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摘要:随着人类社会的逐步发展,建筑材料也跟着发展,并逐渐呈现多元化,多功能化,本文着重介绍了一些气硬性凝胶材料、水硬性凝胶材料、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土等传统建筑材料以及新型建筑材料一些性能,最后展望未来新型建筑材料的发展方向与趋势。
关键词:建筑材料;性能;发展方向
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
1.建筑材料的发展史
建筑材料是伴随着人类文明发展而逐渐发展起来的,原始社会,人类生活条件极其简陋,社会生产力极度低下,人类以木、石、土、草作为建筑材料,来构筑自己的巢穴。西周春秋时期,以木结构为主体的房屋结构开始繁荣起来,战国时期,砖作为新的建筑材料出现极大丰富了以木结构为主体的房屋结构。与此同时,也出现了以石结构为主体的石墓等建筑物。当社会发展到了隋唐时期,随着石桥,木塔等建筑物的大量增加,标志着木结构,砖结构,石结构技术的成熟与发展。进入现代社会以后,随着社会科技进步的发展,人们对建筑材料的认识与发现开始变得丰富起来,大量不同类型的建筑材料涌现。
2.主要传统建筑材料介绍
2.1气硬性胶凝材料:能在空气中进行硬化,并且只能在空气中保持或发展其强度的材料,如石灰,石膏。建筑石膏:由天然二水石膏在一定溫度条件下生成。由于它的晶粒细小,在水中分散度大,需水量大,硬化时候水化产物本不能够充分占据浆体的原充水空间,因此它的硬化浆体孔隙率大,强度较低,在建筑中有着广泛应用。其中尤以用作抹面灰浆,制作各种建筑装饰、零件、石膏板制品为主。建筑石灰:制造生石灰的原料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石,如石灰石、白云石、白垩、大理石碎块等。在建筑工地上使用石灰时,通常将生石灰加水使他消解为氢氧化钙,即熟石灰,消解时通常静置两周以消除过火石灰的危害,得到质地较软、可塑性好的熟石灰。建筑石灰作为几千年以来备受人们信赖的建筑材料,广泛应用于砌筑和抹灰工程和制作无熟料水泥中。
2.2水硬性凝胶材料:不仅能在空气中,而且能更好的在水中硬化并保持、发展其强度的材料,如各种水泥。硅酸盐水泥:主要制作原料是石灰质、粘土质、铁粉。它的制作过程是将石灰石、粘土、铁粉按比例混合磨细,然后经过高温煅烧得到石膏和熟料,最后磨细。水泥水化过程形成以水化硅酸钙凝胶为主体,其中分布着氢氧化钙等晶体的结构。常温下硬化的水泥石,是由水泥凝胶体、未水化的内核与空隙组成。硅酸盐水泥的耐冻性、耐磨性好,能够适用于冬季施工以及寒冷地区遭受反复冻融的工程;抗碳化性好,能够适用于干燥的环境;凝结正常,硬化快,早期与后期强度均高,适用于重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程;同时,由于水化时放热大,不宜用于大体积混凝土工程;耐腐蚀性差,不适用于受流动的或有水压的软水作用的工程以及受海水及其它腐蚀介质作用的工程。掺混合材硅酸盐水泥:为了弥补硅酸盐水泥诸如水化热大,耐腐蚀性差,耐热性差的不足,人们掺入一些混合材可以有效的改善它的弱点,混合材分活性混合材和非活性混合材。活性混合材主要有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰;而非活性混合材主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣。掺混合材的水泥由于性能优秀,被人们广泛应用:水化热小,使得它适用于大体积混凝土施工;耐腐蚀性好,使得它适用于水利、海港、码头、隧道等工程。
2.3混凝土:人们发现了在水泥的基础上,掺以水、砂、石、外加剂、掺合料能够得到一种人造石材,这种人造石材能够很好的满足建筑需求,这就是混凝土。水泥在混凝土结构中无疑是起到了重要的作用,在选用水泥品种类型时,应当根据工程性质、耐久性等级、部位、环境等级等要素合理使用。外加剂是可以显著改善混凝土性能的物质,主要有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂以及速凝剂。混凝土抗压强度很好,在长期荷载作用下,混凝土会产生随时间而增长的变形,即徐变,徐变有利于结构内力的重分布,但会使结构变形增大,但高应力作用下会导致构件破坏。
2.4钢筋混凝土:混凝土由于抗压性能好,而抗拉性能差,不能很好满足一些承受正负弯矩较大的结构物。于是人们本能的将抗拉性能好的钢筋与混凝土结合起来使用,巧妙的将钢筋布置在混凝土的受压区,让其代理混凝土发挥抗拉能力,钢筋混凝土结构就此诞生!由于钢筋混凝土中的钢筋和混凝土粘结在一起共同变形,只有在混凝土开裂时钢筋才能产生较大的变形与拉应力,所以钢筋混凝土构件的收拉区混凝土都设计为开裂状态下工作的。
2.5预应力混凝土:由于钢筋混凝土裂缝的产生,使构件的刚度降低,如果要满足裂缝控制的要求,需要加大截面面积与钢筋用量,这样导致结构自重过大,难于应用于大跨度构件。为了解决上述矛盾,可以在受拉区混凝土预先施加压应力,使其全部或部分抵消荷载产生的拉应力,从而避免它开裂,这就是预应力混凝土。预应力混凝土提高了构件刚度与抗裂度,节省材料,减轻自重,减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力,结构质量安全可靠,但不可避免存在着工艺复杂,开工费用较大的缺点。
3新型建筑材料简介
在混凝土理论逐渐发展与完善的今日,人们对混凝土诸如徐变等性能的机理认识尚且还处在研究阶段。与此同时,人们开始对新材料的探索与研究:出现了纤维水泥夹心板、纸面石膏板、混凝土空心砌块等新型墙体材料;沥青油毡、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料等防水材料;膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等保温隔热材料等;以及壁纸、墙布、塑料地板、塑料门窗、塑料管道、化纤地毯等装饰装修材料。
4.结束语
随着国民经济的发展和人民生活水平的逐步提高,人们对建筑材料提出了更高的要求,建筑材料的发展呈现多元化的特点,绿色健康建筑材料、节能建筑材料、舒适性建筑材料、自重轻材料已经是以后建筑材料的发展趋势。希望随着社会的高速发展,在不远的将来这些建筑材料能够为人类提供更加有品质的生活!
参考文献:
[1]沈任军,李小学,党玲;新型建筑材料发展现状及发展趋势分析;
[2]杨彦克;李固华;潘绍伟;叶跃忠;何川祥;建筑材料(第二版);西南交通大学出版社;
[3]李乔;混凝土结构设计原理(第二版);中国铁道出版社;
关键词:建筑材料;性能;发展方向
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
1.建筑材料的发展史
建筑材料是伴随着人类文明发展而逐渐发展起来的,原始社会,人类生活条件极其简陋,社会生产力极度低下,人类以木、石、土、草作为建筑材料,来构筑自己的巢穴。西周春秋时期,以木结构为主体的房屋结构开始繁荣起来,战国时期,砖作为新的建筑材料出现极大丰富了以木结构为主体的房屋结构。与此同时,也出现了以石结构为主体的石墓等建筑物。当社会发展到了隋唐时期,随着石桥,木塔等建筑物的大量增加,标志着木结构,砖结构,石结构技术的成熟与发展。进入现代社会以后,随着社会科技进步的发展,人们对建筑材料的认识与发现开始变得丰富起来,大量不同类型的建筑材料涌现。
2.主要传统建筑材料介绍
2.1气硬性胶凝材料:能在空气中进行硬化,并且只能在空气中保持或发展其强度的材料,如石灰,石膏。建筑石膏:由天然二水石膏在一定溫度条件下生成。由于它的晶粒细小,在水中分散度大,需水量大,硬化时候水化产物本不能够充分占据浆体的原充水空间,因此它的硬化浆体孔隙率大,强度较低,在建筑中有着广泛应用。其中尤以用作抹面灰浆,制作各种建筑装饰、零件、石膏板制品为主。建筑石灰:制造生石灰的原料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石,如石灰石、白云石、白垩、大理石碎块等。在建筑工地上使用石灰时,通常将生石灰加水使他消解为氢氧化钙,即熟石灰,消解时通常静置两周以消除过火石灰的危害,得到质地较软、可塑性好的熟石灰。建筑石灰作为几千年以来备受人们信赖的建筑材料,广泛应用于砌筑和抹灰工程和制作无熟料水泥中。
2.2水硬性凝胶材料:不仅能在空气中,而且能更好的在水中硬化并保持、发展其强度的材料,如各种水泥。硅酸盐水泥:主要制作原料是石灰质、粘土质、铁粉。它的制作过程是将石灰石、粘土、铁粉按比例混合磨细,然后经过高温煅烧得到石膏和熟料,最后磨细。水泥水化过程形成以水化硅酸钙凝胶为主体,其中分布着氢氧化钙等晶体的结构。常温下硬化的水泥石,是由水泥凝胶体、未水化的内核与空隙组成。硅酸盐水泥的耐冻性、耐磨性好,能够适用于冬季施工以及寒冷地区遭受反复冻融的工程;抗碳化性好,能够适用于干燥的环境;凝结正常,硬化快,早期与后期强度均高,适用于重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程;同时,由于水化时放热大,不宜用于大体积混凝土工程;耐腐蚀性差,不适用于受流动的或有水压的软水作用的工程以及受海水及其它腐蚀介质作用的工程。掺混合材硅酸盐水泥:为了弥补硅酸盐水泥诸如水化热大,耐腐蚀性差,耐热性差的不足,人们掺入一些混合材可以有效的改善它的弱点,混合材分活性混合材和非活性混合材。活性混合材主要有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰;而非活性混合材主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣。掺混合材的水泥由于性能优秀,被人们广泛应用:水化热小,使得它适用于大体积混凝土施工;耐腐蚀性好,使得它适用于水利、海港、码头、隧道等工程。
2.3混凝土:人们发现了在水泥的基础上,掺以水、砂、石、外加剂、掺合料能够得到一种人造石材,这种人造石材能够很好的满足建筑需求,这就是混凝土。水泥在混凝土结构中无疑是起到了重要的作用,在选用水泥品种类型时,应当根据工程性质、耐久性等级、部位、环境等级等要素合理使用。外加剂是可以显著改善混凝土性能的物质,主要有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂以及速凝剂。混凝土抗压强度很好,在长期荷载作用下,混凝土会产生随时间而增长的变形,即徐变,徐变有利于结构内力的重分布,但会使结构变形增大,但高应力作用下会导致构件破坏。
2.4钢筋混凝土:混凝土由于抗压性能好,而抗拉性能差,不能很好满足一些承受正负弯矩较大的结构物。于是人们本能的将抗拉性能好的钢筋与混凝土结合起来使用,巧妙的将钢筋布置在混凝土的受压区,让其代理混凝土发挥抗拉能力,钢筋混凝土结构就此诞生!由于钢筋混凝土中的钢筋和混凝土粘结在一起共同变形,只有在混凝土开裂时钢筋才能产生较大的变形与拉应力,所以钢筋混凝土构件的收拉区混凝土都设计为开裂状态下工作的。
2.5预应力混凝土:由于钢筋混凝土裂缝的产生,使构件的刚度降低,如果要满足裂缝控制的要求,需要加大截面面积与钢筋用量,这样导致结构自重过大,难于应用于大跨度构件。为了解决上述矛盾,可以在受拉区混凝土预先施加压应力,使其全部或部分抵消荷载产生的拉应力,从而避免它开裂,这就是预应力混凝土。预应力混凝土提高了构件刚度与抗裂度,节省材料,减轻自重,减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力,结构质量安全可靠,但不可避免存在着工艺复杂,开工费用较大的缺点。
3新型建筑材料简介
在混凝土理论逐渐发展与完善的今日,人们对混凝土诸如徐变等性能的机理认识尚且还处在研究阶段。与此同时,人们开始对新材料的探索与研究:出现了纤维水泥夹心板、纸面石膏板、混凝土空心砌块等新型墙体材料;沥青油毡、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料等防水材料;膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等保温隔热材料等;以及壁纸、墙布、塑料地板、塑料门窗、塑料管道、化纤地毯等装饰装修材料。
4.结束语
随着国民经济的发展和人民生活水平的逐步提高,人们对建筑材料提出了更高的要求,建筑材料的发展呈现多元化的特点,绿色健康建筑材料、节能建筑材料、舒适性建筑材料、自重轻材料已经是以后建筑材料的发展趋势。希望随着社会的高速发展,在不远的将来这些建筑材料能够为人类提供更加有品质的生活!
参考文献:
[1]沈任军,李小学,党玲;新型建筑材料发展现状及发展趋势分析;
[2]杨彦克;李固华;潘绍伟;叶跃忠;何川祥;建筑材料(第二版);西南交通大学出版社;
[3]李乔;混凝土结构设计原理(第二版);中国铁道出版社;