建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)

建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)第1頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容一、緒論二、建筑材料的基本性質(zhì)三、礦物巖石學(xué)基礎(chǔ)知識四、建筑材料化學(xué)基礎(chǔ)知識五、建筑材料與建筑結(jié)構(gòu)六、建筑材料生產(chǎn)工藝七、建筑材料產(chǎn)品設(shè)計簡介八、建筑材料科學(xué)新進(jìn)展第2頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一一、緒論1、建筑材料的分類2、建筑材料發(fā)展簡史3、建筑材料的研究內(nèi)容4、材料科學(xué)簡介5、本課程的特點第3頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一一、緒論土木工程和建筑工程中使用的材料。也稱為土木工程材料。1、建筑材料的分類建筑材料的定義

按作用，建筑材料分為結(jié)構(gòu)材料、功能材料。建筑材料的分類

按組成，建筑材料分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)材料、復(fù)合材料。第4頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一建筑材料還有哪些分類方法？不同分類方法的特點？1、建筑材料的分類提問提示按應(yīng)用領(lǐng)域、按發(fā)展歷史、按來源、按產(chǎn)品外形、按工程慣例等。一、緒論第5頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一（1）用量大。涉及成本、運(yùn)輸、資源、環(huán)境等方面。1、建筑材料的分類建筑材料的特點（2）種類多。產(chǎn)品屬粗放型。（3）性能跨度范圍廣。體積密度有大有小，強(qiáng)度有高有低，變形能力有強(qiáng)有弱，傳導(dǎo)性能有好有差，……（4）要求具有足夠的安全耐久性。能夠承受所處環(huán)境的各種作用，自身不應(yīng)產(chǎn)生有毒有害作用。一、緒論第6頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一2、建筑材料發(fā)展簡史9000年前，人類開始使用火以后，制造出了第一種人造材料——陶；5000年前，人類以陶器為容器，制造出了第二種人造材料——青銅；3000年前，人類在掌握了一定的冶金技術(shù)后，開始大量使用鐵。100多年前，煉鋼技術(shù)的發(fā)展，使鋼鐵成為20世紀(jì)占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)材料；硅酸鹽水泥的發(fā)明，使水泥混凝土取代天然石材，成為最主要的建筑結(jié)構(gòu)材料，并成為用量最大的人造材料。20世紀(jì)初，人工合成有機(jī)高分子材料相繼問世，并以驚人的速度迅速發(fā)展；20世紀(jì)中葉，新型陶瓷、復(fù)合材料、電子材料（半導(dǎo)體、集成電路）、激光材料等不斷創(chuàng)新；目前，超導(dǎo)材料、納米材料、光電子材料等方面的研究正不斷取得突破?？梢钥闯觯牧祥_發(fā)及應(yīng)用的發(fā)展速度越來越快，水平越來越高。一、緒論第7頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一2、建筑材料發(fā)展簡史

建筑材料的發(fā)展歷程：天然材料（石塊、木棍、茅草、泥土）→由天然材料加工而成的材料及制品（燒結(jié)粘土制品、鋼鐵、石灰、石膏、人造板、鑄石）→由天然材料經(jīng)人為配制、加工而成的材料：水硬性膠凝材料（水泥）、人造石（水泥混凝土制品）→人工合成材料（塑料、新型陶瓷）→復(fù)合材料（聚合物基、金屬基、陶瓷基、碳基）→功能材料（輕質(zhì)、保溫、防水、耐火、耐腐蝕、導(dǎo)電、發(fā)光、抗菌）→環(huán)境友好材料（利用廢料、低能耗、低污染、可回收利用）。一、緒論第8頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

建筑工程對建筑材料的基本要求是：強(qiáng)度高、耐久性好、成本低、節(jié)能環(huán)保、安全可靠。隨著社會的發(fā)展，建筑材料的品種已經(jīng)由傳統(tǒng)的建筑材料（磚瓦、石材、木材、石灰、石膏、玻璃、水泥、普通混凝土、鋼材、瀝青等）向新型建筑材料（高性能混凝土、特種混凝土、合金材料、復(fù)合材料、合成高分子材料、環(huán)保節(jié)能型建材、智能生態(tài)材料等）發(fā)展，對保護(hù)自然資源、利用工業(yè)廢渣、減少建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的污染及能耗、改善建筑物的保溫隔熱性能、提高建材的力學(xué)性能及安全耐久性、開發(fā)多功能建材等方面越來越重視。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第9頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

傳統(tǒng)的建筑材料性能研究，主要以經(jīng)驗和宏觀力學(xué)性能試驗為主，依賴于傳統(tǒng)材料的固有特性；目前，對斷裂、疲勞、腐蝕、復(fù)合增強(qiáng)等方面的理論研究逐步完善，對材料結(jié)構(gòu)及性能的宏觀、微觀檢測技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，材料加工技術(shù)不斷創(chuàng)新，材料生產(chǎn)及應(yīng)用的規(guī)范相繼制訂完善，以及多學(xué)科知識的融合、計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使材料研究正朝著按指定性能設(shè)計和制造新型材料的理想前進(jìn)。因此，建筑材料科學(xué)的發(fā)展空間在不斷擴(kuò)大、發(fā)展速度在不斷提高，相關(guān)的技術(shù)人員的專業(yè)知識、觀念意識也應(yīng)該不斷更新。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第10頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

新材料粗略地可以分為兩類:一類是設(shè)法將以前從未結(jié)合在一起的元素結(jié)合成新材料；另一類是改進(jìn)現(xiàn)有的材料。實際上，更多的新材料屬于第二類。當(dāng)對已有材料改進(jìn)時，如提高純度(光纖)、改變其存在形態(tài)(單晶硅)或控制其使用條件(低溫超導(dǎo))，材料的性能會發(fā)生質(zhì)的變化。因此，對已有材料的認(rèn)識也是相當(dāng)有必要的。陶瓷高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)屬于第一類。3、建筑材料的研究內(nèi)容新材料的開發(fā)一、緒論第11頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

對現(xiàn)有材料改進(jìn)可以有多種思路。

首先是使用的要求促進(jìn)了材料的發(fā)展，如針對飛機(jī)用輕型材料，研制成了Al-Li合金；考慮到發(fā)動機(jī)需要耐高溫材料，研制新型精密陶瓷；還有許多場合要求材料芯部要有高的韌性，表面要耐磨、耐腐蝕，因而必須進(jìn)行材料的表面改性等。

其次是工藝手段的進(jìn)步，使材料改進(jìn)成為可能，新材料才能由理想變成現(xiàn)實。石英玻璃純度提高，大直徑單晶硅片的制造都涉及工藝問題。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第12頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

生物材料的啟示：具有巧妙的組織（材料與結(jié)構(gòu)合理分布），具有自身修復(fù)性（檢測缺陷、修復(fù)），由循環(huán)型成分組成（廢棄物處理與利用），復(fù)合操作利用了生物工藝學(xué)（用溫和的條件進(jìn)行反應(yīng)，原料及副產(chǎn)品的處理幾乎沒有問題，用簡單的工藝制取復(fù)雜的化合物，廢棄物處理沒有問題。缺點：一般所需時間長，缺乏自由度，生產(chǎn)率不高。）

第三是向大自然學(xué)習(xí)。仿生概念古已有之，現(xiàn)代仿生研究自1960年代開始。材料仿生研究包括：材料的結(jié)構(gòu)仿生（羥基磷灰石/膠原納米復(fù)合材料），材料的功能仿生（生物傳感器、生物芯片、智能材料），材料的過程仿生（人造蜘蛛絲、損傷愈合材料）。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第13頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一動物的骨頭是由磷酸鈣（無機(jī)物）和膠原纖維（有機(jī)物）組成的復(fù)合材料。其優(yōu)秀特點有：按需要自然生長，受傷后能自愈，強(qiáng)韌度高，結(jié)構(gòu)簡單而合理（長骨外形呈啞鈴型，可避免應(yīng)力集中，且緩解壓力的沖擊。骨頭內(nèi)部組織分布不均，高密度物質(zhì)置于高應(yīng)力區(qū)。）。3、建筑材料的研究內(nèi)容生物材料的啟示一、緒論第14頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

樹木是由樹皮、邊材、芯材組成的復(fù)合材料。樹木的年輪組織有疏密，春材或早材疏松柔軟，晚材致密堅硬。木材的細(xì)胞壁是由微纖維（由纖維素分子形成的微細(xì)纖維）和木質(zhì)素、半纖維素組成的多層復(fù)合柱體（每層中微纖維的升角均不同），且其排列方向朝著有利于受力的方向，并控制樹木生長背離地面垂直向上。樹根的分形結(jié)構(gòu)使其與土壤結(jié)合牢固，抗拔出能力強(qiáng)。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第15頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

竹子的竹干橫截面上，維管束（作為增強(qiáng)體）在外層（竹青）分布致密，向內(nèi)逐步散開（竹子生長過程中，風(fēng)雪造成竹干外部將產(chǎn)生最大應(yīng)力，因此這種分布滿足“最小-最大原理”，即以最少的材料和結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的效能。）。竹纖維的結(jié)構(gòu)由多層厚薄相間的層組成，每層中的微纖絲以不同升角分布，這種結(jié)構(gòu)有利于提高剛度和韌性。竹干上的竹節(jié)有利于提高抗劈強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定性；竹節(jié)中維管束的方向與竹干中不同，使其拉伸強(qiáng)度略有降低，但節(jié)中組織脹大，使承載面積增大，保證了竹干承載力。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第16頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

蜘蛛絲是在常溫的水溶液中由可溶性蛋白質(zhì)變?yōu)椴蝗苄缘鞍桌w維束而得，強(qiáng)度很高。

在貝殼珍珠層中，無機(jī)質(zhì)霰石的含量達(dá)99%，由不到1%的有機(jī)質(zhì)將不同尺寸的霰石晶片按特殊的層狀結(jié)構(gòu)粘結(jié)起來，形成了層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其斷裂功比純霰石高出3000倍以上。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第17頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢之一。由于社會發(fā)展對材料性能的要求日益提高，單質(zhì)材料很難滿足綜合要求，而復(fù)合材料因具有可設(shè)計性、復(fù)合效應(yīng)而得到重視和快速發(fā)展。有人稱，二十一世紀(jì)是復(fù)合材料的時代。

由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料，稱為復(fù)合材料。

復(fù)合材料最主要的特點：⑴材料性能可設(shè)計性：復(fù)合材料的力學(xué)、機(jī)械、熱、聲、光、電、防腐、抗老化等物理、化學(xué)性能，可通過組分材料的選擇和匹配、界面控制等材料設(shè)計手段，盡可能滿足使用要求。⑵復(fù)合效應(yīng)：復(fù)合材料的性能不是組分材料性能的簡單疊加，而是按復(fù)合效應(yīng)形成新的性能。

3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第18頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一7000年前仰韶文化時期，西安半坡村遺址，用草拌泥做成的墻壁和磚坯，是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的先例。4000年前出現(xiàn)的漆器，以絲、麻及其織物為增強(qiáng)相，以生漆做粘結(jié)劑，一層一層鋪敷在底胎（模具）上，待漆干固后挖去底胎成型。這種工藝方法與近代復(fù)合材料的手糊工藝十分相近。現(xiàn)保存在揚(yáng)州平山堂的鑒真法師漆器像距今已有1000多年，仍保持完好。

中國古代的弓，用竹片、鋼條等材料，經(jīng)過巧妙地鋪疊得到高模量、高強(qiáng)度的優(yōu)良層合復(fù)合構(gòu)件。

古埃及人在公元前已知道將木材切成板后重新鋪疊，制成像現(xiàn)代膠合板似的疊合材料。3、建筑材料的研究內(nèi)容復(fù)合材料簡史一、緒論第19頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

復(fù)合材料作為一種學(xué)科、一種新興的材料工業(yè)，開始于二十世紀(jì)40年代。1942年，由于戰(zhàn)爭的需要，美國用“比鋁輕、比鋼強(qiáng)”的玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂制造飛機(jī)的構(gòu)件。1940~1960年，玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）（我國俗稱玻璃鋼）是復(fù)合材料發(fā)展的第一代。1960~1980年，出現(xiàn)了硼纖維、碳纖維、Kevlar（芳綸）纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維增強(qiáng)塑料及金屬基、碳基復(fù)合材料，是先進(jìn)復(fù)合材料（ACM）的開發(fā)時期，稱為復(fù)合材料發(fā)展的第二代。1980~目前，陶瓷基復(fù)合材料逐漸發(fā)展，是先進(jìn)復(fù)合材料的成熟時期，稱為復(fù)合材料發(fā)展的第三代。

復(fù)合材料的發(fā)展，從軟基體、較硬基體到硬基體，即從樹脂到金屬到陶瓷基體。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第20頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

實際上，一個新思路往往是一些不同觀念的綜合，它來源于一個人的綜合素質(zhì)，包括觀察事物的能力、生活經(jīng)驗、知識結(jié)構(gòu)、思維方法等。綜合素質(zhì)不是先天的，是后天日積月累培養(yǎng)起來的。培養(yǎng)有教師、學(xué)校的責(zé)任，也有同學(xué)們自己的責(zé)任，關(guān)鍵是能不能自覺地思考。

另外，在新材料的探索中，人們還寄希望于理論的預(yù)見性。隨著固體物理、量子化學(xué)、原子分子物理、應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計物理等相關(guān)學(xué)科及計算機(jī)信息處理技術(shù)的迅速發(fā)展，"材料設(shè)計"工作取得了很大進(jìn)展。3、建筑材料的研究內(nèi)容一、緒論第21頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一4、材料科學(xué)簡介

與人類使用材料的漫長歷史相比，科學(xué)家研究材料科學(xué)的歷史比較短暫。它始于19世紀(jì)中葉，當(dāng)時關(guān)注的問題是鋼鐵熱處理過程的顯微組織的變化，研究的工具限于金相顯微鏡。隨后是相平衡的熱力學(xué)與統(tǒng)計力學(xué)的建立，為探討材料的相平衡與相變提供了理論基礎(chǔ)。20世紀(jì)20年代，原子結(jié)構(gòu)的闡明、量子力學(xué)的建立又為理解材料的根本結(jié)構(gòu)提供了新的理論依據(jù)。另一方面，X射線衍射、電子衍射與電子顯微術(shù)，乃至于多種電子隧道探針技術(shù)，又為探測材料的微觀結(jié)構(gòu)提供了新的手段。固體物理學(xué)（后延拓為凝聚態(tài)物理學(xué)）與物理化學(xué)為全面理解材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系提供了理論基礎(chǔ)。合成化學(xué)的發(fā)展又為合成層出不窮的新材料提供了手段。到20世紀(jì)50年代，金屬學(xué)（包括化學(xué)冶金與物理冶金）業(yè)已初具規(guī)模。隨后半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展又對材料的純度和完整性提出了苛刻的要求，促使材料的研究向縱深發(fā)展。一、緒論第22頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一4、材料科學(xué)簡介

另一方面，金屬學(xué)的理論與實驗手段也向陶瓷學(xué)的領(lǐng)域延伸。到1960年左右，"材料科學(xué)"的名稱問世，迄今巳有50余年的歷史。隨后非晶材料科學(xué)、液晶材料科學(xué)和高分子材料科學(xué)又相繼問世，豐富了材料科學(xué)的內(nèi)涵。在20世紀(jì)末，軟物質(zhì)科學(xué)蓬勃發(fā)展，將液晶、高分子、膠體等領(lǐng)域的研究貫通起來，和傳統(tǒng)硬物質(zhì)科學(xué)形成鮮明的對照，軟硬兼顧，相得益彰，從而將無機(jī)材料科學(xué)和有機(jī)材料科學(xué)辯證地融合起來。

材料科學(xué)的基本原理根植于凝聚態(tài)物理學(xué)、物理化學(xué)與合成化學(xué)。但由于各種材料的分支學(xué)科的學(xué)術(shù)背景不盡相同，諸分支學(xué)科的匯總?cè)诤弦灿幸粋€歷史過程，不能一蹴而就。一、緒論第23頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

科學(xué)體系分為三個層次：基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)、工程。應(yīng)用科學(xué)工程科學(xué)體系數(shù)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)物理學(xué)化學(xué)力學(xué)生命科學(xué)地學(xué)冶金學(xué)陶瓷學(xué)地質(zhì)工程醫(yī)學(xué)機(jī)械工程化學(xué)工程土木工程電氣工程4、材料科學(xué)簡介參閱：科普知識介紹.PPT。一、緒論第24頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

材料科學(xué)屬于應(yīng)用科學(xué)，是關(guān)于材料的本質(zhì)的理論，論述材料的結(jié)構(gòu)與成分、性能的聯(lián)系。材料科學(xué)材料工程材料研究材料的組成材料的結(jié)構(gòu)材料的性能材料的加工材料的使用性能材料的開發(fā)4、材料科學(xué)簡介一、緒論第25頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

我國高等院校本科教育專業(yè)設(shè)置按“學(xué)科門類”、“學(xué)科大類（一級學(xué)科）”、“專業(yè)（二級學(xué)科）”三個層次來設(shè)置。我國高?，F(xiàn)行的12個學(xué)科門類是（1）哲學(xué)；（2）經(jīng)濟(jì)學(xué)；（3）法學(xué)；（4）教育學(xué)；（5）文學(xué)；（6）歷史學(xué)；（7）理學(xué)；（8）工學(xué)；（9）農(nóng)學(xué)；（10）醫(yī)學(xué)；（11）軍事學(xué)；（12）管理學(xué)。學(xué)科門下設(shè)一級學(xué)科，共有88個一級學(xué)科。一級學(xué)科下設(shè)二級學(xué)科，共有358個二級學(xué)科。每個專業(yè)都有十幾門專業(yè)課程。4、材料科學(xué)簡介我國高校的學(xué)科門類設(shè)置一、緒論第26頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科門類設(shè)置門類代碼、名稱一級學(xué)科代碼、名稱01哲學(xué)0101哲學(xué)02經(jīng)濟(jì)學(xué)0201理論經(jīng)濟(jì)學(xué)，0202應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)03法學(xué)0301法學(xué)，0302政治學(xué)，0303社會學(xué)，0304民族學(xué)04教育學(xué)0401教育學(xué)，0402心理學(xué)，0403體育學(xué)05文學(xué)0501中國語言文學(xué)，0502外國語言文學(xué)，0503新聞傳播學(xué)，0504藝術(shù)學(xué)06歷史學(xué)0601歷史學(xué)07理學(xué)0701數(shù)學(xué)，0702物理學(xué)，0703化學(xué)，0704天文學(xué)，0705地理學(xué)，0706大氣科學(xué)，0707海洋科學(xué)，0708地球物理學(xué)，0709地質(zhì)學(xué)，0710生物學(xué)，0711系統(tǒng)科學(xué)，0712科學(xué)技術(shù)史08工學(xué)0801力學(xué)，0802機(jī)械工程，0803光學(xué)工程，0804儀器科學(xué)與技術(shù)，0805材料科學(xué)與工程，0806冶金工程，0807動力工程及工程熱物理，0808電氣工程，0809電子科學(xué)與技術(shù)，0810信息與通信工程，0811控制科學(xué)與工程，0812計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，0813建筑學(xué)，0814土木工程，0815水利工程，0816測繪科學(xué)與技術(shù)，0817化學(xué)工程與技術(shù)，0818地質(zhì)資源與地質(zhì)工程，0819礦業(yè)工程，0820石油與天然氣工程，0821紡織科學(xué)與工程，0822輕工技術(shù)與工程，0823交通運(yùn)輸工程，0824船舶與海洋工程，0825航空宇航科學(xué)與技術(shù)，0826兵器科學(xué)與技術(shù)，0827核科學(xué)與技術(shù)，0828農(nóng)業(yè)工程，0829林業(yè)工程，0830環(huán)境科學(xué)與工程，0831生物醫(yī)學(xué)工程，0832食品科學(xué)與工程09農(nóng)學(xué)0901作物學(xué)，0902園藝學(xué)，0903農(nóng)業(yè)資源利用，0904植物保護(hù)，0905畜牧學(xué)，0906獸醫(yī)學(xué)，0907林學(xué)，0908水產(chǎn)10醫(yī)學(xué)1001基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)，1002臨床醫(yī)學(xué)，1003口腔醫(yī)學(xué)，1004公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)，1005中醫(yī)學(xué)，1006中西醫(yī)結(jié)合，1007藥學(xué)，1008中藥學(xué)11軍事學(xué)1101軍事思想及軍事歷史，1102戰(zhàn)略學(xué)，1103戰(zhàn)役學(xué)，1104戰(zhàn)術(shù)學(xué)，1105軍隊指揮學(xué)，1106軍制學(xué)，1107軍隊政治工作學(xué)，1108軍事后勤學(xué)與軍事裝備學(xué)12管理學(xué)1201管理科學(xué)與工程，1202工商管理，1203農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理，1204公共管理，1205圖書館、情報與檔案管理第27頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0101哲學(xué)010101馬克思主義哲學(xué)，010102中國哲學(xué)，010103外國哲學(xué)，010104邏輯學(xué)，010105倫理學(xué)，010106美學(xué)，010107宗教學(xué)，010108科學(xué)技術(shù)哲學(xué)0201理論經(jīng)濟(jì)學(xué)020101政治經(jīng)濟(jì)學(xué)，020102經(jīng)濟(jì)思想史，020103經(jīng)濟(jì)史，020104西方經(jīng)濟(jì)學(xué)，020105世界經(jīng)濟(jì)，020106人口、資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)0202應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性020201國民經(jīng)濟(jì)學(xué)，020202區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)，020203財政學(xué)（含稅收學(xué)），020204金融學(xué)（含保險學(xué)），020205產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)，020206國際貿(mào)易學(xué)，020207勞動經(jīng)濟(jì)學(xué)，020208統(tǒng)計學(xué)，020209數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，020210國防經(jīng)濟(jì)0301法學(xué)030101法學(xué)理論，030102法律史，030103憲法學(xué)與行政法學(xué)，030104刑法學(xué)，030105民商法學(xué)（含：勞動法、社會保障法），030106訴訟法學(xué)，030107經(jīng)濟(jì)法學(xué)，030108環(huán)境與資源保護(hù)法學(xué)，030109國際法學(xué)（含：國際公法、國際私法、國際經(jīng)濟(jì)法），030110軍事法學(xué)0302政治學(xué)030201政治學(xué)理論，030202中外政治制度，030203科學(xué)社會主義與國際共產(chǎn)主義運(yùn)動，030204中共黨史（含：黨的學(xué)說與黨的建設(shè)），030205馬克思主義理論與思想政治教育，030206國際政治，030207國際關(guān)系，030208外交學(xué)0303社會學(xué)030301社會學(xué)，030302人口學(xué)，030303人類學(xué)，030304民俗學(xué)（含：中國民間文學(xué)）0304民族學(xué)030401民族學(xué)，030402馬克思主義民族理論與政策，030403中國少數(shù)民族經(jīng)濟(jì)，030404中國少數(shù)民族史，030405中國少數(shù)民族藝術(shù)第28頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0401教育學(xué)040101教育學(xué)原理，040102課程與教學(xué)論，040103教育史，040104比較教育學(xué)，040105學(xué)前教育學(xué)，040106高等教育學(xué)，040107成人教育學(xué)，040108職業(yè)技術(shù)教育學(xué)，040109特殊教育學(xué)，040110教育技術(shù)學(xué)0402心理學(xué)040201基礎(chǔ)心理學(xué)，040202發(fā)展與教育心理學(xué)，040203應(yīng)用心理學(xué)0403體育學(xué)040301體育人文社會學(xué)，040302運(yùn)動人體科學(xué)，040303體育教育訓(xùn)練學(xué)，040304民族傳統(tǒng)體育學(xué)0501中國語言文學(xué)050101文藝學(xué)，050102語言學(xué)及應(yīng)用語言學(xué)，050103漢語言文字學(xué)，050104中國古典文獻(xiàn)學(xué)，050105中國古代文學(xué)，050106中國現(xiàn)當(dāng)代文學(xué)，050107中國少數(shù)民族語言文學(xué)（分語族），050108比較文學(xué)與世界文學(xué)0502外國語言文學(xué)050201英語語言文學(xué)，050202俄語語言文學(xué)，050203法語語言文學(xué)，050204德語語言文學(xué)，050205日語語言文學(xué)，050206印度語言文學(xué)，050207西班牙語語言文學(xué)，050208阿拉伯語語言文學(xué)，050209歐洲語言文學(xué)，050210亞非語言文學(xué)，050211外國語言學(xué)及應(yīng)用語言學(xué)0503新聞傳播學(xué)050301新聞學(xué)，050302傳播學(xué)0504藝術(shù)學(xué)050401藝術(shù)學(xué)，050402音樂學(xué)，050403美術(shù)學(xué)，050404設(shè)計藝術(shù)學(xué)，050405戲劇藝術(shù)學(xué)，050406電影學(xué)，050407廣播電視藝術(shù)學(xué)，050408舞蹈學(xué)0601歷史學(xué)060101史學(xué)理論及史學(xué)史，060102考古學(xué)及博物館學(xué)，060103歷史地理學(xué)，060104歷史文獻(xiàn)學(xué)（含：敦煌學(xué)、古文字學(xué)），060105專門史，060106中國古代史，060107中國近現(xiàn)代史，060108世界史第29頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0701數(shù)學(xué)070101基礎(chǔ)數(shù)學(xué)，070102計算數(shù)學(xué)，070103概率論與數(shù)理統(tǒng)計，070104應(yīng)用數(shù)學(xué)，070105運(yùn)籌學(xué)與控制論0702物理學(xué)070201理論物理，070202粒子物理與原子核物理，070203原子與分子物理，070204等離子體物理，070205凝聚態(tài)物理，070206聲學(xué)，070207光學(xué)，070208無線電物理0703化學(xué)070301無機(jī)化學(xué)，070302分析化學(xué)，070303有機(jī)化學(xué)，070304物理化學(xué)（含：化學(xué)物理），070305高分子化學(xué)與物理0704天文學(xué)070401天體物理，070402天體測量與天體力學(xué)0705地理學(xué)070501自然地理學(xué)，070502人文地理學(xué)，070503地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)0706大氣科學(xué)070601氣象學(xué)，070602大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境0707海洋科學(xué)070701物理海洋學(xué)，070702海洋化學(xué)，070703海洋生物學(xué)，070704海洋地質(zhì)0708地球物理學(xué)070801固體地球物理學(xué)，070802空間物理學(xué)0709地質(zhì)學(xué)070901礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)，070902地球化學(xué)，070903古生物學(xué)與地層學(xué)（含：古人類學(xué)），070904構(gòu)造地質(zhì)學(xué)，070905第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)0710生物學(xué)071001植物學(xué)，071002動物學(xué)，071003生理學(xué)，071004水生生物學(xué)，071005微生物學(xué)，071006神經(jīng)生物學(xué)，071007遺傳學(xué)，071008發(fā)育生物學(xué)，071009細(xì)胞生物學(xué)，071010生物化學(xué)與分子生物學(xué)，071011生物物理學(xué)，071012生態(tài)學(xué)0711系統(tǒng)科學(xué)071101系統(tǒng)理論，071102系統(tǒng)分析與集成0712科學(xué)技術(shù)史071200科學(xué)技術(shù)史第30頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0801力學(xué)080101一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)，080102固體力學(xué)，080103流體力學(xué)，080104工程力學(xué)0802機(jī)械工程080201機(jī)械制造及其自動化，080202機(jī)械電子工程，080203機(jī)械設(shè)計及理論，080204車輛工程0803光學(xué)工程080300光學(xué)工程0804儀器科學(xué)與技術(shù)080401精密儀器及機(jī)械，080402測試計量技術(shù)及儀器0805材料科學(xué)與工程080501材料物理與化學(xué)，080502材料學(xué)，080503材料加工工程0806冶金工程080601冶金物理化學(xué)，080602鋼鐵冶金，080603有色金屬冶金0807動力工程及工程熱物理080701工程熱物理，080702熱能工程，080703動力機(jī)械及工程，080704流體機(jī)械及工程，080705制冷及低溫工程，080706化工過程機(jī)械0808電氣工程080801電機(jī)與電器，080802電力系統(tǒng)及其自動化，080803高電壓與絕緣技術(shù)，080804電力電子與電力傳動，080805電工理論與新技術(shù)0809電子科學(xué)與技術(shù)080901物理電子學(xué)，080902電路與系統(tǒng)，080903微電子學(xué)與固體電子學(xué)，080904電磁場與微波技術(shù)0810信息與通信工程081001通信與信息系統(tǒng)，081002信號與信息處理0811控制科學(xué)與工程081101控制理論與控制工程，081102檢測技術(shù)與自動化裝置，081103系統(tǒng)工程，081104模式識別與智能系統(tǒng)，081105導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制0812計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)081201計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，081202計算機(jī)軟件與理論，081203計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)第31頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0813建筑學(xué)081301建筑歷史與理論，081302建筑設(shè)計及其理論，081303城市規(guī)劃與設(shè)計（含：風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計），081304建筑技術(shù)科學(xué)0814土木工程081401巖土工程，081402結(jié)構(gòu)工程，081403市政工程，081404供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程，081405防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程，081406橋梁與隧道工程0815水利工程081501水文學(xué)及水資源，081502水力學(xué)及河流動力學(xué)，081503水工結(jié)構(gòu)工程，081504水利水電工程，081505港口、海岸及近海工程0816測繪科學(xué)與技術(shù)081601大地測量學(xué)與測量工程，081602攝影測量與遙感，081603地圖制圖學(xué)與地理信息工程0817化學(xué)工程與技術(shù)081701化學(xué)工程，081702化學(xué)工藝，081703生物化工，081704應(yīng)用化學(xué)，081705工業(yè)催化0818地質(zhì)資源與地質(zhì)工程081801礦產(chǎn)普查與勘探，081802地球探測與信息技術(shù)，081803地質(zhì)工程0819礦業(yè)工程081901采礦工程，081902礦物加工工程，081903安全技術(shù)及工程0820石油與天然氣工程082001油氣井工程，082002油氣田開發(fā)工程，082003油氣儲運(yùn)工程0821紡織科學(xué)與工程082101紡織工程，082102紡織材料與紡織品設(shè)計，082103紡織化學(xué)與染整工程，082104服裝0822輕工技術(shù)與工程082201制漿造紙工程，082202制糖工程，082203發(fā)酵工程，082204皮革化學(xué)與工程0823交通運(yùn)輸工程082301道路與鐵道工程，082302交通信息工程及控制，082303交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理，082304運(yùn)載工具運(yùn)用工程0824船舶與海洋工程082401船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造，082402輪機(jī)工程，082403水聲工程第32頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0825航空宇航科學(xué)與技術(shù)082501飛行器設(shè)計，082502航空宇航推進(jìn)理論與工程，082503航空宇航制造工程，082504人機(jī)與環(huán)境工程0826兵器科學(xué)與技術(shù)082601武器系統(tǒng)與運(yùn)用工程，082602兵器發(fā)射理論與技術(shù)，082603火炮、自動武器與彈藥工程，082604軍事化學(xué)與煙火技術(shù)0827核科學(xué)與技術(shù)082701核能科學(xué)與工程，082702核燃料循環(huán)與材料，082703核技術(shù)及應(yīng)用，082704輻射防護(hù)及環(huán)境保護(hù)0828農(nóng)業(yè)工程082801農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程，082802農(nóng)業(yè)水土工程，082803農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程，082804農(nóng)業(yè)電氣化與自動化0829林業(yè)工程082901森林工程，082902木材科學(xué)與技術(shù)，082903林產(chǎn)化學(xué)加工工程0830環(huán)境科學(xué)與工程083001環(huán)境科學(xué)，083002環(huán)境工程0831生物醫(yī)學(xué)工程083100生物醫(yī)學(xué)工程0832食品科學(xué)與工程083201食品科學(xué)，083202糧食、油脂及植物蛋白工程，083203農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程，083204水產(chǎn)品加工及貯藏工程0901作物學(xué)090101作物栽培學(xué)與耕作學(xué)，090102作物遺傳育種0902園藝學(xué)090201果樹學(xué)，090202蔬菜學(xué)，090203茶學(xué)0903農(nóng)業(yè)資源利用090301土壤學(xué)，090302植物營養(yǎng)學(xué)0904植物保護(hù)090401植物病理學(xué)，090402農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治，090403農(nóng)藥學(xué)第33頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱0905畜牧學(xué)090501動物遺傳育種與繁殖，090502動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)，090503草業(yè)科學(xué)，090504特種經(jīng)濟(jì)動物飼養(yǎng)（含：蠶、蜂等）0906獸醫(yī)學(xué)090601基礎(chǔ)獸醫(yī)學(xué)，090602預(yù)防獸醫(yī)學(xué)，090603臨床獸醫(yī)學(xué)0907林學(xué)090701林木遺傳育種，090702森林培育，090703森林保護(hù)學(xué)，090704森林經(jīng)理學(xué)，090705野生動植物保護(hù)與利用，090706園林植物與觀賞園藝，090707水土保持與荒漠化防治0908水產(chǎn)090801水產(chǎn)養(yǎng)殖，090802捕撈學(xué)，090803漁業(yè)資源1001基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)100101人體解剖和組織胚胎學(xué)，100102免疫學(xué)，100103病原生物學(xué)，100104病理學(xué)與病理生物學(xué)，100105法醫(yī)學(xué)，100106放射醫(yī)學(xué)，100107航空、航天與航海醫(yī)學(xué)1002臨床醫(yī)學(xué)100201內(nèi)科學(xué)，100202兒科學(xué)，100203老年醫(yī)學(xué)，100204神經(jīng)病學(xué)，100205精神病與精神衛(wèi)生學(xué)，100206皮膚病與性病學(xué)，100207影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)，100208臨床檢驗診斷學(xué)，100209護(hù)理學(xué)，100210外科學(xué)，100211婦產(chǎn)科學(xué)，100212眼科學(xué)，100213耳鼻咽喉科學(xué)，100214腫瘤學(xué)，100215康復(fù)醫(yī)學(xué)與理療學(xué)，100216運(yùn)動醫(yī)學(xué)，100217麻醉學(xué)，100218急診醫(yī)學(xué)1003口腔醫(yī)學(xué)100301口腔基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)，100302口腔臨床醫(yī)學(xué)1004公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)100401流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)，100402勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)，100403營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)，100404兒少衛(wèi)生與婦幼保健學(xué)，100405衛(wèi)生毒理學(xué)，100406軍事預(yù)防醫(yī)學(xué)1005中醫(yī)學(xué)100501中醫(yī)基礎(chǔ)理論，100502中醫(yī)臨床基礎(chǔ)，100503中醫(yī)醫(yī)史文獻(xiàn)，100504方劑學(xué)，100505中醫(yī)診斷學(xué)，100506中醫(yī)內(nèi)科學(xué)，100507中醫(yī)外科學(xué)，100508中醫(yī)骨傷科學(xué)，100509中醫(yī)婦科學(xué)，100510中醫(yī)兒科學(xué)，100511中醫(yī)五官科學(xué)，100512針灸推拿學(xué)，100513民族醫(yī)學(xué)（含：藏醫(yī)學(xué)、蒙醫(yī)學(xué)等）1006中西醫(yī)結(jié)合100601中西醫(yī)結(jié)合基礎(chǔ)，100602中西醫(yī)結(jié)合臨床第34頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一我國高校的學(xué)科專業(yè)設(shè)置一級學(xué)科代碼、名稱二級學(xué)科代碼、名稱1007藥學(xué)100701藥物化學(xué)，100702藥劑學(xué)，100703生藥學(xué)，100704藥物分析學(xué)，100705微生物與生化藥學(xué)，100706藥理學(xué)1008中藥學(xué)100800中藥學(xué)1101軍事思想及軍事歷史110101軍事思想，110102軍事歷史1102戰(zhàn)略學(xué)110201軍事戰(zhàn)略學(xué)，110202戰(zhàn)爭動員學(xué)1103戰(zhàn)役學(xué)110301聯(lián)合戰(zhàn)役學(xué)，110302軍種戰(zhàn)役學(xué)（含：第二炮兵戰(zhàn)役學(xué)）1104戰(zhàn)術(shù)學(xué)110401合同戰(zhàn)術(shù)學(xué)，110402兵種戰(zhàn)術(shù)學(xué)1105軍隊指揮學(xué)110501作戰(zhàn)指揮學(xué)，110502軍事運(yùn)籌學(xué)，110503軍事通信學(xué)，110504軍事情報學(xué)，110505密碼學(xué)，110506軍事教育訓(xùn)練學(xué)（含：軍事體育學(xué)）1106軍制學(xué)110601軍事組織編制學(xué)，110602軍隊管理學(xué)1107軍隊政治工作學(xué)110700軍隊政治工作學(xué)1108軍事后勤學(xué)與軍事裝備學(xué)110801軍事后勤學(xué)，1108002后方專業(yè)勤務(wù)，110803軍事裝備學(xué)1201管理科學(xué)與工程120100管理科學(xué)與工程1202工商管理120201會計學(xué)，120202企業(yè)管理（含：財務(wù)管理、市場營銷、人力資源管理），120203旅游管理，120204技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理1203農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理120301農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理，120302林業(yè)經(jīng)濟(jì)管理1204公共管理120401行政管理，120402社會醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生事業(yè)管理，120403教育經(jīng)濟(jì)與管理，120404社會保障，120405土地資源管理1205圖書館、情報與檔案管理120501圖書館學(xué)，120502情報學(xué)，120503檔案學(xué)第35頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一5、本課程的特點

根據(jù)同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院本科培養(yǎng)方案，本課程為材料科學(xué)與工程專業(yè)建筑材料方向的專業(yè)必修課。前期相關(guān)課程有：土木工程概論、材料概論、材料研究方法、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)等；同期相關(guān)課程有：建筑結(jié)構(gòu)材料；后期相關(guān)課程有：建筑功能材料、膠凝材料學(xué)、土木工程材料概論、無機(jī)非金屬材料概論、特種建筑材料、生態(tài)環(huán)境建筑材料等。一、緒論第36頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一5、本課程的特點幾乎所有的材料都可以用作建筑材料，而建筑材料幾乎應(yīng)用于所有的行業(yè)，所以建筑材料涉及的內(nèi)容很多、可以從不同角度和深度來講述，而且除了本課程之外，還有一系列相關(guān)課程涉及建筑材料。孔子說過：君子有所為，有所不為。本課程內(nèi)容安排上，涵蓋了建筑材料從原材料到產(chǎn)品的全過程，以材料科學(xué)的基本原理——“組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系”為主線，解析建筑材料的性能、生產(chǎn)及應(yīng)用中的一般性原理，而回避了其他課程涉及的具體內(nèi)容。本課程以補(bǔ)充介紹礦物巖石學(xué)、建筑材料產(chǎn)品設(shè)計等方面的內(nèi)容為特色，以建筑材料化學(xué)、建筑材料生產(chǎn)工藝、建筑熱工設(shè)計等方面的內(nèi)容為重點。課程學(xué)習(xí)過程中，要求學(xué)生進(jìn)行延伸閱讀，并展開討論。一、緒論第37頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一5、本課程的特點下載標(biāo)準(zhǔn)：，下載專業(yè)期刊文章：從同濟(jì)大學(xué)校園網(wǎng)可以免費(fèi)進(jìn)入；在校園外，可以用同濟(jì)大學(xué)VPN免費(fèi)進(jìn)入。（路徑：校園網(wǎng)/公共服務(wù)/圖書館/數(shù)據(jù)庫/中文庫/維普中國科技期刊/交大鏡像，分類檢索：工業(yè)技術(shù)/建筑/建筑材料/）下載專業(yè)電子書：/ebook/shzx/index_220.html推薦的網(wǎng)站一、緒論在線閱讀專業(yè)電子書：超星電子書（/ebook）第38頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一二、建筑材料的基本性質(zhì)1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識2、建筑材料的物理性質(zhì)3、建筑材料的力學(xué)性質(zhì)4、建筑材料的耐久性5、建筑材料標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程第39頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一

工程師在選用材料的時候，必須對所用材料的基本性能（強(qiáng)度、密度、韌性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等）、加工性能（可成型性、機(jī)械加工性）、使用性能（耐久性、疲勞破壞）、成本、來源等方面加以全面考慮?，F(xiàn)有材料的品種數(shù)以萬計，并且不斷涌現(xiàn)出新的材料，如何準(zhǔn)確掌握材料的性能？材料科學(xué)提出的一個基本原則是：材料的性能來源于該材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括原子、原子在晶體中或分子中與鄰近原子的結(jié)合方式以及顯微結(jié)構(gòu)。所以，針對特定的使用性能要求，所選擇的材料必須具有合適的原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部排列，而材料在加工或使用期間，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生了變化，其性能也將發(fā)生相應(yīng)的變化。1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)第40頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識材料的組成二、建筑材料

的基本性質(zhì)

就材料研究而言，原子是材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本單位?；靖拍钆c原子有關(guān)的基本概念

原子量：碳-12原子質(zhì)量的十二分之一（0.6022*1024個碳-12原子的質(zhì)量為1克，阿伏伽德羅常數(shù)）；原子序數(shù)：每個中性原子相關(guān)的電子數(shù)；周期表：同族原子的化學(xué)特性及電子特性都相似。第41頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一第42頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)基本概念與電子有關(guān)的基本概念

電量：一個電子所具有的負(fù)電荷量為0.16*10-18庫；電子能級：電子在原子核周圍的特定軌道上運(yùn)動（駐波），電子具有特定的能態(tài)，在這些軌道之間存在著禁用能量間隙；價電子：最頂端的軌道容納價電子，施加一個相當(dāng)小的能量（電離能），就能將價電子移出原子，形成帶正電子的陽離子。第43頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)基本概念與分子有關(guān)的基本概念分子可定義為一個牢固地結(jié)合在一起的原子團(tuán)，但它與別的同樣的原子團(tuán)之間的結(jié)合是相當(dāng)弱的（例如F2，破壞連接兩個原子的共價鍵需要160kJ/mol的能量，而使分子分離而沸騰氣化只需3kJ/mol的能量。）。第44頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)結(jié)合力當(dāng)原子相互距離為無限遠(yuǎn)時，彼此之間不存在相互作用；當(dāng)原子相互靠近時，會產(chǎn)生相互作用：既有吸引，也有排斥（吸引來自于異性電荷的庫侖作用力；排斥來自于同性電荷的庫侖作用力，以及由泡利不相容原理決定的電子間作用力），在穩(wěn)定的凝聚態(tài)時，原子間距離使吸引與排斥合力為零。第45頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)

當(dāng)你敲碎一塊玻璃時，克服的是什么力？如果你將碎玻璃重新拼接在一起，那個力怎么又不存在了？

這個力，就是上述的原子間作用力，以及下述的鍵合力。材料的抗力第46頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)事實是：當(dāng)兩個原子相互靠近時，存在一個無法逾越的最小間隙，使原子無法互相穿透。按照波爾的原子模型，電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。為什么當(dāng)兩個原子核接近時，電子軌道不會交錯呢？

1924年，奧地利物理學(xué)家W.E.泡利（1900～1958）為說明化學(xué)元素周期律提出了泡利原理：一個原子中沒有任何兩個電子可以擁有完全相同的量子態(tài)（原子中電子的狀態(tài)由主量子數(shù)n、角量子數(shù)l、磁量子數(shù)ml以及自旋磁量子數(shù)ms所描述）。

當(dāng)兩個原子逐步接近時，他們不能接受來自對方的電子，使這兩個原子相距足夠距離而不相互干擾。因此，可以用硬球模型來表示離子、原子、分子。

美國物理學(xué)家費(fèi)曼說，每當(dāng)人們把手按在桌面上時，就可感覺到桌子的抗力，由此證實泡利原理是正確的。原子的不可穿透性第47頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)結(jié)合力離子鍵：由正負(fù)電荷的相互吸引而造成（鎂和氧結(jié)合形成MgO，放出能量570kJ/mol）；共價鍵：在特定的原子間由于共有電子而形成的吸引力（兩個碳原子間的共價鍵鍵能為370kJ/mol）；金屬鍵：由非局域電子（金屬原子的最外層電子或價電子）而形成的吸引力。主價鍵：原子間的結(jié)合第48頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)結(jié)合力感應(yīng)偶極子；極性分子；氫鍵：C-H、O-H、N-H正電荷吸引相鄰分子的價電子，形成氫鍵（氫鍵的最大能量約30kJ/mol），氫鍵是次價鍵力中最強(qiáng)的，而且較普遍。次價鍵：分子間的結(jié)合（范德華力）第49頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)結(jié)合力離子鍵沒有方向性，離子鍵的結(jié)合力很強(qiáng)，所以由離子鍵結(jié)合而成的離子晶體有很高的強(qiáng)度、硬度、熔點，離子鍵材料的導(dǎo)電性很差（由于離子的運(yùn)動不像電子那么容易）。共價鍵具有飽和性、方向性，共價鍵的結(jié)合力很強(qiáng)，所以共價鍵材料的強(qiáng)度、硬度、熔點很高，脆性大（由于共價鍵的方向性），絕緣性（由于其外層電子都用于成鍵）。金屬鍵沒有方向性，金屬鍵的結(jié)合力比共價鍵弱，所以金屬鍵材料的硬度、熔點都低于共價鍵材料，可產(chǎn)生較大變形（由于金屬鍵沒有方向性），導(dǎo)電性好（公有電子能自由運(yùn)動）。第50頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)結(jié)合力分子鍵（范德華鍵）很弱，所以分子鍵材料的硬度、熔點都很低。

氫鍵具有飽和性、方向性。實際的凝聚態(tài)材料的鍵合情況往往不是單一的，如碳元素可以結(jié)合成金剛石（共價鍵），也可以結(jié)合成石墨（層內(nèi)形成環(huán)狀共價鍵，層間形成金屬鍵和分子鍵）。兩成鍵原子的電負(fù)性相差很大時，形成的化合物主要是離子鍵；電負(fù)性相差較小時，主要形成共價鍵，也有一定的離子鍵；同種原子之間，可以是共價鍵，或金屬鍵。材料的鍵合方式?jīng)Q定其性能，尤其在熔點、硬度上反映明顯。第51頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)結(jié)合力金屬材料的結(jié)合鍵主要是金屬鍵；無機(jī)非金屬材料的結(jié)合鍵主要是共價鍵或離子鍵；高分子材料的結(jié)合鍵主要是共價鍵、分子鍵、氫鍵。

第52頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的組成化學(xué)組成指構(gòu)成材料的基本元素和化合物。一般地，金屬材料的化學(xué)組成以主要元素的含量來表示，無機(jī)非金屬材料的化學(xué)組成以氧化物的含量來表示。礦物組成指構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量。礦物是指：無機(jī)非金屬材料中，某些元素或化合物以特定的結(jié)合形式存在，并具有特定的物理化學(xué)性質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)。第53頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)

一般地，從宏觀、細(xì)觀、微觀三個層次研究材料的結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系。用肉眼可分辨的材料結(jié)構(gòu)，其尺寸在10-3m以上（毫米級）。

宏觀結(jié)構(gòu)材料的宏觀結(jié)構(gòu)包括：孔結(jié)構(gòu)（孔隙的大小、形狀、分布、連通性、體積總和等）、構(gòu)造【固體材料分為：致密結(jié)構(gòu)（鋼材、玻璃）、多孔結(jié)構(gòu)（燒結(jié)粘土磚、泡沫塑料）、纖維結(jié)構(gòu)（木材、石棉）、層狀結(jié)構(gòu)（膠合板、紙面石膏板）、散粒材料（粒狀、粉狀材料）、復(fù)合材料等】。第54頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)材料的宏觀結(jié)構(gòu)與材料的性質(zhì)密切相關(guān)，如：致密的材料強(qiáng)度高、抗?jié)B性好，多孔的材料自重小、保溫性能好。材料的宏觀結(jié)構(gòu)較容易改變，采用適當(dāng)?shù)牟牧霞庸な侄危ㄒ龤?、抽孔、材料?fù)合等），可以獲得所需的材料性能。宏觀結(jié)構(gòu)第55頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)用光學(xué)顯微鏡可分辨的材料結(jié)構(gòu)，其尺寸在10-3~10-6m（微米級）。如：金屬材料的金相組織；木材的木纖維、髓線等顯微組織；混凝土的微裂紋等。細(xì)觀結(jié)構(gòu)（亞微觀結(jié)構(gòu)）材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)與材料的使用性能密切相關(guān)，在分析材料的缺陷、破壞、性能退化等方面起重要作用。第56頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)用電子顯微鏡、X射線衍射儀等可分辨的材料結(jié)構(gòu)，屬于原子、分子層次，其尺寸在10-6~10-10m（納米級）。微觀結(jié)構(gòu)材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料的物理性質(zhì)（強(qiáng)度、硬度、彈塑性、導(dǎo)熱性等）有關(guān)。第57頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)根據(jù)其內(nèi)部原子排列方式，固體分為晶體、非晶體兩大類。非晶體中的原子無規(guī)則地堆砌在一起，如：松香、瀝青、普通玻璃等，它們沒有確定的熔點，各向同性；晶體中的原子（或離子）按一定規(guī)律排列，如：金屬及絕大多數(shù)固體，甚至某些物質(zhì)的外形也具有規(guī)則的輪廓（水晶、結(jié)晶鹽、天然金剛石、冰糖等），它們具有確定的熔點，各向異性。第58頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)在結(jié)晶學(xué)中，將晶體中重復(fù)的單元稱為晶胞。根據(jù)布喇菲（Bravais）空間點陣學(xué)說，所有的晶體，可分為7個晶系：立方、四方、正交、六方、菱方、單斜、三斜。晶體分為：原子晶體（石英、金剛石）、離子晶體（石膏、氯化鈉）、分子晶體（蠟、部分有機(jī)化合物）、金屬晶體（鐵、鋼、鋁、銅及其合金）。第59頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)大多數(shù)金屬的晶體結(jié)構(gòu)屬于這三種晶胞：體心立方、面心立方、密排六方。多數(shù)鹽類、堿類（金屬氫氧化物）、金屬氧化物都形成離子晶體。對于二元離子晶體，可歸納為六種基本結(jié)構(gòu)類型：NaCl型面心立方，CsCl型簡單立方，立方ZnS型面心立方，六方ZnS型簡單立方，CaF2型面心立方，金紅石TiO2型體心立方。典型的共價晶體有三種：金剛石（單質(zhì)型）、ZnS（AB型）、SiO2（AB2型）。硅酸鹽（水泥、磚瓦、玻璃、搪瓷等）的基本結(jié)構(gòu)單元是[SiO4]4-四面體。第60頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)非晶體包括：（1）玻璃體：熔融物質(zhì)經(jīng)急冷而形成的無定形體（?；郀t礦渣、火山灰、粉煤灰）；玻璃體具有潛在的化學(xué)活性。（2）膠體：細(xì)小的固體粒子（直徑1~100μm）分散在介質(zhì)中所組成的結(jié)構(gòu)，一般屬非晶體；膠體有很大的粘結(jié)力；膠體脫水形成凝膠，凝膠體具有固體性質(zhì)，在長期應(yīng)力作用下又具有粘性液體的流動性質(zhì)。膠體可以是固體顆粒分散在溶液中（顏料）、一種液體分散在另一種液體中（牛奶）、固體顆粒分散在氣體中（煙霧）。膠體粒子分散在溶液中的行為很像理想氣體。膠體粒子之間的相互作用可以通過調(diào)節(jié)粒子的表面以及改變?nèi)芤旱奶匦詠砜刂?，這使得通過膠體形成晶體的方法成為制備納米和亞微米材料的重要手段。以膠體為代表的軟物質(zhì)研究是材料科學(xué)一個的新生長點。第61頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的性能從固體力學(xué)到斷裂力學(xué)

一般地，力學(xué)性能是工程結(jié)構(gòu)材料研究和應(yīng)用中最關(guān)鍵性的問題。有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展十七世紀(jì)以來，隨著生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，各種金屬和非金屬材料相繼問世，為了確認(rèn)材料的承載能力、分析構(gòu)件的受力狀態(tài)、為建筑結(jié)構(gòu)或機(jī)械構(gòu)件的設(shè)計提供理論依據(jù)，固體力學(xué)的初級階段——材料力學(xué)得到了建立和發(fā)展。從17世紀(jì)中葉到19世紀(jì)末，材料力學(xué)不斷發(fā)展和完善，提出了各種強(qiáng)度理論，建立了一整套有關(guān)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計的計算方法，這些方法被稱為傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計方法。第62頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)從固體力學(xué)到斷裂力學(xué)

有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展材料力學(xué)的傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計方法是：根據(jù)構(gòu)件的受力分析，計算出構(gòu)件橫截面上的應(yīng)力σ；根據(jù)材料試驗，確定材料的極限應(yīng)力，然后除以安全系數(shù)，得到材料的許用應(yīng)力[σ]（各種材料的許用應(yīng)力可從有關(guān)工程手冊中查到）；建立安全條件，σ≤[σ]，即構(gòu)件中的計算應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力時，構(gòu)件就能夠安全地工作?？梢?，強(qiáng)度條件中只包含應(yīng)力。第63頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)從固體力學(xué)到斷裂力學(xué)

有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展從19世紀(jì)起，由于出現(xiàn)了一系列的斷裂事故，人們對傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計觀點產(chǎn)生了疑問。對這些事故的分析表明，構(gòu)件的工作應(yīng)力小于許用應(yīng)力，而破壞的現(xiàn)象是突然斷裂，人們把這樣的斷裂稱為“低應(yīng)力脆斷”。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在低應(yīng)力脆斷構(gòu)件的斷口處，存在宏觀裂紋（用肉眼或低倍顯微鏡可見的裂紋，工程中一般認(rèn)為尺寸大于0.1mm的裂紋），這些宏觀裂紋是由材料中的原始缺陷或焊縫處的微裂紋發(fā)展而來的。1920年，英國人格理菲斯（Griffith）對玻璃試件的分析發(fā)現(xiàn)，根據(jù)分子力推算出的玻璃的理論強(qiáng)度為1.7*1010帕，而試驗測得的玻璃的實際強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度，且隨著試件尺寸的增大，實際強(qiáng)度迅速降低。第64頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)從固體力學(xué)到斷裂力學(xué)

有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展在工程實際中，工件不可避免地帶有原始缺陷或微裂紋。為了解決帶有裂紋構(gòu)件的強(qiáng)度計算問題，斷裂力學(xué)誕生了。斷裂力學(xué)是研究帶有裂紋或尖缺口的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度和變形規(guī)律的學(xué)科，它在構(gòu)件的裂紋尺寸、工作應(yīng)力、材料抵抗裂紋擴(kuò)展能力這三者之間建立了定量關(guān)系，為結(jié)構(gòu)安全設(shè)計、壽命預(yù)測、材料加工、新材料研制等提供理論基礎(chǔ)。第65頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)從固體力學(xué)到斷裂力學(xué)

有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展裂紋在構(gòu)件中的發(fā)生和擴(kuò)展，是一個極為復(fù)雜的過程，應(yīng)該從宏觀、微觀兩方面同時進(jìn)行研究。材料科學(xué)研究原子、位錯、雜質(zhì)、晶體尺度內(nèi)的斷裂過程，即研究裂紋的成核過程；應(yīng)用力學(xué)研究宏觀裂紋；工程分析是將應(yīng)用力學(xué)的成果用于指導(dǎo)工程實際。斷裂力學(xué)一般側(cè)重于宏觀裂紋的理論分析和實驗研究，并以宏觀-微觀相結(jié)合的方法來研究斷裂問題。第66頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)斷裂力學(xué)與損傷力學(xué)

有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展材料的結(jié)構(gòu)組織，在外載或環(huán)境因素作用下，會出現(xiàn)微裂紋的形成及擴(kuò)展、空洞萌生、晶體位錯等微觀不可逆變化，由此造成材料宏觀力學(xué)性能的劣化，稱為材料損傷。材料在損傷過程中，內(nèi)部微裂紋及孔隙的具體形狀、尺度、分布、相互作用、裂紋尖端應(yīng)力場等難以確定，損傷力學(xué)的原理是：將含有眾多微裂紋的區(qū)域看成是局部均勻場，在這個場內(nèi)，考慮全部裂紋的整體效應(yīng)，找出一個能夠表達(dá)這個均勻場的場變量，稱為損傷變量，用來描述材料的損傷狀態(tài)。損傷變量無法直接測量，需通過中間變量來確定，如通過材料彈性模量的變化來定義損傷度（損傷度為0時，材料沒有損傷；最大損傷度小于或等于1。）。第67頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)斷裂力學(xué)與損傷力學(xué)

有關(guān)力學(xué)理論的發(fā)展損傷力學(xué)是對分布于材料內(nèi)部的損傷演化到形成確定尺寸的宏觀裂紋之前這一階段的研究，這個階段對材料總壽命來說可達(dá)80%左右。斷裂力學(xué)則是研究材料里的宏觀裂紋在荷載或環(huán)境因素作用下導(dǎo)致的失穩(wěn)斷裂破壞。可以說，損傷力學(xué)是研究稠密的缺陷，斷裂力學(xué)則要求材料里有一個可以識別的、對破壞起支配作用的裂紋；損傷力學(xué)是斷裂力學(xué)的前期。第68頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)材料的性能與變形有關(guān)的材料性能

材料的工程性能彈性：物體在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消失后物體能恢復(fù)原來的形狀，這種性質(zhì)稱為彈性。理想彈性體稱為虎克（Hooke）體或彈簧元件。第69頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)與變形有關(guān)的材料性能

材料的工程性能塑性：固體材料產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。理想塑性體稱為圣維南（St.Venant）體或滑塊元件。粘性：物體在外力作用下產(chǎn)生的變形與加載速度和持續(xù)時間有關(guān)。理想粘性體稱為牛頓（Newton）體或阻尼器。蠕變：材料在恒應(yīng)力長期作用下產(chǎn)生的塑性變形，隨時間增長而增大。材料在總應(yīng)變保持不變的條件下，其應(yīng)力隨時間增長而減小的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力松弛。第70頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)與變形有關(guān)的材料性能

材料的工程性能材料的彈性行為符合胡克定律（彈力與變形呈線性關(guān)系），表征材料彈性特征的參數(shù)是彈性模量、相對變形的量。彈性模量反映了材料的剛度。第71頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)與變形有關(guān)的材料性能

材料的工程性能

彈性模量是固體原子間結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志之一，原子半徑和離子半徑越小、原子價越高的物質(zhì)，其彈性模量和硬度就越大。當(dāng)固體受外力作用產(chǎn)生彈性拉伸時，其原子間距增大，即外力對抗原子間作用力而作了功，導(dǎo)致固體的內(nèi)能增加，使系統(tǒng)的自由能增大，彈性模量越大。陶瓷材料比金屬材料的彈性模量高（10倍），是由于陶瓷通常以離子鍵或共價鍵結(jié)合，原子間作用力很強(qiáng)，相互之間鍵角十分固定，因此很難變形；金屬鍵沒有方向性，且位錯滑移很容易發(fā)生，易產(chǎn)生塑性變形。橡膠屬于高彈性體，其彈性變形巨大、而彈性模量很小，是由于橡膠具有柔性長鏈分子結(jié)構(gòu)，外力使彎曲的分子線團(tuán)拉直，但基本上不影響分子中的原子間距，拉伸使系統(tǒng)的有序度增加，即熵減小，從而增大了自由能。第72頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)與變形有關(guān)的材料性能

材料的工程性能理想彈性體的變形與應(yīng)力作用的時間無關(guān)；理想粘性體的變形與應(yīng)力作用的時間呈線性關(guān)系。自然界中的實際物體均同時具有彈性和粘性，高分子材料是典型的粘彈性體，其蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象較明顯。高分子材料的應(yīng)力松弛是由于在外力作用下，分子鏈段沿外應(yīng)力的方向運(yùn)動并排列，從而減小了內(nèi)部應(yīng)力。第73頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一1、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識二、建筑材料

的基本性質(zhì)與變形有關(guān)的材料性能

材料的工程性能研究物質(zhì)流動和變形的科學(xué)稱為流變學(xué)(rheology)，它綜合了流體力學(xué)、塑性理論和彈性理論。隨著涂料、食品、化妝品等膠體物質(zhì)工業(yè)的興盛，人們發(fā)現(xiàn)這類物質(zhì)具有流動性卻不服從牛頓定律、具有半固態(tài)卻不服從虎克定律，1919年賓漢姆（Bingham）提出了塑性流動的概念，并于1929年在美國成立流變學(xué)會。流變學(xué)分為金屬流變學(xué)、食品流變學(xué)、分散系統(tǒng)流變學(xué)、生物流變學(xué)等不同領(lǐng)域，各具特點，互不相同。混凝土流變學(xué)屬于混凝土材料學(xué)的研究領(lǐng)域。第74頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一本資料引自：中國流變網(wǎng)（/），原作者：王振東,1999年11月在武漢華中科技大學(xué)召開的第六屆全國流變學(xué)學(xué)術(shù)會議上的大會報告，后發(fā)表于《力學(xué)與實踐》2001年23卷4期。（1）流變學(xué)的誕生

1928年雷納應(yīng)邀從巴勒斯坦到美國訪問，與印地安納州Lafayette學(xué)院的賓漢（BinghamEC1878～1945）教授一起工作。賓漢對雷納說，我（一個化學(xué)家）和你（一個土木工程師），一起工作解決共同的問題，隨著膠體化學(xué)的發(fā)展，這種工作方式將會變得很平常，因此需要建立一個物理學(xué)科的分支來處理這類問題。雷納告訴賓漢，這樣的分支是存在的，并且作為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)而被人們所認(rèn)識。賓漢認(rèn)為這樣做不好，會嚇跑化學(xué)家，需要給它起一個新的名字。賓漢請教了一位擔(dān)任古典文學(xué)教授的同事，根據(jù)公元前6世紀(jì)古希臘哲學(xué)家赫拉克利特（Heraclitus）“一切皆流”的說法，提出了“流變學(xué)”（Rheology）這個名字。Rheo一詞來源于希臘語Rheos（流動）之意。Rheology的中文譯名沒有簡單地譯成流動學(xué)，而是創(chuàng)造性地譯成流變學(xué)，既有流動，又有變形。流變學(xué)簡介第75頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一（1）流變學(xué)的誕生賓漢于1928年在美國提議成立了流變學(xué)會（RheologicalSociety），研究材料的變形和流動。1929年召開了流變學(xué)會的第一次會議，并創(chuàng)辦了《流變學(xué)雜志》。賓漢是流變學(xué)的奠基人。他研究了懸膠、油漆、水泥等一些材料的流變特性，寫了一系列論文，特別是在1919年和H.格林聯(lián)合發(fā)表的論文“油漆是一種塑性材料而不是黏性流體”，該文指出，油漆在剪切應(yīng)力較小時，剪切應(yīng)變率為零（或不發(fā)生流動），只有在剪切應(yīng)力超達(dá)過臨界值（即屈服應(yīng)力）時，才發(fā)生流動，這時應(yīng)變率和應(yīng)力與屈服應(yīng)力之差成正比。后來人們將具有這種流變規(guī)律或本構(gòu)關(guān)系的材料或物質(zhì)，稱為黏塑性材料或賓漢塑性材料（簡稱賓漢體）。Eg:除油漆外，石膏、懸膠、面粉團(tuán)，水泥砂漿等均可作為賓漢體來處理。圣維南的塑性流動材料和牛頓流體，均可作為賓漢體的特殊情況，前者的流動速度為零，后者的屈服應(yīng)力為零。流變學(xué)簡介第76頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一直到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)以前，美國流變學(xué)會仍是世界上唯一的流變學(xué)會。1939年，荷蘭皇家科學(xué)院成立了以J.M.伯格斯為首的流變學(xué)小組。1940年，英國成立了流變學(xué)家俱樂部。

1945年12月國際科學(xué)聯(lián)合會（InternationalCouncilofScientificUnions）組織了一個流變學(xué)委員會。1947年在馮卡門主席的主持下舉行了第一次會議，代表們來自物理、化學(xué)、生物科學(xué)、大地測量、空氣物理、理論和應(yīng)用力學(xué)的國際聯(lián)合會。委員會的職能是：對流變學(xué)的專門名詞進(jìn)行命名；對流變學(xué)的論文進(jìn)行摘要；組織國際流變學(xué)會議等。1968年前，國際流變學(xué)會議每5年舉行一次。1968年以后，每4年舉行一次。第15屆國際流變學(xué)會議是2008年8月在美國舉行的。

1973年國際流變學(xué)委員會被接納為國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會的分支機(jī)構(gòu)。

1974年國際流變學(xué)專業(yè)委員會被接納為國際理論和應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會的分支機(jī)構(gòu)。（1）流變學(xué)的誕生流變學(xué)簡介第77頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一（2）流變學(xué)的研究對象流動的固體——流變學(xué)的研究對象之一流動的固體，是指彈性形變與黏性流動同時存在的物體?！皬椥孕巫儭笔侵付虝旱摹⒛芑謴?fù)原狀的形變。而“黏性流動”是指持續(xù)的、不能恢復(fù)原狀的形變，它也被稱為“流變”。過去一般談固體時，是指只有彈性形變的物體；談到流體時，是指只有黏性流動的流體。實際上，同時具有這兩種性質(zhì)的物體是很多的。流變學(xué)簡介第78頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一用鋼棒和瀝青棒作如下的實驗：將鋼捧放在兩支點上，棒的正中間放一重物，此時鋼棒彎了；當(dāng)重物取走時，彎曲了的鋼棒能完全恢復(fù)原狀如下圖a。鋼棒此時是彈性形變。將瀝青棒放到兩支點上，如下圖b那樣，中間也放一重物。重物放置一段時間后取走，瀝青捧稍恢復(fù)了一點，但并沒恢復(fù)原狀，還是彎的。這里的瀝青棒，除有彈性形變外，己有了流變。如在瀝青棒中間用手快速按一下，抬起手后，它能恢復(fù)原狀，表現(xiàn)出很好的彈性。但若手按下較長時間再抬起，就己不能恢復(fù)原狀。同是一根瀝青捧，迅速按一下，它是彈性體；較長時間地按，又顯現(xiàn)有流體的性質(zhì)。鋼棒與瀝青棒的變形（2）流變學(xué)的研究對象流動的固體——流變學(xué)的研究對象之一流變學(xué)簡介第79頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一實際上很多物體，當(dāng)外力作用的時間小于某一時間時，物體表現(xiàn)出彈性；當(dāng)外力作用的時間大于這一時間，物體就會流變。這個時間就叫做物體的“緩和時間”。“緩和時間”是一個時間閾值，當(dāng)外力作用時間超過此閾值時，物體的彈性就會“緩和”而產(chǎn)生流變。彈性體與流體之所以不同，也可認(rèn)為只是其緩和時間不同而已。緩和時間無限長的物體，是理想的彈性體；緩和時間等于零的物體是理想的流體。具有彈性和黏性混合性質(zhì)的物體，其緩和時間既不為零，也不是無窮大，它們就是可流動的固體，或者是有彈性的流體。固體表現(xiàn)出流動的性質(zhì)，除了外力作用時間的因素外，還有溫度的因素。當(dāng)溫度不斷升高時，大部分物體都會要流變，表現(xiàn)出流體的性質(zhì)。（2）流變學(xué)的研究對象流動的固體——流變學(xué)的研究對象之一流變學(xué)簡介第80頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一金屬由應(yīng)力引起的應(yīng)變隨時間變化的流動現(xiàn)象，稱為蠕變。通常，升高溫度或增加應(yīng)力會使蠕變加快并縮短達(dá)到斷裂的時間。金屬材料在恒拉應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的時間而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，稱作蠕變斷裂。在土木工程中，土地基的流變可延續(xù)數(shù)十年之久。地下隧道竣工數(shù)十年之后，仍可出現(xiàn)蠕變斷裂。固體材料的蠕變是流變學(xué)研究的重要課題?，F(xiàn)代工業(yè)需要耐高溫、耐蠕變的高質(zhì)量的金屬、合金、陶瓷和高強(qiáng)度的聚合物，因此與固體蠕變斷裂有關(guān)的流變學(xué)分支會迅速發(fā)展起來。核工業(yè)中核反應(yīng)堆和粒子加速器的發(fā)展，也為研究幅射產(chǎn)生的流變打開了新的領(lǐng)域。（2）流變學(xué)的研究對象流動的固體——流變學(xué)的研究對象之一流變學(xué)簡介第81頁，共133頁，2023年，2月20日，星期一在地球科學(xué)中，人們很早就知道時間過程這一重要因素。當(dāng)觀察地質(zhì)斷面時，可以看到巖石有皺紋的褶曲結(jié)構(gòu)，這是巖石在流動的證據(jù)。在幾億年的地質(zhì)年代里，巖層受著橫向的力而流變成褶曲形狀。在江西廬山蘆林橋附近，有一處“第四紀(jì)冰川遺跡”,己立碑成為向旅游者展示巖石也在流動的景點。有人曾測量計算過冰川的黏性，大約是混凝土的100萬倍；而混凝土的黏性，大約是水的100億倍。可見無論冰川是多么“黏”，多么難于流動，經(jīng)過了幾千年、幾萬年，終究還是在慢慢地向下流動著。流變學(xué)為研究地殼中有趣的地球物理現(xiàn)象（如冰川期以后的上升、層狀巖層的褶皺、造山作用、地震成因以及成礦作用等）提供了物理-