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1、东北农业大学讲义课程名称：建筑材料（Construction Material）适用专业：农水、水电、农建、工管主讲教师：刘东绪 论(Introduction)教学目的与要求：1.掌握建筑材料在国民经济建设中的地位，了解本课程的性质2.掌握建筑材料的分类，了解我国建筑材料的发展历史和发展方向3.掌握绿色建材的基本概念4.了解绿色建材的发展历史和发展概况重点和难点：1.建筑材料的科技攻关性2.绿色建材的概念时间分配：3学时一、建筑材料在国民经济建设中的地位1.物质基础任何一项建筑工程的落成总是要取决于人力、机具、材料这三大要素。实际上，贯穿在整个施工过程中的人力组织、机具调配，目的多是在合理地组
2、合起各种建材及制品，构成所需要的建筑实体。因此，可以说建筑材料是各项基本建设的重要物质基础。这主要体现在：在任何一项建筑工程中，用于建筑材料的费用都占有相当大的比重。例如：一般工程用于建筑材料的费用往往占工程总造价的3050，在有些水利工程中，甚至要占到7080。而大部分建筑材料的生产多属于国家的重要原材料工业，因此，建筑材料是否合理选用，不仅关系到工程造价，也影响到整个国民经济。2.技术经济性（1）建筑材料的品种、性能和质量，在很大程度上决定着房屋建筑的坚固、适用和美观，又在很大程度上影响着结构形式和施工进度。因此，建筑设计和施工方法的革新那，建筑材料必须先行。而工程的结构型式和施工方法会对
3、建筑材料提出具体的要求：高层和大跨度建筑物的结构材料要求轻质、高强；屋面或地下防水要求防水材料密实度高、不透水性好；冷库建筑所用的墙体材料应具有较高的绝热效能；礼堂、影剧院、音乐厅堂的建筑，为使其有较好的音响效果就要选用质量好的吸声材料；大型的公共建筑、纪念性建筑要求较高的外墙饰面材料；等等。由此可见，建筑材料的合理选用并最大限度地发挥材料本身的效能是满足各种建筑物功能要求的重要保证。（2）节约能源，已经成为经济建设中日益急迫的问题。建筑业耗能很大，约占国家总能耗的2540，这包括生产建材用能、施工现场用能以及建成使用中的用能三个方面，这些都与建材的改革及合理选用有关。（3）保护环境、治理污染
4、（Protecting Environment, Improving Pollution）随着工业的发展，越来越多的工业废渣急待利用。如果充分利用工业废渣生产建材，不仅可以有效地保护环境，而且可以节约能耗，改善能源利用状况，降低建材成本，提高工程经济效益。3.科技攻关性（科技：science and technology） （1）建筑工程中许多技术问题的突破，往往依赖于建筑材料问题的解决。例如：建筑工程中建筑物自重大、施工人员劳动强度大等问题，随着新兴材料空心砖普通粘土砖尺寸：24011553；承重粘土空心砖尺寸：290190140（90）；240180（175）115、加气混凝土砌块、轻质墙
5、板的出现得到改善。（2）新材料的出现，将促使结构设计及施工技术的革新。例如，轻质墙板的出现，使得一些建筑可以采用装配式结构设计，并且可以采用机械化施工方法，从而可以减轻施工人员的劳动强度，加快施工进度。二、建筑材料的分类（分类：classification）建筑材料是指各类土木建筑工程（水利、房屋、道路、港口）中所使用的材料。建筑工程中使用的材料品种繁多、用途不一，按其基本成分可以分为以下三类，见表01。表01 建筑材料分类无机材料金属材料黑色金属：钢、铁有色金属：铝、铜等及其合金非金属材料天然石材：砂、石及各种岩石制品烧土制品：粘土砖、瓦、陶瓷等胶凝材料：石灰、石膏、水玻璃、菱苦土、水泥等玻
6、璃：平板玻璃、安全玻璃、装饰玻璃等以胶凝材料为基料的人造石材：砼、水泥制品、硅酸盐制品有机材料植物质材料木材、竹材沥青材料石油沥青、煤沥青、沥青制品高分子材料塑料、涂料、胶粘剂复合材料无机有机复合材料沥青混凝土、聚合物混凝土金属非金属复合材料钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合板其它复合材料水泥石棉制品三、我国建筑材料的发展历史我国在建筑材料的生产和使用上有着悠久的历史。1.在公元前二百年以前就有了相当发达的砖瓦业（“秦砖汉瓦”），并修建了举世闻名的万里长城；2.公元七世纪隋代李春在河北赵县建造的安济石拱桥以及有着1100多年历史的山西五台县佛光寺大殿的木结构至今仍然完好；3.明代宋应星的“天工开
7、物”一书对我国古代劳动人民制造砖瓦、陶瓷、钢铁器具、烧制石灰及颜料生产等成就进行了总结，是我国建筑材料的宝贵历史材料。4.解放以后，党和国家十分重视建筑材料的生产，建筑钢材、水泥、玻璃以及其他建筑材料生产有了大幅度的增长，但与世界先进水平相比，还存在着一定的差距。为此，我们应大力加强新兴建筑材料的研究与应用，以满足经济发展的需要。四、建筑材料的发展方向为了适应建筑工业化、建筑工程现代化，提高建筑物的工程质量和使用功能要求，建筑材料今后应朝着以下几个方向发展： 努力研制轻质高强的材料，提高建筑材料的比强度（材料的抗压强度与表现密度之比），以减小承重结构的截面尺寸，降低构件的自重，从而减轻建筑物的
8、自重，降低运输费用和施工人员的劳动强度。 发展高效能的建筑材料，改善建筑物围护结构的质量，提高建筑物的使用功能。 积极创造条件，努力发展适合机械化施工的材料和制品，并力求使制品尺寸标准化、大型化，从而便于实现建筑四化“设计标准化、结构装配化、预制工厂化、施工机械化”。 充分利用天然材料和工业废料生产建筑材料，大搞综合利用，化害为利、变皮为宝，改善能源利用状况，为人类造福。五、本课程的性质建筑材料是一门专业基础课，主要研究工程中常用建材及制品的品种、规格、性能及应用，主要建材及制品的原料和生产工艺对其性能的影响，节约材料、改善性能以及防护处理的有关措施，材料的质量标准（我国标准分类见表02）和检
9、验方法等。它不但为后续的专业课提供必要的基础知识外，也为在工程实践中解决建筑材料的问题提供一定的基本理论知识和基本试验技能。六、本课程的教学环节及要求教学环节：课堂教学实验课要求：通过学习，应使学生对工程中常用建筑材料的性能、使用条件、质量控制、检验以及储存保管等方面的基本理论、基本知识有一个系统的了解和掌握。表02 我国标准分类标准种类代号表示顺序（例）国家标准GB（强制性标准）GB/T（推荐性标准）GBn（内控标准）代号、标准编号、颁布年代（GB1295891）行业标准（部标准）JC（建材行业强制性标准）JC/T（建材行业推荐性标准）YB（冶金行业强制性标准）YB/T（冶金行业推荐性标准）
10、代号、标准编号、颁布年代（JC/T47992）专业标准ZB代号、专业类号、标准号、颁布年代（ZBQ1500289）地方标准DB（地方强制性标准）DB/T（地方推荐性标准）代号、行政区域、标准号、颁布年代（DB14 32391）企业标准QB代号/企业代号、顺序号、发布年代（QB/203 41392）七、绿色建材 （一）基本概念20世纪人类社会发展发生了巨大的变化。空间技术方面：1969年7月20日，美国的“阿波罗11号”宇宙飞船首次成功登上月球，在月球上留下了“个人一小步，人类一大步”的蹒跚脚印,人类实现了梦寐以求的遨游太空的理想，这是人类文明进程中的一个里程碑；信息技术方面：国际互联网缩短了时
11、空距离，“天涯若比邻”，将人们的工作、学习、生活以及人际交往方式带入了崭新的天地；生物技术方面：人类基因密码解密，使人类在分子水平上认识自己，开始了由后工业社会、信息社会跨入生物社会的历程。但是，科学技术是一把双刃剑，也正是在以科学技术为名义的乐观主义的煽情下，人类也一步步走向深渊。人类开发宇宙的范围越来越大，而自己赖以生存的领地却越来越小。在人类文明进程加快的同时，人类自身生活环境的危机也日益“凸显”：人口爆炸性增长（population explosion）（人口过度增长会加剧对于资源的消耗和自然环境的破坏，目前世界人口为65亿，人口专家预测，地球人口承载力是80亿，而联合国的低调人口预测
12、数值为到2050年世界人口将达到89亿，那么，人口超过80亿后怎么办？）、资源日益匮乏（resources shortage）（石油和煤炭是全球两大战略性能源，属于不可再生资源，有专家预测，按照目前已探明的储量和开采速度，石油还可以再用40年，煤炭还可以烧230年，那么，石油和煤炭枯竭了以后怎么办？答案是应大力开发风能、太阳能、生物质能等可再生能源，有专家预测，到2050年，以生物质能为重要组成部分的可再生能源，将提供全球60的电力和40的直接燃料，我国于2005年月通过了中华人民共和国可再生能源法，并将于2006年1月1日起正式执行，以推动我国可再生能源的发展）、森林锐减（根据联合国粮农组织
13、2001年的报告，全球森林面积从1990年的39.6亿公顷下降到2000年的38亿公顷。全球每年消失的森林近千万公顷，巴西森林资源极为丰富，达到3亿多公顷，绝大部分是热带雨林（亚马逊河流域），占世界林木总蓄积量的21，但是，这些宝贵资源正在遭受毁灭性的破坏，几十个跨国公司在那里大肆采伐，每天至少有100万棵树被毁。现在，巴西森林覆盖率已从400年前的80减少到约60）、土地沙化（desertification of land）（沙丘距离北京仅为75km，哈尔滨每年频繁的扬沙天气、沙尘暴都说明了土地沙化的严重性。全球由于沙漠化每年失去的土地达6万km2；由于土壤退化，世界每年失去的耕地面积相当于
14、爱尔兰的国土）、气候变暖异常（专家指出，在过去一个世纪里全球平均气温上升了0.6，到2100年，可能增加4.3，全球变暖将导致生态系统失衡，气候变暖主要是由于温室效应造成的，由于温室效应和周期性涨潮的双重影响，西太平洋岛国图瓦卢的大部分地方即将被海水淹没，包括首都的机场及部分住宅和办公室。图瓦卢前总理佩鲁曾声称图瓦卢是“地球暖化的第一个受害者”，另外，温室效应还会使得一些史前致命病毒重见天日，严重威胁人类生命）等等。所有这些已成为社会经济持续发展的严重障碍。在经济发展的前提下，在资源环境问题上，一定要避免掠夺性开采（excessive exploitation），我们要为子孙后代留条后路，这是
15、人类面临的严峻问题。材料问题与环境密切相关。1.1988年第一届国际材料科学研究会上，首次提出了“绿色材料”的概念，绿色已经成为人类环保愿望的标志。2.1992年6月，联合国在巴西里约热内卢召开了环境与发展各国首脑会议，我国李鹏总理参加了此次会议，会议通过了“21世纪议程”宣言，确认了21世纪人类社会的发展思路：战略方针：可持续发展（sustainable development）发展原则：循环再生、协调共生、持续自然建筑产业作为国家的支柱产业之一，它对资源的利用占据着重要位置，从产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户。建材行业是建筑产业的基础。近些年来，随着建筑材料科学的不断进步，新型建筑材料不断涌现。为保证工程具有优良的使用功能，避免新型建筑材料发展对环境造成损害，并能源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料，我国建筑材料的发展就应不断调整发展思路。“绿色建材”就是依据上述原则所开发研制的新型建材。“绿色建材”也称为生态建材、环保建材、健康建材，它是指采用清洁的生产技术，少用天然资源，大量采用工业或城市固体废
