建筑工程材料

工程材料吕平教授绪论一课程简介二学科隶属三材料科学与工程学科四本课程的重要性五工程材料的分类六工程材料的发展史及发展趋势七课程的体系与内容八考核方式九教学进度十专题讨论（土木）工程材料指土木工程中使用的各种材料及制品是一切土木工程的物质基础《工程材料》课程是土木工程等专业的技术基础课学习土木工程材料的基本知识、理论与技能，包括：品种、规格技术性能适用范围检验方法等课程任务：密切联系工程实际，介绍处理材料问题的基本思路和方法培养运用物理概念、化学原理，解决材料问题的能力为后续的专业课打基础培养学生实践应用能力和创新能力一、课程简介二、学科隶属（土木）工程材料隶属于材料科学与工程的范畴。材料科学与工程学科涵盖材料科学与材料工程。材料科学与工程工程材料土木工程材料材料科学材料科学与工程化学、物理、金属材料工程生产、应用三、材料科学与工程学科材料科学是一门跨化学、物理、金属等多学科的科学。运用所学知识掌握根据材料不同的组成、结构、表面状态及性质等研究和设计材料使之成为人类有用可靠的材料材料工程主要包括：材料的生产材料在设计中的应用材料科学与工程是世界各发达国家和我国重点发展的学科领域之一。20世纪我国25项重大工程技术成就中，材料占2项，与材料紧密相关的占12项。美国把材料列为六大关键技术的首位。从宏观意义上分析－材料与社会的关系材料标志着社会物质文明的程度我们的祖先只有很有限的一些材料，如：石头，木材，兽皮如今，混凝土，玻璃，纤维等的出现让我们的生活变得更加舒适从专业角度分析－材料与工程的关系材料与结构、施工及工程的关系材料＋结构（设计）＋施工＝工程质量材料与结构、施工密切相关，相互依存、相互促进四、本课程的重要性材料在很大程度上决定了土木工程的质量。材料结构施工工程质量四、本课程的重要性适用耐久安全经济美观材料工程质量材料与工程质量的关系工程质量=安全+适用+耐久+美观+经济材料的规格、品种、性能与特点，在很大程度上决定了工程的适用、耐久、安全、经济和美观等要素。五、工程材料的分类－化学成分无机材料有机材料符合材料金属：钢，铁，铝等非金属：玻璃，混凝土沥青材料：石油沥青等玻璃纤维增强混凝土等植物材料：木材等高分子材料：塑料五、工程材料的分类－使用功能承重材料围护材料装饰材料保温吸声防水五、工程材料的分类－部位主体结构材料屋面材料地面材料墙体材料吊顶材料六、发展史及发展趋势18th-19th以前石器等天然材料→青铜器、铁器→砖、瓦、陶器、石灰19th水泥混凝土→钢筋混凝土20th预应力混凝土→复合材料→新型复合材料国内：产品性能：轻质、高强、多功能、环保制品形式：预制化、构件化、大尺寸化原料：利用再生资源工艺方面：低能耗、低污染、再生国外：耐久、节能、多功能、生态、环保材料方面发展趋势世界十大高层建筑结构形式方面20世纪的高层化趋势－高层化21世纪生态化趋势发展－生态化发展趋势荷兰Delfut大学图书馆排序建筑名称地址年代高度结构1佩重纳斯大厦1号楼吉隆坡1996454S+C2佩重纳斯大厦2号楼吉隆坡1996452S+C3西尔斯大厦芝加哥1974443S+C4金茂大厦上海1998420S+C5世界贸易中心1号大厦纽约1972417S世界十大高层建筑排序建筑名称地址年代高度结构6世界贸易中心2号大厦纽约1973415S7帝国大厦纽约1931381S8中环广场大厦香港1992374S9中国银行大厦香港1989369S+C10T/C大厦高雄1997347S世界十大高层建筑生态建筑风靡国外德国爱森RWE办公楼英国Integer绿色住宅示范房BRE绿色环境楼丹麦斯科特帕肯低能耗建筑英国诺丁汉税务中心生态建筑-21世纪建筑发展趋势生态材料－三大特点环境协调性制造、使用、废弃、再生的整个生命周期中具有与生态环境的协调性净化环境的功能修复环境的功能先进性优异的使用性能舒适性给人以健康和舒适课程体系由理论课程、实验教学和参与教学3大体系构成理论课程体系以课堂教授为主，系统地介绍工程材料的基本概念、基本原理、材料性质和材料应用性以材料性能为核心，材料的选择与应用为重点，新材料和新技术为前沿注重知识的先进性、技能性和前沿性实验教学体系由基本实验和开放式实验组成基本实验共7项：验证型5项，设计型2项开放式实验6项：研究型3项，综合型2项，自选1项参与教学体系由以下3部分构成课堂专题讨论－课内开放式作业－课外研究型专题作业－课外七、课程体系与内容课程内容材料的组成成分和生产工艺决定了材料的结构、性质和特点从而决定了材料的工程应用结构成分、工艺特点性质应用为了合理选材、正确用材必须掌握工程材料的组成、生产与工艺结构、性能与应用品种、规格性能、标准实验测试等重点是选材与应用工艺结构性质原材料组成选材品种检测标准性能规格理论课程涉及四部分内容第一部分为材料的基本性质，包括基本物理、力学和化学性质。第二部分为胶凝材料，包括水泥、石灰、石膏和沥青等。第三部分为结构材料，包括混凝土、砂浆和建筑钢材等。第四部分为功能材料，主要介绍防水功能材料。理论课程实验教学实验教学体系由基本实验和开放式实验组成基本实验共7项：基本性质，验证型水泥性能，验证型混凝土骨料－砂，验证型水泥混凝土，设计型防水材料，设计型建筑钢材，验证型沥青混合料，验证型开放实验从课程内容、课堂专题讨论或教师承担的科研工作中提炼出来的研究型实验学生感兴趣的自选项目6个实验项目混凝土耐久性试验，综合型泵送混凝土试验研究，研究型多功能聚脲性能研究，综合型无损检测技术应用，研究型混凝土耐久性加固材料研究，研究型自选开放实验考核评价方式使学生成绩考核遍布整个教学过程学生总成绩包括作业，10%专题讨论，10%实验，20%期末考试，60%八、考核方式九、教学进度讲次内容习题1绪论：土木工程材料的概念、分类和发展趋势，工程材料的作用地位及其与结构、施工的关系第一章基本性质（一）：基本物理性质2第一章基本性质（二）：力学性质，与水有关性质，耐久性第二章气硬性无机胶凝材料：概念和分类，石膏和石灰水化机理、特性和应用Chapter16.1、6.2、6.43第三章水泥（一）：硅酸盐水泥的概念，矿物成分及水化特性、凝结硬化机理Chapter35.1、5.8、5.184第三章水泥（二）：硅酸盐水泥的术性质、特性及其应用，水泥石的腐蚀与防护，混合材料5第三章水泥（三）：掺混合材料硅酸盐水泥的技术性质特点专题讨论6第四章混凝土（一）：混凝土的概念及组成材料－骨料Chapter43.、4.、5.1、5.3、5.5、5.6、6.1、6.2、6.3、6.47第四章混凝土（二）：混凝土外加剂的作用原理、特性及应用、混凝土矿物掺合料，混凝土和易性的概念8第四章混凝土（三）：和易性影响因素及改善措施，强度概念九、教学进度讲次内容习题9第四章混凝土（四）：混凝土强度影响因素及改善措施；耐久性的概念、影响因素和改善措施，混凝土配合比设计10第四章混凝土（五）：混凝土的发展趋势和新型混凝土混凝土专题讨论（一）11混凝土专题讨论（二）第五章砂浆：砌筑砂浆流动性、保水性、强度的概念，指标及影响因素Chapter55.212第六章墙体材料：特点及发展趋势；多孔砖、空心砖的技术性能及应用，常用砌块的种类及性质第七章建筑钢材（一）概述，技术性质、冷加工与时效强化Chapter65.1113第七章建筑钢材（二）常用品种、标准及选用，发展趋势第八章防水材料（一）沥青的主要技术性质Chapter74.、5.4、5.6、5.17、6.114第八章防水材料（二）新型防水材料的特点、性质及选用，防水材料的发展趋势防水材料、建筑钢材专题讨论Chapter85.4、5.515第九章沥青混合料（一）：沥青混合料组成Chapter94.316第九章沥青混合料（二）：沥青混合料性质（稳定度、流值、高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性、施工和易性）及配合比设计十、专题讨论专题讨论一试分析工程中应根据哪些条件选择水泥？在下列不同条件下，宜选择什么品种和强度等级的水泥?试说明理由。①C20水下部位混凝土工程；②C10大体积混凝土工程；③北方水位升降处C55混凝土工程；④C60海港混凝土工程；⑤紧急持抢修的C30混凝土工程；⑥采用蒸汽养护的C35混凝土构件。专题讨论二水泥的主要技术性质有哪些？国家标准为什么必须对水泥的技术性质提出具体的要求？技术性质不合格的水泥应如何处置？专题讨论三水泥的主要熟料矿物成分是如何影响水泥水化性质的？试说明如何配制①快硬、早强水泥；②中热水泥；③低热水泥；④道路水泥。专题讨论四试分析混凝土和易性的影响因素，并提出改善和易性的措施。专题讨论五试分析混凝土强度的影响因素，并提出改善强度的措施。专题讨论六试分析混凝土耐久性的影响因素，并提出改善耐久性的措施。专题讨论七对混凝土用骨料主要有哪些技术性质的要求？为何要提出这些要求？专题讨论八试分析矿物掺合料的技术经济效果，并举例说明。专题讨论九试分析减水剂的技术经济效果，并举例说明。专题讨论十试分析W/C是如何影响混凝土的技术性质的？专题讨论十一混凝土密实成型后，不及时采用养护措施会产生哪些后果？专题讨论十二提高混凝土耐化学腐蚀性，可采取哪些技术措施？专题讨论十三如何改善混凝土的粘聚性和保水性，而不影响混凝土的流动性？十、专题讨论专题讨论十四混凝土在下列情况下，均能导致其产生裂缝，试解释裂缝产生的原因，并指出主要防止措施。(1)水泥水化热大；(2)水泥安定性不良；(3)大气温度变化较大；(4)碱一骨料反应；(5)混凝土碳化；(6)混凝土早期受冻；(7)混凝土养护时缺水；(8)混凝土遭到硫酸盐侵蚀。专题讨论十五混凝土拌合物出现下列情况，应如何调整?(1)粘聚性好，也无泌水现象，但坍落度太小；(2)粘聚性尚好，有少量泌水，坍落度太大；(3)插捣难，粘聚性差，有泌水现象，轻轻敲击便产生崩塌现象；(4)拌和物色淡，有跑浆现象，粘聚性差，产生崩塌现象。十、专题讨论专题讨论十六建筑工程中，主要应用哪些种类的钢?为什么Q235号钢和低合金钢能得到普遍的应用?专题讨论十七23．下列结构物选用什么钢种为宜?为什么?(1)大型水电站厂房吊车梁(焊接结构)；(2)大型水利工程的工作闸门；(3)部分开启的工作闸门；(4)中小型工程不作部分开启的工作闸门以上各工程还需考虑冬季气温在－20℃以上和－20℃以下两种情况。专题讨论十八防水构造有哪几类？试分析其优缺点。屋面结构中常用的是哪一类？专题讨论十九工程中使用的防水卷材按化学成分可分为哪几类？最常用的是哪一类？举出其中的一个品种说明其性质特点与应用。十、专题讨论