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谈土木工程材料的历史演变与现状及发展趋势

作者:曹景运

  【摘 要】中国国务院学位委员会在学科简介中定义为:“土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称,它既指工程建设的对象,即建在地上,地下,水中的工程设施,也指所用的材料、设备和所进行的勘测设计,施工,保养,维修等技术”。可见土木工程的内容是非常广泛的,它和广大人民群众的日常生活息息相关,在国民经济中起着非常重要的作用。

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  【关键词】建筑;结构;历史
  一、土木工程材料的历史演变
  其实土木工程材料也是随着时代的发展而改变的,我们一直在探索,寻找一种较为节省而又环保的材料,但这是个非常漫长的过程。从公园前5000起的旧石器时代,到17世纪中叶。在这一时期,所用的材料主要取之于自然界,如石块,草筋,土坯,茅草等等。可想而知,以前用这种材料所建造的建筑是经不起风吹雨打的。但与此同时,依然留下了很多有历史价值的建筑。在这时期西方的的建筑材料主要是石头,岩石所垒制而成的,相比其他材料的建筑还是比较坚固的,至今依然留存于世,比如:埃及的金字塔,希腊的帕特农神庙等等,整体支撑全靠巨石砌成的石柱。也可谓世界奇迹了。
  而在中国古代或者是近代的建筑中,多用木制材料加砖石建成,木材是传统的建筑材料,在古建筑中得到了广泛的应用,在结构上,木材主要用于构架和屋顶,如梁、柱、橼、望板、斗拱等,我见到过许多建筑均为木结构,如北京的天坛,山东曲阜孔庙奎文阁,山西应县佛宫寺释迦塔等等,它们在建筑技术和艺术上均有很高的水平,并具有独特的风格,木材在建筑工程中还常用作混凝土模版及木桩等,在国内外,木材历来被广泛使用与建筑室内装修与装饰,他给人以自然美的享受,还能使室内空间产生温暖与亲切感,在古建筑中,木材更是用作细木装修的重要材料,这是一种公益要求极高的艺术装饰,木材忧郁其特性,作为建筑材料有其独特的优势,首先绿色环保,可再生、可降解,另外施工简易,工期短,部仅冬暖夏凉还有优良的抗震性能。木质材料是无处不见的,无论走进苏州的园林也好还是博物馆也好,同时也能深刻的感受到木给予中国人的深厚感情。为何有的木质建筑百年甚至千年没有腐烂,而完好的保留至今呢?因为选用的木质材料也是有方式的,一般选用柚木杉木等优质木材,跟现在的人工造林的木头都无法比拟,于是一个问题产生了,再好的木头也是要经过风吹日晒雨淋,也避免不了虫子的腐蚀。然而很久以前人们就发现了桐油这种优质材料,这是一种带干性植物油,具有干燥快、比重轻、光泽度好、附着力强、耐热、耐酸、耐碱、防腐、等特性,用途广泛。因此,涂刷桐油进行防腐工作,是使古建筑保存至今的一个重要原因。可见,中国古代的居民是如此聪慧的运用化学物理的知识对木材进行处理,很好的解决的木材易腐烂的问题。
  在当时,砖石材料同样是受欢迎的,因为这种材料质地坚硬,适合修建桥梁,水利,还有用作巩固边防的材料。例如,赵州桥,都江堰,万里长城等等。古代因科学技术的落后木质材料和石料可以说是当时的主要材料。
  二、土木工程材料的现状

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  在当时,砖石材料同样是受欢迎的,因为这种材料质地坚硬,适合修建桥梁,水利,还有用作巩固边防的材料。例如,赵州桥,都江堰,万里长城等等。古代因科学技术的落后木质材料和石料可以说是当时的主要材料。
  二、土木工程材料的现状
  随着人类社会生产力的发展和科技的进步土木工程也得到了快速发展,我国自进入新时期以来受经济发展和政策改革等因素影响,一大批的高楼大厦、桥梁、铁路建设让土木工程在社会生产中发挥着独特的作用,在这个大背景下土木工程材料作为土木工程实施的主体,一直是社会重点关注的内容。所用材料不同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。与以往相比,当代土木工程材料的力学物理性能已获得明显改善,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、耐久性及其功能有所改善。考虑到建筑各方面的性能,当才最常见的建筑材料是混凝土材料,水泥,钢筋金属材料,还有沥青,橡胶等高分子材料。高分子材料、新型金属材料和各种复合材料的出现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。根据国家政策的号召和新的发展理念的提出,“绿色”一词更是体现在我们生活中的方方面面,因此要倡导“绿色建材”这一概念,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。
  三、土木工程材料未来发展趋势

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  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,还要求兼具防菌、灭菌、抗静电、防射线、防水、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。
  四、总结
  随着社会的进步和科学技术的不断提高,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。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]刘玉凯.分析当代土木工程的特点以及未来的发展趋势[J]. 江西建材, 2015(02).
  [2]溫大宁.浅谈土木工程的现状与未来发展趋势[J].门窗,2014(01).
  [3]丁伟.分析土木工程的现状及其未来发展趋势[J].科技创新与应用, 2013(20).

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