土木建筑材料

遠在新石器時代以前，人類就利用天然材料，如土、石、草、樹干、樹皮、樹葉等營造住所。此后隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，各種人造建筑材料相繼出現(xiàn)。西安半坡等先民遺址的發(fā)掘，證明在公元前5000年中國人的祖先就開始對天然材料進行簡單的加工，用燒白土、草筋泥等涂抹墻面和地坪；用碎陶、礫石與泥土拌和夯實作為柱的基礎，實際上這已是人造建筑材料煅燒和復合工藝的開端。以后，又用夯土和土坯筑墻，并進而制作石灰、磚、瓦、琉璃以及其他燒土制品?！扒卮u漢瓦”早已聞名于世，足見中國使用人造建筑材料的歷史之悠久。在國外，古埃及的燒石膏；古希臘、古羅馬的石灰和摻火山灰的石灰；拉丁美洲印加帝國建筑的高度石工技巧，均在建筑材料的發(fā)展史上占據(jù)重要地位。 正是基于對土、 石、木等天然材料的加工技術和上述人造材料的開發(fā)應用，出現(xiàn)了諸如中國的長城、都江堰水利工程；埃及的金字塔；羅馬帝國的引水道、萬神殿等偉大建筑。工業(yè)革命以后，鋼材開始被用作建筑材料，大跨建筑和高聳建筑逐漸發(fā)展。19世紀初，波特蘭水泥問世，不久即出現(xiàn)了混凝土和鋼筋混凝土。20世紀30年代以來，又發(fā)明了預應力混凝土；玻璃和陶瓷制品也大量用于土木建筑。這樣就使土木工程的面貌更加日新月異。以橋梁為例，在采用鋼材以前，跨度很少達到100米，有了軋制鋼材,才出現(xiàn)了跨度500米以上的桁架梁橋和拱橋,以至1400米以上的懸索橋，而預應力混凝土的發(fā)展更使現(xiàn)代橋梁技術在荷載、跨度、經(jīng)濟、耐久以及適應性等方面，都達到了很高的水平。所以，如果說土木工程的發(fā)展標志著人類文明水平的不斷提高，那末不斷發(fā)展的建筑材料則是人類文明建設的重要物質基礎。

材料性能測試技術是發(fā)展材料科學的主要支柱。為了保證材料性能在建筑物中得到充分發(fā)揮，以及進一步提高性能，材料性能測試技術，特別是新技術，包括對材料的微觀、亞微觀、宏觀的物理、化學、力學性能和行為的測試技術，是十分重要的。非破損測試技術正在不斷更新，它在生產(chǎn)控制和快速試驗等方面，具有突出的優(yōu)點。因此必須及早采用。此外，對于材料標準的制訂工作也應給予足夠的重視。

分類建筑材料種類繁多，可按其性質和用途的不同進行分類。

按性質分類可區(qū)分為建筑用非金屬材料、建筑用金屬材料、有機材料，以及由兩種以上材料復合而成的復合材料等。

① 建筑用非金屬材料。 主要有天然的粘土、砂礫、石材和人造的磚、 瓦、陶瓷、 琉璃等燒土制品；水泥、石灰、石膏等膠凝材料；以水泥為基礎的各種混凝土及其制品；各種玻璃及其制品；以及無機涂料、石棉、礦棉、纖維制品和熔巖制品（如鑄石）等。

② 建筑用金屬材料。 有以鋼鐵、有色金屬及其合金制造的型材、管材、板材和金屬制品等。

③ 有機材料。 有木材、竹材、建筑塑料、有機涂料和膠粘劑等。

④ 復合材料。 狹義地指有纖維增強塑料(玻璃鋼)和層壓材料；廣義地則是指兩種或兩種以上材料復合組成的材料，可包括很多人造建筑材料的品種，例如各種水泥砂漿和混凝土也被稱作水泥基復合材料，同樣還有瀝青復合材料、鈣塑制品等。

按用途分類可區(qū)分為絕熱材料、吸聲材料、防水材料、灌漿材料，以及愈來愈受到重視的、正在迅速發(fā)展的各種裝飾、裝修材料等。

科學技術的進步將為土木工程提供更多的建筑材料新品種，因此材料的分類也將更為精細。

重要性建筑材料以其用量大、用途廣的特點，決定了它在國民經(jīng)濟中的重要位置。建筑材料一直是大宗材料,其需要量還在不斷增加,水泥、混凝土、鋼材、塑料以至土、 石、 木材等天然材料的用量無不十分龐大。在土木建筑的總造價中，材料費所占比重也很大。生產(chǎn)這樣大量的建筑材料，需要消耗大量的能源與資源。近幾年來，中國建筑材料工業(yè)已成為第四個耗能多的行業(yè)。因此，節(jié)約與合理使用材料，降低生產(chǎn)中的能耗與料耗，重視建筑物長期使用中的節(jié)能，對于降低工程造價、節(jié)省能源與資源，都能收到巨大的經(jīng)濟效益。

隨著科學技術的進步和建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑材料不僅在產(chǎn)量上有著大幅度的增加，還出現(xiàn)了很多高效能的新品種，對世界經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的改善起著明顯的作用。例如，高強鋼材比普通碳素鋼可提高強度達1.5～6倍，冷彎型鋼比相同截面的熱軋型鋼可節(jié)約鋼料30～50%；摻加少量的高效外加劑能顯著地提高混凝土的某些重要性能，并節(jié)約水泥10～30%；新品種建筑玻璃如中空、吸熱、熱反射、選擇吸收玻璃等，以及各種復合墻體材料，能夠有效地改善建筑功能，降低使用能耗50%以上；用空心混凝土砌塊和大空隙率的粘土空心磚代替實心小磚，能夠節(jié)約大量煤炭和粘土資源，少毀良田，這在當前中國具有十分重大和緊迫的意義。近30年來出現(xiàn)的品種繁多的裝修、裝飾材料，尤其是各種建筑塑料和有機涂料、無機涂料，使建筑藝術大為增色，改變了城鄉(xiāng)建筑的面貌，豐富了廣大人民的生活。

開發(fā)和技術進步為了適應土木工程發(fā)展對材料的需要，滿足建筑功能以及堅固、耐久、經(jīng)濟、美觀等的要求，除繼續(xù)發(fā)展新的材料品種，并不斷開拓新的應用范圍，滿足某些特殊性能和特殊使用條件，如海上、地下、寒冷、干熱、低溫、高溫、腐蝕等環(huán)境的要求以外，還應在改善材料性能，改進制作工藝，利用和開發(fā)資源等三個方面進行大量的工作。

改善材料性能包括強度、 形變、 重量以及耐久、防水、隔熱等重要性能。在建筑材料的各種性能中，耐久性對于建筑物的安全、 適用、 經(jīng)濟起著決定性作用，應給予極大的重視。不少古代建筑物歷時千載仍然完好。在近代的建筑材料中,水泥混凝土具有良好的耐久性,被稱為“人造石材”，只要使用得當,充分發(fā)揮其潛力,就能夠在嚴酷的環(huán)境條件下持久使用。

改進制作工藝可在保證或提高性能的前提下，增加產(chǎn)量、降低成本、節(jié)約能源和資源。例如水泥生產(chǎn)采用帶窯外分解爐的干法新工藝，與原來的濕法工藝相比，不僅產(chǎn)量大幅度增加，熟料單位熱耗也能降低約三分之一。又如玻璃的浮法工藝、衛(wèi)生陶瓷的低溫快燒工藝，無不具有優(yōu)質、低耗、高效的技術經(jīng)濟效益。近年迅速發(fā)展的復合、組合工藝，能夠充分利用幾種組成材料的共同作用，發(fā)揮各種組分的特長，互相補充，使材料具有某些重要的獨特性能或多種功能，從而取得顯著的節(jié)約效果，如預應力混凝土充分利用高強混凝土的抗壓強度和高強鋼材的抗拉強度，用作大跨度橋梁和大容積儲罐，比同類的鋼結構可降低能耗達50%。

因地制宜、就地取材是不斷開發(fā)建筑材料新資源的一條重要途徑。例如就近采用火山渣、浮石等天然輕集料代替陶粒等人造集料；采用天然火山灰質材料作為水泥混合材料，以節(jié)約一部分熟料，都能降低材料成本和能耗（包括運輸力）。此外，大量利用工礦業(yè)的廢渣、尾礦作為建筑材料及其原料，對于保護環(huán)境也十分有利。中國十幾年來已利用全部水淬高爐礦渣制造水泥，還利用了大量電廠粉煤灰制造內燃粘土磚和混凝土摻合料。數(shù)量極大的煤矸石，也將逐步作為建筑材料的原料而加以利用。

發(fā)展前景自從20世紀60年代以來，材料科學作為新興學科被廣泛用于各種材料的研究開發(fā)工作中，成效卓著。通過深入研究材料的組成和結構，掌握組成的變化規(guī)律及其與材料性能、行為之間的內在聯(lián)系，就有可能按照預定要求進行材料性能的設計，指導符合某些性能要求的材料的生產(chǎn)，并為新型材料的創(chuàng)制指出途徑。材料科學在有機材料、鋼鐵及合金材料、某些復合材料以及特種陶瓷等的研究中，已顯示出巨大作用，但在大多數(shù)建筑材料，如水泥、混凝土、玻璃、燒土制品等的研制和生產(chǎn)中還用得很少。這些用量最多的建筑材料，由于產(chǎn)品質量的波動，加上本身存在的不均勻性，以及荷載、使用條件、齡期等因素造成的性能上的不穩(wěn)定，既妨礙它們在土木工程中的有效利用，也不利于土木工程技術水平的提高?，F(xiàn)在已出現(xiàn)先進的結構設計與落后的建筑材料之間的矛盾。因此，就要求應用材料科學和微電子學的新成就來促進大宗建筑材料的變革。

01

第0章 緒論

掌握建筑材料的定義與分類。了解建筑材料的發(fā)展趨勢。

課時

0-1緒論（上）

0-2緒論（下）

02

第1章 建筑材料的基本性質

了解建筑材料的組成與結構。掌握建筑材料的基本性質。

課時

1.1 建筑材料的狀態(tài)物理性質

1.2 建筑材料的工程性質

1.3 建筑材料的功能物理性質

03

第2章 氣硬性無機膠凝材料

了解石灰、石膏的硬化機理。了解石灰、石膏的基本性質及應用。

課時

2.1 石灰

2.2 石膏

04

第3章 水泥

了解硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝、水化和凝結硬化機理；水泥的儲運。掌握硅酸鹽水泥的礦物組成與特性、水化產(chǎn)物；水泥石的侵蝕與防治。掌握通用硅酸鹽水泥的技術性質。掌握通用硅酸鹽系水泥的工程選用。

課時

3.1 概述

3.2 硅酸鹽水泥

3.3 通用硅酸鹽水泥

05

第4章 水泥混凝土

了解水泥混凝土的定義與分類。了解混凝土拌和用水的性能要求。掌握骨料的基本性質。掌握水泥混凝土的主要技術性質、混凝土配合比設計。了解常用混凝土外加劑的種類及應用。了解活性礦物摻和料及高性能混凝土。

課時

4.1 混凝土的定義、分類與特點

4.2 混凝土拌和用水

4.3 骨料

4.4 普通混凝土的主要技術性質

4.5 普通混凝土配合比設計

4.6 混凝土外加劑

06

第5章 砂漿

了解砂漿的定義與分類。掌握砂漿的技術性質。

課時

5.1 概述

5.2 砌筑砂漿的技術性質

07

第6章 墻體材料

了解墻體材料的定義與分類。掌握磚、砌塊的基本性質。了解板材及常用保溫材料。

課時

6.1 概述

6.2 墻體磚

6.3 建筑砌塊

6.4 墻板

08

第7章 建筑鋼材

了解鋼材的生產(chǎn)工藝、組成與結構。掌握建筑鋼材的技術性質。

課時

7.1 概述

7.2 生產(chǎn)、組成與分類

7.3 建筑鋼材的技術性質

7.4 主要鋼種及其應用

09

第8章 瀝青及瀝青混合料

掌握瀝青的主要技術性質。掌握瀝青混凝土設計及其技術性質。

課時

8.1 瀝青材料

8.2 瀝青混合料

10

第9章 防水材料

掌握瀝青基防水材料的基本技術性質。了解其他柔性防水材料。

課時

9.1 概述

9.2 瀝青基防水材料

9.3 其他柔性防水材料

9.4 剛性防水材料

王立久主編 .《建筑材料學》，中國水利水電出版社，2013

王寶民主編，《建筑材料》，大連理工大學出版社，2009

《高校土木工程專業(yè)規(guī)劃教材:建筑材料》介紹了常用建筑材料的原材料、生產(chǎn)工藝、組成、結構及構造、性能及應用、檢驗及驗收、運輸及儲存等方面的要點。重點介紹了水泥、混凝土、鋼材、瀝青及防水材料等內容，對砂漿、氣硬性膠凝材料、墻體和屋面材料、保溫隔熱與吸聲材料、裝飾材料和合成高分子材料也作了相應的介紹，并對建筑材料的最新研究成果和發(fā)展動態(tài)作了簡介。每一章內容后面附有適量習題與復習思考題。建筑材料試驗部分介紹了試驗原理、試驗方法和數(shù)據(jù)處理。2100433B