1、土木工程材料现状及其发展趋势【摘要】土木工程材料在土木工程建筑中占有重要的地位，本文探讨了其发展进程，现状以及未来的发展趋势，简单介绍绿色材料的特征与意义。【关键词】土木工程、材料，现状、趋势、绿色材料 1前言 土木工程材料在土木建筑中占有重要的地位。传统的土木工程材料包括：木材、砌筑材料、气硬性无机材料等等。但在其生产、使用过程和回收中，不仅消耗了大量的资源能量，而且带来了环境污染等问题。因此，将土木工程材料向生态发展迫在眉睫。为此，人们开始对新的建筑材料进行研发，寻找既能够满足材料性能的需求，又不破坏环境，而且还能够改善环境的“生态建材”。 2 土木工程材料的发展与现状 高楼、厂房、道路、
2、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等土木工程都是用各种材料按一定的要求建造而成的，土木工程中所使用的各种材料都成为土木工程材料。它们直接影响建筑物或构筑物的性能、功能、使用年限和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性和舒适性。 从古至今，土木工程的发展要求和材料的数量、质量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。土木工程的生产和使用，是在不断地解决这对矛盾的过程中逐渐向前发展的。土木工程材料的发展大致可以分为三个阶段：早期土木工程材料，近代土木工程材料，现代土木工程材料。 早期使用的土木工程材料主要有砖、瓦、砂、石、灰、木材等。他们至今仍在土木工程材料中占有重要的地位。比如说，砂是混凝土和砂浆的主要组成
3、材料之一，是土木工程的大宗材料。钢材作为近代土木工程材料代表，它在19世纪中叶品种、规格、生产规模大幅度增长，强度不断提高，钢材的切割和连接等加工技术大为发展，为建筑结构向大跨重载方向发展奠定了重要基础。与此同时，钢筋混凝土问世，并在20世纪20年代出现了预应力钢筋混凝土，使近代土木工程结构的形式和规模发生了飞跃性的进展。近代土木工程材料还包括水泥、混凝土等等。如果说19世纪钢材和混凝土作为结构材料的出现使土木工程的规模产生了飞跃性的发展，那么20世纪出现的高分子材料、新型金属材料和各种复合材料，使土木工程的功能和外观发生了根本性的变革。现代土木工程材料中混凝土的强度等级比以往的混凝土更高，并
4、且出现了高性能混凝土和纤维混凝土。在1988年第一届国际材料科学研究会上日本学者首次提出“绿色建材”这一概念。它是指采用建材卫生生产技术生产的无公害、无污染、无放射性、有利于环境保护和个人身体健康安全的建筑和装饰材料。“绿色”可以归纳为八个字“环保、健康、安全、节能”。3绿色建材的基本特征（1）尽量减少天然资源的使用和消耗，尽量使用废弃物。（2）采用先进的生产技术，生产过程中降低能源消耗并注重环保。（3）产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。（4）
5、产品使用后利于循环回收利用。4发展绿色建材的意义20世纪70年代以来，臭氧层破坏，温室效应，酸雨的系列全球性环境问题的日益加剧，使人们逐步认识到保护我们赖以生存的地球环境已不再是政府、民间团体、科研机构的事情，每个人都应以自己的行动来直接参与环境保护工作。绿色材料则具有以下几点重要的意义：（1）以相对最低的资源和能源消耗、环境污染为代价生产的高性能传统建筑材料，如用现代先进工艺和技术生产的高质量水泥。（2）能大幅度地减少建筑能耗（包括生产和使用过程中的能耗）的建材制品，如具有轻质、高强、防水、保温、隔热、隔声等功能的新型墙体材料。 （3）具有更高的使用效率和优异的材料性能，从而能降低材料的消耗
6、，如高性能水泥混凝土、轻质高强混凝土。 (4)具有改善居室生态环境和保健功能的建筑材料，如抗菌、除臭、调温、调湿、屏蔽有害射线的多功能玻璃、陶瓷、涂料。 (5)能大量利用工业废弃物的建筑材料，如净化污水、固化有毒有害工业废渣的水泥材料，或经资源化和高性能化后的矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石等水泥组分材料。5土木工程材料发展趋势随着科学技术的进步和建筑工业发展的需要，一大批新型土木工程材料应运而生，而社会的进步、环境保护和节能降耗及建筑业的发展，又对土木工程材料提出了更高的要求。因而，今后一段时间内，土木工程材料将向以下几个方向发展。（1）复合化。单一的材料往往难以满足要求，复合材料应运而生。所谓复合
7、技术是将有机和有机、有机和无机、无机和无机材料在一定的条件下，按适当的比例复合。然后经过一定的工艺条件有效地将几种材料的优良性结合起来，从而得到性能优良的复合材料。（2）多功能化。随着人们生活水平的提高，对材料的功能的要求越来越高，要求新型材料从单一功能向多功能方向发展。即要求材料不仅要满足一般的使用要求，还要求兼具呼吸、电磁屏蔽、防菌、灭菌、抗静电、防射线、防水、防霉、防火、自洁智能等功能。（3）节能化、绿色化。现代人们要求材料不但有良好的使用功能，还要求材料无毒、对人体健康无害、对环境不会产生不良影响，即绿色土木工程材料。所谓绿色土木工程材料主要是指这些材料资源能源消耗低，大量利用地方资源
8、和废弃资源；对环境对人体友好，能维持生态环境的平衡；同时，可以循环利用。（4）轻质高强化。轻质主要指材料多孔、体积密度小。高强主要指材料强度不小于60MPa。（5）工业化生产。工业化生产主要是指应用先进施工技术，采用工业化生产方式，产品规范化、系列化。这样，材料才能具有巨大市场潜力和良好发展前景。6土木工程材料发展的设想随着社会的进步和科学技术的不断提高，上海世博会各国世博馆展示给大家的不再遥不可及，土木工程材料一定会多功能化，智能化，节能化。如中国馆的60米观景平台四周采用特制的透光型“双玻组件”太阳能电池板，用这种“双玻组件”建成的玻璃幕墙，既具有传统幕墙的功能，又能够将阳光转换成清洁电力
9、，一举两得。日本馆选择了透光、轻质高强、可回收利用的夹层薄膜乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）作为建筑表皮系统，夹层中埋设有曲面太阳能电池为建筑提供绿色辅助能源。据悉，日本馆在建造过程中通过使用“发电膜”和“循环呼吸柱”，实现了将钢筋的使用量削减至普通建筑物的60%。同时，设在建筑表皮上的喷雾系统可降温而不湿衣。呼吸孔与排热塔用于室内外空气的交换，强化冷暖空气流通，同时具有采光、收集雨水、散水降温的“呼吸”功能，可减少空调能耗和照明用电。结语综上所述，生态材料是未来土木工程材料的重点，研究创造生态建材，是一项意义重大又十分迫切的任务。科技在发展，社会在进步，新型材料的研发与应用必将给人类带来无可估量的裨益。参考文献：1.“浅谈土木工程材料方向”（1009-914X(2010)21-0200-01） 杨晖 2.土木工程概论第二章高等教育出版社叶志明 3.绿色建筑的研究与应用中国建材工业出版社王培铭王新发
