土木工程材料的应用及发展趋势探讨
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口口四四 建筑理论与设计
土木工程材料的应用及发展趋势探讨
引言 摘要:近些年来,我国的土木工程材料取得了较大的进步,但仍存在着一些生产、质量方面的问题。本文通过对土木工程材料当
前现状以及应用的介绍,提出了土木工程材料的发展趋势,阐述了新型土木工程材料~绿色建材的优势。
关键词:土木工程材料;绿色建材;应用;发展趋势
土木工程是指房屋、道路、矫梁各种建筑以及地下工程的统称。古往今
来,土木T程与人类社会的发展息息相关。由于社会的进步和人们生活水平
的上升,人仃J对各种建筑的利用和需求也有所提高。土木工程材料的发展也
出现绿色、环保的趋势。土木 里材料为土木工程提供物质基础,对土木工程
的质量和寿命有决定性的作』H。土木工程材料是指在工程中所应用的各种制
品。它包括有机材料、无机材料和复合材料。近几年来,随着人们对土木工程
材料性能标准的提升,人们越来越关心其对健康和环境的影响。
人类只有一个地球。降低能耗,保护有限地球资源已成为维系人类社会
持续发展的共识;低碳、节能减排、资源节约、再生能源利用已成为世界性重
大课题。我们应在能源消耗、资源消耗最高的建筑领域,开创性的研制出系列
低碳型新材料,有力推动能效建筑、生态建筑、智慧建筑的发展,并以成品化
的 型建材促进住宅产业化进程。
1土木工程材料应用状况
1 1土木工程材料在我国古代工程中的应用
我困占_f弋土木工程建筑巾,常见的材料大多是石块、木头和土。土是人类
最早使用的较为方便的材料,人类祖先根据地形优势,挖洞穴居,或者是根据
土穴,利用草泥和木架建造简易的浅穴。后来。人们又开始简单加]二土,制造
上胚。再以后。人们又火烧土胚,锻制砖瓦,这些部是人类技术的结晶,秦砖汉
瓦直到现在仍被广泛使用。术材由于易于加工并且方便取材,,被广泛使用。
t-L ̄n我国古代的建筑物,大多是以梁柱等木结构建成。甚至是皇家宫殿,比如
沈阳的故宫崇政殿,也主要是木结构。对于石头材料,由于其具有加工难、质
量大的特点,我国古代在建筑工程中对其利用较晚,其中清朝的圆明园是我
国古代石质材料应用的代表
1 2土木工程材料的应用现状
前些年相比,现在的土木T程材料的力学性能已经取得了很大的提
高,并随着玻璃和陶瓷性能的改进,他们的适用范围也越来越广泛,比如:混
凝土和水泥的耐久性和强度等功能均取得了明显的改善。此外,由于科技的
进步,传统应用方式也有所改变,先进的施工技术和机械设备使得工程材料的
性能发挥得更加良好,这就为:l:水T程的发展打下了良好的物质基础。虽然当
前的土木T程材料在性能上取得了较大进步,但是与人们的预期期望仍存在很
大的差距。因此,在原始材料基础上,很多新型土木工程材料被开发出来。石灰、
混凝土、水泥、钢筋混凝土等,成为了民用建筑和工业建筑的主要材料。并且,由
丁高承载一I 程、超高建筑的出现,也应运而生了一批高性能材料。如聚合物混凝
土、高强度等级水泥、钢化玻璃等,这些材料具有多种优点:质量轻便、超高强
度、坚硬等。这些土木=r程材料的广泛应用,促使建筑施工技术的发展。
2土木工程材料发展趋势
2 1发展绿色建材的必要性
由于工业化、城市化进程的飞速发展,生产力水平的不断提高,全球能源
紧缺和资源匮乏现象变得越来越严重,大量建筑废弃物需要处理,所以,废旧
产品的重复利用成为了急需解决的难题。21世纪人们生活提倡的主题是绿色、
健康、生态、环保。随着2008届绿色奥运会的成功举办,环保健康已然成为现在
人们所追求的的生活目标。当前,全国各地的建筑设计和城市规划都注重打造
绿色环境,建造绿色建筑。所谓绿色环境指的是必须良好和有效地保护人类赖
以生存的环境,达到标准无污染的目标。为J,打造绿色环境,就应该使土木工
程材料满足健康、环保、安全的基本特征,同时具有耐用、轻质的技术性能。
当今社会人口密度的不断增长,人类的生存环境承受着巨大的压力。随
之而来的能源和资源的消耗以及环境的破坏,造成了资源的短缺。若仍然像
・20・ 以往那样大力发展土木工程材料,势必给人类生存带来危害。当前土木工程
材料带来的问题是:(1)日益严重的城市环境污染。其中相当大的污染比例是
由生产和使用建筑材料造成的,因此我们急切需要需找新型无污染的建筑材
料来维持我们赖以生存和发展的空间。(2)造成大气环境的严重污染。在建筑
材料比如水泥进行生产时,煤和石油的燃烧会产生大量的二氧化硫、二氧化碳
等有害气体,同时还会产生危害人体的粉尘。其中水泥厂排放的二氧化碳是温
室效应气体产生的主要原因。(3)建筑工程材料容易造成废水和废料污染。废
旧建筑会产生大量的陶瓷废渣、废玻璃纤维等废料,装修中的塑料、油漆等都
会严重污染环境。一些水泥厂向河内排放大量超标的污水 造成水体污染。
由此看来,我国的建筑工业仍然存在高污染、低效益、高资源消耗的缺
陷,对人类社会的可持续发展非常不利。因此,若想从根源上改善这种现象,
提高人类的生存环境,维持发展和环境的协调性,我们应该采取污染最低型、
资源节约型、质量效益型的发展模式,让建筑工业的发展和生态环境的保护
结合起来,强力研发绿色建筑材料。这种模式才是我国土木工程材料能够实
现可持续发展的关键所在。因此,新型的土木工程材料一绿色建材也就应运而
生了。绿色建材既可以确保不断为建筑工程提供高质量的材料,同时也可以
避免生产的新型材料对环境产生危害。
2.2常用绿色建材的分类
目前我国主要开发和已开发出的绿色建材主要有以下几种:
(1)以废渣类物质作为原料来生产的建筑材料,这类建筑材料主要是依
靠废渣为原料来生产材板、砖块和胶凝材料。这种材料的优点是,充分利用废
旧原料,节约能源。但这种材料仍然需要继续研究和开发,从而使生产技术更
加成熟,最终使这种产品在成本和性能上达到绿色建材的标准。
(2)对于用化学石膏来生产的建筑材料,应该用工业上的废弃石膏来取
代天然石膏,通过先进的工艺生产技术来生产一系列的建筑工程材料。这些
材料具有石膏的良好性能,这样既可以拓展石膏建筑材料的原料来源,同时
也可以降低废弃石膏对环境造成的危害,遵循了可持续发展战略。
(3)应用废弃的有机物来生产土木工程材料,如用废弃塑料、废沥青、橡
废弃胶等来生产保温材料、防水材料等室外工程材料。这种材料的优点在于
可以降低有机物对环境造成的污染,还可以节约石油等不可再生资源。这种
土木工程材料也是满足资源的可持续发展战略的基本要求。
【4)以具有广泛来源的地方材料作为原料,通过先进的科学和技术来生
产成本低廉的健康土木工程材料。不同种类的材料在不同地域下可能会有丰
富的来源,根据每个地方的特点和性质,结合现代技术,从而生产出具有多种
优质性能的健康土木工程材料。例如一些水性涂料、人造石材等都是以绿色
建材为发展方向的。
(5)应用各种代替木材的材料。利用各种废弃材料来代替木质材料,这样
在使用中才能不会危害人的健康,同时降低了成本和能耗。这是今后绿色建
筑材料发展的主要方向。
结语
总之,土木工程材料是一个时代特点的标志,它的发展过程是伴随着牛
产力的发展而进行的,并与建筑工程先进技术密不可分。在建筑工程中,材料
的优劣可以通过影响环境而对后人产生影响,正是这种与人类生活息息相关
的关系,我们在对建筑工程材料进行选择时,一定要适应环保要求,绿色建材
一定会成为今后土木工程材料的发展目标。
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