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1、,建 筑 材 料绪 论,0.1材料的定义与分类材料的定义将原料通过物理或化学方法加工制成的金属、无机非金属、有机高分子、复合材料等固体物质。它们一方面作为构件、器件或物品的原材料或半成品，如金属、硬质材、有机高分子、木材、人造纤维、天然石材和某些玻璃等，另一方面可以在单级工艺过程中同时制成最终产品，如陶瓷和玻璃制品。有些材料除应具有一定的性能和功能外，它们还必须符合结构上的要求。,材料科学：研究材料的组成、结构、加工、性能以及材料应用的一门学科。解决的是”为什么”科学范畴材料工程解决“怎么做”的问题,材料的分类根据材料化学组成可分为：金属材料（metal materials）、无机非金属材料（
2、inorganic-nonmetallic materials）、有机高分子材料（polymeric materials）和复合材料（composite materials或composites），复合材料是由前三者相互构成的。,根据材料性能特征可分为：结构材料（structure materials）和功能材料（function materials），前者以力学性能为主，后者以物理、化学特性为主。根据材料用途可分为：建筑材料（building materials）、航空材料（aviation materials）、电子材料（electronic materials）和半导体材料（semico
3、nductor materials）等等。,（2）按使用功能：建筑材料、能源材料、机械材料、环境材料、智能材料（3）按材料来源：天然、人造等,0.2无机非金属材料的定义和特点无机非金属材料的定义无机非金属材料几乎包括了除金属材料、高分子材料之外的所有材料，主要有陶器、瓷器、砖、瓦、玻璃、搪瓷、胶凝材料（水泥、石灰和石膏等）、混凝土、耐火材料和天然矿物材料等传统材料以及氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷、微晶玻璃、光纤玻璃、MDF水泥、纤维增强混凝土等新型材料。,无机非金属材料的特点比金属的晶体结构复杂；没有自由电子（金属的自由电子密度高）；具有比金属键稳定的共价键、离子键和混合键；结晶化合物的
4、熔点比许多金属和有机高分子高；硬度高，抗化学腐蚀能力强；绝大多数是绝缘体，高温导电能力比金属低；光学性能优良，制成薄膜时大多是透明的；一般比金属的导热性低；在大多数情况下观察不到变形。,0.3无机非金属材料的发展 无机非金属材料和高分子材料、金属材料一起构成工程材料的三大支柱。从使用天然原料发展到使用专门生产的化工原料；除水泥、陶瓷、搪瓷、玻璃、耐火材料等传统硅酸盐材料外，还出现了氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、微晶玻璃、生物玻璃、光导玻璃等许多具有特殊性能的新型材料；,其应用从建筑及日常生活领域发展到冶金、化工、交通、能源、窑炉、建筑、机械设备、电工电子、食品、光学、医药、照明、新闻、情
5、报技术以及尖端科技领域。无机非金属材料已成为各种结构、信息及功能材料的主要来源，如耐高温、抗腐蚀、耐磨损的氧化铝（AL2O3）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）。氧化锆（ZrO）增韧陶瓷，大量用作切削刀具的金属陶瓷，将电信息转变为光信息的铌酸锂和改性的锆钛酸铅压电陶瓷，耐久性优良的高性能水泥基材料等。,无机非金属材料的原料资源丰富，成本低廉。大多数无机非金属材料是用硅酸盐原料制作的，我国硅酸盐原料（高岭土、粘土、砂等）储量充足，再加上有丰富的石灰石、石膏，这些条件对生产和制作无机非金属材料是最重要的。无机非金属材料应用范围的日益扩大不仅与原材料储量有关，而且与生产能耗有关。生产无机非金属
6、材料消耗的能量比其他材料低得多。,有机高分子材料：按使用性质：橡胶、塑料、涂料、纤维等；按主链结构：碳链、杂链、元素高聚物等；按热学性质：热塑性、热固性、热稳定性等。,高分子材料基本性质：（1）结合键主要是共价键，部分为范氏力；（2）分子量大，无明显熔点；（3）有玻璃态、高弹态、粘流态，强度较高；（4）质量轻；（5）绝缘性好；（6）化学稳定性相对较好；（7）耐高温性能差,金属材料：黑色金属、有色金属,金属材料基本性质：（1）结合键为金属键；（2）熔点高；（3）具有金属光泽；（4）延性好、可加工性好；（5）强度高、韧性好；（6）导热导电性好；（7）易被氧化。,3.材料的历史与发展新材料出现与发展
7、材料的不断发展推动了社会物质文明的发展,新材料的不断出现与发展，人类社会与历史、文明也不断的发展。,水泥混凝土强度发展历程,各时期最高建筑的高度,古,天坛,泰姬陵,比萨斜塔,喜马拉雅山雪巴族人的砖石小屋,今,中,外,世贸中心,装饰,台北101大厦,中国台湾101购物中心2004年建成，楼高508米，共101层，位于台北世贸中心旁，由建筑师李祖原设计，大楼造型如劲竹节节高升，象征生生不息的传统建筑内涵。,马来西亚:佩重纳斯大厦(石油双塔),马来西亚吉隆坡双子星大厦为马来西亚国家石油公司所建，88层，高451.9米，整座大楼全部的外表材料是银色金属的，在阳光下格外耀眼，底层是吉隆坡城中城购物中心。
8、,芝加哥西尔斯大厦,美国芝加哥希尔斯大楼楼高443米，110层，建成于1974年，面积相当于78个足球场大小，为楼内100多个公司提供办公场所。,金茂大厦,中国上海金茂大厦楼高420.5米，拥有88层楼，位于上海浦东新区陆家嘴金融贸易区黄金地段。由美国公司设计，占地面积2.4万平方米，高420.5米，裙房有6层，地下室3层，总建筑面积29万平方米。,香港国际金融中心第二期工程,在繁华的中环交易广场附近、新近落成的国际金融中心第二期工程，以其楼高米、层的高度雄居香港各类建筑物之首，成为此间新地标建筑。它还将成为香港财富象征香港金管局于2001年4月斥资近37亿元，购入该大厦包括顶楼在内共14层楼
9、面。,广州中信大厦,位于广州市天河北路，占地面积23239m2,总建筑面积343635m2。建筑群包括一幢80层办公大楼、两幢39层公寓楼，5层裙楼和两层地下室，是一座集办公、公寓、商业和娱乐于一体的大型多功能综合性高层建筑群。办公大楼为框一筒结构,混凝土结构封顶高度从地面算起3219m，加上屋面钢塔总高3899m。,深圳地王大厦,地王大厦69层,高到383.95米，是深圳的标志性建筑物.大厦为深圳第一高层建筑,纽约帝国大厦,美国纽约帝国大厦楼高381米，拥有102层。在这栋大楼取景的电影超过100部，每年吸引将近400万游客，以灯饰著名，依照不同节庆会点燃不一样的灯光，帝国大厦在上世纪20至
10、30年代纽约摩天大楼狂飙的时代中，曾经一度夺下天下第一高的头衔。,香港中环广场大厦,高度374米，位于香港,1992年建成,香港中国银行大厦,高度369米，1990年建成,芝加哥阿摩珂大厦,高度346米,芝加哥约翰汉考克大厦,美国芝加哥汉考克大楼楼高343.5米，拥有100层楼。20世纪60年代建造的芝加哥百层大楼，能满足商业、游乐、餐饮、办公、居住等多种功能需要，宛如一座城中之城。,世界最高楼将在阿拉伯联合酋长国的迪拜市开工。这座高达800m的Burj Dubai大楼将于2008年竣工。届时它将比目前在吉隆坡的世界上最高楼贝托纳斯大楼高350m.新大楼独特的三面体设计使大楼主体在支撑核芯上增
11、加了一系列台阶似的楼层，总设计为160层。,中央电视台主楼包括两座斜塔楼，链接两座斜塔楼顶部的十四层高的悬臂结构，一号塔楼51层，二号塔楼44层，总建筑面积约为38万平方米，高159m。工程采用了世界罕见的大悬臂结构，最大悬臂长度达75.165m，悬臂结构平均高度56米，施工难度极大。工程中的超厚大体积混凝土的防裂、建筑结构变型的控制等均为施工中要解决的技术攻关课题。,上海仿生大厦,迪拜大厦,日本X-SEED400,统计数字显示，目前上海市20层（约60米高）以上的高层建筑约有1600多幢，其中30层以上（约100米高）以上的超高层有265幢。全国100m以上的高层建筑近2000幢。,重庆高楼
12、多，尤其是渝中半岛更是高楼林立，有关专家介绍，在建筑规划中，24米以上就称为高层建筑，24米至100米称为高楼，100米以上称为超高楼。按照这种规模，重庆高楼数在全国都算多的，而渝中半岛更居全国第一，光100米以上的超高层大楼就超过200多幢。,重庆高层建筑,重庆世界贸易中心大厦，曾经以62层,262米的高度，号称西部第一高楼。,重庆万豪国际金融中心为已建成的万豪酒店的二期工程，位于渝中区民生路、民权路的交会处，处于渝中半岛民生城市之冠区域，整个建筑共72层，高357m,总建筑面积215992.96平方米，建成后将成民生城市之冠的标志性高层建筑之一。,嘉陵帆影将成为新的西部第一高楼,大型体育场
13、馆,鸟巢,二滩水电站,都江堰水利工程,三峡大坝,鹅公岩大桥,重庆嘉华大桥,李家沱大桥,朝天门大桥,菜园坝大桥,修建中的三峡工程,什么叫土木工程?土木工程(Civil Engineering)泛指建筑工程(Constructional Engineering)、道路桥梁工程(Road&Bridge Engineering)、水利工程(irrigation Works)等建设性工程。,什么叫建筑材料？土木工程中所使用的各种材料及制品，都统称为建筑材料(Construction Materials,Building Materials)。,土木工程对材料的基本要求必须具备足够的强度(strength
14、)，能够安全地承受设计荷载；轻质(lightweight)。材料自身的质量以轻为宜(即表观密度较小)，以减轻下部结构和地基的负荷；具有与使用环境相适应的耐久性(durability)，以减少维修费用；美观(beautiful)。用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；多功能(multi-function)。用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声等。,建筑材料按材料的化学成分分类,0.3 建筑材料的历史与发展建筑材料的历史（随土木工程）天然材料砖、瓦石灰、石膏钢材、水泥、混凝土等化学建材、新型功能材料、新型建筑装饰材料智能建材建筑材料的
15、发展趋向,建筑材料的发展趋向,高性能(high performance)。轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能复合。可持续(sustainable growth)。节约资源(resource saving)。充分利用地方材料，尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源，以及保护自然资源和维护生态环境的平衡。节约能源(energy saving)。采用低能耗、无环境污染的生产技术，优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。健康(healthy)。材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料，如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等。同时要开发对人体健康有益的材料功能，如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等。环保(environmental protection)。产品可再生循环和回收利用，无污染废弃物以防止二次污染。,0.4 土木工程材料的技术标准0.4.1 技术标准的意义0.4.2 土木工程材料的技术标准GB、GBJ、JGJ、JC、QB0.4.3 标准代号行业的标准代号（JG、JT、JC、TB）,0.5 与本课程教学有关的几点说明0.5.1 学习本课程的主要目的：学会如何选择与使用材料0.5.2 关于实验课0.5.3 关于考试,
