談土木工程材料的歷史演變與現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

曹景運

【摘 要】中國國務(wù)院學(xué)位委員會在學(xué)科簡介中定義為：“土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱，它既指工程建設(shè)的對象，即建在地上，地下，水中的工程設(shè)施，也指所用的材料、設(shè)備和所進行的勘測設(shè)計，施工，保養(yǎng)，維修等技術(shù)”?？梢娡聊竟こ痰膬?nèi)容是非常廣泛的，它和廣大人民群眾的日常生活息息相關(guān)，在國民經(jīng)濟中起著非常重要的作用。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)；歷史

一、土木工程材料的歷史演變

其實土木工程材料也是隨著時代的發(fā)展而改變的，我們一直在探索，尋找一種較為節(jié)省而又環(huán)保的材料，但這是個非常漫長的過程。從公園前5000起的舊石器時代，到17世紀(jì)中葉。在這一時期，所用的材料主要取之于自然界，如石塊，草筋，土坯，茅草等等?？上攵?，以前用這種材料所建造的建筑是經(jīng)不起風(fēng)吹雨打的。但與此同時，依然留下了很多有歷史價值的建筑。在這時期西方的的建筑材料主要是石頭，巖石所壘制而成的，相比其他材料的建筑還是比較堅固的，至今依然留存于世，比如：埃及的金字塔，希臘的帕特農(nóng)神廟等等，整體支撐全靠巨石砌成的石柱。也可謂世界奇跡了。

而在中國古代或者是近代的建筑中，多用木制材料加磚石建成，木材是傳統(tǒng)的建筑材料，在古建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)上，木材主要用于構(gòu)架和屋頂，如梁、柱、櫞、望板、斗拱等，我見到過許多建筑均為木結(jié)構(gòu)，如北京的天壇，山東曲阜孔廟奎文閣，山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔等等，它們在建筑技術(shù)和藝術(shù)上均有很高的水平，并具有獨特的風(fēng)格，木材在建筑工程中還常用作混凝土模版及木樁等，在國內(nèi)外，木材歷來被廣泛使用與建筑室內(nèi)裝修與裝飾，他給人以自然美的享受，還能使室內(nèi)空間產(chǎn)生溫暖與親切感，在古建筑中，木材更是用作細木裝修的重要材料，這是一種公益要求極高的藝術(shù)裝飾，木材憂郁其特性，作為建筑材料有其獨特的優(yōu)勢，首先綠色環(huán)保，可再生、可降解，另外施工簡易，工期短，部僅冬暖夏涼還有優(yōu)良的抗震性能。木質(zhì)材料是無處不見的，無論走進蘇州的園林也好還是博物館也好，同時也能深刻的感受到木給予中國人的深厚感情。為何有的木質(zhì)建筑百年甚至千年沒有腐爛，而完好的保留至今呢？因為選用的木質(zhì)材料也是有方式的，一般選用柚木杉木等優(yōu)質(zhì)木材，跟現(xiàn)在的人工造林的木頭都無法比擬，于是一個問題產(chǎn)生了，再好的木頭也是要經(jīng)過風(fēng)吹日曬雨淋，也避免不了蟲子的腐蝕。然而很久以前人們就發(fā)現(xiàn)了桐油這種優(yōu)質(zhì)材料，這是一種帶干性植物油，具有干燥快、比重輕、光澤度好、附著力強、耐熱、耐酸、耐堿、防腐、等特性，用途廣泛。因此，涂刷桐油進行防腐工作，是使古建筑保存至今的一個重要原因?？梢?，中國古代的居民是如此聰慧的運用化學(xué)物理的知識對木材進行處理，很好的解決的木材易腐爛的問題。

在當(dāng)時，磚石材料同樣是受歡迎的，因為這種材料質(zhì)地堅硬，適合修建橋梁，水利，還有用作鞏固邊防的材料。例如，趙州橋，都江堰，萬里長城等等。古代因科學(xué)技術(shù)的落后木質(zhì)材料和石料可以說是當(dāng)時的主要材料。

二、土木工程材料的現(xiàn)狀

隨著人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展和科技的進步土木工程也得到了快速發(fā)展，我國自進入新時期以來受經(jīng)濟發(fā)展和政策改革等因素影響，一大批的高樓大廈、橋梁、鐵路建設(shè)讓土木工程在社會生產(chǎn)中發(fā)揮著獨特的作用，在這個大背景下土木工程材料作為土木工程實施的主體，一直是社會重點關(guān)注的內(nèi)容。所用材料不同直接影響建筑物或構(gòu)筑物的性能、功能、使用年限和經(jīng)濟成本，從而影響人類生活空間的安全性和舒適性。與以往相比，當(dāng)代土木工程材料的力學(xué)物理性能已獲得明顯改善，隨著現(xiàn)代陶瓷與玻璃性能的改進，其應(yīng)用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其功能有所改善。考慮到建筑各方面的性能，當(dāng)才最常見的建筑材料是混凝土材料，水泥，鋼筋金屬材料，還有瀝青，橡膠等高分子材料。高分子材料、新型金屬材料和各種復(fù)合材料的出現(xiàn)使土木工程的功能和外觀發(fā)生了根本性的變革?，F(xiàn)代土木工程材料中混凝土的強度等級比以往的混凝土更高，并且出現(xiàn)了高性能混凝土和纖維混凝土。根據(jù)國家政策的號召和新的發(fā)展理念的提出，“綠色”一詞更是體現(xiàn)在我們生活中的方方面面，因此要倡導(dǎo)“綠色建材”這一概念，采用建材衛(wèi)生生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的無公害、無污染、無放射性、有利于環(huán)境保護和個人身體健康安全的建筑和裝飾材料。

三、土木工程材料未來發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和建筑工業(yè)發(fā)展的需要，一大批新型土木工程材料應(yīng)運而生，而社會的進步、環(huán)境保護和節(jié)能降耗及建筑業(yè)的發(fā)展，又對土木工程材料提出了更高的要求。因而，今后一段時間內(nèi)，土木工程材料將向以下幾個方向發(fā)展。

（1）復(fù)合化。單一的材料往往難以滿足要求，復(fù)合材料應(yīng)運而生。所謂復(fù)合技術(shù)是將有機和有機、有機和無機、無機和無機材料在一定的條件下，按適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合。然后經(jīng)過一定的工藝條件有效地將幾種材料的優(yōu)良性結(jié)合起來，從而得到性能優(yōu)良的復(fù)合材料。

（2）多功能化。隨著人們生活水平的提高，對材料的功能的要求越來越高，要求新型材料從單一功能向多功能方向發(fā)展。即要求材料不僅要滿足一般的使用要求，還要求兼具防菌、滅菌、抗靜電、防射線、防水、防火、自潔智能等功能。

（3）節(jié)能化、綠色化?，F(xiàn)代人們要求材料不但有良好的使用功能，還要求材料無毒、對人體健康無害、對環(huán)境不會產(chǎn)生不良影響，即綠色土木工程材料。

四、總結(jié)

隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，各國世博館展示給大家的不再遙不可及，土木工程材料一定會多功能化，智能化，節(jié)能化。綜上所述，生態(tài)材料是未來土木工程材料的重點，研究創(chuàng)造生態(tài)建材，是一項意義重大又十分迫切的任務(wù)?？萍荚诎l(fā)展，社會在進步，新型材料的研發(fā)與應(yīng)用必將給人類帶來無可估量的裨益。

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