绪论
建筑材料是土木工程中使用的各种材料和制品的总称,是构成土木工程建筑物的物质基础。其性能对于建筑物的各种性能具有重要影响,其质量更是决定工程质量和耐久性能的决定因素。为使建筑物获得结构安全、性能可靠、耐久、美观、经济适用的综合品质,必须合理选择与正确使用材料。建筑材料必须同时满足两个基本要求:
(1)满足建筑物和构筑物本身的技术性能要求,保证正常使用。
(2)在其使用过程中,能抵御周围环境的影响与有害介质的侵蚀,保证建筑物和构筑物的合理使用寿命,同时也不能对周围环境产生危害。
由于建筑材料品种繁多、性质各异,为便于掌握其应用规律,工程中常按不同的方法对建筑材料进行了分类,具体见表01。
表0 1
建筑材料分类
纵观建筑发展史,建筑材料往往成为一个时代的标志。随着人类文明及科学技术的不断进步,建筑材料也在不断进步与更新换代,从石灰→水泥→混凝土→钢材,从草木结构→砖木结构→砖混结构→预应力混凝土结构→钢结构,从1万多年前的洞穴到828m高的世界第一高楼迪拜塔,新型建筑材料的发明和应用,都会促进建筑形式、规模和施工技术的进步。18~19世纪,钢材、水泥、混凝土的相继问世,为现代土木工程建筑奠定了基础。进入20世纪后,材料科学和工程学的形成和发展,使建筑材料的品种不断增多,而且材料的性能和质量不断改善和提高,以有机材料为主的化学建材异军突起。
建筑材料用量大,资源和能源消耗巨大,其生产、使用和产生的建筑垃圾对环境的影响日益突出。随着社会的发展,更有效地利用地球有限的资源,全面改善和扩大人类工作和生存空间,建筑材料在原材料、生产工艺、性能及产品形式诸方面均将面临可持续发展和人类文明进步的严酷挑战。为满足未来建筑的更安全、舒适、美观、耐久,以及节能、环保、智能化的需求,建筑材料也应向轻质、高强、耐久、多功能、智能化方向发展,并最大限度节约资源、降低能源消耗和环境污染,开发研制高性能的绿色建材。
目前,我国建筑材料已经是世界上最大的生产国和消费国。主要建材产品水泥、钢材、平板玻璃、卫生陶瓷等产量多年位居世界第一位。随着北京奥运场馆、上海世博会场馆及杭州湾跨海大桥、三峡水利枢纽等工程设施的建设,我国自主研发了一批具有世界先进水平的新型建筑材料,标志着我国由建材生产大国正向建材强国迈进。
建筑材料的蓬勃发展,要求建筑材料必须标准化生产。标准化是现代社会化大生产的产物,也是科学管理的重要组成部分。标准化生产表明我国建筑材料生产已完成了从量到质的转变。建筑材料的技术标准,是产品质量的技术依据,生产企业必须按标准生产合格产品;使用者应按标准选用材料、按规范进行工程的设计与施工,以保证工程的安全、适用、耐用、经济。同时,技术标准也是产品质量检查、验收的依据。
我国建筑材料的技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。中国国家质量技术监督局是国家标准化管理的最高机构,国家标准和行业标准属于全国通用标准,是国家指令性技术文件,各级生产、设计、施工等部门必须严格遵照执行,不得低于此标准。地方标准是地方主管部门发布的地方性技术文件。凡没有制定国家标准、行业标准的产品应制定企业标准,而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。各级标准代号见表02。工程中可能涉及的其他标准有:国际标准,代号为ISO;美国材料试验学会标准,代号为ASTM;日本工业标准,代号为JIS;德国工业标准,代号为DIN;英国标准,代号为BS;法国标准,代号为NF等。
本课程作为土木工程类专业的专业基础课程,通过本课程的学习,一方面为学习后继专业课程提供必要的基础知识;另一方面为将来从事土木建设工作中合理选择与正确使用材料,以及从事建筑材料科学研究,奠定一定的理论基础。可以说材料课程的作用是“启蒙教育”。主要讲述土木工程中常用的各种建筑材料的组成、生产、性质、应用及检验等方面的内容。学习应以材料的性质和合理选用为重点,了解各种材料的技术性能,并注意材料的成分、构造、生产过程等对其性能的影响;对于现场配制的材料,如普通混凝土、砂浆等应掌握其配合比设计的原理和方法。
表0 2
各级标准代号
标准种类 代号
表 示 内 容
表 示 方 法
本课程内容繁杂、涉及面广、符号定义繁多,在学习时应在首先掌握材料基本性质和相关理论的基础上,再熟悉常用材料的主要性能、技术标准及应用。学习中切忌死记硬背,因为在实际工程中,分析和处理建筑质量或某些工程技术问题,主要依靠对于材料知识的灵活运用。因此,要清楚地认识材料的组成、结构、构造及性能之间的因果关系,了解常用典型材料的应用规律和技术特点,通过工程实例,积累感性认识,培养分析和解决材料问题的能力。
试验课是本课程的重要教学环节,通过试验课学习,可加深对理论知识的理解,掌握材料基本性能的试验方法和质量评定方法,培养实践技能,并有助于培养科学研究能力、严谨的科学态度和求实的工作作风。在试验过程中,要严肃认真、细心观察,要了解试验条件对试验结果的影响,对试验结果作出正确的分析和判断。