绪论

【内容概述】

主要介绍建筑材料的分类和在建筑工程中的地位及其应具备的性质；阐述本课程的讲授与学习方法。

【学习目标】

理解建筑材料质量的标准化和技术标准；了解建筑材料的发展。

1.建筑材料定义及分类

建筑材料是土木工程中所使用的各种材料及其制品的总称，它是一切土木工程的物质基础。建筑材料对各类建筑工程的质量、造价、技术的进步等都有着重要的影响。所以从事土木工程的各类技术人员都需要掌握建筑材料的有关知识。

由于建筑材料的种类繁多、性能各异，可从不同角度对它们进行分类，常按化学成分和使用功能进行分类。

（1）按材料的化学成分分类。根据材料的化学成分不同，建筑材料可分为有机材料、无机材料和复合材料三大类，见表0.1。

（2）按材料的使用功能分类。按材料的使用功能不同，建筑材料可分为结构材料和功能材料两大类。

1）结构材料。是指构成建筑物或构筑物结构所使用的材料，即主要承受荷载的材料，如梁、板、柱、承重墙、建筑物基础、框架及其他受力构件或结构等所使用的材料。对于这类材料的技术性能一般主要是要求它的强度和耐久性。

2）功能材料。是指具有某些特殊功能的非承重材料，如起防水作用的防水材料、起保温隔热作用的绝热材料、起装饰作用的装饰材料等。

此外，对某一种具体材料，它可能兼有多种功能。如承重的砖墙，它既有承重的作用，同时也有一定的隔热保温的功能；又如中空玻璃，它既有保温功能又有隔声防噪功能等。随着建筑业的发展和人类生活水平的提高，功能材料将会得到更大的发展，一般来说，建筑物的安全性和耐久性，主要取决于结构材料，而建筑物的适用性，主要取决于功能材料。

2.建筑材料在建筑工程中的作用

（1）建筑工程的物质基础。优秀的建筑是建筑材料和艺术、技术以最佳方式融合为一个整体的产物。建筑材料是建筑艺术和技术赖以生存的物质基础，而建筑施工和安装的全过程，实质上是按设计要求把建筑材料逐渐变成一个建筑物的过程，所以说建筑装饰材料是建筑工程的物质基础。

（2）建筑工程质量的保证。建筑材料的质量是各类建筑工程质量优劣的关键，是工程质量得以保证的前提。只有保证了建筑物所用材料的质量，才有可能保证建筑物的质量。在材料的选择、生产、储运、使用和检验评定等各个环节中，任何一个环节的失误都会影响建筑工程的质量，所以一个合格的建筑工程技术人员只有准确、熟练地掌握建筑材料的有关知识，才能正确地选择和合理地使用建筑材料；正确地检验和评定建筑材料的优劣，从而确保建筑的安全、适用、耐久等各项功能要求。

（3）影响建筑工程的造价。在一般建筑工程的总造价中，建筑材料费用占工程总造价的50%～70%。现代市场经济条件下，建筑业面临着新机遇、新挑战，同时也承受着市场竞争的压力。建筑业的生产经营活动总是围绕着降低造价、优质高效而进行的。在竞争中我们要应用所学的建筑材料知识，优化选择和正确使用材料，充分利用材料的各种性能，提高材料的利用率，在满足使用要求的前提下，降低材料费用，从而显著降低工程造价。

（4）促进建筑工程技术的进步和建筑业的发展。在建筑工程建设过程中，建筑材料是决定建筑结构型式和施工方式的主要因素，建筑材料的品种、规格、性能及质量，对建筑结构的型式、使用年限、施工方法和工程造价有着直接的影响。结构工程师只有在掌握了建筑材料性能的基础上，才能根据工程力学计算，确定出建筑构件的尺寸，创造出先进的结构形式。目前，建筑工程中普遍使用的钢筋混凝土复合材料由于其自重较大，如用它建造大跨度和高层结构则会受到一定的限制；同时，由于钢筋混凝土自重较大，对于预制板、梁，在施工中必须使用吊车来吊装，提高了施工费用，增加了工程造价。建筑工程中，许多技术问题的突破往往依赖建筑材料问题的解决，而新的建筑材料的出现，往往会促进结构设计及施工技术的革新和发展。一个国家、地区建筑业的发展水平，都与该地区建筑材料的发展情况密切相关，一种新材料的出现，会使结构设计理论大大地向前推进，使一些无法实现的构想变成现实，乃至使整个社会的生产力快速发展。

3.建筑材料的发展概况

建筑材料是随着人类社会生产力的发展和科学技术水平的提高逐步发展起来的。远在新石器时期之前，人类就开始利用土、石、木、竹等天然材料开始了营造活动。据考证，我国在4500年前就有了木架建筑和木骨泥墙建筑，出现了木结构的雏形。随着生产力的发展，人类利用黏土烧制成砖、瓦，出现了人造建筑材料，为较大规模建造房屋创造了基本条件，开始大量修建房屋、寺塔、防御工程等，例如，我国雄伟壮观的万里长城，始建于公元前7世纪，应用了大量的砖、石灰等人造建筑材料，其中砖石材料达1亿m³；用黏土、石材、木材和竹材等修建的距今2000多年的都江堰水利工程，现在对成都平原的灌溉、排涝仍起着重要的作用；山西五台山木结构的佛光寺大殿，从建造至今已经历了1100多年，至今仍保存完好。

生铁于17世纪70年代在工程中开始使用，熟铁于19世纪初开始用于建造桥梁和房屋，出现了钢结构的雏形。性能良好的建筑钢材于19世纪中叶冶炼出来，随后又生产出高强钢丝和钢索，钢结构得到了迅速发展，使建筑物和构筑物的跨度由砖石、木结构的几十米发展到几百米乃至现代建筑的上千米。19世纪20年代，英国瓦匠约瑟夫·阿斯普丁发明了波特兰水泥；到了40年代，出现了钢筋混凝土结构，它利用混凝土承受压力，钢筋承受拉力，充分发挥两种材料各自的优点，使钢筋混凝土结构广泛应用于工程建设的各个领域。20世纪30年代又出了预应力混凝土结构，它克服了钢筋混凝土结构抗裂性能差、刚度低的缺点，使土木工程跨入了飞速发展的新阶段。

随着社会生产力的高速发展和材料科学的形成，使建筑材料在性能上不断得到改善和提高，而且品种大大增加。一些有特殊功能的新型材料不断涌现，如防火材料、绝热材料、吸声材料、防辐射材料及耐腐蚀材料等，为适应现代建筑装修的需要，铝合金、涂料、玻璃等各种新型装饰材料层出不穷。

随着社会的不断发展，人类对建筑工程的功能要求越来越高，从而对其所使用的建筑材料的性能要求也越来越高，同时随着人们对节约能源、保护环境和可持续发展意识的增强，建筑与材料的发展趋势为：首先，建立节约型的生产体系，做到节能、节土、节水和节约矿产资源等，如空心黏土砖代替了实心黏土砖，不仅节土、节能，还提高了隔热保温的效果。其次，建立有效的环境保护与监控管理体系，大力发展无污染的、环境友好型的绿色建筑材料产品，如使用工业废料和地方性材料可以优化环境、保障供应、降低造价。再次，积极采用高科技成果推进建筑材料工业的现代化，如研制出轻质高强、耐久等高科技产品，提高劳动生产率，降低工程造价。总之，为满足不断提高的人民生活水平和建筑业发展的需要，大力发展功能型和装饰型材料，提供更多更好的绿色化和智能化建筑材料是目前发展的趋势。

4.建筑材料的检验与技术标准

建筑材料质量的优劣对工程质量起着决定性作用，对所用建筑材料进行合格性检验，是保证工程质量的基本环节。所以国家标准规定，任何无出厂合格证或没有按规定复试的原材料，不得用于工程建设；在施工现场配制的材料（如钢筋混凝土等），其原材料（钢筋、水泥、石子、砂等）应符合相应的材料标准要求，而其制成品（如钢筋混凝土构件等）的检验及使用方法应符合相应的规范和规程。

各项建筑材料的试验、检验工作是控制工程施工质量的重要手段，也是工程施工和工程质量验收必需的技术依据。所以，在工程的整个施工过程中，始终贯穿着材料的试验和检验工作，它不仅是一项经常性的工作，而且是一项原则性、责任性很强的工作。

建筑材料的技术标准是生产使用单位验证产品质量是否合格的技术文件。为了保证建筑材料的质量、现代化生产和科学管理有据可循，必须有一个统一的执行标准。其内容主要包括产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、储运注意事项等方面。

世界各国对建设材料均制定了各自的标准。如我国的强制性标准“GB”、德国工业标准“DIN”、美国的材料试验协会标准“ASTM”等，另外还有在世界范围统一使用的国际标准“ISO”。

目前，我国常用的建筑材料技术标准主要有国家级、行业（或部）级、地方级和企业级四类。

（1）国家标准。国家标准是对全国经济、技术发展有重要意义而必须在全国范围内统一的标准。国家标准有强制性标准（代号GB）和推荐性标准（代号GB/T），强制性标准是全国范围内必须执行的技术指导文件，产品的技术指标不得低于标准中规定的要求，而推荐性标准在执行时也可采用其他相关标准的规定。

（2）行业（或部）标准。行业（或部）标准主要是指全国性的各行业范围内统一的标准。它是由主管部门发布并报送国家标准局备案的标准，如建材行业标准（代号JC），建筑行业标准（代号JG）、水利行业标准（代号SL）等。

（3）地方标准。地方标准为地方主管部门发布的地方性技术文件（代号DB），适宜在该地区使用。

（4）企业标准。企业标准是由企业制定发布的指导本企业生产的技术文件（代号QB），仅适用于本企业。企业标准所制定的技术要求应高于类似（或相关）产品的国家标准。

标准的一般表示方法是由标准名称、标准代号、标准编号和颁布年份等组成。例如，2011年制定的国家强制性175号通用硅酸盐水泥的强度要求的标准为《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2011）；2011年制定的国家推荐性14684号建筑用砂的颗粒级配的标准为《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）。

5.本课程的内容和任务

本课程既是工程造价及土建类专业的一门专业基础课，又是一门实践性很强的应用型学科。学好本课程是进一步学好建筑结构、施工技术及工程概预算等专业课的前提，同时也为今后从事工程实践和科学研究打下良好基础。

本课程的内容除了介绍建筑材料的一些基本性质外，主要讲述建筑工程中常用的无机气硬性胶凝材料、水泥、水泥混凝土、建筑砂浆、墙体材料、防水材料、建筑钢材、常用建筑装饰材料、合成高分子材料、绝热材料与吸声材料以及建筑材料性能检测。

本课程的学习任务分为理论课学习和试验课学习两大部分。

理论课学习任务：①掌握常用建筑材料的基本性能和特点，能够根据工程实际条件合理地选择和使用各种建筑材料；②为了进一步加深认识和理解建筑材料的性能和特点，还应了解各种材料的原料、生产、组成、工作机理等方面的知识；③掌握常用建筑材料储藏和运输时的注意事项，从而确保建筑材料的质量，降低工程造价。

试验课学习任务：①掌握常用建筑材料的试验、检验技能，会对常用建筑材料进行质量合格性判定；②培养严谨、认真的科学态度和分析问题与解决问题的能力。

6.本课程的特点与学习方法

建筑材料与检测是一门实践性很强的课程。各种材料性能的检验是通过各种试验进行的，因此，在学习时应注意加强动手能力和试验技能的培养。

建筑材料的性能及技术参数受外界因素影响较大，相同的材料、相同的配合比在不同的环境条件下，其性能不同。所以，在学习时除了分析材料内部因素对材料性能产生的影响外，还要注意周围环境的影响。而材料只有在同等试验条件下得出的数据才有可比性，因此建材试验应严格按照有关建材技术标准去操作。随着新型建筑材料的发展，学习时应联系实际，充分利用参观和学习的机会，了解新材料、新技术在工程中的应用，同时还应关注新建材技术标准的颁发等发展动向。