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建筑材料ConstructionMaterials 1 第一章绪论 一 建筑材料的定义与分类1 建筑材料的定义广义 指建造建筑物和构筑物的所有材料 包括使用的各种原材料 半成品 成品等的总称 狭义 指直接构成建筑物和构筑物实体的材料 一切建筑工程都是由各种各样的建筑材料组成 2 建筑材料的分类 2 化学组成 无机 有机 复合 金属 钢铁铝铜非金属 无机胶凝材料 陶瓷和玻璃 天然石材 砂浆 混凝土 黑色 钢铁有色 铝 铜 植物 木 竹沥青 石油 煤合成高分子 塑料 橡胶 粘胶剂 涂料 油漆 等 金属 非金属 钢筋混凝土有机 无机 沥青砼 纤维砼 3 使用性能 建筑结构材料 构成受力构件和结构的材料 如梁 板 柱 框架等 要求强度和耐久性能满足要求 墙体材料 实心砖 空心砖 砼砌块 石膏板为了改进普通粘土砖块小 自重大 耗土多等缺点 正向轻质 高强度 空心 大块的方向发展 比如推广使用利用工业废料制砖或生产空心砖等 建筑功能材料 非承重用建筑材料 隔音 吸声 采光 装饰 防水 4 粉煤灰砌块 5 玻璃 木地板 6 经历了古代 近代和现代三个阶段 古代建筑工程所用的材料 当地的天然材料 土 石块 树枝 竹 茅草 芦苇等 人造材料 土坯 石材 木材 砖 瓦 青铜 铁 铅 以及混合材料如草筋泥 混合土等 古代建筑工程所用的工具 石斧 石刀等简单工具斧 凿 锤 钻 铲等青铜和铁制工具 以及订桩机 桅杆起重机等简单施工机械 二 建筑材料的发展 7 近代建筑工程材料1824年阿斯普丁发明波特兰水泥1859年贝塞麦发明转炉炼钢法 钢材1875年法国修建钢筋混凝土桥1928年发明预应力混凝土 1875年 法国的一位园艺师蒙耶建成了世界上第一座钢筋混凝土桥 这座桥长16米 宽4米 是座人行的拱式体系桥 由于普通混凝土的抗拉强度较低 通过给混凝土结构物预加压应力的方法 使混凝土承重结构的受拉区处于受压状态 在混凝土产生拉应力时 用预压应力抵消 从而提高混凝土的使用性能 8 土工合成材料 合成材料应用于岩土工程时称为土工合成材料 广泛应用于隔离 防渗 疏排 加固 防护 美化等岩土工程和环境工程中 具有较高的强度和较好的耐霉烂性和耐腐蚀性 加筋土挡墙 复合材料 FRP复合材料 Fiberreinforcedpolymer 现代建筑工程材料特点 1 轻质高强材料 2 无污染 低能耗 可持续发展 3 智能化 应用高科技实现对材料及产品各种功能的可控可调 能感知外部刺激 能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料 9 国内建筑材料的发展 10 11 赵州桥单孔圆弧形石拱桥 隋代公元595年 605年 八达岭长城 12 山西应县木塔 辽清宁二年 公元1056年 塔建造在四米高的台基上 塔高67 31米 底层直径30 27米 呈平面八角形 整个木塔共用红松木料3000立方 约2600多吨重 13 纽约哥伦布园环传媒中心 14 绿化混凝土 15 三峡工程 三峡工程主体建筑物混凝土浇筑量 万立方米 钢材 万吨 金结安装占 万吨 是世界上工程量最大的水利工程 总投资为954 6亿元 按1993年物价水平计算 其中枢纽工程500 9亿元 移民安置300 7亿元 输变电工程153亿元 总投资约1800亿元人民币 16 水立方 外层膜结构数量达到了1437块 膜结构采用ETFE材料 乙烯 四氟乙烯共聚物 这种材料质地轻巧 但强度却超乎想象 ETFE膜的强度可承受一辆汽车 性感十足的水立方 17 吉萨金字塔群埃及开罗附近的吉萨高原 包括三座金字塔及狮身人面像 第四王朝法老胡夫的金字塔最大 底面正方形 边长230 5m 高146 59m 230余块巨石垒砌 每块石头平均2000多公斤 最大的100多吨 国外建筑工程 18 艾菲尔铁塔1887 1889年在法国巴黎市中心建造 高达320 7m 由18000多个钢铁部件和250万个铆钉铆接而成 总重8500t 地面处为边长100m的正方形 帝国大厦1929 1931年建成 102层 高381m 1950年在顶部加建电视塔后448m 采用钢结构 重365000t 用钢51900t 19 于1998年4月建成的世界上跨度最大的悬索桥 这座大桥架设在神户市和淡路岛北端之间的明石海峡上 大桥全长3 910米 中央支距长1 990米 2根主缆直径为l122mm 为世界上直径最大的主缆 大桥可以抗8 5级地震 而且在每秒风速为80米的暴风下仍然可以确保安全 明石海峡大桥 20 建筑工程的未来 1 向更高发展日本拟建的SKYCITY 高2000m 可容纳100万人居住 21 2 向太空发展 3 向海洋发展 4 向信息化 智能化发展在建筑工程的设计 施工过程中 充分利用计算机的功能 实现信息自动采集 精确分析 房屋和设备的智能检测和控制等 22 3 建筑材料在建筑工程中的地位 设计 结构 经济 施工 决定建筑形式和施工方法 建筑材料费用占建筑总造价的一半以上 并呈上升趋势 材料强度提高构件截面尺寸减小可利用空间增大 同时自重降低 地基负荷减少 粉煤灰砌块 空心砌块取代粘土砖 可减少建筑物自重 改善墙体的保温性能 还可节省资源 轻质高强材料有利于机械化施工 加速工程施工进度 23 例如 现代高层建筑和大跨度结构需要高强轻质材料 如汉口火车站 化学工业厂房 港口工程 海洋工程等需要耐化学腐蚀材料 建筑物下部结构 地铁和隧道工程等需要高抗渗防水材料 如武汉 上海等地的地铁均建在含水层中 建筑节能需要高效保温隔热材料 严寒地区的工程需要高抗冻性材料 核工业发展需要防核辐射材料 如大亚湾核电站 为将建筑物装修得更美观 则需要各种绚丽多彩的装饰材料等等 如武汉市的超高层建筑的外墙 24 四 建筑材料的标准化 StandardizationofConstructionMaterials 1 建筑材料的技术标准是产品质量的技术依据 生产企业 使用部门 我国绝大多数的建筑材料都制订有产品的技术标准 这些标准一般包括 产品规格 分类 技术要求 检验方法 验收规则 标志 运输和贮存等方面的内容 25 2 建筑材料的技术标准及代号 1 国家标准 行业标准和企业标准建筑材料的技术标准分为国家标准 行业标准和企业标 各级标准分别由相应的标准化管理部门批准并颁布 我国国家技术监督局是国家标准化管理的最高机关 国家标准和部门行业标准都是全国通用标准 是国家指令性技术文件 各级生产 设计 施工等部门 均必须严格遵照执行 2 各级标准都有各自的部门代号例如 GB 国家标准 GBJ 建筑工程国家标准 JGJ 建设部行业标准 JC 国家建材局标准 YB 冶金部标准 ZB 国家级专业标准等等 26 3 标准的表示方法系由标准名称 部门代号 编号和批准年份等组成例如 A 国家标准 烧结普通砖 GB5101一93 标准的部门代号为GB 编号为5101 批准年份为 1993年 B 建材行业标准 建筑水磨石制品 JC507一93 标准的部门代号为JC 编号为507 批准年份为1993年 27 4 其它国家的标准及代号各个国家均有自己的国家标准 例如 ANS 代表美国国家标准 AmericanNationalStandard ASTM 代表美国材料与试验学会标准 AmericanSocietyforTestingandMeterials JIS 代表日本国家标准 JapaneseIndustrialStandard BS 代表英国标准 BritishStandard DIN 代表德国标准等 DeutscheIndustricNormen NF 代表法国标准等 NormesFrancaises 另外 在世界范围内统一执行的标准称国际标准 其代号为 ISO InternationalStandardOrganization 28 五 本课程的学习任务与内容 基本任务 使学生通过学习 获得建筑材料的基础知识 掌握建筑