第4章材料特性与建筑物风格

1第四章材料特性与建筑物风格本章主要内容：1天然石材；2粘土砖、瓦；3建筑陶瓷；4建筑玻璃；5木材；6钢材；7混凝土两个概念材料特性：建筑物风格与流派：远古建筑（埃及金字塔）。。。。。。。印度教传统建筑大型建筑物风格雄浑凝重，构图和谐统一，形式多样。中国传统的建筑主张“天人合一、浑然一体”，居住讲究“静”和“净”，环境的平和、建筑的含蓄。无论是写意的江南庭院，还是独立组团的四合院，都追求人与环境的和谐共生：讲究居住环境的稳定、安全和归属感。建筑风格因受不同时代的政治、社会、经济、建筑材料和建筑技术等的制约以及建筑设计思想、观点和艺术素养等的影响而有所不同。1天然石材1）天然石材的分类名称成岩情况主要品种岩浆岩熔融岩浆上升到地表附近或喷出地表，冷却凝结而成岩。花岗岩玄武岩辉绿岩沉积岩岩石风化后，再经沉积、胶结而成岩石灰岩砂岩变质岩岩石在温度、压力或化学的作用下，经变质而成岩大理岩片麻岩2）建筑中常用岩石的特性名称组成密度花岗岩是岩浆岩中分布最广的一种主要矿物组成，典型的深成岩，属酸性岩石。表观密度2500～3100kg/m3抗压强度达120～250MPa使用年限达75～200年大理岩是由石灰岩或白云岩变质而成，主要的造岩矿物是方解石或白云石，属碳酸盐类。表观密度2600～2700kg/m3抗压强度达100～150MPa纯净的大理石称汉白玉石灰岩俗称“青石”，是沉积岩的一种，主要成分是CaCO3，主要矿物成分是方解石，常含有白云石、菱镁石、粘土等。表观密度2000～2600kg/m3抗压强度达80～160MPa2砂岩其主要造岩矿物有石英、及少量的长石、方解石和白云石，属沉积岩。表观密度2200～2500kg/m3抗压强度达5～200MPa常用于建筑物的基础、墙身、踏步等。3）天然石材建筑4）石材特性不变形，硬度高，耐磨性强。抗磨蚀，耐高温，免维护。物理性稳定，组织缜密，受撞击晶粒脱落，表面不起毛边，不影响其平面精度。5）石材建筑物的风格风格偏于庄重大方，整个建筑多采用对称造型，简洁大方；相邻各建筑整齐划一。贴近自然有厚重感，气势恢宏、壮观雄伟。极具艺术性。建设时间长，耗费大量财富，拆除亦难，具有永久性。2粘土砖、瓦1）砖的生产工艺采土→配料→制坯→干燥→烧成红砖与青砖的生产工艺不同。红砖与青砖是以粘土，页岩，煤矸石等为原料，经粉碎，混合捏练后以人工或机械压制成型，粘土砖坯经干燥后，进入窑内烧制。若窑内为氧化气氛，则烧成红砖；若窑内为还原气氛，则烧成青砖。红砖与青砖的特点：红砖重量轻、使用寿命长；隔音效果好；硬度高，耐风化性能好；青砖和红砖的硬度差不多的，但青砖在抗氧化，水化，大气侵蚀等方面性能明显优于红砖。2）粘土砖建筑清华学堂------清水墙建筑、阿姆斯特丹火车站3）粘土砖瓦建筑的风格性质稳定可信赖，块小质轻易施工；外形规整、井井有序；具有承重、保温、装饰的效果。红砖建筑因墙体呈红色，活泼富贵。青砖建筑则给人以素雅，沉稳，古朴，宁静的美感。3建筑陶瓷概述：建筑陶瓷是指建筑物室内外装饰用的较高级的烧土制品。3主要品种有内外墙面砖、地转、陶瓷锦砖、琉璃瓦、陶瓷壁画、陶瓷饰品和室内卫生陶瓷制品等。China----英文单词“China”其首字母大写时意为“中国”，“china”首字母小写时即意为“瓷器”，据考证，这个词是我国景德镇在北宋真宗景德年之前（公元1004年之前）的古名昌南镇的音译。陶瓷制品的发展：三个阶段--------陶器、原始瓷器、瓷器。三个突破-------原料的选择和精制、窑炉的改进和烧成温度的提高、釉的发现和使用。宋代五大名窑-----官、汝、定、钧、哥窑。3.1陶瓷的概念1）基本概念凡是采用传统陶瓷的生产方法制成的多晶多相产品都属于陶瓷材料。陶瓷的范围在国际上没有统一的界限。在欧洲，陶瓷是指传统的粘土质产品，后来又包括特种陶瓷。在美国和日本，陶瓷是硅酸盐或窑业产品的同义词，这里包括陶瓷和耐火材料，还包括水泥和玻璃等。2）陶瓷的分类（1）按陶瓷概念和用途分：（2)按所用原料及特性不同,陶瓷分为陶器、瓷器和炻器A陶器：特点烧结程度较低，断面粗糙无光，不透明，敲击时声音粗哑。陶器气孔率高，吸水率大（10%-22%），强度较低，抗冻性较差，陶器制品有的施釉，有的不施釉。分为粗陶和精陶。粗陶制品粘土砖、瓦、陶罐及日用瓦罐、瓦盆和缸器等；精陶制品内墙釉面砖和卫生洁具等；B瓷器：特点结构致密，强度高，基本不吸水，通常是洁白色，敲击时声音清脆，并具有一定的半透明性。表面一般要施釉。餐茶具、工艺美术品和电子产品都属于此类。C炻器：4炻器也称为半瓷。我国通常称为原始瓷器，或称为石胎瓷。炻器的气孔率很低，其坯体致密，达到了烧结的程度，吸水率通常小于2%。炻器与瓷器的区别是炻器坯体多数带有灰、红等颜色，不如瓷器洁白且无半透明性，其热稳定性优于瓷器。分为粗炻器和细炻器；炻器制品外墙砖、地砖、宜兴紫砂等。（3）按坯体的物理性能分类陶和瓷的区别：烧造原料不同、烧结温度不同、吸水率不同、透光率不同。3.2粘土的组成、分类和特性1）组成粘土是由天然岩石经长期风化而形成的，它的成分比较复杂，是多种矿物的混合物。组成粘土的矿物，我们习惯上称为粘土矿物；常见的粘土矿物有高岭石、蒙脱石和水云母等；这些矿物都是具有层状结晶结构的含水的铝硅酸盐，（xAl2O3·ySiO2·zH2O）。2）粘土的分类：高岭土、易熔粘土、脊性粘土、页岩。3）粘土的特性：可塑性与结合性、收缩性、烧结性。3.3陶瓷的装饰施釉彩绘贵金属装饰1）釉的分类2）彩绘5根据彩绘在釉层中所处的位置可以分为两类，彩绘在釉层下方的叫釉下彩；彩绘在釉层上方的叫釉上彩。3）釉下彩釉下彩是在生坯或素烧后的坯体上进行彩绘，然后在其上施一层透明釉或半透明釉，再釉烧而成。釉下彩所用的颜料为高温颜料，现有种类比较少，生成的颜色不够丰富。彩绘图案不易磨损，画面清秀光亮，釉面平整光滑，使用过程中颜料不会溶出扩散，釉下彩绘使用比较安全。生产效率低，制品价格贵。4）釉上彩釉上彩是在釉烧过的坯体釉层表面用低温颜料进行彩绘，而后进行彩烧而成的。几乎可以采用目前所有的陶瓷颜料，所以釉上彩的色调丰富。可以采用各种装饰法进行图案的制作，生产效率高，成本低，价格便宜；图案容易磨损，光滑性差，同时在使用过程中容易发生彩料中的铅被酸溶出而引起铅中毒。釉上彩照片3.4常见的建筑陶瓷制品a釉面砖b墙地砖c劈离砖d彩胎砖e玻化砖f金属光泽釉面砖g渗花砖h黑瓷装饰板i大型陶瓷艺术装饰板j陶瓷艺术砖k陶瓷壁画劈离砖的特点在于它兼有普通粘土砖和彩釉砖的特性，故其具有一定的强度、抗冲击性、抗冻性和可粘结性；而且表面可以施釉具有装饰效果及可清洗性。3.5陶瓷制品贴面建筑风格琉璃制品（琉璃瓦）的颜色有黄、绿、黑、蓝、紫等色，富丽堂皇，经久耐用。多用于民族色彩的宫殿式大屋顶建筑中。内、外墙面砖坚固耐用、色彩鲜艳，它不仅可以防止建筑物表面被大气侵蚀，而且使立面美观。陶瓷壁画是以陶瓷面砖、陶板、锦砖等为原料而制作的具有较高艺术价值的现代装饰材料。建筑物具有色彩丰富、神形兼备、巧夺天工的艺术效果。4玻璃玻璃是碱金属硅酸盐和碱土金属硅酸盐的固溶体。主要化学成分是氧化硅、氧化钠、和石灰等。61)玻璃的品种A安全玻璃B中空玻璃C夹丝玻璃D强化玻璃E紫外线透过玻璃F热吸收玻璃G镀铜浮法平板玻璃H结构玻璃2)玻璃用于建筑物的外观效果包括：轻快感和机能美、豪华感和大空间感、隔断与透光空间。5木材树木的躯干叫做木材，是天然生长的有机材料；人们最早利用的建筑材料；性能稳定、外观朴实；生长速度慢，不能满足人们的需求5.1暖性材料，容易使人亲近木材具有良好的触觉效果木材导热系数小，不易传导热量木材做地板最舒适，价格最昂贵5.2木材是轻质高强材料5.3木材耐久性好六和塔建于公元970年、日本奈良药师寺内的西塔建于公元680年、蓟县独乐寺5.4加工性能良好木材材质较软，易于加工；木材多用于造型复杂部位；木材雕刻的造型图案可以增加建筑物的美感；5.5装饰性能好木材具有天然花纹，视觉性好；木材具有良好的触觉性；7木材能够营造出宁静、轻松的氛围；5.6木材的缺点木材的各向异性；很强的吸湿性；容易被虫蛀或腐朽；木材易燃，天然缺陷多；5.7木材资源与地球环境森林对自然资源的作用：净化空气；涵养水分，保持水土；防风治沙，保护农田和草地；6钢材6.1钢材的分类1）按化学成分分类(1)碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≥0.60%）。(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量为5~10%）；c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。2）按脱氧程度分类：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢、特殊镇静钢3）按有害杂质含量分类：普通钢、优质钢、高级优质钢和特殊优质钢。6.2钢材的性能轻质高强；韧性好，抗冲击能力强；外表轻巧、华美，具有光泽；容易腐蚀；耐火性差；87混凝土混凝土是由胶凝材料、骨料和水按适当的比例配合，拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的坚硬固体。7.1分类按表观密度分类；重质混凝土（1900kg/m3)、中质混凝土（800~1900kg/m3)、轻质混凝土（或轻骨料混凝土）（800kg/m3)按用途分类；水工混凝土、海工混凝土、普通建筑混凝土、道路桥梁混凝土、耐热混凝土、防辐射混凝土按所用胶凝材料分类；水泥混凝土、水玻璃—氟硅酸钠混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、聚和物混凝土按生产和施工方法分类；普通混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土、特优性能混凝土、流态混凝土、高强高性能混凝土、功能混凝土：如自感知混凝土、自修复混凝土、温度自调节混凝土等。7.2混凝土的特性原材料来源广，造价低；利于浇注成型；抗压强度高；与钢材的粘结能力强；耐久性和耐火性好；生产能耗低；7.3混凝土建筑物的外观特性雄厚、坚实、稳重有力；笨重、脆硬、缺乏形体美；粗糙、碱性，触觉性能差；色彩灰暗、视觉性能不良；混凝土对环境的影响如图。混凝土给环境带来的负荷：消耗大量的自然资源和能源；排放出二氧化碳；生产和施工会造成城市公害；不透气、不透水，造成城市生态系统失调；视觉和触觉效果差；循环利用难度大；