1、一、建筑材料的定义 建筑材料（或称土木工程材料）是土木工程中所应用的各种材料 的总称。各 类建筑材料是土木工程建筑物或构筑物的物质基础。建筑 材料在正常使用状态下，总要承受一定的外力和自重，同时还会受到 周围环境介质的作用以及各种物理作用（如温度差、湿度差、摩擦等）。 建造建筑工程设施所使用的材料都被称为建筑材料。建筑工程设 施包括的范围很广，例如，用于工业生产的厂房、仓库，电站，采矿、 采油设施， 储油罐，地下输油管线，海洋工程等；农业水利工程中的水 坝、灌溉设 施；用于交通运输的道路、桥梁、港湾、隧道、铁道、地 铁、 机场、火车 站等；城市住宅、商场大厦、 办公楼、 宾馆、饭店等建筑物，
2、旅游、娱乐 、文化 设施，水、电、煤气等管线 （称为“ 生命线”）设施、通 讯设施；国防军事基地、军工厂、各种防护工程等等。所有这些建筑物、 结构物均与工农业生产国民经济建设及人民日常生活息息相关，统称 之为建筑工程设施。 二、建筑材料的意义与作用 建筑材料是建筑业发展的物质基础，建筑材料的正确选择、合理 使用，以及新材料的开发利用对建筑业来讲起到了事半功倍的作用， 主要体现于以下几个方面： 1. 建筑材料的费用是决定建筑工程造价的主要因素 建筑材料通过人力、机具营造出建筑物，建筑物的主体是由建筑 材料组成的。其工程造价的 60%以上是由材料 费用决定的。材料费用 高，建筑工程造价就高，建筑材
3、料的质量好坏、功能多少、档次高低、 性能的优异直接影响建筑工程造价。用质量好、功能多、档次高、性能 优的建筑材料营造建筑物，工程造价中 80%是材料的费用。 2. 合理选择、正确使用建筑材料，决定着建筑物的使用功能及耐 久性 不同的工程类别，不同的使用环境，不同的功能要求，对材料的 自身性能要求有着本质的区别，合理选择建筑材料是建筑物营造的前 提，需要根据建筑物自身的特点合理选择。如建筑物的使用环境是在 潮湿环境（水中），还是干燥环境；是一般民用住宅，还是工业厂房；是 钢筋混凝土结构，还是钢骨混凝土结构；这些差异对材料的性能要求 有着本质的区别，只有合理选择正确使用才能使结构的受力特性与材 料
4、的特性有机结合统一，才能最大限度地发挥材料的效能。 3. 材料的质量决定建筑物的质量 材料的质量、性能直接影响建筑物的使用、耐久和美观。由于材 料品质问题，而引发建筑物质量明显下降、使用功能降低或不满足原 有使用功能要求，甚至造成“豆腐渣”工程的事例屡见不鲜。所以，加 强管理，严 把材料质量关是保证建筑物质量的前提。 4. 材料的发展影响结构形式及施工方法 设计、施工、管理三者是密切相关的、统一的体系。材料是基础， 它决定了建筑物的形式及施工方法。如粘土砖的出现，有了砖木结构 （砖混结构）。而随着粘土砖的取缔，这种结构形式也随之消失。有了 水泥、钢筋，产生了钢筋混凝土结构。 轻质、高 强材料的
5、发展，使高层 建筑不断更新。随着绿色建筑材料的开发、利用，会有山水城市、绿色 建筑、生态房屋的问世。 5. 新技术，新工艺的开发，依赖于建筑材料的更新 建筑技术的发展，建筑材料必须先行。新技术、新工艺的问世，往 往依赖于建筑材料的改革，随着高效钢筋的开发、利用，新型钢筋焊 接网工艺得到了开发及应用。无粘结预应力施工技术的推广，新材料 的出现，促 进了建筑物形式的变化、设计方法的改进、施工技术的革 新。 三、本课程的研究对象和内容 建筑材料是土建类各专业的专业基础课。本课程的教学目的有 以下几点： （1）为后续的专业课程，如建筑构造、建筑结构、建筑施工和建筑 经济等课程的学习提供必要的基础知识；
6、 （2）为今后从事建筑设计与施工能够合理选用、正确使用建筑材 料奠定坚实的基础； （3）为今后在工程实际中解决建筑材料问题提供一定的基本理论 知识和基本试验技能； （4）为今后从事建筑材料、建筑技术的科学研究奠定必要的基础。 建筑材料课程的任务，是掌握以常用建筑材料性能为核心的基本 知识。其主要内容为工业与民用建筑中常用建材及制品的品种、规格、 性能及应用，材料的组成、结构和构造与性能的关系，主要建材及制 品的原料和生产工艺对性能的影响，节约材料、改善性能及防护处理 的有关措施，材料的质量标准和检验方法等。课程涉及的方面虽宽， 但都围绕材料性能这一核心。 建筑材料的内容庞杂、品种繁多，涉及到许
7、多学科或课程，其名 词、概念和 专业术语多，且各种建筑材料相对独立，即各章之间的联 系较少。此外公式推导少，而以叙述为主，且许多内容为实践规律的 总结。因此其学习方法与力学、数学、物理、化学等基础课的学习方法 完全不同。学习时应从材料科学的观点和方法及实践的观点来进行学 习，否则就会感到枯燥无味。根据各自的学习情况结合不同章节内容， 及时总结有效的学习方法。学习建筑材料时，应注意以下几点： （1）运用分析、归纳的方法，从材料的组成、结构来分析材料的性 质，从材料的性质，分析材料的用途和使用方法。用对比的方法，通过 对比各种材料的组成和结构来掌握它们的性质和应用，特别是通过对 比来掌握它们的共性
8、和特性。这在学习水泥、混凝土、防水材料等时 尤为重要。 （2）用辩证的方法分析材料的性质，不宜孤立地死记硬背。注意 基本概念的理解，抓住主要矛盾，注意掌握材料组成、构造、性能和应 用间的内在联系，了解引起性质变化的外界条件和材料本身的内在因 素，从而了解其变化的规律。 （3）重视实验课，做好实验，及时写好试验报告。实验课是本课程 的重要环节，通过实验可验证所学的基本理论，进一步熟悉和掌握建 筑材料的性质；学会鉴定和检验常用建筑材料质量的方法，掌握一定 的试验技能，并能对试验结果进行正确的分析和判断，从而有助于培 养严谨的科学态度、实事求是的工作作风和较强的科研能力。 （4）密切联系工程实际，充
9、分利用参观、实习的机会，了解常用材 料的品种、规格、性能、运 输、保管和使用情况。注意观察周围已经建 成的或正在施工的建筑工程，提出一些问题，在学习中寻求答案，并 在实践中验证和补充书本所学内容。 （5）及时了解建筑材料发展动态，注意建筑材料标准和规范以及 某些专业部门颁发的相关的技术标准、规范和规程的变更动向。在不 同专业部门的设计、施工技术规范中，对所用建筑材料的技术指标和 技术要求可能不同，应能根据具体需要执行和应用相应专业部门的技 术标准，以便切实掌握建筑材料的选用、检验、储运等方面的原则问 题。 四、建筑材料的分类 建筑材料的发展跨越漫长的社会生产实践和科学研究过程，已形 成了一个庞
10、大的、品种繁多、组分各异、用途不同的材料体系。由于建 筑材料的种类很多，为了研究和使用的方便，可从不同角度对其进行 分类。 1. 按材料的化学组成分类 这是建筑材料最常见的分类方法，方便学习、记忆和掌握建筑材 料的基本知识和基本理论。按材料的化学组成可将建筑材料分为无机 材料、有机材料、复合材料三大类。 复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料，经恰当组合为一 体的材料。复合材料可以克服单一材料的弱点，而发挥其综合的复合 特性。通过 复合手段，材料的各种性能，都可以按照需要进行设计。复 合化已成为当今材料科学发展的趋势。 2. 按建筑材料的功能分类 此种分类方式便于工程技术人员选用建筑材料，因
11、此各种材料手 册均按此分类。根据材料在建筑物中所起的作用不同可将材料分为： （1）承重材料。指承重（受力）结构构件所用材料。如梁、板、柱等 所用的钢筋混凝土材料。 （2）围护材料。建筑外围护所用的材料，有承重和非承重围护材 料之分。如墙体和屋顶所用的混凝土、各种砌块等。 （3）建筑功能材料。改善建筑功能的非承重材料，又可分为： 装饰 装修材料 为适应现代建筑装饰装修所需的材料等。如各 种灰浆、水磨石、涂料、玻璃、陶瓷、铝合金等。 吸声、隔声材料。如开孔石膏板、矿渣棉、玻璃棉、软木等。 保温隔 热材料。如 矿棉、岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、膨 胀蛭石、 加气混凝土等。 防水、防潮材料。如沥青及各种
12、橡胶及树脂基防水卷材、防水 涂料、密封材料等。 防火材料。耐火混凝土、耐火石膏板等。 3. 按建筑物的部位分类 按照建筑物的不同部位采用的材料分类，有主体结构材料、屋面 材料、地面材料、外墙 材料、内 墙材料及吊顶 材料等。 五、土木工程材料的技术标准 产品标准化是现代工业发展的产物，是组织现代化大生产的重要 手段，也是科学管理的重要组成部分。建筑材料的技术标准，是建材 产品质量的技术依据，它可促进建材生产企业改善管理，提高生产率， 实现生产过程合理化；同时，对于使用部门而言，则应当按标准选用 材料，使设计 、施工 标 准化，从而加速施工 进 度，降低建筑造价。再者， 技术标准又是供需双方对产
13、品质量验收的依据，是保证工程质量的先 决条件。 我国祖先很早就认识到建筑材料标准化的意义。如在咸阳和秦始 皇兵马俑墓穴陪葬俑坑中，以及明代修建的长城山海关段，所用砖的 规格已向条砖转化，长宽厚之比接近 4：2：1，与目前普通砖的规格比 例相近。河北蓟县独乐寺，是公元 984 年的建筑，其观音阁的梁枋斗 拱种类多达几十种，构件上千件，但规格仅为 6 种。 但由于历史原因，解放以前我国标准化工作十分落后，带有浓厚 的半殖民地色彩。以水泥为例，东北执行日本标准，浙江、上海一带执 行英、美标 准，没有我国自己的统一标准。解放后，政府成立了标准化 管理的专门机构，使建筑材料标准化工作得到了迅速发展。 目
14、前我国绝大多数的建筑材料都制定有产品的技术标准，这些标 准一般包括：产品规格、分类、技术要求、 检验 法、验收规则、代号与 标志、运输 和贮存及抽样方法等方面的内容。 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，各级标 准分别由相应的标准化管理部门批准并颁布，我国国家 技术监督局是国家标准化管理的最高机关。国家标准和部门行业标准 都是全国通用标淮，是国家指令性技术文件，各级生产、设计、施工等 部门，均必 须严格遵照执行。 各级标准拥有各自的部门代号，例如：GB国家标准；GBJ建 筑工程国家标准；JGJ建设部行业标准；JC原国家建材局标准；YB 原冶金部标准；原石油化学工业部
15、或中国石油化学总公司标准 SH（曾用 SY）；原化工部 标准 HG；原林业部标准 LY（曾用 LB）；国家 级专业标准 ZB（有关建筑材料的为 ZBQ，专业标准现已改为行业标 准）；中国工程建设标准化协会标准 CECS；地方标准 DB；企业标准 QB 等。 标准的表示方法系由标准名称、部门代号、标准编号和批准年份 四部分组成，例如： 国家标准烧结普通砖GB510193。标准的部门代号为 GB，编 号为 5101，批准年份为 1993 年。 建材行业标准建筑水磨石制品JC50793。标准的部门代号为 JC，编号为 507，批准年份 为 1993 年。 工程中使用的建筑材料除必须满足产品标准外，有
16、时还必须满足 有关的设计规范、施工及验收规范（或规程）等的规定。这些规范对建 筑材料的选用、使用、 质量要求及验收等还有专门的规定（其中有些 规范或规程的规定与建筑材料产品标准的要求相同）。如混凝土用砂、 石，除满足 建筑用砂、石（GB/T1468414685 93）外，还须满足 普通混凝土用砂、碎石与卵石的质量标准及检验方法 （JGJ5253 92）的规定；又如各防水材料除 满足其产品质量要求外， 当用于屋面工程时还须满足屋面工程技术规范（GB5020794）的 规定。 随着建筑市场国际化，一些建筑工程中常会涉及到其他国家的标 准，也应有所了解。例如“ASTM”代表美国国家标准、 “JIS”
17、代表日本国 家标准、 “BS”代表英国标准、 “DIN”代表德国标准等。另外，在世界范围 内统一执行的标准称为国际标准，其代号为“ISO”。标准是根据一定 时期的技术水平制定的，因而随着技术的发展与使用要求的不断提高， 需要对标准进行修订。20 世纪 80 年代末以来，为提高产品的水平， 适应日益提高的建筑要求，并与国际标准接轨，国家修订了大量的标 准，并制定了大量的新标准。 六、现代建筑材料发展状况及趋势 众所周知，建筑业的发展水平和规模代表着整个社会的发展状况， 而建筑材料的发展又标志着建筑业的发展水平，新材料、新技术、新 工艺的开发和利用，推动着建筑业的发展和进步，所以社会的发展和 进步
18、，某种程度上无疑受到建筑材料发展的制约。 人类发展的几千年历史，也是建筑材料发展的历史。在生产力发 展水平十分低下的原始社会，人类是以本能利用天然材料，穴居巢处。 随着生产力水平的不断提高，有了伐木搭棚，利用天然材料进行简单 的生产，从本能的遮风蔽雨到了改善生存条件，材料的使用也从本性 化到了根据需求去选择和使用。随着生产力发展的飞跃，加工和生产 材料的成就也日益辉煌。从公元前世纪的万里长城，到福建泉州的洛 阳桥，山西 应县木塔，西安兵马俑等，都充分证明了中国人在材料生 产、使用，甚至施工方面的伟大智慧。 建国以来，我国建材业得到了迅速发展，从少品种到多品种，从 单功能到多功能，从单一到复合材
19、料，都证明了我国建筑材料发展速 度之快，数量之大是惊人的。尤其是新世纪以来，生产力水平有了史 无前例的提高。但纵观全球，我国建筑材料的发展仍不容乐观，存在 这样那样的问题。 21 世纪是人类物质财富增长最快的鼎盛时期。人类创造了巨大 的生产力，但也陷入了前所未有的困境，由于大量的开发、建设，甚至 恶性竞争、掠 夺，使地球生态环境遭受了最严重的毁坏，人类赖以生 存的新鲜空气消失了，清澈如镜的河流浑浊了，丰富的物种稀少了， 甚至绝种了。人类付出的代价太惨重了！近半个世纪人类对自然资源、 能源的消耗及对环境的破坏是人类有史以来的总和，改变现状，还自 然于本色，已成为全球今后发展的目标。走可持续发展之
20、路，发展绿 色建材已势在必行。 综上所述，在人类的发展史中，建筑材料的发展伴随着生产力水 平的提高，建筑材料从无到有，从天然利用到工业化生产，从品种单 一到多样化，性能不断完善，功能不断增多， 质量不断提高。人类使用 材料的理念也在不断更新。在新型材料层出不穷的现代社会，人类对 建筑的要求已不是原始的遮风挡雨，自我防护，而是舒适、美观、自然、 多功能，所以说材料的发展反映出各个时代物质、科学、文化、文明的 特征和标志。 进入 21 世纪以来，我国现代科学技术迅猛发展，尤其是加入 WTO 以后， 经济建设 水平也日益提高，经济发展已转到靠科技、靠信 息求发展的轨道上来。建材业必须以信息化带动工业
21、化、现代化，走 科技含量高、经济效益好、资源消耗低、 环境 污染少、人力资源优势充 分发挥的新型道路，以发展具有节约能源、减少资源消耗、有利于生 态环境为特征，而且科技含量高、经济附加值高的新型建筑材料。 新型建筑材料的发展目前主要在墙体材料、装饰材料、防水材料 三大领域。全国范围内取缔粘土砖、装饰材料十项规定、防水材料质 量保证期规定三大举措的实施，吹响了走可持续发展、开发绿色建材 之路的进军号。墙体材料必须向节能、利废、隔热、高强、空心、大 块 方向发展；装饰材料必须向装饰性、功能性、适用性、环保性、耐久性 方向发展；防水材料必须向耐候性、高弹性、环保性发展，同时大力发 展仿生学，从形式模仿向组成模仿、结构模仿、生物机能模仿发展。
