建筑材料概論

1、 一切建筑的基礎(chǔ) 建筑材料建筑材料 緒 論 一.建筑材料的定義與分類 廣義：用于土木工程中的所有材料。包括構(gòu)成建筑物、構(gòu)筑物的材料；施工過程中所需要的輔助材料；各種建筑器材。 狹義：直接構(gòu)成土木工程實體的材料。2.按使用功能分類1.按化學(xué)成分分類建筑材料無機材料非金屬材料天然石材：石子，砂，毛石，料石燒土制品：黏土磚，瓦，空心磚，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特種玻璃 無機膠凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各種水泥混凝土及砂漿：普通混凝土，輕混凝土，特種混凝 土，各種砂漿硅酸鹽制品：粉煤灰磚、灰砂磚，硅酸鹽砌塊絕熱材料：石棉，礦棉，玻璃棉，膨脹珍珠巖金屬材料黑色金屬：生鐵、碳素鋼、合金鋼、不銹

2、鋼有色金屬：鋁，鋅，銅及其合金有機材料植物質(zhì)材料木材，竹材，軟木，毛氈瀝青材料石油瀝青，煤瀝青，瀝青制品高分子材料塑料，橡膠，涂料，膠粘劑復(fù)合材料無機-有機復(fù)合材非金屬-金屬復(fù)合其他復(fù)合材料聚合物混凝土、瀝青混凝土，水泥刨花板，玻璃鋼鋼筋砼、鋼絲網(wǎng)水泥板、鋁塑復(fù)合板、鋁箔面油氈水泥石棉制品、不銹鋼包覆鋼板 返回建筑材料按化學(xué)成分分類建筑材料結(jié)構(gòu)材料承重材料 ：石材，磚，水泥混凝 土，鋼筋、木材等非承重材料：玻璃、瓦、涂料墻體材料磚及砌塊：普通磚、空心磚，硅酸鹽 及砌塊等墻板：砼墻板、石膏板、復(fù)合墻板等功能材料防水材料：瀝青及其制品 絕熱材料：石棉、礦棉，玻璃棉、膨 脹珍珠巖石等吸聲材料；木絲板

3、、毛氈，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃等 裝飾材料：涂料、塑料裝飾材料、鋁 材等建筑材料按使用功能分類建筑材料結(jié)構(gòu)材料承重材料 ：石材，磚，水泥混凝土，鋼 筋、木材等非承重材料：玻璃、瓦、涂料功能材料防水材料：瀝青及其制品 絕熱材料：石棉、礦棉，玻璃棉、膨脹珍 珠巖石等吸聲材料；木絲板、毛氈，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃等 裝飾材料：涂料、塑料裝飾材料、鋁材等建筑材料按使用功能分類建筑材料按使用部位分類墻體材料、屋面材料、地面材料 二、建筑材料的發(fā)展 建筑材料的發(fā)展是隨著人類社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高而向前發(fā)展的。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，對建筑物的規(guī)模、質(zhì)量等方面的要求愈來愈高，這種要

4、求與工程材料的數(shù)量、品種、質(zhì)量等都有著相互依賴和相互矛盾的關(guān)系。工程材料的生產(chǎn)與使用就是在不斷的解決這個矛盾的過程中不斷向前發(fā)展的。同時相關(guān)學(xué)科的進步也為工程材料的發(fā)展提供了有利的條件。建筑材料遠古時期穴居巢處石器時代挖土鑿石為洞伐木搭竹為棚秦磚漢瓦時代 胡夫金字塔， （2670 BC)：高146.59m, 底部232m建方，石材、石灰、石膏為主要建造材料，共用 230多萬塊、每塊重1.5160T的巖石砌成。石塊間合縫嚴密，不用任何粘合物。如把這些石頭鑿成平均一立方英尺的小塊并排列成行，其長度相當(dāng)于地球周長的2/3.工程浩大。結(jié)構(gòu)精細，其建造涉及測量學(xué)、天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)和數(shù)學(xué)等各領(lǐng)域，被稱

5、之為人類歷史上最偉大的石頭建筑 。萬里長城（200 BC)：條石、大磚、石灰砂漿為主要建造材料?，F(xiàn)存的長城，主要是六百多年前的明朝在前人的基礎(chǔ)上修筑的，東起山海關(guān)，西至嘉峪關(guān)，全長6000多公里。據(jù)粗略估計：即使單把現(xiàn)存長城所用的磚石土方，筑成一道2米厚、4米高的圍墻，那么它可以環(huán)繞地球一周多 古羅馬斗獸場（70-80 AC)：全部用混凝土、石灰、浮石建造，部位不同，用料也不同。觀眾席依托在底層七圈柱墩上，采用了筒形、交叉拱、環(huán)形拱、放射形拱的技術(shù)，結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)一。柱子全部用大理石壘砌，堅固異常，雖經(jīng)2000年的風(fēng)雨剝蝕，整個結(jié)構(gòu)仍十分堅固。斗獸場設(shè)計科學(xué)合理，在建筑功能、形式和結(jié)構(gòu)上達到高度的

6、和諧，代表了古羅馬建筑藝術(shù)和技術(shù)的杰出成就。印度泰姬陵 泰姬陵是聞名世界的印度伊斯蘭建筑的代表作。17世紀印度莫臥爾王朝第五代皇帝沙賈汗為他的寵后泰姬瑪哈爾修建了這座陵墓，從1631年動工，歷時22年才完工。陵墓完全用白色大理石筑成，陵園占地面積17萬平方米，中間有一個十字形水池，中心是噴泉。 從陵園大門到陵墓，有一條用紅石鋪成的甬道。陵墓兩側(cè)各有一座清真寺，陵墓四方，有四座41米高的尖塔。泰姬陵建筑集中了印度、中東、波斯的建筑藝術(shù)特點，整個布局完美、和諧，是建筑史上不可多得的杰作。歐洲工業(yè)革命給工程界帶來質(zhì)的飛躍 到十八世紀為止雖然人類經(jīng)過了漫長的發(fā)展過程，但生產(chǎn)力停滯不前，土木工程材料的發(fā)

7、展也極為緩慢，建筑材料無論在質(zhì)上還是量上，都沒有出現(xiàn)很大的飛躍，仍長期限于磚、石、木材作為結(jié)構(gòu)材料。 1760年開始的歐洲工業(yè)革命改變了這一切。城市的出現(xiàn)與擴大，工業(yè)的迅速發(fā)展，交通的日益發(fā)達需要建造大規(guī)模的建筑物、構(gòu)筑物和建筑設(shè)施，這推動了土木工程材料的前進。19世紀后工業(yè)生產(chǎn)的建筑材料有了長足的進步，令人矚目！而這種巨變的集中標(biāo)志就是鋼材、水泥、混凝土、鋼筋混凝土的發(fā)明與應(yīng)用！，二十世紀土木工程材料的蓬勃發(fā)展 工業(yè)的發(fā)展使一些具有特殊功能的材料，如絕熱材料，吸聲材料、耐熱、耐腐蝕、抗?jié)B透以及防輻射材料應(yīng)運而生。土木工程材料不僅在性能和質(zhì)量上而且在品種上蓬勃發(fā)展，新材料層出不窮，高分子材料、

8、復(fù)合材料、化學(xué)材料、綠色環(huán)保材料為代表的新型材料得到了快速發(fā)展。 人民生活水平的提高，對建筑物修飾的要求愈來愈高，于是各種裝飾材料日新月異。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)道路、橋梁結(jié)構(gòu)西氣東輸工程西電東送工程南水北調(diào)工程南水北調(diào)工程上海磁懸浮軌道工程青藏鐵路工程青藏鐵路工程有“七星級”之稱的阿拉伯半島之塔 酒店的設(shè)備遠遠超過五星級標(biāo)準，其豪華程度令人嘆為觀止，評論家們都不知道該給它定為幾星：只好破例稱為七星級，是世界上最昂貴的酒店。酒店建在海濱的一個人工島上，是一個帆船形的塔狀建筑。酒店采用雙層膜結(jié)構(gòu)建筑形式，造型輕盈、飄逸，具有很強的膜結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)代風(fēng)格。它擁有202套復(fù)式客房、200米高的可以俯瞰迪拜全城

9、的餐廳以及世界上最高的中庭?？头棵娣e從170平方米到780平方米不等，最低房價也要900美元，最高的總統(tǒng)套房則要18000美元。總統(tǒng)套房在第25層，家具是鍍金的，設(shè)有一個電影院，兩間臥室，兩間起居室，一個餐廳，出入有專用電梯。 阿拉伯之塔位于迪拜朱美拉沙灘，高321m、56層，是阿拉伯最著名的現(xiàn)代建筑，于1999年12月落成。自左向右：臺北101大樓、芝加哥西爾斯大樓、吉隆坡雙子星大樓、上海金茂大廈、香港國際金融中心、紐約帝國大廈 雙峰塔 1997年建成使用的88層樓高的雙峰塔（雙塔大樓）位于馬來西亞吉隆坡市中心。它曾以451.9米的高度打破了美國芝加哥希爾斯大樓保持了22年之久的最高摩天大樓

10、的世界紀錄，直到2003年10月被臺北101超越，但仍是目前世界最高的雙塔樓。 雙塔大樓表面大量使用了不銹鋼與玻璃等材質(zhì)，并輔以伊斯蘭藝術(shù)風(fēng)格的造型，巍峨壯觀，氣勢雄壯，是馬來西亞的驕傲。塔樓另一個特色是在第42層處的天橋。這座有如人字形支架的橋似乎像一座登天門。雙塔的樓面構(gòu)成以及其優(yōu)雅的剪影給它們帶來了獨特的輪廓。其平面是兩個扭轉(zhuǎn)并重疊的正方形，用較小的圓形填補空缺；這種造型可以理解為來自伊斯蘭的靈感，反映出馬來西亞的伊斯蘭文化傳統(tǒng) 。 雙峰塔 臺北101大廈 2004年12月31日正式落成啟 用的101大廈，是臺北市的新地標(biāo)， 也是目前全球最高的建筑物。101 大廈主樓主體高度為480米，

11、高度 為508米，共101層，每層樓為 一個結(jié)構(gòu)單元，層層相迭，構(gòu)筑 竹節(jié)的整體意蘊。大廈中有兩部 價值200萬美元的全球快速電梯， 只要39秒鐘就能將乘客運送到位于89層的觀景臺。 臺北101打地基的工程總共進行了15個月，挖出70萬噸土，基樁由382根鋼筋混凝土構(gòu)成。中心的巨柱為雙管結(jié)構(gòu)（鋼外管及鋼加混凝土內(nèi)管）巨柱焊接花了約兩年的時間完成。 為了適應(yīng)高空強風(fēng)及臺風(fēng)吹拂造成的搖晃大樓內(nèi)設(shè)置了“調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器”，即在88至92樓掛置一個重達660公噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。 臺北101大廈 上海環(huán)球金融中心 2008年8月，位于上海浦 東新區(qū)的世界最高的超高層綜 合大廈“

12、上海環(huán)球金融中心”宣 布落成啟用。上海環(huán)球金融中 心大樓坐擁101層、高492米， 在CTBUH（國際高層建筑與 城市住宅協(xié)會）所公布的高層 建筑排行榜（2008年）的“最 高使用樓層高度”和“最高樓頂高度”兩項中位居全球第一。 環(huán)球金融中心在設(shè)計上有許多亮點。首先，整棟大樓造型獨特：方正的底座，扁平的頂部，頂部最上方鑲嵌了一個倒梯形的“風(fēng)洞”。據(jù)了解，這個巨大的“風(fēng)洞”設(shè)計不僅是出于造型的考慮，還能用于避免強風(fēng)侵襲時超高層建筑可能產(chǎn)生的搖晃；此外，在第100層還設(shè)計了一個最高的“觀光天閣”，長約55米，地上高達472米，超越加拿大國家電視塔的觀景臺，也超過迪拜塔觀景臺（地上440米），成為目

13、前世界最高的觀景臺。 上海環(huán)球金融中心通往474米高的觀光天閣的電梯 迪拜最高摩天大廈“迪拜塔”發(fā)展商2008年9月1日表示，“迪拜塔”再創(chuàng)新紀錄，興建高度達到688米。正在修建中的“迪拜塔”現(xiàn)已逾160層樓高，經(jīng)過4年的施工，外部幾乎完成，內(nèi)部工作亦已展開，計劃于2009年9月落成。 至于“迪拜塔”的最終高度，目前還是一個機密，不過其預(yù)定的高度是800米迪拜塔 正在興建中的迪拜塔位于阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜，于2004年9月動工，建成后將成為世界第一高樓。 迪拜塔建筑樓面為“Y”字形，并由三個建筑部份逐漸連貫成一核心體，從沙漠中以螺旋模式上升，至頂上，中央核心逐轉(zhuǎn)化成尖塔，高聳入云。 迪拜塔不但

14、高度驚人，連建筑物料和設(shè)備也“份量十足”。迪拜塔總共會使用33萬立方米混凝土、3.9萬公噸鋼材及14.2萬平方米玻璃。建成后的“迪拜塔” 將超過160層，且擁有56部電梯，最高速度達每秒18米，那將是世界速度最快且運行距離最長的電梯 。 迪拜塔胡佛水壩 胡佛水壩是史無前例的水利工程，被譽為美國七大近代工程奇跡之一，建在地處美國中西部高原的科羅拉多河上。工程于1931年1月開工，1935年完工。當(dāng)年總投資為億千百萬美元。 胡佛水壩高221.4米，長379.2米，底寬200米，頂寬14米。共計澆筑 混凝土333萬立方米。水壩開工時正值美國經(jīng)濟大蕭條，為了賺取每天幾美元的工資，成千上萬的失業(yè)工人拖兒

15、帶女來到這塊叫“黑色峽谷”的地方，在惡劣的環(huán)境中夜以繼日地工作，許多工人死于爆破意外、一氧化碳中毒、熱衰竭。1935年，胡佛水壩終于比預(yù)定時間提前兩年完工。胡佛水壩目前供應(yīng)加州、內(nèi)華達州及亞利桑那州的居民用水，每年產(chǎn)生135萬KW電力（2080兆瓦特），足夠鄰近地區(qū)150萬人使用。 巴拿馬運河 素有“世界撟梁”之稱的巴拿馬運河橫穿巴拿馬地峽，連接太平洋和大西洋，總長82公里，寬的地方達304米，最窄的地方也有152。19041913年10月美國人在法國人已經(jīng)施工近9年的基礎(chǔ)上重新開始建造運河。共投資6億7千5百萬美元，挖掘了2億5千9百萬立方米的土石量，澆筑了450萬方混凝土，最多時有4萬多名

16、工人同時施工。 建筑材料 建筑材料今后的發(fā)展將有以下幾個趨勢：1.盡可能的提高材料的強度，降低材料的自重；2.研究并生產(chǎn)多功能、高效能的材料；3.由單一材料向復(fù)合材料及其制品發(fā)展；4.對材料的耐久性將引起更大的重視；5.建筑制品的生產(chǎn)將向預(yù)制化、單元化發(fā)展，構(gòu)件尺寸日益增大；6.綠色建材是發(fā)展方向：資源、能源消耗低，大量應(yīng)用廢棄資源，節(jié)約能源；對環(huán)境、對人身無害；可以循環(huán)利用；7.利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及手段，在深入認識材料的內(nèi)在結(jié)構(gòu)對性能影響的基礎(chǔ)上，按指定的要求，設(shè)計與制造更新品種的建筑工程材料。建筑材料的沿革土、石、木磚瓦、石灰功能建筑材料水泥、鋼材混凝土高效、多功能環(huán)保建筑材料綠色建材建筑材

17、料 三、建筑材料在國民經(jīng)濟中的地位和作用 1.建筑材料是發(fā)展建筑業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ) 材料費用一般占建筑工程總造價的50-70%； “十五”期間我國全社會固定資產(chǎn)投資總規(guī)模不斷擴大。固定資產(chǎn)投資的6070將用于建筑設(shè)施建設(shè)或工程安裝，從而轉(zhuǎn)化為建筑業(yè)的產(chǎn)值，而建筑業(yè)產(chǎn)值中的3040又要轉(zhuǎn)化為對建材業(yè)的需求，尤其是對水泥產(chǎn)品的需求。2002年，我國共生產(chǎn)水泥約7億噸，比2001年增長了12.7%，占世界產(chǎn)量的三分之一左右，超過亞洲產(chǎn)量的50%。2007年全國規(guī)模以上水泥企業(yè)總產(chǎn)量13.5億噸，增速高達13.48%。 建筑材料工業(yè)在國民經(jīng)濟建設(shè)中意義重大。建筑材料2.材料對土木工程技術(shù)進步的影響材料是決定

18、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方法的主要因素。材料質(zhì)量的優(yōu)劣，配制是否合理，選用是否恰當(dāng)直接影響建筑結(jié)構(gòu)形式、施工方法和建筑工程質(zhì)量。同時，材料性能的改進，材料應(yīng)用技術(shù)的進步都會直接促進土木工程技術(shù)的進步。四、土木工程材料的標(biāo)準化土木工程材料標(biāo)準一般包括：產(chǎn)品規(guī)格、分類、技術(shù)要求、檢驗方法、驗收規(guī)則、標(biāo)志、運輸和貯存等方面內(nèi)容。土木工程材料的標(biāo)準，是企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的技術(shù)依據(jù)，也是供需雙方對產(chǎn)品質(zhì)量進行驗收的依據(jù)。通過產(chǎn)品標(biāo)準化，就能按標(biāo)準合理地選用材料，從而使設(shè)計、施工也相應(yīng)標(biāo)準化，同時可加快施工進度降低造價。 目前我國常用的技術(shù)標(biāo)準分為國家標(biāo)準、行業(yè)標(biāo)準和企業(yè)標(biāo)準三大類： 國家標(biāo)準： GB、 GB/T 如GB 175-19