建筑材料的发展历史、在建筑工程中的作用分类建筑材料课件.ppt

建 筑 材 料,Construction Materials,Construction Materials,&Building Materials,问题,1.你们知道哪些建筑材料？2.最古老的建筑材料都有哪些？3.今天用量最大、用途最广的是什么建筑材料？4.建筑材料与结构工程材料的异同点在哪里？,绪 论,0.1 建筑材料人类环境关系0.2 建筑材料工程结构关系0.3 建筑材料的组成结构性能关系0.4 建筑材料课程的特点与学习内容,0.1 建筑材料人类环境的关系,建筑材料人类环境,建筑材料是人类建造活动所用一切材料的总称。人类社会的基本活动衣、食、住、行，无一不直接或间接地和建筑材料密切相关。,万里长城,总长度大约有10万里以上！所用建筑材料：土、石、木料、砖、石灰关外有关、城外有城，其材料运输量之浩大、工程之艰巨世所罕见。体现出我国古代建筑工程的高度成就，表现出我国古代劳动人民的聪明才智。,都江堰,河北赵州石桥,建于1300多年前（桥长约51m，净跨37m）建造该桥的石材为青白色石灰岩比意大利人建石拱桥晚400多年,但在主拱肋与桥面间设计“敞肩拱”，比外国早了1200多年敞肩拱不仅减轻自重、节省材料、减轻桥基负担，使桥台轻巧，且位移很小，地基下沉甚微，且拱圈内应力很小，是至今位移和沉陷微小且不坠的重要原因之一；该桥拱轴线和恒载压力线甚接近，拱圈各横截面只受压力或微小拉力。该二线重合道理，到现代才认识。,现代主要结构工程材料,钢材、混凝土 钢混凝土复合、组合 砌体混凝土钢材复合,各种桥梁,建筑材料的可持续发展Sustainable Development of Construction materials,建筑材料生产消耗大量自然资源、能源，并产生废气、废渣，对环境构成污染。如冶炼1吨钢耗煤1.66吨、水48.6m3；生产1吨水泥耗煤178kg，排放约1吨CO2。全世界目前每年生产25亿多吨水泥（我国占其中52%）；排放的CO2，约占全世界总排放量的7。,建筑材料的可持续发展 Sustainable Development of Construction materials,同时，建筑材料生产又可以消纳与利用许多工、农业废料，包括有毒或放射性的废料。如电厂的粉煤灰；冶炼铁、铝、铜排放的矿渣以及许多农产品的秸杆、谷壳等。,可持续发展,实现可持续发展建筑有两种观点：一是强调材料使用过程的无害性；二是强调能耗，即节能。,前者往往指责后者在降低生产、制造过程中能耗的同时，却提高了合体能耗。,这种分歧的根源在于绿色建材是一个系统工程的概念，不能只看成是生产或使用过程中的某个环节。,评价绿色建材与环境协调能力的方法一般都用生命周期评价方法（Life Cycle Assessment）。该方法是对建筑材料整个生命周期里的环境污染、能源和资源消耗与资源影响大小进行评价，包括规划设计、建造、建造物日常维护使用以及破坏拆除所损耗的运输能源等。,新型建材促进 结构工程发展,古罗马万神殿，素混凝土半球穹顶直径43.5m，重12000吨。波兰世纪大厅钢筋混凝土肋形拱顶直径65m，重1500吨。墨西哥一饭店双曲抛物面钢混薄壳屋盖直径32m、厚4cm，重仅100吨。德国园艺展览厅双曲抛物面玻璃纤维增强水泥屋盖，直径31m、厚1cm，重25吨。现代的轻钢彩板仅厚1mm，可现场加工成大跨度屋面，重量进一步减轻；而膜建筑厚度仅为0.2mm，用其搭建的新型膜结构每平方米重量才20Kg。,材料的进步促进结构与施工的进步,高强结构材料高耸大跨结构高效减水剂泵送混凝土施工“鸟巢”的设计理念是先进的，但目前可供使用的材料不能满足要求，只能放弃部分功能。,新型结构工程材料,纤维增强材料轻钢彩板建筑膜建筑玻璃与金属结构,结构设计与材料性能的关系,熟悉建筑材料的基本知识、掌握各种新材料的特性，是进行结构设计必要的基本条件，否则会影响结构物的外观、使用功能或耐用性。反之，从事材料研究的人们可能由于对结构、对工程环境不够了解，也会事倍功半，甚至产生相反的结果。,湖南某大桥,施工是运用建筑材料实现设计意图的中间环节，也是建筑材料生产的最终环节。因此，施工既是结构设计得到充分体现的必要保证；也是建筑材料性能能够正常发挥的重要保证。,作为一位结构工程师，无论是从事设计、施工还是科研，都必须要注意创新，今后世界的竞争是很激烈的，要努力处于领先地位。,杨裕球(林同炎公司副总裁）,注重创新，提高综合能力,工程师是做什么的？,科学讲分析，它设法去了解自然是什么；工程要综合，它努力去创造可能的东西。Wm.A.Wulf（美国工程院院长）,工程：在约束条件下设计Engineering:Design under Constraint,工程是创造，是设计可能的东西，但它受到自然、造价、安全的考虑，可靠性、环境的影响，可制造性、可维护性以及许多其他的“性”的限制。美国工程院院长 Wm.A.Wulf,规范和标准是在总结前人大量实践的基础上制订的，需要尊重，但是并不等于照抄、照搬。伴随着工程实践的创新和发展，规范和标准也需要不断更新、不断完善。从这个角度来说，与设计、施工相结合的科研工作，目的就在于将规范和标准不断地推进，反过来促进工程实践与理论的发展，这也是培养高层次的结构工程师和设计人才的需要。,0.3 建筑材料的结构性能组成,性能,组成,结构,材料的结构性能组成关系材料科学的主要任务,建筑材料的种类,结构材料围护材料隔热材料,防水材料吸音与隔声材料装饰材料,按功能分类,按组成分类：,对结构材料的性能要求,强度力学性能变形性能耐久性能其他性能（快速交付使用；经济性）,分析材料的尺度,分子尺度（对象：分子、原子）：决定物质的化学性质107 103mm(C-S-H水化物、氢氧化钙结晶)材料结构尺度（对象：相和界面）：决定材料的物理性质5103mm(木材细胞壁)240mm(砖块)工程尺度（对象：材料）：决定材料的工程性质 103mm(金属)100mm（混凝土）1000mm（砌体结构）,材料的变异性,样本数或频率密度,材料品种 平均强度 变异系数 备 注(MPa)(%)钢材 460t 2 结构低碳素钢 混凝土 40c 15 普通混凝土28d 立方体强度 木材 30t 35 针叶木原材*120t 18 无节疤、直纹针叶木 11t 10 结构用木屑板 纤维水泥制品 18t 10受力方向掺6%连续 聚丙烯纤维 砖砌体 20c 10矮小的墙壁，砖直接 码放,不同建筑材料强度的变异性,t:抗拉强度C:抗压强度,材料变异性的表征,常用平均值和标准偏差表示：平均值：标准偏差：,为了真实地表征变异性大的材料的性能，需要有足够的样本数。,04 课程特点与学习内容,第一，通过对材料进行力学试验，获得有关性质的数据，例如强度、弹性模量，为结构设计或分析提供依据第二，材料加工、运输和现场施工的实践是非常重要的另一来源第三，由于材料科学和检测技术的发展，对材料的物理和化学结构进行深入研究得到的认识。,建筑材料,材料科学,土木与水利工程,1)实践性强 接近工程实际，不像基础理论课程那样：对具体的现象或结构进行简化、抽象；2)综合性强 面对浩瀚的工程学复杂问题，需要广泛知识和综合能力。不像基础理论课程那样，着重深入分析。,建筑材料课程特点,学习建筑材料，有一个很深的印象，就是要懂得事物的模糊性，不确定的一面。以往的学习，我们总想得到一个确定的（精确的）解。但实际工程远不是这样，我们必须面对不确定性、模糊性问题。希望从建材课开始培养这方面的能力认识和解决不确定性的问题。,学习心得,基础部分并不成什么体系，它只是列举了一些研究材料性质的考察角度，各章之间的联系是松散的。因为我们对具体材料的了解还很缺乏。只要留下一个印象，知道日后碰到问题时应该翻什么书，看哪些部分就可以了。在日后具体材料的学习中，多联系前面基础部分的内容，搞清楚材料为什么有它特有的性质，增强基础部分与后续部分的逻辑连贯性。,关于建筑材料科学基础,学习心得,建筑材料课程学习内容,绪论第一章 建筑材料科学基础第二章 金属材料第三章 混凝土第四章 沥青混凝土第五章 砌体材料,1.理论讲授2.讨论3.实验4.现场参观,参考书:,Construction Materials.E&FN SPON Concrete:Microstructure,Properies and Materials.P.K.Mehta,教科书:建筑材料 清华大学出版社,思考题,从绿色建筑与绿色建材角度，谈谈你对学校建设绿色大学的设想和建议。考核方式 作业 考试学习心得、论文 增大灵活性、发挥主动性,希望和同学们保持紧密联系！,