园林材料与施工技术(讲义)

1、园林材料与施工技术绪论 园林材料发展一、 中国古典园林材料应用（一）、殷周时期的园林l 殷王的都邑宫室遗址殷墟，规模相当可观，其建筑基址的平面有方形、长方形、条状、凹形、凸形等，最大的基址达14.5米X 80米。l 夯土筑、石柱础、天然卵石、铜盘、木柱等l 西周早期建筑如:凤雏宗庙遗址中出土了陶瓦，早期用于铺在草顶建筑的檐口，西周中期将陶瓦铺屋面。砖的使用稍迟于瓦，西周早期散水常用卵石铺砌，也有经稍稍硬化的土质散水，道路除大多采用的硬土路面外，也有铺石材的。l 在陕西歧山县凤雏早周遗址中曾发现土胚砖若干，砌叠于厅堂北面台基处，陶砖多为大块正方形，多用于室内铺地。l 战国晚期出现大块空心砖用于铺砌墓室的底、顶及四周，或台阶的踏跺。陶制水管也见于战国时期的出土文物。l 殷周时期的材料中，天然材料有夯土、水、草、木、石、观赏植物和动物，手工材料有陶、陶瓦、陶砖、陶管和金属。（二） 秦汉的园林l 夯土工程在秦代仍占重要地位，如长城、墙垣、建筑台基等。l 秦代陶质建筑材料的进一步使用推动了秦代建筑的发展，常用的陶质建材有砖、瓦、水管、井圈等数种l 石材在秦代建筑遗址中发现不多，仅见于房屋的柱础、

2、散水与若干部件，以及桥梁的桥墩等。l 秦代的金属材料使用有铜、铁两类，建筑中首次出现了铁钉。（三）、魏晋南北朝时期的园林 两晋、南北朝时期建筑材料的发展主要在砖瓦的产量和质量的提高与金属材料的运用等方面。基本金属材料主要用作装饰，如塔刹上的铁链、金盘、檐角和练上的金铎、门上的金钉等。“台基外侧已有砖砌的散水”。 魏晋南北朝的皇家园林中，筑山理水的技艺达到一定水准，己有用石堆叠为山的做法，山石一般选用稀有的石材。水体形象多样化，理水与园林小品的雕刻物(石雕、木雕、金属铸造等)相结合，再运用机枢而创为各种特殊的水景。（四）、隋唐时期的园林 这个时期的园林材料，包括土、石、砖、瓦、琉璃、石灰、木、竹、铜、铁、矿物颜料和油漆等等。这些材料的应用技术都已达到熟练的程度。夯土技术在前代经验的基础上继续发展，应用范围除了一般城墙和地基外，长安宫殿的墙壁也用夯土筑造。 太湖石开始运用于园林造景当中，例如，旧唐书载:“乐天罢杭州刺史，得天竺石一”，“罢苏州刺史旧得太湖石五”。并将他所得名石放置在洛阳城内的履道坊宅园中。（五）、两宋时期的园林 在材料方面，由于宋代砖的生产比唐代增加，因而有不少城市用砖砌城

3、墙，城内道路也铺砌砖面，同时全国各地建造了很多规模巨大的砖塔，墓葬也多用砖建造。 宋代的琉璃砖瓦，是宋代在建筑材料、技术和艺术等方面发展预制贴面砖的一个重要成就。 北宋庆历四年(公元1044年)灾毁后重建的北宋首都东京(.今开封)枯国寺的琉璃塔。这座塔不仅显示琉璃制品生产水平和产量的提高，而且表现出以构件的标准化和镶嵌方法所取得的艺术效果。（六）、元、明、清初的园林 叠山假山称为园林的重要元素，可用的石料品种是很多的，只不过堆叠时“小仿云林，大宗子久”，则都能成为好的作品。江南园林中常见的太湖石、昆山石、英石、散兵石、黄石、旧石、锦川石、花石纲、方合子石共16种 铺地用小乱石、鹅卵石、英石、乱青板石、砖铺地几种。 贴面材料的琉璃砖多使用于佛塔、牌坊、照壁、门、看面墙等二、现代园林材料的发展 自19世纪工业革命之后，随着科学技术的发展，材料也变得多种多样。钢铁、金属、水泥、混凝土等出现，不仅引起了建筑界翻天覆地的变化，而且在景观设计领域也是材料的一次重大的革命，设计师们不再局限于植物、木材、沙石、等自然材料，而是随着景观设计形式的不断变化而应用不同的材料进行表达。 进入20世纪以后，又出

4、现了诸如塑料、树脂、有机玻璃、合金等新型材料被用于园林设计中。在现代，随着工业技术和加工工艺的提高，园林中所应用的材料不仅求“新”，而且逐渐以经济环保、生态型为主。例如，用石材加工厂的废料材和铁平石、青石等，加水磨黑石、白石等组成效果良好的广场铺装。第一章 园林材料的基本性质l 材料的分类第一节材料的组成、结构与构造 一、材料的组成 材料的化学组成指组成材料的化学元素及化合物种类和数量。l 金属材料以化学元素含量百分数表示l 无机非金属材料元素的氧化物含量表示l 有机高分子材料构成高分子材料的一种或几种低分子化合物表示。 材料的矿物组成指组成材料的矿物种类和数量。 矿物具有特定化学成分，特定结构及物理力学性质的物质或单质称为矿物，是构成岩石及各类无机非金属材料的基本单元。材料的矿物组成直接影响无机非金属材料的性质l 例：花岗岩的矿物组成主要是石英和长石。石灰岩的矿物组成为方解石。二、材料的结构l 材料的结构是指材料的微观组织状况可分为微观结构和亚微观结构。l 微观结构指组成材料的原子、分子的排列方式结合状况等。 l 亚微观结构用光学显微镜可以观察到的材料内部结构。 三、材料的构造 指材

5、料的宏观组织状况，如岩石的层理，木材的纹理，以及钢材中的裂纹等。 材料的性质与其构造有密切关系：构造致密的材料强度高；疏松多孔的材料密度低，强度也较低。四、材料的密度、表观密度和孔隙率 材料的密度，表观密度和孔隙率决定于材料的组成、结构和构造。l 密度材料在绝对密实状态下，单位体积的质量l 表观密度材料在自然状态下单位体积的质量，俗称容重l 孔隙率材料中孔隙体积占总体积的百分比第二节 材料的主要性质l 一、材料的力学性质1、材料的变形性质 变形是指材料在荷载作用下发生形状及体积变化的有关性质。主要有弹性变形、塑性变形、徐变及松弛等。弹性变形是指在外荷作用下产生、卸荷后可以自行消失的变形。塑性变形是指在外力去除后，材料不能自行恢复到原来的形状，而保留的变形，也称为残余变形。徐变固体材料在外力作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象。2、材料的强度 是指材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力 l 材料的静力强度 静力强度在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极限值。（简称材料强度或极限强度） 静力强度暂时强度 如：桥上的人、车l 持久强度 在指定的温度下、规定的时间内刚好发生断裂的拉

6、应力。 3、材料的硬度，磨损及磨耗l 硬度材料抵抗其他较硬物体压入的能力称为硬度，硬度大的材料耐磨性较高，不易加工。l 磨损材料受外界物质的摩擦作用而造成质量和体积损失的现象称为磨损。l 磨耗材料同时受到摩擦冲击两种作用而造成的质量和体积损耗现象称为磨耗。 材料的硬度较大，韧性较高，构造较密实时，其抗磨损及磨耗的能力较强。三、材料与水有关的性质1、亲水性与憎与性 固体材料在空气中与水接触时，按其是否易被水润湿分为亲水性材料和憎水性材料两类。l 亲水性材料石料、砖、混凝土、木材等l 憎水性材料沥青、石蜡等，可作防水材料及亲水材料的表面处理，降低其吸水性。2、吸水性 材料吸收水分的性质称为吸水性。由于材料的亲水性及开口孔隙的存在，大多数材料具有吸水性，故材料中常含有水分。材料中含水的多少以含水率表示。 材料吸水达到饱和状态时的含水率，称为材料的吸水率。吸水率是衡量材料吸水性大小的指标。吸水率可用质量吸水率和体积吸水率两种方式表达。 水对材料有许多不良的影响，它使材料的表观密度和导热性增大，强度降低，体积膨胀，易受冰冻破坏，因此材料吸水率大是不利的。3、耐水性 材料受水的作用不会损坏，其强度

7、也不显著降低的性质称为耐水性。 一般材料在含水时，强度均有所降低。如果材料中含有某些易被水深解或软化的物质（如粘土、石膏等），则强度降低更为严重。有时耐水性是选择材料的重要依据。例如经常位于水中或受潮环境的用材，应考虑材料具有较好的耐水性。4、抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性能，称为抗渗性 。 水下建筑和某些地下室建筑物，因常受到压力水的作用，所用材料应具有一定的抗渗性。作为防水材料，一般也要求有较高的不透水性。四、材料的耐久性 材料在使用过程中，会受到自然环境中各种因素的作用，使其性能逐渐降低，甚至破坏。这些破坏作用可分为物理作用、化学作用及生物作用等。 （1） 物理作用包括干湿变化、温度变化及冻融作用等。 （2）化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液或气体对材料的侵蚀破坏。 （3）生物及生物化学作用，是指材料被昆虫、菌类等蛀蚀及腐朽。l 一般矿物质材料，如石料、砖、混凝土等，当暴露于大气中或处于水位变化区时，主要是发生物理破坏作用，当处于水中时，除了物理作用外还可能发生化学侵蚀作用。l 金属材料，引起破坏的原因主要是化学腐蚀及电化学腐蚀作用。l 木材及由植物纤维组成的有机质材料，常由于

8、生物作用而破坏。l 沥青质材料及合成高分子材料，多是由于阳光、空气及热的作用而逐渐老化破坏。五、材料的抗冻性 指材料在水饱和状态下，能经受多次冻融而不产生宏观破坏，同时微观结构不明显劣化、强度也不严重降低的性能。l 冰冻对材料破坏作用（1）冰胀压力作用：当材料孔隙中充满水并快速结冰时，在孔隙内将产生很大的冰胀压力，使毛细管壁受到拉应力，导致材料破坏。（2）水压力作用：大多数材料内部含有各种类型的孔隙，其充水程度不尽相同，当受冬降温时，某些孔隙内已结冰的水体积增大，迫使尚未结冰的水移近试件边缘，产生水压力，使孔壁受到拉应力。（3）显微析冰作用：材料孔隙中的水一旦结冰，由于内部结构、浓度、温度的差异，若存在尚未结冰的区域，水则向已结冰区域迁移并迅速结冰，并使已结的冰晶增大。l 材料抗冻等级是指标准尺寸的材料试件，在水饱和状态下，经受标准的冻融作用后，其强度不严重降低、质量不显著损失、性能不明显下降时，所经受的冻融循环次数。第二章、石材与石料第一节 造园天然石料的形成和分类 一、石材的不同分类及用途 地球上的岩石粗略的可以分为三类，即火成岩、沉积岩和变质岩。l 火成岩最初都是从地表深处喷发出

9、来的熔融物质，然后在大气中以不同的速度冷却而形成不同的形状，如微结晶体的玄武岩和粗结晶体的花岗岩。l 沉积岩顾名思义，是由原生的岩石经过侵蚀形成碎片再被冲刷进海底、湖床，和其它物质一层一层的堆积形成的，这些物质先由流淌、冰雪或强风等带进水中，沉入水底，然后在高压作用下结合而成的，因地壳运动重新露出水面，我们见到的沉积岩石包括砂岩、页岩、石灰石岩和白云岩。 l 沉积岩顾名思义，是由原生的岩石经过侵蚀形成碎片再被冲刷进海底、湖床，和其它物质一层一层的堆积形成的，这些物质先由流淌、冰雪或强风等带进水中，沉入水底，然后在高压作用下结合而成的，因地壳运动重新露出水面，我们见到的沉积岩石包括砂岩、页岩、石灰石岩和白云岩。 二、花岗岩与大理石 我们用于园林的石材主要以火成岩(花岗岩)和变质岩(大理石)为主。1、成 因 花岗石是火成岩，是火成岩中分布最广的一种岩石，由长石、石英和云母组成，岩质坚硬密实。其成分以二氧化硅为主，约占65%-75%。花岗石石材是没有彩色条纹的，多数只有彩色斑点，还有的是纯色。其中矿物颗粒越细越好，说明结构紧密结实。 大理石是地壳中原有的岩石经过地壳内高温高压作用形成的变质岩。 大理石主要由方解石、石灰石、蛇纹石和白云石组成。由于大理石一般都含有杂质，而

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