zé)任人受到了嚴(yán)懲。

廣東某跨海橋，其橋面原來(lái)使用的鋼纖維混凝土，在使用了一年以后出現(xiàn)了許多裂紋，后來(lái)要鏟去重新鋪瀝青混凝土，從而大大增加了工程的造價(jià)。

原因分析通過(guò)對(duì)工程事故的分析發(fā)現(xiàn)，工程質(zhì)量與建筑材料有關(guān)的比例是相當(dāng)高的，事故產(chǎn)生的原因主要是以次充好，偷工減料，選擇、使用材料不當(dāng)?shù)取?/p>

0.3.1建筑材料的定義及基本要求

1.建筑材料的定義

建筑材料的定義有廣義與狹義兩種。

廣義的建筑材料是指建造建筑物和構(gòu)筑物的所有材料，包括使用的各種原材料、半成品、成品等的總稱，如黏土、鐵礦石、石灰石、生石膏等。

狹義的建筑材料是指直接構(gòu)成建筑物和構(gòu)筑物實(shí)體的材料，如混凝土、水泥、石灰、鋼筋、黏土磚、玻璃等。0.3建筑材料的分類

2.建筑材料的基本要求

建筑材料必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)基本要求：

(1)滿足建筑物本身的技術(shù)性能要求，保證能正常使用。

(2)在使用過(guò)程中，能抵御周圍環(huán)境的影響與有害介質(zhì)的侵蝕，保證建筑物的合理使用壽命，同時(shí)也不能對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生危害。0.3.2建筑材料的分類

可從不同角度對(duì)建筑材料進(jìn)行分類。

(1)

按建筑材料在建筑物中所處的部位進(jìn)行分類，可將其分為基礎(chǔ)、主體、屋面、地面等材料。

(2)按建筑材料使用功能進(jìn)行分類，可將其分為結(jié)構(gòu)(梁、板、柱、墻體)材料、圍護(hù)材料、保溫隔熱材料、防水材料、裝飾裝修材料、吸聲隔音材料等。

(3)按建筑材料的化學(xué)成分和組成特點(diǎn)進(jìn)行分類，可將其分為無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料和由這兩類材料復(fù)合而成的復(fù)合材料，如表0-1所示。

表0-1建筑材料的分類

建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是生產(chǎn)、流通和使用單位檢驗(yàn)、確定產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的技術(shù)文件。建筑材料相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部門(mén)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是全國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)，屬國(guó)家指令性技術(shù)文件，均必須嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行，尤其是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有四大類：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ)、地方標(biāo)準(zhǔn)(DB)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB)。

各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)都有各自的部門(mén)代號(hào)，例如：G表示國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；GBJ表示建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；0.4建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ表示建工行業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；JC表示國(guó)家建材局標(biāo)準(zhǔn)；YB表示冶金部標(biāo)準(zhǔn)；ZB表示國(guó)家級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。各個(gè)國(guó)家均有自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，例如“ASTM”代表美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、“JIS”代表日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、“BS”代表英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、“DIN”代表德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等。另外，在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)稱國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其代號(hào)為“ISO”。標(biāo)準(zhǔn)的表示方法，系由標(biāo)準(zhǔn)名稱、部門(mén)代號(hào)、編號(hào)和批準(zhǔn)年份等組成。

(1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，GB表示國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，全國(guó)必須執(zhí)行。執(zhí)行國(guó)標(biāo)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)都不得低于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。GB/T表示國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)。例如，《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164—2011，標(biāo)準(zhǔn)的部門(mén)代號(hào)為GB，編號(hào)為50164，批準(zhǔn)年份為2011年。

(2)行業(yè)(部)標(biāo)準(zhǔn)，如建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55—2011，標(biāo)準(zhǔn)的部門(mén)代號(hào)為JGJ，編號(hào)為55，批準(zhǔn)年份為2011年。

(3)地方標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)為DB，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)為QB。

“建筑材料”是土建類專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。

本課程的任務(wù)是使學(xué)生具有建筑材料的基本知識(shí)，在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)、施工和工程監(jiān)理時(shí)能正確認(rèn)識(shí)和利用建筑材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，并掌握各類建筑材料所具有的使用功能，為以后相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。0.5本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求學(xué)習(xí)本課程的基本要求是：

(1)熟練掌握建筑工程中常用的建筑材料的品種、規(guī)格、性能以及其合