材料发展与土木工程发展有什么关系
篇一：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、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）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，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，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。
篇二：土木工程材料的发展趋势
学院： 土木工程学院
班级： **** 班
姓名： Panta Kill
2013.3.15
一、土木工程材料的介绍
土木工程材料是指土木工程中使用的各种材料及制品，它是土木工程的奠基石。在我国现代化建设中，土木工程占有极为重要的地位。由于组分、结构和构造的不同，土木工程材料品种繁多、性能各不相同、价格相差悬殊，同时在土木工程中用量巨大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对整个土木工程的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大意义。
二、土木工程材料的基本要求
必须有的强度，能够安全的承受荷载；材料自身的重量以轻为宜（即表观密度较小），以减少下部结构和低级的负载;具有与使用环境相适应的耐久性，以减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具备相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声。
三、土木工程材料的未来
球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的，而人口增长的速度是不断加快的。因此，人类为了争取生存，土木工程的未来至少向五个方向发展。 土木工程材料现状及要求与以往相比，当代土木工程材料的物理力学性能也已获得明显改善。随着现代陶瓷与玻璃性能的改进，其应用范围也有明显的变化。例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善。此外，随着技术的进步，传统的应用方式也发生了较大变化，现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往更好，为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。
尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的改进，但与人们对于其性能的期望值还有较大差距。鉴于土木工程材料的用量巨大，尤其在应用方面，经过长期使用的不断累积，单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展需求。尤其是历史发展到今天，以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。从另一方面来看，由于人们对于各种建筑物性能的要求不断提高，传统建筑材料的性能也越来越不能满足社会发展的需求。为此，以天然材料为主要材料的时代即将结束，取而代之的将是各种人工材料，这些人工材料将会向着再生化、利废化、节能化和绿色化等方向发展。从土木工程对材料技术性能要求的方面来看，技术性能的要求越来越多，各种物理性能指标的要求也越来越高，从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。从土木工程材料应用的发展趋势来看，为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料应用也向着工业化的方向发展。
三、土木工程材料可持续发展的方针
土木工程材料行业对资源的利用和对环境的影响都占据着重要的位置，在产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户，为了保证源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料，避免新型材料的生产和发展对环境造成危害， 因此“绿色建材”应运而生。
绿色建材，又称生态建材、环保建材，其含义是指：采用清洁的生产技术，少用天然资源，大量使用工业或城市固体废弃物和植物秸秆，所生产的无毒、无污染、无放射性、有利于环保和人体健康的土木工程材料。发展绿色建材是
一项长期的战略任务，符合可持续发展的战略方针，既满足现代人安居乐业、健康长寿的需要，又不损害后代人的更大需求能力和利益。
1、利用废渣类物质为原料生产的建材，这类建材以废渣为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料，其优点是节能利废，但仍需依靠科技进步，继续研究和开发更为成熟的生产技术，使这类产品无论是成本上，还是性能方面真正能达到绿色建材标准；
2、利用化学石膏生产的建材产品，用工业废石膏代替天然石膏，利用先进的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。这些产品具有石膏的许多优良性能，开辟石膏建材的新来源，并且消除了化工废石膏对环境的危害，符合可持续发展战略；
3、以废弃的有机物生产的建材产品，以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料，如防水材料、保温材料、道路工程材料及其他室外工程材料。这些材料消除了有机物对环境的污染，还节约了石油等资源，符合在资源可持续发展方面的基本要求；
4、各种代木材料，用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康，利用高兴技术使其成本和能耗降低，将是未来绿色建材的主要发展方向；
5、以来源广泛的地方材料为原料，利用高科技生产的低成本健康建材，不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料，根据这些地方的性质和特点，利用现代技术，可生产各种性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
五、总结
今后土木工程材料必将需要在原材料方面最大限度的节约有限资源，充分利用可再生资源技工农业废料；在生产工艺上要大力引进现代技术，改造或淘汰陈旧设备，降低原材料及能源消耗，减少环境污染；在性能方面要力求轻质高强耐久多功能及结构功能智能一体化；在产品形式方面积极发展预制技术，逐步提高构件化、单元化的水平；加紧具有自感知、自调节、自修复功能的土木材料的开发研制；展开各种机敏或智能材料在土木工程正好应用的研究。总而言之，我们测绘工作者用测绘仪器丈量世界，我们选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换，在未来，基于材料原有的性质的基础上，“可持续发展”将是最理想的发展方向。
篇三：土木工程材料及新材料的发展
姓 名：
班 级：
学 号：
指导教师：
完成时间：
土木工程材料及新材料的发展
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摘要：近年来我国土木工程材料工业有了长足的进步和发展，但与发达国家相比，还存在着品种少、质量档次低、生产和 使用能耗大及浪费严重等问题，因此如何发展和应用新型土木工程材料已成为现代化建设急需解决的关键问题。本文介绍了土木工程材料的历史与现状，阐述了绿色环保材料的优良性能，指出了绿色建材的发展趋势。 关键词：土木工程材料 新能源 绿色材料 环保 发展趋势
前言：土木工程材料是土木工程的物质基础，决定着土木工程的使用质量和寿命。土木工程材料包括土木工程中使用的各种材料及制品［1］。根据物质组成的种类及化学成分，土木工程材料可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。近年来，人们不仅对土木工程材料的性能要求越来越高，而且更加关注其对环境及健康的影响。随着人类文明及科学技术的发展，土木工程材料的不断 进步与改善。 现代土木工程中，尽管传统的土、石等材料的主导地位已逐渐被新型材料所取代。目前，水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土已是不可替代的结构材料；新型合金、陶瓷、玻璃、有机材料及其他人工合成材料各种复合材料等在土木工程折中占有愈来愈重要的位置
1、土木工程材料的应用
1.1我国古代土木工程材料的应用
在我国古代的土木工程中，比较常用的材料为土、木、石等。
土是人类最初使用的比较方便的材料。人类的祖先利用地形特点，挖洞穴居住，或者结合土穴，利用木架和草泥建造简单的穴居和浅穴居。后来，人类开始对土进行简单加工，制成土坯。再往后，人类对土坯进行火烧，制成砖瓦，这是人类对土的高级利用，凝结了人类发展的技术与智慧，“秦砖汉瓦”至今仍广泛应用。
在古代，木材因为取材方便且易于加工，因而被广泛应用。我国的古代建筑，多以柱、梁、木屋架等木结构搭建房屋。甚至皇家宫殿，也以木结构为主。
如沈阳故宫崇政殿，也以木结构为主。
石材因为质量大，加工难，在我国古代应用较晚。而清代的圆明园则是中国古代石材技术应用的代表［2］。
1.2土木工程材料应用的现状
随着科技的发展与社会的进步，人类对建筑材料的使用性能、外观等各方面的要求越来越高。在那些原始材料的基础上，逐渐开发出新型的土木工 程材料。石灰、水泥、沥青、混凝土、钢筋混凝土、预 应力混凝土、钢结构等，已经成为工业建筑和民用建 筑的主要材料。而且，随着超高建筑、高承载工程和 高抗渗工程的出现，一些高性能材料也应运而生。 高强度等级水泥、钢纤维和玻璃纤维混凝土、聚合物 混凝土、钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等，这些新型材料具有质轻、高 强、快、坚硬等优点。这些新型材料的广泛应用，促进了建筑设计理念、土木工程结构形式及建筑施工技术的巨大革新与发展。
1.2.1从土木工程材料的来源来看
鉴于土木工程材料的用量巨大，尤其在应用方面，经过长 期使用的不断累积，单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。尤其是历史发展到今天，以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。从另一方面来看，由于人们对于各种建筑物性能的要求不断提高，传统建筑材料的性能也越来越不能满足社会发展的需求。为此，以天然材料为主要材料的时代即将结束，取而代之的将是各种人工材料，这些人工材料将会向着 再生化、利废化、节能化和绿色化等方向发展。
1.2.2从土木工程对材料技术性能要求的方面来看
技术性能的要求也越来越多，各种物理性能指标的要求也越来越高，从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。 具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良 好的工艺性和优良耐久性的方向发展。
1.2.3从土木工程材料应用的发展趋势来看
为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料应用也向着工业化的方向发展。 例如，水泥混凝土等结构性能向着预制化和商品化的方向发展，材料向着半成品或成品的 方向延伸，材料的加工、贮存、使用、运输及其他施工技术的机 械化、自动化水平不断提高，劳动强度逐渐下降。这不仅改变着材料在使用过程中的性能表现，也逐渐改变着人们对于土木工程使用的手段和观念。
2.新型土木工程材料——绿色建材
土木工程材料行业对资源的利用和对环境的影响都占据着重要的位置 ，在产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户，为了保证源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料， 避免新型材料的生产和发展对环境造成危害， 因此“绿色建材”应运而[3]。 目前正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材主要以下几种：
第一、利用废渣类物质为原料生产的建材，这类建材以废 渣为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料，其优点是节能利废， 但仍需依靠科技进步，继续研究和开发更为成熟的生产技术，使这类产品无论是成本上，还是性能方面真正能达到绿色建材标准。
第二、利用化学石膏生产的建材产品，用工业废石膏代替天然石膏，利用先进的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。这些产品具有石膏的许多优良性能，开辟石膏建材的新来源，并且消除了化工废石膏对环境的危害，符合可持续发展战略。
第三、利用废弃的有机物生产的建材产品 ，以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料，如防水材料、保温 材料、道路工程材料及其他室外工程材料。 这些材料消除了有机物对环境的污染，还节约了石油等资源，符合在资源可持续发展方面的基本要求。
第四、利用各种代木材料，用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康， 利用高兴技术使其成本 和能耗降低，将是未来绿色建材的主要发展方向。
第五、利用来源广泛的地方材料为原料，利用高科技生产 的低成本健康建材，不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料，根据这些地方的性质和特点 ，利用现代 技术，可生产各种性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
3.土木工程材料的发展趋向
众多现象表明进入21世纪以后，在我国甚至是全世界范围内，土木工程材料的发展应具有以下的一些趋向：
研制高性能材料，例如研制轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料，以及充分利用和发挥各种材料的特性，采用复合技术，制造出具有特殊功能的复合材料。
充分利用地方材料 ，尽量减少天然资源 ，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源，以及保护自然资源和维护生态环境的平衡。
节约能源，采用低能耗、无环境污染的生产技术 ，优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。
材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料 ，如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等，同时要开发对人体有益的材料，如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等。
产品可循环在再生和回收利用，无污染废弃物，以防止二次污染。
随着城市化、工业化进程的加快和生产力水平的大幅度提高，全球性资源匮乏和能源短缺现象日益严重，大量的建筑废弃物等待处理，废旧物品的再生利用成为亟待解决的问题。“环保、生态、绿色、 健康”，已成为21 世纪人类生活的主题。随着“绿色奥运”的成功举行，“绿色环保”已成为现代人追求的生活目标。目前，世界各国的城市规划、建筑设计都强调以绿色建筑为宗旨的绿色环境。绿色环境是指人类生存的环境必须受到良好和有效的保护， 是指达到生态环境标准、无污染的标志。为满足绿色环境的要求，土木工程材料应具有健康、安全、保保的基本特征，满足轻质、高强、耐用、多功能的优良技术性能和美观的美学功能。
4.结语
土木工程材料与人类的生活及生产息息相关。随着科技的进步和社会的发展，人类对土木工程材料的要求不仅需要其满足工程需要，而且要适应环保的要求，绿色建材将是未来土木工程材料的发展方向。木工程材料的发展的过程是随着 社会生产力一起进行的，它和工程技术的进步有着不可分割的联系。工程中选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换，在未来，基于材料原有的性质的基础上，“可持续发展”将是衡量建筑工程的一把尺子。
参考文献:
［1］湖南大学，天津大学，同济大学等.土木工程材料［M］．北京: 中国建筑工业出版社，2002:28
［2］ 刘立荣，陈建青，苟一静．中国主要建筑材料的发展与利用［J］.陕西建筑，2009，
(7) : 1－2:32
［3］王福川.土木工程材料[M].湖北：中国建材工业出版社，2007：55
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