建筑材料绪论教案

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1、远古时期：“穴居巢处”石器、铁器时代：凿石成洞，筏木为棚，此外泥 土也用来建筑房屋。“秦砖汉瓦时代”：人类学会了用泥土烧制砖、瓦，用岩石烧制石灰、石膏。 建筑材料进入了初期生产阶段。 注：秦砖汉瓦时代主要指公元前 10世纪前后到 18世纪。这一时期，人类创造 了大量的建筑文明，许多古罗马建筑和中国古建筑直到今天仍完好无损。18世纪：水泥、混凝土、钢材的发明和应用，使得建筑物的形式和规模随之 改变，建筑材料进入了一个新的发展阶段。 水泥的发明： 水泥的发明是人类在长期生产实践中不断积累的结果，是在古代建筑材料 的基础上发展起来的。经历了漫长的历史过程。 西方古代的建筑胶凝材料 在水泥发明的数千年

2、岁月中，西方最初采用黏土作胶凝材料。用这种泥土 建造的建筑物不耐水，经不住雨淋和河水冲刷，但在干燥地区可保存许多年。大约在公元前30002000年间，古埃及人开始采用煅烧石膏作建筑胶凝材 料来砌筑建筑物。古希腊人则用石灰作为胶凝材料。 古罗马人使用石灰砂浆砌筑建筑物。采用石灰砂浆的古罗马建筑，其中有 些非常坚固，甚至保留到现在。“罗马砂浆” ：“石灰火山灰砂子”，这种砂浆在强度和耐水性方面 较“石灰砂子”的二组分砂浆都有很大改善，用其砌筑的普通建筑和水中建 筑都较耐久。 中国古代的建筑胶凝材料中国建筑胶凝材料的发展有着自己的一个很长的历史过程。“白灰面”早在公元前50003000年的新石器时代

3、的仰韶文化时期，就有人用“白灰 面”涂抹山洞、地穴的地面和四壁，使其变得光滑和坚硬。“白灰面”因呈白色粉末状而得名，它由天然姜石磨细而成。姜石是一种二氧化硅较高的石灰石 块，常夹在黄土中，是黄土中的钙质结核。“白灰面”是至今被发现的中国古 代最早的建筑胶凝材料。黄泥浆公元前16世纪的商代，地穴建筑迅速向木结构建筑发展此时除继续用“白 灰面”抹地以外，开始采用黄泥浆砌筑土坯墙。黄泥浆和草拌黄泥浆作为胶凝 材料则一直沿用到近代社会。石灰公元前7世纪的周朝出现了石灰。有良好的吸湿防潮性能和胶凝性能。到秦汉时代，除木结构建筑外，砖石结构建筑占重要地位。石灰是一种主 要的胶凝材料，用来胶结砖材和石材。三

4、合土在公元5世纪的中国南北朝时代，出现一种名叫“三合土”的建筑材料， 它由石灰、黏土和细砂所组成。“三合土”与罗马的三组分砂浆，即“罗马砂 浆”有许多类似之处。“三合土”自问世后一般用作地面、屋面、房基和地面垫层。“三合土” 经夯实后不仅具有较高的强度，还有较好的防水性，在清代还将他用于夯筑水 坝。 中国古代建筑胶凝材料的发展，到达石灰掺有机物的胶凝材料阶段后就停 止不前，未能在此基点上跨出一步。西方古代建筑胶凝材料则在“罗马砂浆” 的基础上继续发展，朝着现代水泥的方向不断提高，最终发明水泥。 水硬性石灰18世纪中叶，英国航海业已较发达，但船只触礁和撞滩等海难事故频繁发 生。为避免海难事故，采

5、用灯塔进行导航。当时英国建造灯塔的材料有两种： 木材和“罗马砂浆”。然而，木材易燃，遇海水易腐烂；“罗马砂浆”虽然有 一定耐水性能，但尚经不住海水的腐蚀和冲刷。由于材料在海水中不耐久，所 以灯塔经常损坏，船只无法安全航行，迅速发展的航运业遇到重大障碍。为解 决航运安全问题，寻找抗海水侵蚀材料和建造耐久的灯塔成为18世纪50年代英国经济发展中的当务之急。对此，英国国会不惜重金，礼聘人才。被尊称为 英国土木之父的工程师史密顿（J. Smeaton）应聘承担建设灯塔的任务。1756年，史密顿在建造灯塔的过程中，研究了“石灰火山灰砂子”三 组分砂浆中不同石灰石对砂浆性能的影响，发现含有黏土的石灰石，经

6、煅烧和 细磨处理后，加水制成的砂浆能慢慢硬化，在海水中的强度较“罗马砂浆”高 很多，能耐海水的冲刷。史密顿使用新发现的砂浆建造了举世闻名的普利茅斯 港的漩岩（Eddystone）大灯塔。用含黏土、石灰石制成的石灰被成为水硬性石灰。 1824年，英国的阿斯谱丁获得了“波特兰水泥”的专利证书，一举成为流 芳百世的水泥发明人。20世纪：建筑材料大发展，建筑材料的品种和品质都有了极大的拓展和提高， 各种新材料层出不穷，可以说是日新月异。 注：例如各种装饰材料、高分子材料、沥青材料、新型墙体材料等。 建筑材料决定着建筑物的规模和形式： 泥土作为主要的建筑材料 龙山文化的人们发明了土坯。土坯不同于砖，它不

7、用烧制，将以茅草为加 强筋的硬泥用同一坯模塑造成形，利用太阳光自行晒干，就是很方便的建筑材 料。 第一，用土坯作材料垒成厚重的墙，防风寒功能增强，因而提高了人们的 生活质量。第二，把建房过程分解为若干步骤，建造效率大为提高。第三，建 筑材料范围扩大。以前的建材以木石为主，泥土只作辅助材料，起抹平缝隙的 作用，经过晒制土坯，土可以作为主材。木材砍削艰难，木石取之有限，石料 挖取、破碎、搬运和垒砌都十分不便，泥土却取而不竭，经过简单的物理手段， 就可以转变为预制件，房屋的建造更容易了。第四，土坯平整，垒成的墙体坚 固，可以建造更大的房屋。土坯一般为矩形，用它们建造平面为正方或长方的 房屋，在施工上

8、更为便利。交错垒砌的方式符合重力学原理，墙体可以砌的很高，使“窝棚”提升为大房子。 赵州桥： 又名安济桥，位于河北赵县洨河上，它是世界上现存最早、保存最好的巨 大石拱桥，距今已有 1400 多年历史，被誉为“华北四宝之一”。 是唐代著名匠师李春建造。桥长 50.82 米，跨径 37.02 米，券高 7.23 米， 是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。大雁塔 大雁塔坐落于中国陕西省西安市南部的慈恩寺内。 大雁塔是楼阁式的青砖塔，七层，平面呈正方形，由塔基和塔身两个部分 组成。塔基边长 48 米，高 4.2 米，其上是塔身，边长 25 米，高 59.9 米，塔基 和塔身通高 64.1

9、 米。唐代以来，每逢正月十四、十五、十六三日，大慈恩寺内有传统的庙会， 俗称“雁塔庙会”，极为繁华兴盛，同时这里也是文人墨客会萃之地，举子及第 后均登塔题名， “雁塔题名”遂成为士子们仰慕向往之事，塔的前边留有唐代至清 代千余年间的陕西举人题名刻石。此外，文人还常登塔题咏。 故宫 故宫，又称紫禁城，是明清两代的皇宫，故宫是世界上现存规模最大最完 整的古代木结构建筑群,为我国现存最大最完整的古建筑群。 紫禁城占地 72 万多平方米，共有宫殿 9000 多间，都是木结构、黄琉璃瓦 顶、青白石底座，饰以金碧辉煌的彩画。 南京长江二桥 南京长江二桥中的南汊大桥为钢箱梁斜拉桥，桥长 2938米，主跨为

10、628米， 在当时同类桥型中居国内第一，世界第三。 三峡大坝大坝为混凝土重力坝，坝顶总长 3035 米，坝顶高程 185 米，正常蓄水位 175 米，总库容 393 亿立方米，其中防洪库容 221.5 亿立方米，能够抵御百年 一遇的特大洪水。配有 26 台发电机的两个电站年均发电量 849 亿度。 鸟巢 作为目前世界最大的钢结构建筑体育馆，鸟巢由一系列辐射式门式钢桁架， 围绕碗状座席区旋转而成。整个屋面结构与立面结构的钢结构由 2000 多根箱 形弯扭构件连接而成。总重量超过了 6000 吨，钢结构最大跨度达 3323 米。 作为世界最大的钢结构建筑之一，鸟巢能够容纳 91000 人。 马来西

11、亚首都吉隆坡的双子塔(Petronas Towers)，高 1483 英尺(452 米)，88 层。 2008年7月，湖北省武汉市人民政府出台了关于禁止生产销售和使用粘土砖的 通告 该技术是利用生化一体融合渗透技术，将垃圾一次性粉碎后合成低毒无害的建 筑材料，垃圾无需分检，污染物达到“零排放”。 以此项技术为依托的天津市南 开区垃圾资源化处理工程项目即将上马，拟建规模为日处理垃圾 300吨的生产 线，年产彩色路面砖 200多万平方米，预计可实现年产值 5000余万元，创利税 1000余万元， 随着城市建设发展的不断加快,城市建筑垃圾也在不断增加,我区目前在建设装修,拆 迁中产生的建筑垃圾已成为

12、垃圾处理中的一大问题,如果将垃圾粉碎,做为再生资 源,充分利用,既解决了垃圾处理.建筑垃圾制砖是以水泥、破碎筛分后的建筑垃 圾为主要原材料,掺加少量砂和粉煤灰生产建筑垃圾标准砖或混凝土砌块。粉煤 灰作为细骨料的同时有胶凝的作用,可替代部分水泥。损伤自诊断混凝土自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。是在混凝土基材中复合 部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。 碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动 荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。 自修复混凝土 混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。 在日本，以东北大学三桥博三教授为首

13、的日本学者将内含粘结剂的胶囊或 空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂，部分胶 囊或空心玻璃纤维破裂，粘结液流出并深人裂缝。粘结液可使混凝土裂缝重新 愈合。美国伊利诺伊斯大学的 Carolyn Dry 在 1994 年采用类似的方法，将在空 心玻璃纤维中注人缩醛高分子溶液作为粘结剂埋人混凝土中使混凝土具有自愈 合功能。 中国疾病预防控制中心、绿色和平等机构 15日发布的报告显示，中国的粉 煤灰排放量在过去 8年间增加了 2.5倍，已成为中国工业固体废物的最大单一 排放源，燃煤大气污染已成为威胁中国公众的主要因素之一。 上述机构 15日上午发布的煤炭的真实成本大气污染与公众健康研 究报告指出，2009年，中国粉煤灰的产量达到了 3.75亿吨，相当于当年中国城 市生活垃圾总量的两倍多；其体积可达到 4.24亿立方米，相当于每 2分半钟填 满 1个标准游泳池，每天填满 1个水立方。