單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,建 筑 材 料,Construction Materials,Construction Materials,&,Building Materials,,問(wèn)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？,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,,0.1,建筑材料,—,人類,—,環(huán)境的關(guān)系,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(wú)一不直接或間接地和建筑材料密切相關(guān)。,萬(wàn)里長(zhǎng)城,總長(zhǎng)度大約有,10,萬(wàn)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。,都江堰,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),。,現(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,建筑材料的可持續(xù)發(fā)展,Sustainable Development of Construction materials,,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,48.6m,3,；,,生產(chǎn),1,噸水泥耗煤,178kg,，排放約,1,噸,CO,2,。,,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,CO,2,，約占全世界總排放量的,7,％,。,建筑材料的可持續(xù)發(fā)展,Sustainable Development of Construction materials,,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。,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(guò)程的無(wú)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(guò)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(guò)程中的某個(gè)環(huán)節(jié)。,,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（,Life Cycle Assessment,）。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。,,新型建材促進(jìn) 結(jié)構(gòu)工程發(fā)展,,古羅馬,萬(wàn)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,。,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。,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),,,,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,,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。,,作為一位結(jié)構(gòu)工程師，無(wú)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,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)）,,,工程： 在約束條件下設(shè)計(jì),Engineering: Design under Constraint,,,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,,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(lái)說(shuō)，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(guò)來(lái)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。,0.3,,建筑材料的結(jié)構(gòu),—,性能,—,組成,,,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),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：,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）,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,－,3,mm (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,－,3,mm (,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,－,3,mm (,金屬,),～,100mm,（混凝土）～,1000mm,（砌體結(jié)構(gòu)））,材料的變異性,,樣本數(shù)或頻率密度,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(wú)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,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)。,,04,課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容,第一，通過(guò)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(lái)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),。,,,建筑材料,材料科學(xué),,土木與水利工程,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(wèn)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),,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(wèn)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(wèn)題。,學(xué)習(xí)心得,,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(wèn)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,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,,1.,理論講授,,2.,討論,,3.,實(shí),驗(yàn),,4.,現(xiàn)場(chǎng)參觀,,參考書,:,,Construction Materials.,E & FN SPON,,Concrete: Microstructure, Properies and Materials.,P. K. Mehta,,教科書,:,,,建筑材料,,清華大學(xué)出版社,思考題,,從綠色建筑與綠色建材角度，談?wù)勀銓?duì)學(xué)校建設(shè)綠色大學(xué)的設(shè)想和建議。,,,考核方式,,作業(yè),,考試＋學(xué)習(xí)心得、論文,,增大靈活性、發(fā)揮主動(dòng)性,,