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建筑材料科学基础.

提示
按应用领域、按发展历史、按来源、按产 品外形、按工程惯例等。
一、绪论
1、建筑材料的分类
建筑材料的特点 (1) 用量大。涉及成本、运输、资源、环境等 方面。 (2) 种类多。产品属粗放型。
(3) 性能跨度范围广。体积密度有大有小,强度 有高有低,变形能力有强有弱,传导性能有好有 差,……
(4) 要求具有足够的安全耐久性。能够承受所 处环境的各种作用,自身不应产生有毒有害作 用。
一、绪论
3、建筑材料的研究内容
传统的建筑材料性能研究,主要以经验和宏观力学 性能试验为主,依赖于传统材料的固有特性;目前,对 断裂、疲劳、腐蚀、复合增强等方面的理论研究逐步完 善,对材料结构及性能的宏观、微观检测技术不断发展 进步,材料加工技术不断创新,材料生产及应用的规范 相继制订完善,以及多学科知识的融合、计算机技术的 应用,使材料研究正朝着按指定性能设计和制造新型材 料的理想前进。因此,建筑材料科学的发展空间在不断 扩大、发展速度在不断提高,相关的技术人员的专业知 识、观念意识也应该不断更新。
一、绪论
1、建筑材料的分类
建筑材料的定义 土木工程和建筑工程中使用的材料。也称 为土木工程材料。 建筑材料的分类 按作用,建筑材料分为结构材料、功能材 料。 按组成,建筑材料分为金属材料、无机非 金属材料、有机材料、复合材料。
一、绪论
1、建筑材料的分类
提问 建筑材料还有哪些分类方法?不同分类方 法的特点?
一、绪论
2、建筑材料发展简史
建筑材料的发展历程:天然材料(石块、木棍、茅 草、泥土)→由天然材料加工而成的材料及制品(烧结 粘土制品、钢铁、石灰、石膏、人造板、铸石)→由天 然材料经人为配制、加工而成的材料:水硬性胶凝材料 (水泥)、人造石(水泥混凝土制品)→人工合成材料 (塑料、新型陶瓷)→复合材料(聚合物基、金属基、 陶瓷基、碳基)→功能材料(轻质、保温、防水、耐火、 耐腐蚀、导电、发光、抗菌)→环境友好材料(利用废 料、低能耗、低污染、可回收利用)。
建筑材料科学基础
—— 从原料到产品
主讲人:高峰 2012年9月
主要内容
一、绪论 二、建筑材料的基本性质 三、矿物岩石学基础知识 四、建筑材料化学基础知识 五、建筑材料与建筑结构 六、建筑材料生产工艺 七、建筑材料产品设计简介 八、建筑材料科学新进展
一、绪论
1、建筑材料的分类 2、建筑材料发展简史 3、建筑材料的研究内容 4、材料科学简介 5、本课程的特点
一、绪论
3、建筑材料的研究内容
新材料的开发
新材料粗略地可以分为两类:一类是设法将以前从 未结合在一起的元素结合成新材料;另一类是改进现有 的材料。实际上,更多的新材料属于第二类。当对已有 材料改进时,如提高纯度(光纤)、改变其存在形态(单 晶硅)或控制其使用条件(低温超导),材料的性能会发 生质的变化。因此,对已有材料的认识也是相当有必要 的。陶瓷高温超导材料的发现属于第一类。
一、绪论
3、建筑材料的研究内容
第三是向大自然学习。仿生概念古已有之,现代仿 生研究自1960年代开始。材料仿生研究包括:材料的结 构仿生(羟基磷灰石/胶原纳米复合材料),材料的功 能仿生(生物传感器、生物芯片、智能材料),材料的 过程仿生(人造蜘蛛丝、损伤愈合材料)。 生物材料的启示:具有巧妙的组织(材料与结构合 理分布),具有自身修复性(检测缺陷、修复),由循 环型成分组成(废弃物处理与利用),复合操作利用了 生物工艺学(用温和的条件进行反应,原料及副产品的 处理几乎没有问题,用简单的工艺制取复杂的化合物, 废弃物处理没有问题。缺点:一般所需时间长,缺乏自 由度,生产率不高。)
一、绪论
2、建筑材料发展简史
9000年前,人类开始使用火以后,制造出了第一种 人造材料——陶;5000年前,人类以陶器为容器,制造 出了第二种人造材料——青铜;3000年前,人类在掌握 了一定的冶金技术后,开始大量使用铁。100多年前, 炼钢技术的发展,使钢铁成为20世纪占主导地位的结构 材料;硅酸盐水泥的发明,使水泥混凝土取代天然石材, 成为最主要的建筑结构材料,并成为用量最大的人造材 料。20世纪初,人工合成有机高分子材料相继问世,并 以惊人的速度迅速发展;20世纪中叶,新型陶瓷、复合 材料、电子材料(半导体、集成电路)、激光材料等不 断创新;目前,超导材料、纳米材料、光电子材料等方 面的研究正不断取得突破。可以看出,材料开发及应用 的发展速度越来越快,水平越来越高。
一、绪论
3、建筑材料的研究内容
树木是由树皮、边材、 芯材组成的复合材料。树 木的年轮组织有疏密,春 材或早材疏松柔软,晚材 致密坚硬。木材的细胞壁 是由微纤维(由纤维素分 子形成的微细纤维)和木 质素、半纤维素组成的多 层复合柱体(每层中微纤 维的升角均不同),且其 排列方向朝着有利于受力 的方向,并控制树木生长 背离地面垂直向上。树根 的分形结构使其与土壤结 合牢固,抗拔出能力强。
一、绪论
3、建筑材料的研究内容
生物材料的启示
动物的骨头是由磷酸 钙(无机物)和胶原纤维 (有机物)组成的复合材 料。其优秀特点有:按需 要自然生长,受伤后能自 愈,强韧度高,结构简单 而合理(长骨外形呈哑铃 型,可避免应力集中,且 缓解压力的冲击。骨头内 部组织分布不均,高密度 物质置于高应力区。)。
一、绪论
3、建种思路。 首先是使用的要求促进了材料的发展,如针对飞机 用轻型材料,研制成了Al-Li合金;考虑到发动机需要 耐高温材料,研制新型精密陶瓷;还有许多场合要求材 料芯部要有高的韧性,表面要耐磨、耐腐蚀,因而必须 进行材料的表面改性等。
其次是工艺手段的进步,使材料改进成为可能,新 材料才能由理想变成现实。石英玻璃纯度提高,大直径 单晶硅片的制造都涉及工艺问题。
一、绪论
3、建筑材料的研究内容
建筑工程对建筑材料的基本要求是:强度高、耐久 性好、成本低、节能环保、安全可靠。随着社会的发展, 建筑材料的品种已经由传统的建筑材料(砖瓦、石材、 木材、石灰、石膏、玻璃、水泥、普通混凝土、钢材、 沥青等)向新型建筑材料(高性能混凝土、特种混凝土、 合金材料、复合材料、合成高分子材料、环保节能型建 材、智能生态材料等)发展,对保护自然资源、利用工 业废渣、减少建材生产环节中的污染及能耗、改善建筑 物的保温隔热性能、提高建材的力学性能及安全耐久性、 开发多功能建材等方面越来越重视。
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