建筑材料的发展历史、在建筑工程中的作用,分类_建筑材料

建筑材料,ConstructionMaterials,ConstructionMaterials,&BuildingMaterials,问题,1.你们知道哪些建筑材料？2.最古老的建筑材料都有哪些？3.今天用量最大、用途最广的是什么建筑材料？4.建筑材料与结构工程材料的异同点在哪里？,绪论,0.1建筑材料人类环境关系0.2建筑材料工程结构关系0.3建筑材料的组成结构性能关系0.4建筑材料课程的特点与学习内容,0.1建筑材料人类环境的关系,建筑材料人类环境,建筑材料是人类建造活动所用一切材料的总称。人类社会的基本活动衣、食、住、行，无一不直接或间接地和建筑材料密切相关。,万里长城,总长度大约有10万里以上！所用建筑材料：土、石、木料、砖、石灰关外有关、城外有城，其材料运输量之浩大、工程之艰巨世所罕见。体现出我国古代建筑工程的高度成就，表现出我国古代劳动人民的聪明才智。,都江堰,河北赵州石桥,建于1300多年前（桥长约51m，净跨37m）建造该桥的石材为青白色石灰岩比意大利人建石拱桥晚400多年,但在主拱肋与桥面间设计“敞肩拱”，比外国早了1200多年敞肩拱不仅减轻自重、节省材料、减轻桥基负担，使桥台轻巧，且位移很小，地基下沉甚微，且拱圈内应力很小，是至今位移和沉陷微小且不坠的重要原因之一；该桥拱轴线和恒载压力线甚接近，拱圈各横截面只受压力或微小拉力。该二线重合道理，到现代才认识。,现代主要结构工程材料,钢材、混凝土钢混凝土复合、组合砌体混凝土钢材复合,各种桥梁,建筑材料的可持续发展SustainableDevelopmentofConstructionmaterials,建筑材料生产消耗大量自然资源、能源，并产生废气、废渣，对环境构成污染。如冶炼1吨钢耗煤1.66吨、水48.6m3；生产1吨水泥耗煤178kg，排放约1吨CO2。全世界目前每年生产25亿多吨水泥（我国占其中52%）；排放的CO2，约占全世界总排放量的7。,建筑材料的可持续发展SustainableDevelopmentofConstructionmaterials,同时，建筑材料生产又可以消纳与利用许多工、农业废料，包括有毒或放射性的废料。如电厂的粉煤灰；冶炼铁、铝、铜排放的矿渣以及许多农产品的秸杆、谷壳等。,可持续发展,实现可持续发展建筑有两种观点：一是强调材料使用过程的无害性；二是强调能耗，即节能。,前者往往指责后者在降低生产、制造过程中能耗的同时，却提高了合体能耗。,这种分歧的根源在于绿色建材是一个系统工程的概念，不能只看成是生产或使用过程中的某个环节。,评价绿色建材与环境协调能力的方法一般都用生命周期评价方法（LifeCycleAssessment）。该方法是对建筑材料整个生命周期里的环境污染、能源和资源消耗与资源影响大小进行评价，包括规划设计、建造、建造物日常维护使用以及破坏拆除所损耗的运输能源等。,新型建材促进结构工程发展,古罗马万神殿，素混凝土半球穹顶直径43.5m，重12000吨。波兰世纪大厅钢筋混凝土肋形拱顶直径65m，重1500吨。墨西哥一饭店双曲抛物面钢混薄壳屋盖直径32m、厚4cm，重仅100吨。德国园艺展览厅双曲抛物面玻璃纤维增强水泥屋盖，直径31m、厚1cm，重25吨。现代的轻钢彩板仅厚1mm，可现场加工成大跨度屋面，重量进一步减轻；而膜建筑厚度仅为0.2mm，用其搭建的新型膜结构每平方米重量才20Kg。,材料的进步促进结构与施工的进步,高强结构材料高耸大跨结构高效减水剂泵送混凝土施工“鸟巢”的设计理念是先进的，但目前可供使用的材料不能满足要求，只能放弃部分功能。,新型结构工程材料,纤维增强材料轻钢彩板建筑膜建筑玻璃与金属结构,结构设计与材料性能的关系,熟悉建筑材料的基本知识、掌握各种新材料的特性，是进行结构设计必要的基本条件，否则会影响结构物的外观、使用功能或耐用性。反之，从事材料研究的人们可能由于对结构、对工程环境不够了解，也会事倍功半，甚至产生相反的结果。,湖南某大桥,施工是运用建筑材料实现设计意图的中间环节，也是建筑材料生产的最终环节。因此，施工既是结构设计得到充分体现的必要保证；也是建筑材料性能能够正常发挥的重要保证。,作为一位结构工程师，无论是从事设计、施工还是科研，都必须要注意创新，今后世界的竞争是很激烈的，要努力处于领先地位。,杨裕球(林同炎公司副总裁）,注重创新，提高综合能力,工程师是做什么的？,科学讲分析，它设法去了解自然是什么；工程要综合，它努力去创造可能的东西。Wm.A.Wulf（美国工程院院长）,工程：在约束条件下设计Engineering:DesignunderConstraint,工程是创造，是设计可能的东西，但它受到自然、造价、安全的考虑，可靠性、环境的影响，可制造性、可维护性以及许多其他的“性”的限制。美国工程院院长Wm.A.Wulf,规范和标准是在总结前人大量实践的基础上制订的，需要尊重，但是并不等于照抄、照搬。伴随着工程实践的创新和发展，规范和标准也需要不断更新、不断完善。从这个角度来说，与设计、施工相结合的科研工作，目的就在于将规范和标准不断地推进，反过来促进工程实践与理论的发展，这也是培养高层次的结构工程师和设计人才的需要。,0.3建筑材料的结构性能组成,性能,组成,结构,材料的结构性能组成关系材料科学的主要任务,建筑材料的种类,结构材料围护材料隔热材料,防水材料吸音与隔声材料装饰材料,按功能分类,按组成分类：,对结构材料的性能要求,强度力学性能变形性能耐久性能其他性能（快速交付使用；经济性）,分析材料的尺度,分子尺度（对象：分子、原子）：决定物质的化学性质107103mm(C-S-H水化物、氢氧化钙结晶)材料结构尺度（对象：相和界面）：决定材料的物理性质5103mm(木材细胞壁)240mm(砖块)工程尺度（对象：材料）：决定材料的工程性质103mm(金属)100mm（混凝土）1000mm（砌体结构）,材料的变异性,样本数或频率密度,材料品种平均强度变异系数备注(MPa)(%)钢材460t2结构低碳素钢混凝土40c15普通混凝土28d立方体强度木材30t35针叶木原材*120t18无节疤、直纹针叶木11t10结构用木屑板纤维水泥制品18t10受力方向掺6%连续聚丙烯纤维砖砌体20c10矮小的墙壁，砖直接码放,不同建筑材料强度的变异性,t:抗拉强度C:抗压强度,材料变异性的表征,常用平均值和标准偏差表示：平均值：标准偏差：,为了真实地表征变异性大的材料的性能，需要有足够的样本数。,04课程特点与学习内容,第一，通过对材料进行力学试验，获得有关性质的数据，例如强度、弹性模量，为结构设计或分析提供依据第二，材料加工、运输和现场施工的实践是非常重要的另一来源第三，由于材料科学和检测技术的发展，对材料的物理和化学结构进行深入研究得到的认识。,建筑材料,材料科学,土木与水利工程,1)实践性强接近工程实际，不像基础理论课程那样：对具体的现象或结构进行简化、抽象；2)综合性强面对浩瀚的工程学复杂问题，需要广泛知识和综合能力。不像基础理论课程那样，着重深入分析。,建筑材料课程特点,学习建筑材料，有一个很深的印象，就是要懂得事物的模糊性，不确定的一面。以往的学习，我们总想得到一个确定的（精确的）解。但实际工程远不是这样，我们必须面对不确定性、模糊性问题。希望从建材课开始培养这方面的能力认识和解决不确定性的问题。,学习心得,基础部分并不成什么体系，它只是列举了一些研究材料性质的考察角度，各章之间的联系是松散的。因为我们对具体材料的了解还很缺乏。只要留下一个印象，知道日后碰到问题时应该翻什么书，看哪些部分就可以了。在日后具体材料的学习中，多联系前面基础部分的内容，搞清楚材料为什么有它特有的性质，增强基础部分与后续部分的逻辑连贯性。,关于建筑材料科学基础,学习心得,建筑材料课程学习内容,绪论第一章建筑材料科学基础第二章金属材料第三章混凝土第四章沥青混凝土第五章砌体材料,1.理论讲授2.讨论3.实验4.现场参观,参考书:,Cons