土木·建筑科目简介——(土木工程)材料学

土木·建筑科目简介——(土木工程)材料学

建筑材料是指用于土木工程的各种材料的总称,简称“建材”。狭义上的建材是指用于土建工程的材料,如钢、沙石、玻璃、水泥、涂料等,通常将水泥、钢材和沙石称为一般建筑工程的三大材料。广义上的建材还包括用于建筑设备的材料,如电线、水管等。 建筑材料按用途分主要可以分为三类:结构材料、装饰材料及专用材料。结构材料主要用于建筑的主体结构,装饰材料主要用于室内装饰以提升建筑的美观及使用功能,专用材料则主要用于诸如防水、防火、保温等用途。

专业课中的“建筑材料学”(国内也有称“土木工程材料学”)是指对不同建筑材料的物理和化学特性进行研究的学科。

建筑材料按材料的化学组成可分为:

l 有机材料、无机材料以及这两类的复合材料

l 按照材料来源可分为天然材料和人工材料

l 按照材料的使用功能可分为建筑结构材料、装饰材料、建筑功能材料及建筑器材,其中建筑结构材料主要包括 金属、木材、石料、水泥、混凝土、砖石、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等;装饰材料主要包括油漆、涂料、板材、瓷砖、玻璃等;作为建筑装饰材料的复合材料作为新兴的复合材料,已经越来越广泛的被应用于建筑内饰及家具领域。

l 按照不同的物理特性又有多种分类,如刚性材料和塑性材料,防水材料和不防水材料,透明材料和不透明材料,抗压材料和抗拉材料等等。

在日本大学院入试中,“建筑材料学”是一门重要科目。无论你想申请建筑学系还是土木工学系(关于日本建筑学与土木工学的区别请参照《中日建设学科体系之异同》),都会遇到材料的试题。唯一的差别是,建筑学科可能更侧重材料与构法的结合,而土木工学科会较多涉及混凝土工学的计算。

在建筑学考试科目中,材料学的部分通常属于“建筑构造学”、“建筑构法”、或者被单独列为“建筑材料/生产学”内容。比如:

东京大学建筑学(专门1) 

东京大学建筑学(专门2)

东京工业大学建筑学系(共通科目)

早稻田大学建筑学(建筑生产学)

如果是土木工学科,除了基本的材料物性是相同的,还要额外复习关于钢筋混凝土结构的计算,所以在土木分野这门课也叫“コンクリート工学”。

早稻田大学建设工学(混凝土构造学)

东京工业大学土木学系(专门科目)

东京大学社会基盘学

通过简单的对比可以粗略地看出,无论是建筑学还是土木工学,在材料分野都以材料(混凝土为主)物性、劣化因素、生产施工为重点内容。所谓物性,即水泥·混凝土基本物理/化学性质及其力学性能;劣化也是材料学主要的研究课题,而对于混凝土,主要劣化因素可以归结为碳化(中性化)、钢筋锈蚀、冻害、盐害、收缩现象等几个方面;至于生产施工,一方面体现在混凝土的施工性上(级配,W/C比、外加剂等),另一方面体现在施工工法或操作规范上(养生要点、特定工艺、特定材料)。

区别在于,除了基本的(混凝土)物性,建筑学还涉及其他主要建材(如钢/铝材,木材,高分子防水/防火材)和部材(构件)与材料的关系上。而土木工学实质上只考察混凝土领域以及关于RC结构的计算,还会涉及一个土木工学的热门研究方向—维持管理工学。

总结:

无论是建筑学还是土木工学,在材料学领域的共通点,同时也是重点的部分是混凝土。对于混凝土的学习,最重要的知识点有:

l 材料的劣化因素、机理、对策:混凝土中性化(重中之重)、盐害、冻害;钢筋腐蚀。

l 混凝土/水泥砂浆的制备/试验:材料种类、制备/试验流程、关键参数极其含义(slump,W/C等等)。

l (钢筋)混凝土结构的力学性能:ひび割れ、抗压/抗拉强度、疲劳等。

特别的,建筑学领域还需要额外涉及:

l 木材、金属、合成材料特性

l 建筑构法知识(涉及多少取决于考试科目的划分原则)

l (日本的)建筑施工工法及流程

土木工学还需涉及:

l 维持管理工学理论

l 防灾工学理论

l RC结构计算:考试中几乎只涉及RC结构的曲げ応力、軸力、終局破壊的计算一种题型且解题相对“模式化”,所以只要掌握步骤多加练习即可。关于座屈等的计算在考试中基本属于构造力学(材料力学)科目的范畴。

关于复习用书,其实并没有固定的推荐,国内的大学教材如《土木工程材料》、《建筑材料学》、《混凝土结构设计原理》就是很好的复习材料,可以很好应对所有考试。不过有条件的话建议使用日本教材,这样可以更直接的“接轨”,消除术语上和实际应用和规范上的差异。可以购买市售的建筑材料学教材(报考建筑学专攻,有时还需配合建筑构法教材)或コンクリート工学类教材(报考土木工学专攻),但并不建议使用漫画版丛书,因为内容比较面向学科入门者,复习起来显得不是很“解渴”。

至于复习时间分配上,个人感觉不需要花费大量时间复习。因为对这一门课的考察大部分都在理论上,而理论题中虽然会有名词解释类问题出现,但是不同于人文学科大篇幅的解释,材料学只需要理解基本原理就可以灵活作答无须死记硬背。而掌握了基本理论,即使出现观点论述或者小论文题目也足以应对。土木工学涉及的计算题也无非一两种题型。所以在材料上付出的工夫,最好不要超过构造力学。

以上就是建筑材料学相关的基本介绍。

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