建筑材料科学基础

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1、建筑材料科学基础——从原料到产品主讲人：高峰2012年9月主要内容一、绪论二、建筑材料的基本性质三、矿物岩石学基础知识四、建筑材料化学基础知识五、建筑材料与建筑结构六、建筑材料生产工艺七、建筑材料产品设计简介八、建筑材料科学新进展一、绪论1、建筑材料的分类2、建筑材料发展简史3、建筑材料的研究内容4、材料科学简介5、本课程的特点一、绪论土木工程和建筑工程中使用的材料。也称为土木工程材料。1、建筑材料的分类建筑材料的定义按作用，建筑材料分为结构材料、功能材料。建筑材料的分类按组成，建筑材料分为金属材料、无机非金属材料、有机材

2、料、复合材料。建筑材料还有哪些分类方法？不同分类方法的特点？1、建筑材料的分类提问提示按应用领域、按发展历史、按来源、按产品外形、按工程惯例等。一、绪论（1）用量大。涉及成本、运输、资源、环境等方面。1、建筑材料的分类建筑材料的特点（2）种类多。产品属粗放型。（3）性能跨度范围广。体积密度有大有小，强度有高有低，变形能力有强有弱，传导性能有好有差，……（4）要求具有足够的安全耐久性。能够承受所处环境的各种作用，自身不应产生有毒有害作用。一、绪论2、建筑材料发展简史9000年前，人类开始使用火以后，制造出了第一种人造材料——

3、陶；5000年前，人类以陶器为容器，制造出了第二种人造材料——青铜；3000年前，人类在掌握了一定的冶金技术后，开始大量使用铁。100多年前，炼钢技术的发展，使钢铁成为20世纪占主导地位的结构材料；硅酸盐水泥的发明，使水泥混凝土取代天然石材，成为最主要的建筑结构材料，并成为用量最大的人造材料。20世纪初，人工合成有机高分子材料相继问世，并以惊人的速度迅速发展；20世纪中叶，新型陶瓷、复合材料、电子材料（半导体、集成电路）、激光材料等不断创新；目前，超导材料、纳米材料、光电子材料等方面的研究正不断取得突破。可以看出，材料开发

4、及应用的发展速度越来越快，水平越来越高。一、绪论2、建筑材料发展简史建筑材料的发展历程：天然材料（石块、木棍、茅草、泥土）→由天然材料加工而成的材料及制品（烧结粘土制品、钢铁、石灰、石膏、人造板、铸石）→由天然材料经人为配制、加工而成的材料：水硬性胶凝材料（水泥）、人造石（水泥混凝土制品）→人工合成材料（塑料、新型陶瓷）→复合材料（聚合物基、金属基、陶瓷基、碳基）→功能材料（轻质、保温、防水、耐火、耐腐蚀、导电、发光、抗菌）→环境友好材料（利用废料、低能耗、低污染、可回收利用）。一、绪论建筑工程对建筑材料的基本要求是：强度

5、高、耐久性好、成本低、节能环保、安全可靠。随着社会的发展，建筑材料的品种已经由传统的建筑材料（砖瓦、石材、木材、石灰、石膏、玻璃、水泥、普通混凝土、钢材、沥青等）向新型建筑材料（高性能混凝土、特种混凝土、合金材料、复合材料、合成高分子材料、环保节能型建材、智能生态材料等）发展，对保护自然资源、利用工业废渣、减少建材生产环节中的污染及能耗、改善建筑物的保温隔热性能、提高建材的力学性能及安全耐久性、开发多功能建材等方面越来越重视。3、建筑材料的研究内容一、绪论传统的建筑材料性能研究，主要以经验和宏观力学性能试验为主，依赖于传统

6、材料的固有特性；目前，对断裂、疲劳、腐蚀、复合增强等方面的理论研究逐步完善，对材料结构及性能的宏观、微观检测技术不断发展进步，材料加工技术不断创新，材料生产及应用的规范相继制订完善，以及多学科知识的融合、计算机技术的应用，使材料研究正朝着按指定性能设计和制造新型材料的理想前进。因此，建筑材料科学的发展空间在不断扩大、发展速度在不断提高，相关的技术人员的专业知识、观念意识也应该不断更新。3、建筑材料的研究内容一、绪论新材料粗略地可以分为两类:一类是设法将以前从未结合在一起的元素结合成新材料；另一类是改进现有的材料。实际上，更

7、多的新材料属于第二类。当对已有材料改进时，如提高纯度(光纤)、改变其存在形态(单晶硅)或控制其使用条件(低温超导)，材料的性能会发生质的变化。因此，对已有材料的认识也是相当有必要的。陶瓷高温超导材料的发现属于第一类。3、建筑材料的研究内容新材料的开发一、绪论对现有材料改进可以有多种思路。首先是使用的要求促进了材料的发展，如针对飞机用轻型材料，研制成了Al-Li合金；考虑到发动机需要耐高温材料，研制新型精密陶瓷；还有许多场合要求材料芯部要有高的韧性，表面要耐磨、耐腐蚀，因而必须进行材料的表面改性等。其次是工艺手段的进步，使材

8、料改进成为可能，新材料才能由理想变成现实。石英玻璃纯度提高，大直径单晶硅片的制造都涉及工艺问题。3、建筑材料的研究内容一、绪论生物材料的启示：具有巧妙的组织（材料与结构合理分布），具有自身修复性（检测缺陷、修复），由循环型成分组成（废弃物处理与利用），复合操作利用了生物工艺学（用温和的条件进行反应，原料