建筑材料與人居環(huán)境(武漢大學(xué))

建筑材料與人居環(huán)境武漢大學(xué)公選課主講：阮燕jcrj2007@163.com;631873902007.3網(wǎng)上教室/課程目錄建筑材料與人居環(huán)境建筑材料與人居環(huán)境第二章建筑材料的進(jìn)步與人類生存環(huán)境的變化材料既決定建筑的水平也是促進(jìn)時(shí)代發(fā)展的重要因素社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施房屋、倉(cāng)庫(kù)、交通設(shè)施、娛樂(lè)設(shè)施、商業(yè)設(shè)施、輸油設(shè)施、管線設(shè)施人類利用材料的兩種方式：以物資為基礎(chǔ)——就地取材如木材、竹材、石材、草、土等。需求導(dǎo)向——研發(fā)在人類漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，建筑材料與社會(huì)的進(jìn)步相輔相成，按照以上兩種方式經(jīng)歷了一個(gè)逐漸演變、發(fā)展的過(guò)程。第二章建筑材料的進(jìn)步與

人類生存環(huán)境的變化

2．1

古代天然材料的利用與住居環(huán)境2．2

燒土制品與住居環(huán)境的改善2．3

近代建筑材料與建設(shè)水平的提高2．4

現(xiàn)代建筑材料與多姿多彩的建筑2．5

未來(lái)的建筑材料與可持續(xù)發(fā)展1.古代天然材料的利用與住居環(huán)境原始人群時(shí)期的“巢居”與“穴居”

天然材料的利用和簡(jiǎn)單加工

中國(guó)建筑及建筑材料的發(fā)展中國(guó)建筑起源

穴居－尋找遮雨避寒的住所

巢處－架構(gòu)遠(yuǎn)離暑潮的樂(lè)園

建筑材料：木材、竹材、粘土、石等天然材料天然材料的利用和簡(jiǎn)單加工真正意義建筑的誕生母系氏族社會(huì)晚期的新石器時(shí)代北方：地穴——半地穴——地面（仰韶文化遺址）南方：巢居——干闌建筑（長(zhǎng)江中下游河姆渡遺址）

建筑材料：木材、竹材、粘土、石以及石灰、白灰山西陶寺村龍山文化遺址中的白灰墻，刻畫的圖案原始社會(huì)半地穴式的住房用天然材料建造的茅屋古代埃及的石建筑

吉薩金字塔群卡納克神廟最早的膠凝材料－天然石灰—粘土膠凝材料在建筑中的意義：采用膠凝材料粘結(jié)塊體材料，使砌筑結(jié)構(gòu)物更具有整體性，人類有可能建造規(guī)模更大的建筑物或結(jié)構(gòu)物。版筑技術(shù)公元前16世紀(jì)－公元前11世紀(jì)的青銅器時(shí)代（商代）：木結(jié)構(gòu)建筑和版筑技術(shù)得到發(fā)展一種筑墻方法俗名“干打壘”版筑古人筑墻很早就運(yùn)用版筑技術(shù)?！睹献印じ孀酉隆罚骸皞髡f(shuō)舉于版筑之間?！彼^版筑是說(shuō)筑土墻用兩塊木板相夾，兩版中間的寬度等于墻的厚度，板外用木柱襯住，裝滿泥土，用杵搗緊，筑畢拆除木柱木板，就成了一座墻了。版筑技術(shù)在古代建筑中占有很重要的地位。而且直到現(xiàn)在有的地方還用這種筑墻技術(shù)。

2.燒土制品與住居環(huán)境的改善1

土坯2

粘土磚3

粘土瓦4

燒制石灰5

玻璃燒土制品以天然粘土類物質(zhì)為原料，經(jīng)高溫烤燒制造而成的無(wú)機(jī)非金屬材料叫做燒土制品。是人類最早加工制作的人工建筑材料，可以說(shuō)是與人類的文化、歷史同步發(fā)展的一種建筑材料。土坯（Adobe)所謂“土坯”，也可以說(shuō)是用泥和草制成的“土磚”。其制造過(guò)程叫做“打坯”或“脫坯”。粘土磚的前身公元前8000年左右最早在中東到埃及一帶使用至今仍然在不發(fā)達(dá)或干旱地區(qū)使用。土坯土坯建造的住房粘土磚公元前5000年左右出現(xiàn)；最早為蘇美爾人用于建筑宮殿；我國(guó)從西周（大約公元前1060年－711年）開(kāi)始出現(xiàn)；“秦磚漢瓦”帶來(lái)的問(wèn)題？??！粘土磚紅磚青磚粘土瓦公元前3000年左右，美索不達(dá)米亞最早出現(xiàn)了屋頂瓦；我國(guó)在西周時(shí)代開(kāi)始出現(xiàn)，到戰(zhàn)國(guó)時(shí)代（公元前475年－公元前221年）廣泛使用。麗江古城夜-瓦頂

小平板瓦滴水、板瓦、勾頭、筒瓦古典磚瓦

市大瓦

200×200×12

城磚

十二寸溝頭

250×140×11

小滴水

小花邊

150×160×10

十二寸筒瓦

280×140×11

嵌磚

360×190×40/90

黃道磚

175×80×35

中加厚方磚

400×400×50

燒制石灰最早的人工膠凝材料；主要成分CaO石灰窯（Limekiln）

900℃CaCO3CaO+CO2↑

（塊狀生石灰）3000多年前，西周時(shí)期的陜西鳳雛遺址中，發(fā)現(xiàn)三合土。石灰的熟化、硬化與膠凝性能CaO+H2OCa(OH)2+64.9KJ(熟石灰、消石灰)

1）

結(jié)晶過(guò)程：

石灰漿：Ca(OH)2+H2O

析晶

蒸發(fā)(吸收)2）

碳化過(guò)程

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O

慢！玻璃主要成分是硅酸鹽。將高溫下的熔融體快速冷卻，固化形成的非晶體析出物。特點(diǎn)？玻璃的特點(diǎn)：透明；強(qiáng)度高，堅(jiān)硬，抗壓強(qiáng)度大約600—1200MPa?？箾_擊性差。玻璃的歷史傳說(shuō)公元前3000年，中東埃及人發(fā)明；公元前1500年開(kāi)始小批量生產(chǎn)玻璃器皿和日常生活的簡(jiǎn)單器皿；公元前3世紀(jì)，埃及亞歷山大港的工匠發(fā)明模壓成型法；公元前3世紀(jì)到1世紀(jì)，羅馬人發(fā)明玻璃吹制技術(shù)，玻璃器皿開(kāi)始大量生產(chǎn)；而當(dāng)時(shí)的建筑物使用半透明的天然石膏和云母做窗子。公元79年，龐貝人開(kāi)始使用平板玻璃作為采光材料。最恢宏的裝飾材料公元5世紀(jì)中葉，拜占庭建筑最光輝的圣索非亞教堂，40個(gè)窗子全部用玻璃采光；公元12世紀(jì)到15世紀(jì)，哥特式教堂彩色玻璃裝飾；（尚沒(méi)有純凈的透明玻璃）15世紀(jì)，意大利威尼斯人發(fā)明無(wú)色透明的玻璃，16世紀(jì)加羅兄弟發(fā)明了鍍銀法制造出了鏡子。17世紀(jì)末，洛可可風(fēng)格建筑玻璃鏡子裝飾；17世紀(jì)到18世紀(jì)末出現(xiàn)了磨砂玻璃、磨光玻璃，夾絲玻璃、壓花玻璃等用于門窗，但沒(méi)有較大面積的玻璃出現(xiàn)玻璃中世紀(jì)的教堂玻璃建筑的鼻祖——水晶宮1851年建造。3.近代建筑材料與建設(shè)水平的提高鋼鐵登上了建筑材料的舞臺(tái)

水泥的出現(xiàn)是近代建筑材料史上新的里程碑

鋼筋混凝土成為結(jié)構(gòu)材料的主角鋼鐵登上了建筑材料的舞臺(tái)從鑄鐵到鋼材1871年Tay橋到1890年Forth橋水泥的出現(xiàn)水泥的出現(xiàn)1824年，PortlandCement問(wèn)世，英國(guó)人JosephAspding獲得專利。迄今為止最好的水硬性膠凝材料——硅酸鹽水泥鋼筋混凝土1855年，法國(guó)人J.L.Lambot在第一屆巴黎萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上首次推出鋼筋混凝土小船，宣告了鋼筋混凝土制品的問(wèn)世；1887年，M.Koenen發(fā)表了鋼筋混凝土梁的計(jì)算方法；1892年，法國(guó)的Hennebique發(fā)表了梁的剪切增強(qiáng)配筋方法。19世紀(jì)建筑變遷芝加哥C.P.S百貨公司大樓維也納分離派會(huì)館

19世紀(jì)建筑變遷維也納郵政儲(chǔ)金銀行愛(ài)因斯坦天文臺(tái)二十世紀(jì)鋼筋混凝土材料的兩次飛躍：1908年，C.R.Steiner提出了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的概念，1928年法國(guó)的E.Fregssinet使用高拉力鋼筋和高強(qiáng)度混凝土使預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)用化。1934年在美國(guó)發(fā)明了混凝土減水劑，大大改善了混凝土的性能。二十世紀(jì)新建筑

巴塞羅那博覽會(huì)德國(guó)館

二十世紀(jì)新建筑洛克菲勒中心R.C.A.大廈

4.現(xiàn)代建筑材料與多姿多彩的建筑

鋼材、混凝土建造了大型結(jié)構(gòu)物

各種新型建筑材料使建筑物形式更加豐富

鋼材、混凝土建造了大型結(jié)構(gòu)物水泥、鋼材的產(chǎn)量逐年上升；混凝土的性能不斷增強(qiáng)；高強(qiáng)混凝土-高性能混凝土混凝土的品種發(fā)展為多樣化

建筑物的規(guī)模日益擴(kuò)大各種新型建筑材料使建筑物形式更加豐富高分子材料新型金屬材料各種復(fù)合材料新型環(huán)保節(jié)能材料現(xiàn)代建筑紐約曼哈頓世界貿(mào)易中心

現(xiàn)代建筑悉尼歌劇院

現(xiàn)代建筑聯(lián)合國(guó)總部大廈

建筑材料的發(fā)展歷程未來(lái)的建筑材料與可持續(xù)發(fā)展

1

輕質(zhì)高強(qiáng)建筑材料2

高耐久性材料3

新型墻體材料4

裝飾、裝修材料5

環(huán)保型建材6

路面材料7

景觀材料8

耐火、防火材料9

智能化材料1.輕質(zhì)高強(qiáng)建筑材料高層建筑、大型公共建筑的需求；未來(lái)建筑將向更高、更大跨度發(fā)展；高層建筑、超超高層建筑、大跨度建筑對(duì)結(jié)構(gòu)材料的要求：輕質(zhì)、高強(qiáng)2.高耐久性材料目前，普通建筑物和結(jié)構(gòu)物的使用壽命一般設(shè)定為50年至100年；大型、重要建筑物、苛刻環(huán)境建筑物對(duì)耐久性的要求；材料的耐久性直接影響建筑物、結(jié)構(gòu)物的安全性；材料的耐久性直接影響著結(jié)構(gòu)物的使用壽命和維護(hù)費(fèi)用；應(yīng)注重開(kāi)發(fā)高耐久性的材料，同時(shí)在規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)，考慮建筑物的總成本，不要片面地追求節(jié)省一次性初始投資。3.新型墻體材料傳統(tǒng)粘土磚的缺點(diǎn):破壞耕地；運(yùn)輸重量大，施工速度慢；保溫、隔聲效果差，用于取暖的能耗大。新型墻體材料改革：逐步禁止使用實(shí)心粘土磚；開(kāi)發(fā)新型墻體和節(jié)能住宅。中國(guó)享受稅收優(yōu)惠的新型墻體材料目錄一、非粘土磚（采用機(jī)械成型生產(chǎn)工藝，單線生產(chǎn)能力不小于3000萬(wàn)塊標(biāo)準(zhǔn)磚／年）

（一）孔洞率大于25％非粘土燒結(jié)多孔磚、空心磚；

（二）混凝土空心磚、空心砌塊；

（三）燒結(jié)頁(yè)巖磚。

二、建筑砌塊（采用機(jī)械成型生產(chǎn)工藝，單線生產(chǎn)能力不小于5萬(wàn)立方米／年）

（一）混凝土小型空心砌塊；

（二）輕集料混凝土小型空心砌塊；

（三）蒸壓加氣混凝土砌塊；

（四）石膏砌塊。

三、建筑板材（采用機(jī)械化生產(chǎn)工藝，單線生產(chǎn)能力不小于15萬(wàn)平方米／年）

（一）玻璃纖維增強(qiáng)水泥輕質(zhì)多孔隔墻條板（簡(jiǎn)稱GRC板）；

（二）纖維水泥板；

（三）蒸壓加氣混凝土板；

（四）輕集料混凝土條板；

（五）鋼絲網(wǎng)架夾芯板；

（六）石膏墻板（包括紙面石膏板、石膏纖維板、石膏空心條板）；

（七）金屬面夾芯板（包括金屬面聚苯乙烯夾芯板、金屬面硬質(zhì)聚氨酯夾芯板和金屬面巖棉、礦渣棉夾芯板）；

（八）復(fù)合輕質(zhì)夾芯隔墻板、條板。4.裝飾、裝修材料對(duì)居住環(huán)境舒適、美觀、清潔的追求；目前，一個(gè)普通城市個(gè)人住宅，裝修費(fèi)用平均占房屋總造價(jià)的1/3左右；裝修材料的費(fèi)用大約占裝修工程的1/2以上。5.環(huán)保型建材環(huán)保型建材的概念：即考慮了地球資源與環(huán)境的因素，在材料的生產(chǎn)與使用過(guò)程中，盡量節(jié)省資源和能源，對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡具有一定積極作用，并能為人類構(gòu)造舒適環(huán)境的建筑材料。環(huán)保型建材的特征：（1）滿足結(jié)構(gòu)物的力學(xué)性能、使用性能以及耐久性的要求；（2）對(duì)自然環(huán)境具有友好性，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。即節(jié)省資源和能源，不產(chǎn)生或不排放污染環(huán)境、破壞生態(tài)的有害物質(zhì)，減輕對(duì)地球和生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)非再生性資源的可循環(huán)使用；（3）能夠?yàn)槿祟悩?gòu)筑溫馨、舒適、健康、便捷的生存環(huán)境。6.路面材料