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1、建筑材料与人居环境建筑材料与人居环境建筑材料与人居环境第二章第二章建筑材料的进步建筑材料的进步与人类生存环境的变化与人类生存环境的变化社会基础设施n房屋、仓库、交通设施、娱乐设施、商业设施、输油设施、管线设施人类利用材料的两种方式：n以物资为基础就地取材如木材、竹材、石材、草、土等。n需求导向研发第二章建筑材料的进步与人类生存环境的变化n21古代天然材料的利用与住居环境n22烧土制品与住居环境的改善n23近代建筑材料与建设水平的提高n24现代建筑材料与多姿多彩的建筑n25未来的建筑材料与可持续发展1.古代天然材料的利用与住居环境n原始人群时期的“巢居”与“穴居”n天然材料的利用和简单加工中国建
2、筑及建筑材料的发展中国建筑及建筑材料的发展n中国建筑起源中国建筑起源穴居寻找遮雨避寒的住所穴居寻找遮雨避寒的住所巢处架构远离暑潮的乐园巢处架构远离暑潮的乐园建筑材料：木材、竹材、粘土、石等天然材料建筑材料：木材、竹材、粘土、石等天然材料天然材料的利用和简单加工天然材料的利用和简单加工n真正意义建筑的诞生真正意义建筑的诞生母系氏族社会晚期的新石器时代母系氏族社会晚期的新石器时代北方：地穴北方：地穴半地穴半地穴地面（仰韶文化遗址）地面（仰韶文化遗址）南方：巢居南方：巢居干阑建筑（长江中下游河姆渡遗址）干阑建筑（长江中下游河姆渡遗址）建筑材料：建筑材料：木材、竹材、粘土、石以及木材、竹材、粘土、石以
3、及石灰、白灰石灰、白灰山西陶寺村龙山文化遗址中的白灰墙，刻画的图案山西陶寺村龙山文化遗址中的白灰墙，刻画的图案原始社会半地穴式的住房用天然材料建造的茅屋古代埃及的石建筑吉萨金字塔群卡纳克神庙最早的胶凝材料n天然石灰n粘土胶凝材料在建筑中的意义：n采用胶凝材料粘结块体材料，使砌筑结构物更具有整体性整体性，人类有可能建造规模更大大的建筑物或结构物。版筑技术n公元前16世纪公元前11世纪的青铜器时代（商代）：木结构建筑和版筑技术版筑技术得到发展n一种筑墙方法n俗名“干打垒”版筑版筑n古人筑墙很早就运用版筑技术。孟子古人筑墙很早就运用版筑技术。孟子告告子下：子下：“传说举于版筑之间。传说举于版筑之间。
4、”n所谓版筑是说筑土墙用两块所谓版筑是说筑土墙用两块木板木板相夹，两相夹，两版中间的宽度等于墙的厚度，板外用版中间的宽度等于墙的厚度，板外用木柱木柱衬住，装满泥土，用衬住，装满泥土，用杵杵捣紧，筑毕拆除木捣紧，筑毕拆除木柱木板，就成了一座墙了。柱木板，就成了一座墙了。n版筑技术在古代建筑中占有很重要的地位。版筑技术在古代建筑中占有很重要的地位。而且直到现在有的地方还用这种筑墙技术。而且直到现在有的地方还用这种筑墙技术。2.烧土制品与住居环境的改善n1土坯n2粘土砖n3粘土瓦n4烧制石灰n5玻璃烧土制品n以天然粘土类物质为原料，经高温烤烧制造而成的无机非金属材料叫做烧土制品。n是人类最早加工制作
5、的人工建筑材料，可以说是与人类的文化、历史同步发展的一种建筑材料。土坯（Adobe)n所谓“土坯”，也可以说是用泥和草制成的“土砖”。其制造过程叫做“打坯”或“脱坯”。n粘土砖的前身n公元前8000年左右最早在中东到埃及一带使用n至今仍然在不发达或干旱地区使用。土坯土坯建造的住房粘土砖n公元前5000年左右出现；最早为苏美尔人用于建筑宫殿；n我国从西周（大约公元前1060年711年）开始出现；n“秦砖汉瓦”n带来的问题？！粘土砖红砖青砖粘土瓦n公元前3000年左右，美索不达米亚最早出现了屋顶瓦；n我国在西周时代开始出现，到战国时代（公元前475年公元前221年）广泛使用。丽江古城夜-瓦顶小平板
6、瓦滴水、板瓦、勾头、筒瓦古典砖瓦市大瓦20020012城砖十二寸沟头25014011小滴水小花边15016010十二寸筒瓦28014011嵌砖36019040/90黄道砖1758035中加厚方砖40040050烧制石灰最早的人工胶凝材料；主要成分最早的人工胶凝材料；主要成分CaOCaO石灰窑（石灰窑（Lime kiln Lime kiln）900 900 CaCO CaCO3 3 CaO+COCaO+CO2 2 （块块状生石灰）状生石灰）n30003000多多年年前前，西西周周时时期期的的陕陕西西凤凤雏雏遗遗址址中中，发现三合土。发现三合土。石灰的熟化、硬化与胶凝性能nCaO+HCaO+H2
7、2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2+64.9KJ+64.9KJ (熟石灰、消石灰熟石灰、消石灰)n1 1）结晶过程：结晶过程：石灰浆：石灰浆：Ca(OH)Ca(OH)2 2 +H +H2 2O O 析晶析晶 蒸发蒸发(吸收吸收)n2 2）碳化过程碳化过程 Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2+nH+nH2 2O=CaCOO=CaCO3 3+(n+1)H+(n+1)H2 2O O慢！慢！玻璃n主要成分是硅酸盐。n将高温下的熔融体快速冷却，固化形成的非晶体析出物。n特点？玻璃的特点：n透明；n强度高，坚硬，抗压强度大约6001200MPa。n抗冲击性差。玻璃的历史n传说公元前30
8、00年，中东埃及人发明；n公元前1500年开始小批量生产玻璃器皿和日常生活的简单器皿；n公元前3世纪，埃及亚历山大港的工匠发明模压成型法；n公元前3世纪到1世纪，罗马人发明玻璃吹制技术，玻璃器皿开始大量生产；而当时的建筑物使用半透明的天然石膏和云母做窗子。n公元79年，庞贝人开始使用平板玻璃作为采光材料。最恢宏的装饰材料n公元5世纪中叶，拜占庭建筑最光辉的圣索非亚教堂，40个窗子全部用玻璃采光；n公元12世纪到15世纪，哥特式教堂彩色玻璃装饰；（尚没有纯净的透明玻璃）n15世纪，意大利威尼斯人发明无色透明的玻璃，16世纪加罗兄弟发明了镀银法制造出了镜子。n17世纪末，洛可可风格建筑玻璃镜子装饰
9、；n17世纪到18世纪末出现了磨砂玻璃、磨光玻璃，夹丝玻璃、压花玻璃等用于门窗，但没有较大面积的玻璃出现玻璃中世纪的教堂玻璃建筑的鼻祖水晶宫n1851年建造。3.近代建筑材料与建设水平的提高n钢铁登上了建筑材料的舞台n水泥的出现是近代建筑材料史上新的里程碑n钢筋混凝土成为结构材料的主角钢铁登上了建筑材料的舞台n从铸铁到钢材钢材n1871年年Tay桥到到1890年年Forth桥水泥的出现水泥的出现n1824年，PortlandCement问世，英国人JosephAspding获得专利。n迄今为止最好的水硬性胶凝材料硅酸盐水泥钢筋混凝土n1855年，法国人J.L.Lambot在第一届巴黎万国博览会
10、上首次推出钢筋混凝土小船，宣告了钢筋混凝土制品的问世；n1887年，M.Koenen发表了钢筋混凝土梁的计算方法；n1892年，法国的Hennebique发表了梁的剪切增强配筋方法。工业革命的建筑工业革命的建筑工业革命的建筑工业革命的建筑19世纪建筑变迁芝加哥C.P.S百货公司大楼 维也纳分离派会馆19世纪建筑变迁维也纳邮政储金银行 爱因斯坦天文台二十世纪钢筋混凝土材料的两次飞跃：n1908年，C.R.Steiner提出了预应力钢筋混凝土的概念，1928年法国的E.Fregssinet使用高拉力钢筋和高强度混凝土使预应力混凝土实用化。n1934年在美国发明了混凝土减水剂，大大改善了混凝土的性能
11、。二十世纪新建筑二十世纪新建筑巴塞罗那博览会德国馆二十世纪新建筑二十世纪新建筑洛克菲勒中心R.C.A.大厦4.现代建筑材料与多姿多彩的建筑n钢材、混凝土建造了大型结构物n各种新型建筑材料使建筑物形式更加丰富钢材、混凝土建造了大型结构物n水泥、钢材的产量逐年上升；n混凝土的性能不断增强；高强混凝土-高性能混凝土n混凝土的品种发展为多样化建筑物的规模日益扩大建筑物的规模日益扩大各种新型建筑材料使建筑物形式更加丰富n高分子材料n新型金属材料n各种复合材料n新型环保节能材料现代建筑现代建筑纽约曼哈顿世界贸易中心现代建筑现代建筑悉尼歌剧院现代建筑现代建筑联合国总部大厦建筑材料的发展历程未来的建筑材料与可
12、持续发展n1轻质高强建筑材料n2高耐久性材料n3新型墙体材料n4装饰、装修材料n5环保型建材n6路面材料n7景观材料n8耐火、防火材料n9智能化材料1.轻质高强建筑材料n高层建筑、大型公共建筑的需求；n未来建筑将向更高、更大跨度发展；n高层建筑、超超高层建筑、大跨度建筑对结构材料的要求：轻质、高强轻质、高强2.高耐久性材料n目前，普通建筑物和结构物的使用寿命一般设定为50年至100年；n大型、重要建筑物、苛刻环境建筑物对耐久性的要求；n材料的耐久性直接影响建筑物、结构物的安全性；n材料的耐久性直接影响着结构物的使用寿命和维护费用；n应注重开发高耐久性的材料，同时在规划设计的时，考虑建筑物的总成
13、本，不要片面地追求节省一次性初始投资。3.新型墙体材料n传统粘土砖的缺点:破坏耕地；运输重量大，施工速度慢；保温、隔声效果差，用于取暖的能耗大。n新型墙体材料改革：逐步禁止使用实心粘土砖；开发新型墙体和节能住宅。中国享受税收优惠的新型墙体材料目录中国享受税收优惠的新型墙体材料目录n一、非粘土砖非粘土砖（采用机械成型生产工艺，单线生产能力不小于3000万块标准砖年）（一）孔洞率大于25非粘土烧结多孔砖、空心砖；（二）混凝土空心砖、空心砌块；（三）烧结页岩砖。n二、建筑砌块建筑砌块（采用机械成型生产工艺，单线生产能力不小于5万立方米年）（一）混凝土小型空心砌块；（二）轻集料混凝土小型空心砌块；（三
14、）蒸压加气混凝土砌块；（四）石膏砌块。n三、建筑板材建筑板材（采用机械化生产工艺，单线生产能力不小于15万平方米年）（一）玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（简称GRC板）；（二）纤维水泥板；（三）蒸压加气混凝土板；（四）轻集料混凝土条板；（五）钢丝网架夹芯板；（六）石膏墙板（包括纸面石膏板、石膏纤维板、石膏空心条板）；（七）金属面夹芯板（包括金属面聚苯乙烯夹芯板、金属面硬质聚氨酯夹芯板和金属面岩棉、矿渣棉夹芯板）；（八）复合轻质夹芯隔墙板、条板。4.装饰、装修材料n对居住环境舒适、美观、清洁的追求；n目前，一个普通城市个人住宅，装修费用平均占房屋总造价的1/3左右；n装修材料的费用大约占装修工
15、程的1/2以上。5.环保型建材n环保型建材的概念：即考虑了地球资源与环境的因素，在材料的生产与使用过程中，尽量节省资源和能源，对环境保护和生态平衡具有一定积极作用，并能为人类构造舒适环境的建筑材料。环保型建材的特征：（1）满足结构物的力学性能、使用性能以及耐久性的要求；（2）对自然环境具有友好性，符合可持续发展的原则。即节省资源和能源，不产生或不排放污染环境、破坏生态的有害物质，减轻对地球和生态系统的负荷，实现非再生性资源的可循环使用；（3）能够为人类构筑温馨、舒适、健康、便捷的生存环境。6.路面材料n现代社会交通事业空前发达，道路建设量十分庞大；n路面材料的性能直接影响道路的畅通性、便捷性、安全性和舒适性；n目前的路面材料种类：水泥混凝土和沥青混凝土；n提高路面材料的抗冻性、抗裂性，开发耐久性高、并具有可再生利用的路面材料是今后的发展方向；n城市道路路面材料，应开发具有透水性、排水性、透气性路面材料；多孔路面等与环境协调的路面材料；彩色路面、柔性路面等各种多姿多彩的美观的路面材料。彩色混凝土压印艺术地坪彩色混凝土压印艺术地坪引玉BOMANITE7.景观材料n指能够美化环境、协调人工环境与自然环境之间的关系，增加环境情趣的材料。n例如：绿化混凝土。自动变色涂料、楼顶草坪、各种园林造景材料。n景观材料网站：景观中国http:/