张长清建筑材料讲稿-合

1、建筑材料,授课教师：张 长 清 Email:,Civil Engineering Materials,教材和参考资料：,土木工程材料湖南大学等四校编，建工出版社 建筑材料符芳编，东南大学出版社 建筑材料湖南大学等四校编，建工出版社 土木工程材料陈志远编，武工大出版社 道路建筑材料严家及编，交通出版社 Civil Engineering MaterialsEdited by N Jackson,绪 论,一. 土木工程与土木工程材料 二.土木工程材料的发展 三.土木工程材料的分类 四.土木工程材料的标准化 五.本课程的学习目的和方法,Preface,一. 土木工程与土木工程材料,人们很早以前就把设计新颖、造型美观、选择适宜的建筑称之为的凝固的音乐,深刻而形象地说明,建筑是技术和艺术相结合的产物. 任何建筑都是用各种材料建成的,这些材料总称为建筑材料.建筑材料是土建工工程的物质基础. 土木工程材料(房屋桥梁门路隧道地下空间),1.没有材料就没有建筑. 2.土木工程各方面的要求促进材料的发展.,一. 土木工程与土木工程材料,材料 抵御严寒,1.没有材料就没有建筑.,无梁殿,1.没有材料就没有建

2、筑.,中山陵,1.没有材料就没有建筑.,天坛祈年殿,1.没有材料就没有建筑,武汉大桥,南京大桥,武汉白沙洲大桥,香港青马大桥 (主跨1377米，1997年),杨浦大桥,1.没有材料就没有建筑,1.没有材料就没有建筑,武汉阳逻长江大桥,阳逻长江大桥是武汉市在长江上建设的第六座大桥、第一座悬索桥。 北岸为新洲区阳逻镇，南岸为洪山区向家尾村。项目建设里程约10公里，大桥主跨1280米，列国内第三 总投资193亿元，计划2007年前建成通车。,1.没有材料就没有建筑,南锚锭是“拽”住大桥南面两根主索的关键工程，其基础采用内径70米，外径73米、深60米的圆形地下连续墙，属国内首创，将耗钢材、水泥和沙石38万余吨，需要建设资金25亿元，堪称“神州第一锚”。,阳逻长江大桥南锚锭,1.没有材料就没有建筑,日本明石海峡大桥,大桥全长3910m，主跨长1991m，桥面宽35m，设6车道； 桥塔高280m，基础沉箱的直径约80m，高约70m； 两根大缆各由290根高强钢索构成，直径为1.222m； 总投资约40亿美元。大桥按可以承受里氏8.5级强烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴风设计。,1.没有材料

3、就没有建筑,葛州坝,1.没有材料就没有建筑,三峡大坝,1.没有材料就没有建筑,建筑要改革，材料必须先行 公元125年，古罗马万神庙 1912年，波兰布雷斯劳市世纪大厅 1958年，墨西哥洛斯马南休斯饭店 1977年联邦德国斯图加斯市园艺展览馆,2.土木工程各方面的要求促进材料的发展,东南大学礼堂,古罗马万神庙,埃及胡夫金字塔是用混凝土浇筑的？,1、从干涸的河床上挖出盐巴 2、盐和焚烧的木头灰烬和其他石灰物质混合 3、加水后，混合物呈碱性 4、水分蒸发后留下粘土状混合物（湿混凝土） 5、这些粘土混合物PH值很高，很难处理，然后加盐中和 6、湿混凝土被挑到金字塔上 7、被灌入到一些木头模具中，最后变硬,国家大剧院,国家大剧院工程总建筑面积149520平方米,总投资26.8838亿元,天安门地区西侧环境改造及地下停车场工程建筑面积为44678平方米,总投资2.5438亿元,本项目设计建设工期4年,于2001年12月13日正式开工,力争2004年竣工交付使用。 本项目室内设计地坪标高0.00=44.75米,室外自然地坪标高为46米左右。202区中心主体建筑由外部围护结构和内部歌剧院(2416席

4、)、音乐厅(2017席)和戏剧院(1040席)、公共大厅及配套用房组成。 建筑外部围护结构为钢结构壳体,呈超椭球形,其平面投影为东西向长轴长度212.20米,南北向短轴长度为143.64米,建筑物总高度为46.285米。超椭球形屋面主要采用钛金属板饰面,中部为渐开式玻璃幕墙。椭球壳体外环绕人工湖,湖面面积达35500平方米,各种通道和入口都设在水面下。,沙特哈吉机场（膜结构） 聚四氟乙烯即特氟隆(),膜结构具有以下特点： 大跨度、无遮挡的可视空间，由于膜结构的重量只是传统结构的三十分之一，因此可以创造出巨大的无遮挡的可视空间； 施工周期短，施工简便，建筑造价低，还可以方便的重复利用； 白天采用自然光，节省人工照明费用：由于膜材本身具有良好的透光率，建筑空间白天可以得到自然的漫散射日光，夜晚则由于内部灯光外照，结合特殊外观，往往成为地标象征； 自洁性：节省保养费用，膜材表面加涂的防护涂层具有耐高温的特点，而且本身不发粘，这样落到膜材表面的灰尘可以靠雨水的自然冲洗而达到自洁效果。,奥运游泳中心,鸟巢,“鸟巢”效果图,建筑材料的发展: 1824年烧制出水泥1825年公路隧道(砼) 1850年

5、(钢筋砼）,第一次飞跃:钢筋混凝土 第二次飞跃:预应力混凝土(1928年) 第三次飞跃:混凝土外加剂(70年代出现),现代建筑材料的三次飞跃：,二.土木工程材料的发展,建筑材料发展趋势： 高性能材料的研究 充分利用地方性材料 节约能源 提高经济效率 生命周期评价,二.土木工程材料的发展,The photograph shows the platform and compare the structure to Londons Tower Bridge. The platform has a total height of 472 m. The concrete gravity structure contains 245 000 m3.,HPC,美国建筑师设计出风力旋转公寓,HPC,HPC,Steel: basic construction material of the 19th and 20th centuries,In 1996 in Winterthur, Switzerland, a cable-stayed single pylon bridge of 124 m leng

6、th, was built. Here the CFRP stay cables were applied experimentally for the first time.,Carbon fibre reinforced polymer: a structural material of the future,CFRP (carbon fibre reinforced polymer),Carbon fibre reinforced polymer: a structural material of the future,CFRP is composed of very thin carbon fibres with a diameter of 510 mm, embedded in polyester resin. The commercial carbon fibres have the tensile strength of 35007000 MPa, an elastic modulus of 230650 GPa and an elongation at failure

7、ranging from 0.6 to 2.4 %.,The technical characteristics of the CFRP wires used in the stay cables mentioned above are as follows: material density in the wires 1.56 g/m2, fibres content in the wires 68%, tensile strength 3300 MPa, longitudinal elastic modulus 165 GPa, thermal-expansion coefficient 0.2X /k,The key problem that was faced was finding the method of anchoring the cables in the anchorage blocks. This was caused by the outstanding mechanical properties of CFRP being present in the lon

8、gitudinal direction only. The anchorage system worked out by EMPA laboratory solved the problem by the use of a truncated cone shaped locking block filled with casting material, the mechanical properties of which change in accordance with the length of Anchorage.,. .1.按化学成分: 金属:有色金属,黑色金属 无机材料 非金属:玻璃陶瓷,水泥砂浆砼 木 材 建筑材料 有机材料 沥 青 塑 料 涂 料 复合材料 无机材料与无机材料复合:钢筋砼,GRC 无机材料与有机材料复合:玻璃钢,三.土木工程材料的分类,承重材料:砼、钢筋砼、粘土砖 非承重材料:加气砼砌块 保温和隔热材料 防水材料 装饰材料,2.按功能分,3.按用途分 结构材料 墙体材料 屋面材料 饰面材料等 .,四.土木工程材料的标准化,1.建筑材料的技术标准是产品质量的

9、技术依据. 2.建筑材料标准分: 国家标准GB GBJ (GB175-92硅酸盐水泥) GB/T(推荐) 行业标准(JGJ) JC YB JT SH 国外标准 ASTM BS DIN JIS ISO,五.本课程的学习目的和方法 1.目的:掌握材料的建筑性质,合理选择材料. 2.方法（一个中心，二个基本点） 材料性质，应用和影响因素 材料的运输和贮存知识 实验,作业:,举出10种复合材料 思考建筑材料对建筑风格或室内装饰的影响,第一章 材料的基本性质,本章内容 介绍建筑材料基本性质的分类，说明材料内部不同层次结构的特性和材料组成的表示方法，以及它们与材料性质的关系 比较详细地阐明各种基本性质的概念，表示方法及有关的影响因素 要求 熟悉表示材料性质的许多术语，要牢固掌握，能熟练运用，为后面学习各种材料打下基础,空隙,孔隙,M,M,M V,1-1 材料的物理性质,一.密度、表观密度、堆积密度,密度,李氏瓶,表观密度,气干状态,(干表密度,烘干状态),堆积密度,另;紧密堆积密度,问三个密度谁大谁小?,二.材料的孔隙率与空隙率 1.孔隙率：,孔隙特征(构造): 孔隙率 开口孔与闭口孔 孔的大小,2.空隙率 如砼中,砂 石,空. (水泥+水) 砂,空,三.材料与水有关的性质 (一)亲水性 憎水性 亲水性:材料能被水湿润; 憎水性:材料不能被水湿润,亲水性材料 憎水性材料 (二)吸水性 吸湿性 1.吸水性-吸水率 质量吸水率 体积吸水率,湿润边角,开口孔隙,2.吸湿性-含水率 还湿性 平衡含水率,(三)耐水性能 材料长期在水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质 软化系数,(01,粘土钢,

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