材料与土木工程.doc

摘要： 土木工程材料是我国经济发展和社会进步的重要基础原材料之一。人类进入21世纪以来，对生存空间以及环境的要求达到了一个前所未有的高度。这对土木工程材料的生产研究使用和发展提出了更新的要求和挑战。特别是小康社会的建设和城镇化的全面推进，乃至整个现代化建设的实施，预示着我国未来几十年的的经济发展和社会进步对土木工程材料有着更大的市场需求，也意味着我国土木工程材料领域有着巨大的发展空间。因此，了解土木工程材料的的发展状况、把握土木工程材料的发展趋势显得尤为重要。墙体材料。发达国家由于工业和技术水平的优势以及对墙体材料产品的性能与使用要求较高，墙体材料的发展起步较早，且在短期内迅速的发展起来。纵观发达国家墙体材料的发展，总的特点是：产品结构合理化；生产技术高层化；生产设备大型化、规模化；生产过程机械化、自动化。土木工程涂料。土木工程涂料无公害，功能全。水乳型涂料成为建筑涂料的主流。无机高分子涂料得到快速发展。土木工程塑料。塑料管道因质轻，、耐腐蚀、不结垢等优点，在工业发达国家已经广泛应用于住宅建筑、工程建筑和农业中，从生产到应用技术都已成熟，已成为建筑塑料中应用量最大的品种。塑料门窗因具有气密性好、隔热、隔声、防结露等优点，在国外发展很快。塑料地板是国外应用最广泛的铺地材料。土木工程防水材料。发达国家屋面防水材料以改性沥青油毡和高分子卷材为主。改性沥青防水卷材在美、法、意、日等国家占主导地位；高分子卷材因其优良的性能和施工简便，污染少，应用量呈增长趋势，并向复合化方向发展；防水涂料以橡胶为主，并向功能性方向发展高档防水涂料生产设备正规化，除可控温度、速度和搅拌装置外，还有研磨、生产预处理、自动称量、自动灌溉等装置，设备型号功能越来越全。2.我国土木工程材料工业与世界先进水平的主要差距总体水平分析我国土木工程材料就产量来说，可以称为世界大国。但无论是产品结构、产品品种、档次、质量、性能、配套水平，还是工艺，技术装备，管理水平等均与世界先进水品相差甚远，是一个“大而不强”，甚至是“大而落后”的典型产业。土木工程装饰装修材料虽然起步较晚，但起点较高，因此，相对与其他几类材料而言，水平较高，与世界先进水平差距不很突出。在防水材料方面，虽然国际市场上现有的主要产品国内都有生产，但先进产品的量并不大，而且生产技术和装备水平都十分落后。在保温材料方面，无论就其产品结构还是技术水平等方面的差距都很大。土木工程材料工业与世界先进年水平的差距我国是墙体材料的生产大国，但又是粘土砖的生产王国，就整体而言，与世界先进水平差距很大。主要表现在：产品落后，结构很不合理。装备陈旧落后、机械化程度低、劳动生产率低、产品强度低、质量差。土木工程材料的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。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。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。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。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。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。改革开放以来，中国的各个方面都加速了前进的步伐，土木工程材料的发展目前呈现了新的转机，伴随着中国建筑工程、基础工程、国防防护工程的大规模兴建和前所未有的发展速度，高速公路、高速铁路、地下工程、大型和超大型桥梁工程，水电-核电-风电工程、国家治山治水与治海治沙工程，南水北调与西气东输工程等等，其建设规模空前，如高速公路通车里程由1.7万公里扩大到2.74万公里，铁道建设从2006年到2010年政府将投资125000亿人民币建设17000公里、时速达300350KM/小时的新干线，电力方向的建设与发展遍及全国各个省份，所有这些无一不与新型、高性能、高抗力的土木工程材料息息相关。2007年我国水泥产量13.6亿吨，不仅居世界首位，而且占世界总产量的50%。混凝土产量超过70亿吨，居世界第一，占全世界总产量的45%以上。特别是对土木工程材料的性能和功能的要求越来越高，这就大大推动和促进了土木工程材料基本理论和应用技术的发展，已是土木工程材料自主创新的重要推动力。1 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的性能改进，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。随着现代陶瓷与玻璃的性能改进，其应用范围与使用功能已经大大拓宽。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进步，但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。首先工程中的性能表现比以往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进步，但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。 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。论文参考网。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。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”应运而生。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。论文参考网。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。论文参考网。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