《建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)》為三篇共8章,第一篇建筑材料概述,包括第1章建筑材料的研究?jī)?nèi)容和第2章建筑材料的基本性質(zhì);第二篇建筑結(jié)構(gòu)材料,包括第3章金屬結(jié)構(gòu)材料,第4章無機(jī)非金屬結(jié)構(gòu)材料和第5章高分子結(jié)構(gòu)材料;第三篇建筑功能材料,包括第6章金屬功能材料,第7章無機(jī)非金屬功能材料和第8章高分子功能材料。
《建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)》融合了材料科學(xué)、房屋建筑學(xué)、建筑材料學(xué)、建筑材料質(zhì)量檢測(cè)、建筑物理、材料力學(xué)、建材產(chǎn)品設(shè)計(jì)、色彩學(xué)、礦物巖石學(xué)、木材學(xué)等多方面知識(shí),引用了大量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行了案例分析。全書內(nèi)容充實(shí),面向工程實(shí)際,文字通俗易懂。
《建筑材料科學(xué)基礎(chǔ)》可作為材料科學(xué)與工程專業(yè)建筑材料方向的本科生教材,也可作為建筑施工、建筑材料生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人品的參考用書。
材料的種類繁多,按應(yīng)用領(lǐng)域,分為醫(yī)用材料、紡織材料、電子材料、建筑材料等。不同種類的材料之間,性能差異可能非常巨大,而同一大類的材料一般具有相似的共性。建筑材料的一般特點(diǎn)是:
(1)用量大,這就涉及資源、儲(chǔ)運(yùn)、成本等方面的問題。建筑材料的運(yùn)輸半徑從經(jīng)濟(jì)方面考慮應(yīng)不超過500km,建筑材料的生產(chǎn)需要消耗大量的黏土、砂石、木材等自然資源,而現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)同時(shí)產(chǎn)生大量的化工廢渣、尾礦、建筑渣土等廢棄物,如果這兩方面能進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,變廢棄物為再生資源,就會(huì)在降低成本、保護(hù)自然資源、減少環(huán)境污染等方面產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
(2)有安全耐久性要求。建筑物一般暴露于大氣環(huán)境中,常年經(jīng)受風(fēng)吹日曬、雨淋霜凍,偶爾還可能遭遇地震、火災(zāi)、爆炸、洪水等極端作用,要能在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)屹立不倒,必須具有一定的耐久性;同時(shí),建筑物往往與人體距離較近,建筑材料的輻射、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)等指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求。
(3)涵蓋面廣。這表現(xiàn)在多個(gè)方面:①建筑材料主要涉及建材生產(chǎn)企業(yè),建筑施工企業(yè),地質(zhì)、采礦、機(jī)械制造、節(jié)能環(huán)保等行業(yè);②建筑用于民居、廠房、道路、港口、水利設(shè)施、軍事設(shè)施等,不同的用途對(duì)建筑材料有不同的基本要求,如民居要求保溫隔音,廠房要求抗重載耐腐蝕,道路要求耐磨耐候性,水工要求耐沖刷抗凍性,等等;③建筑材料種類眾多、性能差異很大,如用于房屋建筑的梁、板、柱、墻等承重構(gòu)件的材料,要求其具有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐久性,而不必要求其外觀的裝飾性,用于建筑物的保溫、防水、裝飾等目的的功能材料,在使用時(shí)依附于結(jié)構(gòu)材料上,因此對(duì)其強(qiáng)度等力學(xué)性能方面的要求不高,這樣來看,討論建筑材料的性能就不是針對(duì)一種材料,而是面對(duì)一大批材料,應(yīng)分門別類進(jìn)行討論;④單純就建筑材料行業(yè)本身而言,涉及原材料供應(yīng)、產(chǎn)品生產(chǎn)、性能檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)制定及行業(yè)管理、教學(xué)與科研等方面。
(4)可選擇余地較大。如建一幢房屋,原始人用石塊、樹枝、獸皮等建造;林區(qū)建木屋,山區(qū)建石屋;農(nóng)民自力更生可以建土坯房、磚瓦房;現(xiàn)代化城市用混凝土、鋼材建造。所以對(duì)于某一特定的項(xiàng)目,可選用的建筑材料不是唯一的,在作出合理選擇的時(shí)候應(yīng)考慮建筑物的性質(zhì)、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧瞎⿷?yīng)情況、建筑施工技術(shù)、投資規(guī)模、建筑物所處環(huán)境條件、政策導(dǎo)向等因素。
(5)建筑材料的生產(chǎn)屬于粗放式,產(chǎn)品的尺寸精度往往是毫米級(jí)甚至厘米級(jí),原材料的雜質(zhì)含量、產(chǎn)品的性能波動(dòng)往往超過5%,甚至10%.生產(chǎn)條件往往是高污染、高能耗,典型的如燒結(jié)黏土磚的土窯、混凝土現(xiàn)場(chǎng)攪拌。雖然不乏一些現(xiàn)代化的大型生產(chǎn)企業(yè)在這方面管理較嚴(yán),但建筑材料從業(yè)企業(yè)眾多、魚龍混雜,目前存在的問題仍然較多。
(6)在建筑材料粗陋的表象之下,蘊(yùn)含著科技的進(jìn)步。以水泥混凝土為例,高強(qiáng)混凝土、輕質(zhì)混凝土、泵送混凝土等技術(shù),成就了多姿多彩的現(xiàn)代化城市建筑,這其中包含了建筑材料科研人員不懈的努力,體現(xiàn)了水泥化學(xué)、混凝土外加劑技術(shù)、混凝土流變學(xué)等知識(shí)在工程實(shí)踐中的成功應(yīng)用。建筑材料的研究,早已不再只是工匠式的經(jīng)驗(yàn)探索,材料科學(xué)的發(fā)展也惠及建筑材料行業(yè),因此相關(guān)的工程技術(shù)人員應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握一些必要的理論知識(shí)和專業(yè)技能。
對(duì)于種類繁多的研究對(duì)象,一個(gè)簡(jiǎn)單有效的處理方法是對(duì)其進(jìn)行分類。通常,建筑材料按組成分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料;按作用分為結(jié)構(gòu)材料、功能材料。本書內(nèi)容基本按這種方式編排。
科學(xué)體系分為三個(gè)層次:基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和工程。基礎(chǔ)科學(xué)主要包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué);應(yīng)用科學(xué)包括生命科學(xué)、地學(xué)、冶金學(xué)等;工程包括地質(zhì)工程、醫(yī)學(xué)、機(jī)械工程、化學(xué)工程、土木工程、電氣工程等。材料科學(xué)屬于應(yīng)用科學(xué),本書內(nèi)容涉及應(yīng)用科學(xué)、工程,更偏重于工程。
我國(guó)高等院校本科教育專業(yè)設(shè)置分為三個(gè)層次:學(xué)科門類、學(xué)科大類(一級(jí)學(xué)科)、專業(yè)(二級(jí)學(xué)科)。我國(guó)高校目前開設(shè)有12個(gè)學(xué)科門類、88個(gè)一級(jí)學(xué)科、358個(gè)二級(jí)學(xué)科,每個(gè)專業(yè)都有十幾門專業(yè)課程。本書內(nèi)容屬于工學(xué)(門類代碼08)、材料科學(xué)與工程(一級(jí)學(xué)科代碼0805)、材料物理與化學(xué)(二級(jí)學(xué)科代碼080501)、材料學(xué)(=級(jí)學(xué)科代碼080502)、材料加工工程(二級(jí)學(xué)科代碼080503),少量?jī)?nèi)容涉及礦物巖石學(xué)(二級(jí)學(xué)科代碼070901)、結(jié)構(gòu)工程(二級(jí)學(xué)科代碼081402)。可以看出,在我國(guó)高校學(xué)科設(shè)置中,沒有建筑材料這一專業(yè),但是在教學(xué)計(jì)劃中,《建筑材料》(也稱《土木工程材料》)是作為材料科學(xué)與工程、土木工程、建筑工程管理等土建類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課列出的,而且在國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建筑師資格考試、注冊(cè)巖土工程師資格考試中,有建筑材料(也稱土木工程材料)方面的考試內(nèi)容。
不同學(xué)科有各自的專業(yè)分工,但有些新興學(xué)科是跨專業(yè)的,材料科學(xué)即是如此。材料科學(xué)的形成,是固體物理、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、力學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子材料學(xué)、復(fù)合材料學(xué)等學(xué)科發(fā)展、融合的結(jié)果。材料科學(xué)家本質(zhì)上偏重化學(xué),結(jié)構(gòu)工程師注重力學(xué)。材料工程師應(yīng)該兩者兼顧,工程應(yīng)用偏重力學(xué),材料研究偏重化學(xué)。本書在涉及跨專業(yè)內(nèi)容時(shí),只做人門式介紹,讀者可依據(jù)參考書目自行選擇深入研究。
科學(xué)的特點(diǎn)之一是嚴(yán)謹(jǐn)性,結(jié)論可加以驗(yàn)證。檢驗(yàn)應(yīng)按照統(tǒng)一的尺度,因此產(chǎn)生相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。雖然目前高校還沒有設(shè)立專門的標(biāo)準(zhǔn)專業(yè),但是在實(shí)際工作中,標(biāo)準(zhǔn)具有十分重要的作用。
1989年4月1日起施行的《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》,對(duì)下列技術(shù)要求進(jìn)行了統(tǒng)一:①工業(yè)產(chǎn)品的品種、規(guī)格、質(zhì)量、等級(jí)或者安全、衛(wèi)生要求;②工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用的方法或者生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中的安全、衛(wèi)生要求;③有關(guān)環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法;④建設(shè)工程的設(shè)計(jì)、施工方法和安全要求;⑤有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、代號(hào)和制圖方法。
GB/T20000.1-2002《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化和相關(guān)活動(dòng)的通用詞匯》第2.3.2項(xiàng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的定義是:為了在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序,經(jīng)協(xié)商一致制定并由公認(rèn)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn),共同使用的和重復(fù)使用的一種規(guī)范性文件(標(biāo)準(zhǔn)宜以科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ),以促進(jìn)最佳的共同效益為目的)。
編者的話
前言
第一篇 建筑材料概述
第1章 建筑材料的研究?jī)?nèi)容
1.1 材料科學(xué)基本原理
1.1.1 材料的組成
1.1.2 材料的結(jié)構(gòu)
1.1.3 材料的性能
1.2 建筑材料的分類
1.2.1 按組成分
1.2.2 按作用分
1.2.3 按慣例分
1.3 建筑材料的發(fā)展歷程
1.4 建筑材料的研究方法
1.4.1 材料開發(fā)
1.4.2 材料性能分析
1.4.3 材料生產(chǎn)工藝
1.4.4 材料測(cè)試方法
1.4.5 產(chǎn)品設(shè)計(jì)
1.4.6 產(chǎn)品成本分析
1.4.7 計(jì)算機(jī)應(yīng)用
1.5 建筑材料與建筑結(jié)構(gòu)
1.5.1 房屋的組成
1.5.2 建筑的分類
1.5.3 建筑結(jié)構(gòu)分類
1.5.4 建筑構(gòu)件
1.5.5 建筑節(jié)能
1.6 建筑材料質(zhì)量控制
1.7 綠色建筑材料
1.7.1 綠色建材的特點(diǎn)
1.7.2 綠色建材認(rèn)證
參考文獻(xiàn)
第2章 建筑材料的基本性質(zhì)
2.1 建筑材料的物理性質(zhì)
2.1.1 重量與密實(shí)程度
2.1.2 與水有關(guān)的性質(zhì)
2.1.3 與熱有關(guān)的性質(zhì)
2.1.4 與聲有關(guān)的性質(zhì)
2.1.5 與光有關(guān)的性質(zhì)
2.2 建筑材料的力學(xué)性質(zhì)
2.2.1 強(qiáng)度
2.2.2 受力變形
2.2.3 斷裂
2.2.4 硬度
2.2.5 耐磨性
2.3 建筑材料的耐久性
2.4 材料的表面性質(zhì)——表面張力
參考文獻(xiàn)
第二篇 建筑結(jié)構(gòu)材料
第3章 金屬結(jié)構(gòu)材料
3.1 金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能
3.1.1 金屬材料的結(jié)構(gòu)
3.1.2 金屬材料的性能
3.2 鋼材的分類
3.2.1 按含碳量分類
3.2.2 按化學(xué)成分分類
3.2.3 鋼的其他分類
3.2.4 鋼產(chǎn)品分類
3.2.5 建筑用鋼材
3.3 鋼結(jié)構(gòu)用鋼
3.4 鋼筋混凝土用鋼
3.4.1 普通鋼筋
3.4.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋
3.4.3 其他類
3.5 建筑鋼材的基本性質(zhì)
3.5.1 力學(xué)性能
3.5.2 工藝性能
3.5.3 鋼材的冷加工
3.5.4 化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響
3.6 鋁及鋁合金
3.6.1 鋁及鋁合金的分類
3.6.2 鋁及鋁合金的特性
3.6.3 鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.6.4 建筑工程常用的鋁合金結(jié)構(gòu)
3.7 銅及銅合金
3.7.1 銅及銅合金的分類
3.7.2 銅及銅合金的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第4章 無機(jī)非金屬結(jié)構(gòu)材料
4.1 水泥混凝土
4.1.1 概述
4.1.2 水泥混凝土的組成材料
4.1.3 基本性質(zhì)
4.1.4 配合比設(shè)計(jì)
4.1.5 質(zhì)量控制
4.1.6 預(yù)制混凝土產(chǎn)品設(shè)計(jì)初步
4.1.7 混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)及加固
4.2 磚與砌塊
4.2.1 磚
4.2.2 砌塊
4.3 石材
4.3.1 巖石的組成與分類
4.3.2 石材的基本性質(zhì)
4.3.3 石材的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第5章 高分子結(jié)構(gòu)材料
5.1 木材
5.1.1 木材的分類
5.1.2 木材的構(gòu)造
5.1.3 木材的性質(zhì)
5.1.4 木材的處理
5.1.5 木材的綜合利用
5.2 瀝青混凝土
5.2.1 瀝青混凝土的分類
5.2.2 瀝青混凝土的組成與結(jié)構(gòu)
5.2.3 瀝青混凝土的性質(zhì)
5.2.4 瀝青混凝土在道路工程中的應(yīng)用
5.2.5 瀝青混凝土在水利工程中的應(yīng)用
5.3 合成高分子材料
5.3.1 結(jié)構(gòu)用建筑塑料
5.3.2 建筑橡膠結(jié)構(gòu)材料
5.3.3 建筑結(jié)構(gòu)用膠黏劑
5.3.4 土工合成材料
參考文獻(xiàn)
第三篇 建筑功能材料
第6章 金屬功能材料
6.1 金屬防水材料
6.1.1 金屬板防水層
6.1.2 金屬止水帶
6.2 金屬絕熱材料
6.3 金屬吸聲材料
6.4 金屬裝飾材料
6.4.1 金屬吊頂板
6.4.2 金屬飾面板
6.4.3 金屬飾面防火板
第7章 無機(jī)非金屬功能材料
7.1 防水透水材料
7.1.1 防水砂漿
7.1.2 防水混凝土
7.1.3 瓦
7.1.4 透水混凝土
7.2 保溫絕熱材料
7.2.1 保溫絕熱材料的結(jié)構(gòu)及物理性能
7.2.2 巖棉
7.2.3 玻璃棉
7.2.4 膨脹珍珠巖
7.2.5 陶粒
7.2.6 泡沫水泥
7.2.7 加氣混凝土
7.2.8 微孔硅酸鈣
7.2.9 墻體保溫系統(tǒng)
7.3 防火耐火材料
7.3.1 概述
7.3.2 硅酸鋁質(zhì)耐火材料
7.3.3 硅質(zhì)耐火材料
7.3.4 鎂質(zhì)耐火材料
7.3.5 熔鑄耐火材料
7.3.6 輕質(zhì)耐火磚
7.3.7 不定形耐火材料
7.3.8 含碳耐火材料
7.4 建筑玻璃
7.4.1 玻璃的性質(zhì)
7.4.2 普通平板玻璃
7.4.3 深加工玻璃制品及其應(yīng)用
7.5 吸聲材料
7.5.1 吸聲材料(結(jié)構(gòu))的分類
7.5.2 多孔性吸聲材料
7.5.3 共振吸聲結(jié)構(gòu)
7.5.4 其他吸聲結(jié)構(gòu)
7.6 隔聲材料
7.6.1 空氣聲隔絕
7.6.2 固體聲(撞擊聲)隔絕
第8章 高分子功能材料
8.1 防水材料
8.1.1 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
8.1.2 瀝青
8.1.3 防水卷材
8.1.4 防水涂料
8.1.5 密封材料
8.2 絕熱材料
8.2.1 泡沫塑料
8.2.2 碳化軟木
8.2.3 植物纖維復(fù)合板
8.2.4 蜂窩板
8.3 采光材料
8.3.1 玻璃鋼
8.3.2 聚碳酸酯板