1、建筑材料科学基础从原料到产品从原料到产品主讲人：高峰2012年9月主要内容一、绪论二、建筑材料的基本性质三、矿物岩石学基础知识四、建筑材料化学基础知识五、建筑材料与建筑结构六、建筑材料生产工艺七、建筑材料产品设计简介八、建筑材料科学新进展一、绪论1、建筑材料的分类2、建筑材料发展简史3、建筑材料的研究内容4、材料科学简介5、本课程的特点一、绪论 土木工程和建筑工程中使用的材料。也称为土木工程材料。1、建筑材料的分类建筑材料的定义 按作用，建筑材料分为结构材料、功能材料。建筑材料的分类 按组成，建筑材料分为金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料。建筑材料还有哪些分类方法？不同分类方法的特点
2、？1、建筑材料的分类提问提示 按应用领域、按发展历史、按来源、按产品外形、按工程惯例等。一、绪论（1）用量大。涉及成本、运输、资源、环境等方面。1、建筑材料的分类建筑材料的特点（2）种类多。产品属粗放型。（3）性能跨度范围广。体积密度有大有小，强度有高有低，变形能力有强有弱，传导性能有好有差，（4）要求具有足够的安全耐久性。能够承受所处环境的各种作用，自身不应产生有毒有害作用。一、绪论2、建筑材料发展简史 9000年前，人类开始使用火以后，制造出了第一种人造材料陶；5000年前，人类以陶器为容器，制造出了第二种人造材料青铜；3000年前，人类在掌握了一定的冶金技术后，开始大量使用铁。100多年
3、前，炼钢技术的发展，使钢铁成为20世纪占主导地位的结构材料；硅酸盐水泥的发明，使水泥混凝土取代天然石材，成为最主要的建筑结构材料，并成为用量最大的人造材料。20世纪初，人工合成有机高分子材料相继问世，并以惊人的速度迅速发展；20世纪中叶，新型陶瓷、复合材料、电子材料（半导体、集成电路）、激光材料等不断创新；目前，超导材料、纳米材料、光电子材料等方面的研究正不断取得突破。可以看出，材料开发及应用的发展速度越来越快，水平越来越高。一、绪论2、建筑材料发展简史 建筑材料的发展历程：天然材料（石块、木棍、茅草、泥土）由天然材料加工而成的材料及制品（烧结粘土制品、钢铁、石灰、石膏、人造板、铸石）由天然材
4、料经人为配制、加工而成的材料：水硬性胶凝材料（水泥）、人造石（水泥混凝土制品）人工合成材料（塑料、新型陶瓷）复合材料（聚合物基、金属基、陶瓷基、碳基）功能材料（轻质、保温、防水、耐火、耐腐蚀、导电、发光、抗菌）环境友好材料（利用废料、低能耗、低污染、可回收利用）。一、绪论 建筑工程对建筑材料的基本要求是：强度高、耐久性好、成本低、节能环保、安全可靠。随着社会的发展，建筑材料的品种已经由传统的建筑材料（砖瓦、石材、木材、石灰、石膏、玻璃、水泥、普通混凝土、钢材、沥青等）向新型建筑材料（高性能混凝土、特种混凝土、合金材料、复合材料、合成高分子材料、环保节能型建材、智能生态材料等）发展，对保护自然资
5、源、利用工业废渣、减少建材生产环节中的污染及能耗、改善建筑物的保温隔热性能、提高建材的力学性能及安全耐久性、开发多功能建材等方面越来越重视。3、建筑材料的研究内容一、绪论 传统的建筑材料性能研究，主要以经验和宏观力学性能试验为主，依赖于传统材料的固有特性；目前，对断裂、疲劳、腐蚀、复合增强等方面的理论研究逐步完善，对材料结构及性能的宏观、微观检测技术不断发展进步，材料加工技术不断创新，材料生产及应用的规范相继制订完善，以及多学科知识的融合、计算机技术的应用，使材料研究正朝着按指定性能设计和制造新型材料的理想前进。因此，建筑材料科学的发展空间在不断扩大、发展速度在不断提高，相关的技术人员的专业知
6、识、观念意识也应该不断更新。3、建筑材料的研究内容一、绪论 新材料粗略地可以分为两类:一类是设法将以前从未结合在一起的元素结合成新材料；另一类是改进现有的材料。实际上，更多的新材料属于第二类。当对已有材料改进时，如提高纯度(光纤)、改变其存在形态(单晶硅)或控制其使用条件(低温超导)，材料的性能会发生质的变化。因此，对已有材料的认识也是相当有必要的。陶瓷高温超导材料的发现属于第一类。3、建筑材料的研究内容新材料的开发一、绪论 对现有材料改进可以有多种思路。首先是使用的要求促进了材料的发展，如针对飞机用轻型材料，研制成了Al-Li合金；考虑到发动机需要耐高温材料，研制新型精密陶瓷；还有许多场合要
7、求材料芯部要有高的韧性，表面要耐磨、耐腐蚀，因而必须进行材料的表面改性等。其次是工艺手段的进步，使材料改进成为可能，新材料才能由理想变成现实。石英玻璃纯度提高，大直径单晶硅片的制造都涉及工艺问题。3、建筑材料的研究内容一、绪论 生物材料的启示：具有巧妙的组织（材料与结构合理分布），具有自身修复性（检测缺陷、修复），由循环型成分组成（废弃物处理与利用），复合操作利用了生物工艺学（用温和的条件进行反应，原料及副产品的处理几乎没有问题，用简单的工艺制取复杂的化合物，废弃物处理没有问题。缺点：一般所需时间长，缺乏自由度，生产率不高。）第三是向大自然学习。仿生概念古已有之，现代仿生研究自1960年代开始
8、。材料仿生研究包括：材料的结构仿生（羟基磷灰石/胶原纳米复合材料），材料的功能仿生（生物传感器、生物芯片、智能材料），材料的过程仿生（人造蜘蛛丝、损伤愈合材料）。3、建筑材料的研究内容一、绪论 动物的骨头是由磷酸钙（无机物）和胶原纤维（有机物）组成的复合材料。其优秀特点有：按需要自然生长，受伤后能自愈，强韧度高，结构简单而合理（长骨外形呈哑铃型，可避免应力集中，且缓解压力的冲击。骨头内部组织分布不均，高密度物质置于高应力区。）。3、建筑材料的研究内容生物材料的启示一、绪论 树木是由树皮、边材、芯材组成的复合材料。树木的年轮组织有疏密，春材或早材疏松柔软，晚材致密坚硬。木材的细胞壁是由微纤维（由
9、纤维素分子形成的微细纤维）和木质素、半纤维素组成的多层复合柱体（每层中微纤维的升角均不同），且其排列方向朝着有利于受力的方向，并控制树木生长背离地面垂直向上。树根的分形结构使其与土壤结合牢固，抗拔出能力强。3、建筑材料的研究内容一、绪论 竹子的竹干横截面上，维管束（作为增强体）在外层（竹青）分布致密，向内逐步散开（竹子生长过程中，风雪造成竹干外部将产生最大应力，因此这种分布满足“最小-最大原理”，即以最少的材料和结构发挥最大的效能。）。竹纤维的结构由多层厚薄相间的层组成，每层中的微纤丝以不同升角分布，这种结构有利于提高刚度和韧性。竹干上的竹节有利于提高抗劈强度、结构刚度和稳定性；竹节中维管束的
10、方向与竹干中不同，使其拉伸强度略有降低，但节中组织胀大，使承载面积增大，保证了竹干承载力。3、建筑材料的研究内容一、绪论 蜘蛛丝是在常温的水溶液中由可溶性蛋白质变为不溶性蛋白纤维束而得，强度很高。在贝壳珍珠层中，无机质霰石的含量达99%，由不到1%的有机质将不同尺寸的霰石晶片按特殊的层状结构粘结起来，形成了层状结构的复合材料，其断裂功比纯霰石高出3000倍以上。3、建筑材料的研究内容一、绪论 材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。由于社会发展对材料性能的要求日益提高，单质材料很难满足综合要求，而复合材料因具有可设计性、复合效应而得到重视和快速发展。有人称，二十一世纪是复合材料的时代。由两种或两
11、种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料，称为复合材料。复合材料最主要的特点：材料性能可设计性：复合材料的力学、机械、热、声、光、电、防腐、抗老化等物理、化学性能，可通过组分材料的选择和匹配、界面控制等材料设计手段，尽可能满足使用要求。复合效应：复合材料的性能不是组分材料性能的简单叠加，而是按复合效应形成新的性能。3、建筑材料的研究内容一、绪论 7000年前仰韶文化时期，西安半坡村遗址，用草拌泥做成的墙壁和砖坯，是纤维增强复合材料的先例。4000年前出现的漆器，以丝、麻及其织物为增强相，以生漆做粘结剂，一层一层铺敷在底胎（模具）上，待漆干固后挖去底胎成型。这种工艺方法与近代复合
12、材料的手糊工艺十分相近。现保存在扬州平山堂的鉴真法师漆器像距今已有1000多年，仍保持完好。中国古代的弓，用竹片、钢条等材料，经过巧妙地铺叠得到高模量、高强度的优良层合复合构件。古埃及人在公元前已知道将木材切成板后重新铺叠，制成像现代胶合板似的叠合材料。3、建筑材料的研究内容复合材料简史一、绪论 复合材料作为一种学科、一种新兴的材料工业，开始于二十世纪40年代。1942年，由于战争的需要，美国用“比铝轻、比钢强”的玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂制造飞机的构件。19401960年，玻璃纤维增强塑料（GFRP）（我国俗称玻璃钢）是复合材料发展的第一代。19601980年，出现了硼纤维、碳纤维、Kevl
13、ar（芳纶）纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维增强塑料及金属基、碳基复合材料，是先进复合材料（ACM）的开发时期，称为复合材料发展的第二代。1980目前，陶瓷基复合材料逐渐发展，是先进复合材料的成熟时期，称为复合材料发展的第三代。复合材料的发展，从软基体、较硬基体到硬基体，即从树脂到金属到陶瓷基体。3、建筑材料的研究内容一、绪论 实际上，一个新思路往往是一些不同观念的综合，它来源于一个人的综合素质，包括观察事物的能力、生活经验、知识结构、思维方法等。综合素质不是先天的，是后天日积月累培养起来的。培养有教师、学校的责任，也有同学们自己的责任，关键是能不能自觉地思考。另外，在新材料的探索中，人们还寄希望
14、于理论的预见性。随着固体物理、量子化学、原子分子物理、应用数学、统计物理等相关学科及计算机信息处理技术的迅速发展，材料设计工作取得了很大进展。3、建筑材料的研究内容一、绪论4、材料科学简介 与人类使用材料的漫长历史相比，科学家研究材料科学的历史比较短暂。它始于19世纪中叶，当时关注的问题是钢铁热处理过程的显微组织的变化，研究的工具限于金相显微镜。随后是相平衡的热力学与统计力学的建立，为探讨材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构的阐明、量子力学的建立又为理解材料的根本结构提供了新的理论依据。另一方面，X射线衍射、电子衍射与电子显微术，乃至于多种电子隧道探针技术，又为探测材料
15、的微观结构提供了新的手段。固体物理学（后延拓为凝聚态物理学）与物理化学为全面理解材料结构与性能关系提供了理论基础。合成化学的发展又为合成层出不穷的新材料提供了手段。到20世纪50年代，金属学（包括化学冶金与物理冶金）业已初具规模。随后半导体技术的发展又对材料的纯度和完整性提出了苛刻的要求，促使材料的研究向纵深发展。一、绪论4、材料科学简介 另一方面，金属学的理论与实验手段也向陶瓷学的领域延伸。到1960年左右，材料科学的名称问世，迄今巳有50余年的历史。随后非晶材料科学、液晶材料科学和高分子材料科学又相继问世，丰富了材料科学的内涵。在20世纪末，软物质科学蓬勃发展，将液晶、高分子、胶体等领域的
16、研究贯通起来，和传统硬物质科学形成鲜明的对照，软硬兼顾，相得益彰，从而将无机材料科学和有机材料科学辩证地融合起来。材料科学的基本原理根植于凝聚态物理学、物理化学与合成化学。但由于各种材料的分支学科的学术背景不尽相同，诸分支学科的汇总融合也有一个历史过程，不能一蹴而就。一、绪论 科学体系分为三个层次：基础科学、应用科学、工程。应用科学工 程科学体系数 学基础科学物理学化 学力 学生命科学地 学冶 金 学陶 瓷 学地质工程医 学机械工程化学工程土木工程电气工程4、材料科学简介参阅：科普知识介绍.PPT。一、绪论 材料科学属于应用科学，是关于材料的本质的理论，论述材料的结构与成分、性能的联系。材料科
17、学材料工程材料研究材料的组成材料的结构材料的性能材料的加工材料的使用性能材料的开发4、材料科学简介一、绪论 我国高等院校本科教育专业设置按“学科门类”、“学科大类（一级学科）”、“专业（二级学科）”三个层次来设置。我国高校现行的12个学科门类是（1）哲学；（2）经济学；（3）法学；（4）教育学；（5）文学；（6）历史学；（7）理学；（8）工学；（9）农学；（10）医学；（11）军事学；（12）管理学。学科门下设一级学科，共有88个一级学科。一级学科下设二级学科，共有358个二级学科。每个专业都有十几门专业课程。4、材料科学简介我国高校的学科门类设置一、绪论我国高校的学科门类设置门类门类代码、名
18、称代码、名称一级学科一级学科代码、名称代码、名称01哲学0101哲学02经济学0201理论经济学，0202应用经济学03法学0301法学，0302政治学，0303社会学，0304民族学04教育学0401教育学，0402心理学，0403体育学05文学0501中国语言文学，0502外国语言文学，0503新闻传播学，0504艺术学06历史学0601历史学07理学0701数学，0702物理学，0703化学，0704天文学，0705地理学，0706大气科学，0707海洋科学，0708地球物理学，0709地质学，0710生物学，0711系统科学，0712科学技术史08工学0801力学，0802机械工程，0
19、803光学工程，0804仪器科学与技术，0805材料科学与工程，0806冶金工程，0807动力工程及工程热物理，0808电气工程，0809电子科学与技术，0810信息与通信工程，0811控制科学与工程，0812计算机科学与技术，0813建筑学，0814土木工程，0815水利工程，0816测绘科学与技术，0817化学工程与技术，0818地质资源与地质工程，0819矿业工程，0820石油与天然气工程，0821纺织科学与工程，0822轻工技术与工程，0823交通运输工程，0824船舶与海洋工程，0825航空宇航科学与技术，0826兵器科学与技术，0827核科学与技术，0828农业工程，0829林业工
20、程，0830环境科学与工程，0831生物医学工程，0832食品科学与工程09农学0901作物学，0902园艺学，0903农业资源利用，0904植物保护，0905畜牧学，0906兽医学，0907林学，0908水产10医学1001基础医学，1002临床医学，1003口腔医学，1004公共卫生与预防医学，1005中医学，1006中西医结合，1007药学，1008中药学11军事学1101军事思想及军事历史，1102战略学，1103战役学，1104战术学，1105军队指挥学，1106军制学，1107军队政治工作学，1108军事后勤学与军事装备学12管理学1201管理科学与工程，1202工商管理，1203
21、农林经济管理，1204公共管理，1205图书馆、情报与档案管理我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0101哲学010101马克思主义哲学，010102中国哲学，010103外国哲学，010104逻辑学，010105伦理学，010106美学，010107宗教学，010108科学技术哲学0201理论经济学020101政治经济学，020102经济思想史，020103经济史，020104西方经济学，020105世界经济，020106人口、资源与环境经济学0202应用经济性020201国民经济学，020202区域经济学，020203财政学（含税收
22、学），020204金融学（含保险学），020205产业经济学，020206国际贸易学，020207劳动经济学，020208统计学，020209数量经济学，020210国防经济0301法学030101法学理论，030102法律史，030103宪法学与行政法学，030104刑法学，030105民商法学（含：劳动法、社会保障法），030106诉讼法学，030107经济法学，030108环境与资源保护法学，030109国际法学（含：国际公法、国际私法、国际经济法），030110军事法学0302政治学030201政治学理论，030202中外政治制度，030203科学社会主义与国际共产主义运动，03020
23、4中共党史（含：党的学说与党的建设），030205马克思主义理论与思想政治教育，030206国际政治，030207国际关系，030208外交学0303社会学030301社会学，030302人口学，030303人类学，030304民俗学（含：中国民间文学）0304民族学030401民族学，030402马克思主义民族理论与政策，030403中国少数民族经济，030404中国少数民族史，030405中国少数民族艺术我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0401教育学040101教育学原理，040102课程与教学论，040103教育史，04010
24、4比较教育学，040105学前教育学，040106高等教育学，040107成人教育学，040108职业技术教育学，040109特殊教育学，040110教育技术学0402心理学040201基础心理学，040202发展与教育心理学，040203应用心理学0403体育学040301体育人文社会学，040302运动人体科学，040303体育教育训练学，040304民族传统体育学0501中国语言文学050101文艺学，050102语言学及应用语言学，050103汉语言文字学，050104中国古典文献学，050105中国古代文学，050106中国现当代文学，050107中国少数民族语言文学（分语族），05
25、0108比较文学与世界文学0502外国语言文学050201英语语言文学，050202俄语语言文学，050203法语语言文学，050204德语语言文学，050205日语语言文学，050206印度语言文学，050207西班牙语语言文学，050208阿拉伯语语言文学，050209欧洲语言文学，050210亚非语言文学，050211外国语言学及应用语言学0503新闻传播学050301新闻学，050302传播学0504艺术学050401艺术学，050402音乐学，050403美术学，050404设计艺术学，050405戏剧艺术学，050406电影学，050407广播电视艺术学，050408舞蹈学0601
26、历史学060101史学理论及史学史，060102考古学及博物馆学，060103历史地理学，060104历史文献学（含：敦煌学、古文字学），060105专门史，060106中国古代史，060107中国近现代史，060108世界史我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0701数学070101基础数学，070102计算数学，070103概率论与数理统计，070104应用数学，070105运筹学与控制论0702物理学070201理论物理，070202粒子物理与原子核物理，070203原子与分子物理，070204等离子体物理，070205凝聚态物理
27、，070206声学，070207光学，070208无线电物理0703化学070301无机化学，070302分析化学，070303有机化学，070304物理化学（含：化学物理），070305高分子化学与物理0704天文学070401天体物理，070402天体测量与天体力学0705地理学070501自然地理学，070502人文地理学，070503地图学与地理信息系统0706大气科学070601气象学，070602大气物理学与大气环境0707海洋科学070701物理海洋学，070702海洋化学，070703海洋生物学，070704海洋地质0708地球物理学070801固体地球物理学，070802空间
28、物理学0709地质学070901矿物学、岩石学、矿床学，070902地球化学，070903古生物学与地层学（含：古人类学），070904构造地质学，070905第四纪地质学0710生物学071001植物学，071002动物学，071003生理学，071004水生生物学，071005微生物学，071006神经生物学，071007遗传学，071008发育生物学，071009细胞生物学，071010生物化学与分子生物学，071011生物物理学，071012生态学0711系统科学071101系统理论，071102系统分析与集成0712科学技术史071200科学技术史我国高校的学科专业设置一级学科一级学
29、科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0801力学080101一般力学与力学基础，080102固体力学，080103流体力学，080104工程力学0802机械工程080201机械制造及其自动化，080202机械电子工程，080203机械设计及理论，080204车辆工程0803光学工程080300光学工程0804仪器科学与技术080401精密仪器及机械，080402测试计量技术及仪器0805材料科学与工程080501材料物理与化学，080502材料学，080503材料加工工程0806冶金工程080601冶金物理化学，080602钢铁冶金，080603有色金属冶金0807动力工
30、程及工程热物理080701工程热物理，080702热能工程，080703动力机械及工程，080704流体机械及工程，080705制冷及低温工程，080706化工过程机械0808电气工程080801电机与电器，080802电力系统及其自动化，080803高电压与绝缘技术，080804电力电子与电力传动，080805电工理论与新技术0809电子科学与技术080901物理电子学，080902电路与系统，080903微电子学与固体电子学，080904电磁场与微波技术0810信息与通信工程081001通信与信息系统，081002信号与信息处理0811控制科学与工程081101控制理论与控制工程，0811
31、02检测技术与自动化装置，081103系统工程，081104模式识别与智能系统，081105导航、制导与控制0812计算机科学与技术081201计算机系统结构，081202计算机软件与理论，081203计算机应用技术我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0813建筑学081301建筑历史与理论，081302建筑设计及其理论，081303城市规划与设计（含：风景园林规划与设计），081304建筑技术科学0814土木工程081401岩土工程，081402结构工程，081403市政工程，081404供热、供燃气、通风及空调工程，081405防灾
32、减灾工程及防护工程，081406桥梁与隧道工程0815水利工程081501水文学及水资源，081502水力学及河流动力学，081503水工结构工程，081504水利水电工程，081505港口、海岸及近海工程0816测绘科学与技术081601大地测量学与测量工程，081602摄影测量与遥感，081603地图制图学与地理信息工程0817化学工程与技术081701化学工程，081702化学工艺，081703生物化工，081704应用化学，081705工业催化0818地质资源与地质工程081801矿产普查与勘探，081802地球探测与信息技术，081803地质工程0819矿业工程081901采矿工程，
33、081902矿物加工工程，081903安全技术及工程0820石油与天然气工程082001油气井工程，082002油气田开发工程，082003油气储运工程0821纺织科学与工程082101纺织工程，082102纺织材料与纺织品设计，082103纺织化学与染整工程，082104服装0822轻工技术与工程082201制浆造纸工程，082202制糖工程，082203发酵工程，082204皮革化学与工程0823交通运输工程082301道路与铁道工程，082302交通信息工程及控制，082303交通运输规划与管理，082304运载工具运用工程0824船舶与海洋工程082401船舶与海洋结构物设计制造，08
34、2402轮机工程，082403水声工程我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0825航空宇航科学与技术082501飞行器设计，082502航空宇航推进理论与工程，082503航空宇航制造工程，082504人机与环境工程0826兵器科学与技术082601武器系统与运用工程，082602兵器发射理论与技术，082603火炮、自动武器与弹药工程，082604军事化学与烟火技术0827核科学与技术082701核能科学与工程，082702核燃料循环与材料，082703核技术及应用，082704辐射防护及环境保护0828农业工程082801农业机械化
35、工程，082802农业水土工程，082803农业生物环境与能源工程，082804农业电气化与自动化0829林业工程082901森林工程，082902木材科学与技术，082903林产化学加工工程0830环境科学与工程083001环境科学，083002环境工程0831生物医学工程083100生物医学工程0832食品科学与工程083201食品科学，083202粮食、油脂及植物蛋白工程，083203农产品加工及贮藏工程，083204水产品加工及贮藏工程0901作物学090101作物栽培学与耕作学，090102作物遗传育种0902园艺学090201果树学，090202蔬菜学，090203茶学0903农业
36、资源利用090301土壤学，090302植物营养学0904植物保护090401植物病理学，090402农业昆虫与害虫防治，090403农药学我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称0905畜牧学090501动物遗传育种与繁殖，090502动物营养与饲料科学，090503草业科学，090504特种经济动物饲养（含：蚕、蜂等）0906兽医学090601基础兽医学，090602预防兽医学，090603临床兽医学0907林学090701林木遗传育种，090702森林培育，090703森林保护学，090704森林经理学，090705野生动植物保护与利
37、用，090706园林植物与观赏园艺，090707水土保持与荒漠化防治0908水产090801水产养殖，090802捕捞学，090803渔业资源1001基础医学100101人体解剖和组织胚胎学，100102免疫学，100103病原生物学，100104病理学与病理生物学，100105法医学，100106放射医学，100107航空、航天与航海医学1002临床医学100201内科学，100202儿科学，100203老年医学，100204神经病学，100205精神病与精神卫生学，100206皮肤病与性病学，100207影像医学与核医学，100208临床检验诊断学，100209护理学，100210外科学，
38、100211妇产科学，100212眼科学，100213耳鼻咽喉科学，100214肿瘤学，100215康复医学与理疗学，100216运动医学，100217麻醉学，100218急诊医学1003口腔医学100301口腔基础医学，100302口腔临床医学1004公共卫生与预防医学100401流行病与卫生统计学，100402劳动卫生与环境卫生学，100403营养与食品卫生学，100404儿少卫生与妇幼保健学，100405卫生毒理学，100406军事预防医学1005中医学100501中医基础理论，100502中医临床基础，100503中医医史文献，100504方剂学，100505中医诊断学，100506中
39、医内科学，100507中医外科学，100508中医骨伤科学，100509中医妇科学，100510中医儿科学，100511中医五官科学，100512针灸推拿学，100513民族医学（含：藏医学、蒙医学等）1006中西医结合100601中西医结合基础，100602中西医结合临床我国高校的学科专业设置一级学科一级学科代码、名称代码、名称二级学科二级学科代码、名称代码、名称1007药学100701药物化学，100702药剂学，100703生药学，100704药物分析学，100705微生物与生化药学，100706药理学1008中药学100800中药学1101军事思想及军事历史110101军事思想，110
40、102军事历史1102战略学110201军事战略学，110202战争动员学1103战役学110301联合战役学，110302军种战役学（含：第二炮兵战役学）1104战术学110401合同战术学，110402兵种战术学1105军队指挥学110501作战指挥学，110502军事运筹学，110503军事通信学，110504军事情报学，110505密码学，110506军事教育训练学（含：军事体育学）1106军制学110601军事组织编制学，110602军队管理学1107军队政治工作学110700军队政治工作学1108军事后勤学与军事装备学110801军事后勤学，1108002后方专业勤务，110803
41、军事装备学1201管理科学与工程120100管理科学与工程1202工商管理120201会计学，120202企业管理（含：财务管理、市场营销、人力资源管理），120203旅游管理，120204技术经济及管理1203农林经济管理120301农业经济管理，120302林业经济管理1204公共管理120401行政管理，120402社会医学与卫生事业管理，120403教育经济与管理，120404社会保障，120405土地资源管理1205图书馆、情报与档案管理120501图书馆学，120502情报学，120503档案学5、本课程的特点 根据同济大学材料科学与工程学院本科培养方案，本课程为材料科学与工程专业
42、建筑材料方向的专业必修课。前期相关课程有：土木工程概论、材料概论、材料研究方法、材料科学基础、材料工程基础等；同期相关课程有：建筑结构材料；后期相关课程有：建筑功能材料、胶凝材料学、土木工程材料概论、无机非金属材料概论、特种建筑材料、生态环境建筑材料等。一、绪论5、本课程的特点 几乎所有的材料都可以用作建筑材料，而建筑材料几乎应用于所有的行业，所以建筑材料涉及的内容很多、可以从不同角度和深度来讲述，而且除了本课程之外，还有一系列相关课程涉及建筑材料。孔子说过：君子有所为，有所不为。本课程内容安排上，涵盖了建筑材料从原材料到产品的全过程，以材料科学的基本原理“组成、结构与性能的关系”为主线，解析
43、建筑材料的性能、生产及应用中的一般性原理，而回避了其他课程涉及的具体内容。本课程以补充介绍矿物岩石学、建筑材料产品设计等方面的内容为特色，以建筑材料化学、建筑材料生产工艺、建筑热工设计等方面的内容为重点。课程学习过程中，要求学生进行延伸阅读，并展开讨论。一、绪论5、本课程的特点 下载标准：http:/，下载专业期刊文章：http:/ 从同济大学校园网可以免费进入；在校园外，可以用同济大学VPN免费进入。（路径：校园网/公共服务/图书馆/数据库/中文库/维普中国科技期刊/交大镜像，分类检索：工业技术/建筑/建筑材料/）下载专业电子书：http:/ 在线阅读专业电子书：超星电子书（http:/ 工
44、程师在选用材料的时候，必须对所用材料的基本性能（强度、密度、韧性、导电性、导热性等）、加工性能（可成型性、机械加工性）、使用性能（耐久性、疲劳破坏）、成本、来源等方面加以全面考虑。现有材料的品种数以万计，并且不断涌现出新的材料，如何准确掌握材料的性能？材料科学提出的一个基本原则是：材料的性能来源于该材料的内部结构。材料的内部结构包括原子、原子在晶体中或分子中与邻近原子的结合方式以及显微结构。所以，针对特定的使用性能要求，所选择的材料必须具有合适的原子结构、晶体结构及其内部排列，而材料在加工或使用期间，其内部结构一旦发生了变化，其性能也将发生相应的变化。1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性
45、质1、材料科学基础知识材料的组成二、建筑材料 的基本性质 就材料研究而言，原子是材料内部结构的基本单位。基本概念与原子有关的基本概念 原子量：碳-12原子质量的十二分之一（0.6022*1024个碳-12原子的质量为1克，阿伏伽德罗常数）；原子序数：每个中性原子相关的电子数；周期表：同族原子的化学特性及电子特性都相似。1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质基本概念与电子有关的基本概念 电量：一个电子所具有的负电荷量为0.16*10-18库；电子能级：电子在原子核周围的特定轨道上运动（驻波），电子具有特定的能态，在这些轨道之间存在着禁用能量间隙；价电子：最顶端的轨道容纳价电子，施加一个相当
46、小的能量（电离能），就能将价电子移出原子，形成带正电子的阳离子。1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质基本概念与分子有关的基本概念 分子可定义为一个牢固地结合在一起的原子团，但它与别的同样的原子团之间的结合是相当弱的（例如F2，破坏连接两个原子的共价键需要160 kJ/mol的能量，而使分子分离而沸腾气化只需3 kJ/mol的能量。）。1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质结合力 当原子相互距离为无限远时，彼此之间不存在相互作用；当原子相互靠近时，会产生相互作用：既有吸引，也有排斥（吸引来自于异性电荷的库仑作用力；排斥来自于同性电荷的库仑作用力，以及由泡利不相容原理决定的电子间作用
47、力），在稳定的凝聚态时，原子间距离使吸引与排斥合力为零。1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质 当你敲碎一块玻璃时，克服的是什么力？如果你将碎玻璃重新拼接在一起，那个力怎么又不存在了？这个力，就是上述的原子间作用力，以及下述的键合力。材料的抗力1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质 事实是：当两个原子相互靠近时，存在一个无法逾越的最小间隙，使原子无法互相穿透。按照波尔的原子模型，电子围绕原子核旋转。为什么当两个原子核接近时，电子轨道不会交错呢？1924年，奥地利物理学家W.E.泡利（19001958）为说明化学元素周期律提出了泡利原理：一个原子中没有任何两个电子可以拥有完全相同的量
48、子态（原子中电子的状态由主量子数n、角量子数l、磁量子数ml以及自旋磁量子数ms所描述）。当两个原子逐步接近时，他们不能接受来自对方的电子，使这两个原子相距足够距离而不相互干扰。因此，可以用硬球模型来表示离子、原子、分子。美国物理学家费曼说，每当人们把手按在桌面上时，就可感觉到桌子的抗力，由此证实泡利原理是正确的。原子的不可穿透性1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质结合力离子键：由正负电荷的相互吸引而造成（镁和氧结合形成MgO，放出能量570kJ/mol）；共价键：在特定的原子间由于共有电子而形成的吸引力（两个碳原子间的共价键键能为370 kJ/mol）；金属键：由非局域电子（金属原子
49、的最外层电子或价电子）而形成的吸引力。主价键：原子间的结合 1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质结合力感应偶极子；极性分子；氢键：C-H、O-H、N-H正电荷吸引相邻分子的价电子，形成氢键（氢键的最大能量约30kJ/mol），氢键是次价键力中最强的，而且较普遍。次价键：分子间的结合（范德华力）1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质结合力离子键没有方向性，离子键的结合力很强，所以由离子键结合而成的离子晶体有很高的强度、硬度、熔点，离子键材料的导电性很差（由于离子的运动不像电子那么容易）。共价键具有饱和性、方向性，共价键的结合力很强，所以共价键材料的强度、硬度、熔点很高，脆性大（由于
50、共价键的方向性），绝缘性（由于其外层电子都用于成键）。金属键没有方向性，金属键的结合力比共价键弱，所以金属键材料的硬度、熔点都低于共价键材料，可产生较大变形（由于金属键没有方向性），导电性好（公有电子能自由运动）。1、材料科学基础知识二、建筑材料 的基本性质结合力分子键（范德华键）很弱，所以分子键材料的硬度、熔点都很低。氢键具有饱和性、方向性。实际的凝聚态材料的键合情况往往不是单一的，如碳元素可以结合成金刚石（共价键），也可以结合成石墨（层内形成环状共价键，层间形成金属键和分子键）。两成键原子的电负性相差很大时，形成的化合物主要是离子键；电负性相差较小时，主要形成共价键，也有一定的离子键；同种
