建筑材料发展史梗概.pdf

建筑材 料发展史梗概 张端富 建筑材 料是随着人类的进 化而发 展 的 它 和人类文 明有着十分密切的关 系 人类历 史发展 的各个阶段 建筑材 料都是显 示它的 文 化的主要标志之一 建筑材料 的发展是一个悠 久而又缓慢的 过 程 原始人类为了躲避 雨雪 雷电和野兽 等的侵害 最 初是居住在洞穴中的 这种洞 穴 就是天然 的建筑物 人类为了适应自身 的生 存和发 展 从天然洞 穴之 中走 出来 开 始利用土 石 草 木 竹 等作为建筑材 料 这又 经 过 了 一 个漫 长的历史过程 以 后 随着人类的进 步对建筑物有了更高的要 求 建筑材料就从简单的 利用逐渐地过渡到 发 明和创造 开始出现了规矩石材的生 产和 砖瓦的烧制 由于砖 瓦的 出现 因而带来了 建筑的革新 地球上有了村庄和城市 有了 佛塔 神庙 寺院 建筑和建筑材料 总是互 相推动和促进的 新的建筑材料 的 出 现给建筑科学的 发展以新的推动 如建筑结 构的创新等 而建筑科学的发 展 又 对建筑 材料提出了新的更高的要求 现代建筑 材料的发展 已经突破了建筑 的范畴 它有了更加广 泛的发展和应用 一 人类初期的建筑材料 人类利 用建筑材料解决居 住问题 可以 追朔 到几十万年以前 在旧石器 时代 人类 居 住在洞穴中 到了新石器时代出现部份草 木窝棚 原始人类用石斧砍伐树木 用石铲 铲 草 以草 木 藤等作 为建筑材 料 学会构 木筑土 建造半地 穴式的 圆形或方 形小屋甚 至长方 形大 屋 随后又 发展 为地面建筑 西 安半坡氏族的圆形房子 说 明人类已开始了 定居的生 活 在新石器 时期 黄河 中游的 氏族部落 在黄土层为壁体的土 穴上 用木架 草泥建 造的简单穴居 浅穴 居 亦逐步地发 展 为地 面 的房屋 形 成聚落 另外在一九七三年开 始发掘的 河姆 渡遗址 也是新石 器时代 干 栏 注1 式建筑遗迹 是早期的木结构 建筑 梁柱间用桦卯接合 地板用企口板密 拼 有相当高的木构技术 开始创 造 了黄 河 长江 两大 流域灿烂 的原始文 化 在 国外 古埃及亦使 用棕搁木 芦苇 纸草 粘土 和土坯建造房屋 梁柱和承 重墙 相结合 石材也是我们 祖先较早 使用 的建筑材料 之一 大 约在170 0 0年前 人类从长期的 穴 居经 验中逐渐地产生 了原始的建筑观念 开 始利 用乱石堆垒遮掩洞口 用石 器对 洞穴进 行简单的修整 在人类历史上 工具的进 步 亦促迸了 建筑材料的创 新 进入青铜器 时代和 铁器 时代 人类 就有 了大规模砍伐森林和 利用石 材的能 力 我国 古代 在建筑上使 用石材开始于墙垣 内蒙 古赤峰 东八家石城遗址 可能是人 类最早 的 聚居处 遗址四周 用石块围垒 以防猛兽袭 击 商周时期 石材已用作柱础和 垫石 河 南安阳小屯商朝宫室遗址 有不少直 线排 列 一定间距的石柱础 柱础石全部用天然 卵石铺垫 战国时期开始兴 起的炼铁业 在很大程 度上推动 了采石业的发展 各种铁制工具 为石材的开采加工创造 了条件 在古埃及 用石材建造了一个义一个的 陵墓和金字塔 第一 座石材金字塔是萨卡拉 的昭赛尔金字塔 其基底东 西长1 2 6米 南 北长10 6米 高约6 0米 国王胡夫 的陵墓高 1 4 6 6米 底宽2 30 3 5米 用了2 3 0多万块经 过磨制的巨大石块 可以称得上是石建筑的 代表 古埃及人还用光滑 的大块花岗石板铺 地 用石料建造神庙 公元前七 六世纪 罗 马 的建筑术 达 到了很高的成就 这个时 期修 筑了罗马城 许多建筑物是用石材建造 的 如有名的罗马 圆形大剧场 可容纳观众 约五万人 火药的发 明使石材 的开采和加工 出现了 新的突破 石材在使用上更加广 泛 了 我国南北朝时期 由于佛教的兴盛 大 量 地修建石庙 石陵 石窟 如龙 门石窟 云 冈石窟 敦煌莫高石窟等 其雕琢技术水 平已经 很高 隋唐时期 石材开采加工水平 又有提高 公元61 1年建成的 山东历城 神 一通 寺四门塔 用青石砌成 河北赵县安济桥 北 京广安门外芦沟桥 苏州城南毗 毗河上的 宝带桥 都是我 国历史上著名的古石桥 其中赵县安济桥 全长5 0 8 2米 单跨3 7 3 7 米 矢跨比为五分之一 宽9 6米 属 坦 弧 大 石拱桥 该桥结构科学 用 料合理 即使 在 近代 也算是高水平的了 宋代 石材在宫殿 住宅 祠庙 陵 墓 寺塔 经憧 桥梁上得到更 广泛 的 应 用 明 清时期 石材建筑技术和石材艺术 又有了新的发展 二 砖瓦的出现和使用 瓦 的出现比砖 为早 大 约始于酉周 据 在西周 公元前十一世纪至77 1 年 遗址中 发现 那时已有板瓦 筒瓦 人字形断面的 脊瓦 和圆柱形 瓦钉 同时期 还 出 现了瓦 当 其表面有凸起的 餐 ta o 臀 行的 纹 卷云纹等 春秋时期已经使用青瓦 还 有半圆形和圆形瓦头 战国时期 制瓦技术 水平已经很高 出现 了有装饰图案的瓦 秦 汉两代的圆形瓦 当 其花纹疏朗而富变 化 隋唐 五代时期的瓦 有灰瓦 黑瓦和 琉璃瓦三种 灰瓦较为粗松 用于 一般建 筑 黑瓦质地紧密 经过打磨 多用于宫殿 和寺庙 长安明大宫出土的琉璃瓦以绿色居 多 蓝色次 之 唐朝重要建筑的屋 顶常用叠 瓦屋脊及鸦吻 瓦当则多用莲瓣图案 还有 用木做瓦 外涂油漆 和 镂铜 为瓦 的 宋代的琉璃瓦制造工 艺技术 达到 了较 高的水平 如北宋庆历四年 公元一044年 重建的开封赫国寺八角多层檐琉 璃塔 其所 用琉璃瓦比唐时有了较 大进步 瓦的出现 是中国古代建筑的重要进步 也是整个建筑 材料发展史上的一个重要阶段 砖在我国已有几 千年的历史 最初 出现 于公元前47 5年至2 2 1年 的战 国时期 在当 一时 的遗址 中 曾发现条 砖 方 砖 栏杆砖 并 使用大量 空心砖砌筑墓底和墓 壁 秦始皇统 一 中国后 兴建宫殿 都城 修筑 长城 陵 墓 都用了大量砖瓦 铺地方砖和 空心砖 有许多是模印花 纹的 从战国 西汉到东汉 墓 室结构由梁式 的空心砖逐步发展为顶部用拱券和弯窿 解 决 了商朝以来木撑墓所不能解决的防腐和耐 压 问题 当时拱券除用普通条砖外 还 用特 制的楔形砖和企口砖 汉代砖 石建筑和拱券 结构的进 一步发展 小块条砖成了贵重的墙 体结构 其质量 和尺寸 已和现代砖接近 其 长 宽 厚 的比例 为 4 2 1 说 明砖 在砌体中已具有模数性质 当 时 的砖除用于 陵墓 宫殿 城垣以外 还 用 于仓库 窑 室 井沟等 出现 了方砖 楔形砖和桦砖 以及装饰用的砖刻 秦 汉时期的砖瓦业确 实十分发达 后人称之为 秦砖汉 瓦 者 即源于此 随着人类历 史 的发展 砖的烧制技术逐 步提高 使用范围也逐步扩 大 砖结构从用 于 地下墓穴发展到用于地面的砖塔 房屋 等 隋 唐时期 出现 了砖木结构和砖木石 结构 在宫殿里用花砖铺地 宋 辽屯金时 期 不少城墙 道路用砖砌筑 许多规模巨 大 的佛塔 墓穴 也多用砖 建造 明 清时 期 故宫 长城 民居 砖的使 用更加广 泛 在现代 砖瓦业实现越械化生产 品种 有了增加 特别是解放后砖的生产得到进一 步发展 一九八四年全国各种砖的产量已达 2498 9亿块 我省一九 八六年亦达3 4亿块 三 金属建筑材料和玻璃 以金属作为建筑建材 虽在古代就已开 始利用 但是以钢铁作为建筑结构材料则始 于近代 随着铸铁业的兴起 1775年在英国 利用生铁建造了第一座塞文 河桥 该桥长跨 3 0米 高1 2米 1 786年法 国用铁建造了铁结 构屋顶的法 兰西剧院 在近代 由于钢铁 工业 的进一步发展 建筑上采用了钢铁框架结构 1 8 8 5年美国芝 加哥建造 了第一座钢框架结构桥 据考证 人类在公元前22 0 0年 第一次 生产玻璃 后来 人们开始学会吹制各种形 状的器皿 罗 马人首先将熔融玻璃液浇注在 平滑的物体表面上 摊平 冷却后制成初期 的平板玻璃 公元1至 5 世纪 产生了玻璃 成型吹制法 用 吹管蘸取适量 的玻璃液 吹成 圆筒形 切去 两端 沿纵向剪开 再将玻璃 烘软摊平 退 火后即 成平板玻璃 5至6 世 纪 拜占庭大帝国时期 建筑 的内装饰开始使用半透明 的小块彩色玻璃 至1 2 世 纪 都还不能生产纯净的透明玻璃 但可以生产含有各种杂质的彩色玻璃 当时 的哥特式建筑受拜占庭教堂的玻璃玛赛克的 启发 用彩色玻璃在整个窗子上镶嵌 图画 至1 5 世纪 彩色玻璃片 从小片 到大 片 由 深色到透明 生产技术上进步很大 从1 4 世纪到 1 8 世 纪 已能生 产圆 月形 的 平板玻璃和菱形玻璃板 至2 0 世 纪 为了采 光 的需要 铁和玻璃两种建 筑材料开始配合 使用 1 829至18 3 1年 在巴黎旧王宫的奥尔 良廓顶上应用铁构件与玻璃配合 建筑 1 8 5 1 年建造的伦敦 水晶宫 展 览馆 整座建 筑 物中 只 应用了铁 木 玻璃三种材料 1 87 6年巴黎的廉价商场是第一座以铁 和玻璃 建造起来的具 有全部自然采光的百货商店 1 90 8年 比利时人艾米尔 弗克 发明 了 拉引玻璃固定边子 的关键技术 1913年生产 了弗克法平板玻璃 1 925年美国匹兹堡平板 玻璃公司发明了无槽垂 直 引上法 1952年英 国皮尔金顿兄弟公司发明浮 法 新 技术 至 此 玻璃工业发展 到了一个新 的阶段 我国在东周时期已能制造玻璃珠 玻璃 璧等饰物 据今年陕西扶风法 门寺地宫出土 的 1 7件玻璃器皿和1 6件秘色 瓷器 可以看出 这些五光十色 斑驳 灿烂的玻璃器 皿 反映了 我 国在唐代的玻璃制造工 艺已日臻成熟 中 华民族在一千多年前 就善于向国外的先进技 术学习 并能够消化极萃 勇于创新 当 时 这些产 品完全可与西亚 风格的玻 璃器 皿 媲 美 旧中国的玻璃工业 十分落后 解放前除 了少数几个用机器生产的窗玻璃和瓶罐玻璃 以外 多数工厂是手工作业 的 设备简陋 劳 动条件差 品种不多 玻璃工业濒于停顿的 境地 现 代玻璃工 业 是解放后才发 展 起来 的 近几年 我国玻璃工业已发展到一个新 的水 平 到1 9 86年止 全 国已有17 0 家 玻 璃 企业 其中大 中型浮 法玻璃生产线五条 小 型浮 法生产线五条 九机窑1 2家 六机窑2 3 家 四机窑1 0家 三 机窑9 5家 小平拉10 0多 条 1986年设计能 力63 50万重量箱 实际生 产500 0万重量 箱 到1 99 0年还将建成 8 条浮 法线 那时 设计 能力可达9 5QO万重 量箱 预 计实产8 50 0 万重量箱 我 国19 8 4年总产量虽已跃居世界前列 但 人均产量仅0 4 8 m 2 低于1 9 8 0年美国 人 均3 1 6 m 苏联 人均 1 滩7 m 日本 人均 3 2m 及 西德人 均3 95m 2 的水平 我省19 8 6年玻璃产 量 为6 4 2 5 7万m 四 胶凝材料 混凝土 钢 筋混凝土的发展 胶凝材料的发展 亦可追 朔 到古代 那 时 人们 为了建造房屋 和其他建筑物 曾经 寻找粘结性的各种胶凝物质 例如粘土就是 最 早使用 的胶凝物质 由于粘土中含有极细 的分散颗粒 这些颗粒与水拌合后 能成为 容易加工 的可塑性矿物质 一定成份的粘土 砂浆在干燥后具有胶结性和相当 的强度 至 今在我 国许多地方仍使用切细 的稻草 植物 纤 维等掺入粘土作土砖和抹砌建筑物 人 类发 明火以后 火的利用促使胶凝材 料产生 了一次大 的飞跃 大约 在纪元前3 0 0 0 年 人类就 开始使用经 过锻烧的胶凝物质 如石膏 石灰等 古埃及 的金字塔 狮身人 首像和其他一些古建筑 就已经使用石膏和 石灰 作 为胶凝材料 这就是建材发展史上称 之 为石膏和石 灰 的时期 随着生产的发展 人们对建筑物 道 路 桥梁等都要求有较高强度能防止被流水 浸袭和 冲刷的胶凝物质 罗 马人在纪元初 开 始利 用掺有火 山灰 的石 灰砂浆 建造了建筑 物 古罗 马 庞 贝 城的遗迹就是用石灰 火山灰作胶凝材料建成的 后 来 由 于陶瓷 生 产的发展 人们又 用废陶瓷 碎砖磨碎后 混入石灰 来做成 水硬性胶泥使用 这个时期 被称之为石 灰 火山灰时期 但锻烧粘土的 使用 一直延续至今 人类社会进入到 资本主义时代 由于大 工 业的兴起 城市 仁业与民用建筑 交通 运输和军事建筑 的发展 对建筑 材料 特别 是对胶凝材料 提出了更高的要求 1756年 英国人约翰 斯梅顿 Jo ln s nea 土 幼 制 成水硬性石 灰 1 7 9 6年约瑟夫 派克制成罗 马水泥 18 1 0一18 25年发 现用人 工 配合原料 经高温缎烧磨细来制造水硬性胶凝物质 并 开始组织 生产 9 24年 1 0月2 1 日英国利兹 Le ad 的泥水工 约瑟夫 阿斯普丁 J A pdi五 设厂制造水 泥 并以 改进 人造石 块的生 产方法 一文 申请获 得专 利 并把他 制成 的水 泥命名为 波特兰 水泥 因水泥 凝结后的外观颜色与波特兰的石头相似而取 名 波特兰 硅 酸盐 水 泥 的 出 现 以及 1 855年贝塞麦炼钢法 转炉炼钢 法 出现后 钢铁工业 的发展 为建筑结构与建筑造型提 供了新的可能性 1 774年 英国艾地斯东 E I DY S T O N E 灯塔在建设 中第一 次采用了石 块与 混 凝土 石灰 粘土 砂 子 铁渣 的混合结构 但真正的 混凝土和钢筋混凝土则是近代的产 物 自此 混凝土和 钢筋混凝土在城市建 筑 道路 铁 路 公路 桥梁 宫殿 仓 库 车站 机场 地 铁 水坝 几厂 一各 个领域 得 到广 泛的使用 并使城市建筑 物及 立 交桥梁得以向空间发展 我 国近代胶 凝物质的发展 始于上世纪 末 1898年 清光绪1 5 年 创建唐山细棉土 厂 它以唐山 的石灰 石和广东 香 山县 的粘土 为原料 采 用立 窑生产水 泥 1 9 06年 创建 唐山启 新洋灰公司 采用迥转 窑生 产 采 用湿法工艺最早的是上海水泥厂 即1 923年 创建的上海华商水泥公司 我省水泥工业 发 展也很早 本世纪 三 十年代末创 建 华新水 泥 股份公司云南水泥厂 曾一度改 称海口水泥 厂 采用立窑生产 该厂于1 9 41年投产 下转44页 若设 计 2 0 0 混凝土每m 使用325 水泥 3 5 0公斤 每m 按 节约1 0 水泥计 为 3 5公 斤 价为2 8 7元 使用1 5 的粉煤灰代替1 0 的水泥 为5 2 5公斤 价为0 7 8 元 两相抵则 每m 握凝土 可节约资金吞0 9元 浇灌10 0 m 3 混凝土就可节约20 9元 因此 掺入适量球 磨粉煤灰代替部分水泥作为混凝土掺合料经 济效益无疑是好的 七屯结语 仅起到掺合料的作用 而且在它们的接触层 J 化学反应更深刻 5 从施工应用的情况看 掺入适量粉煤 灰取代部分水泥作为混凝土中的胶结料和掺 合料 质量良好 舜济效益明显 6 球磨粉煤灰拌制