土木工程在环境工程方面的应用与发展.doc

32a7b223c2cb82e61e93aa4644cacba3.pdf第 6 页 共 6 页土木工程在环境工程方面的应用与发展姓名：梁潇 学号：2010011459班级：环工1003摘要：介绍了环境工程与土木工程的联系，环境工程材料,绿色建材的应用及领域所取得的进展。关键词：环境工程材料；绿化建材；土木工程建筑引言：材料是人类文明进步的物质基础和先导，材料科学的发展水平在一定程度上代表了一个国家工业水平的高低，目前很多高新技术的瓶颈归根结底都是要解决材料问题。环境材料的出现是现代文明社会的理智决择，也是人类当前和未来发展的必由之路。土木工程与环境工程：（一）定义：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。（二）联系：环境工程是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程同生物学中的生态学、医学中的环境卫生学和环境医学，以及环境物理学和环境化学有关。由于环境工程处在初创阶段，学科的领域还在发展，但其核心是环境污染源的治理。土木工程涉及的是主体结构,环境工程涉及的是安装的排污合理与节能等问题。所以联系就是,土木工程是环境工程的基础，在土木工程存在的实体的基础上环境工程一直在秉持着环保利人的态度在发挥着主导作用。环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视，土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关，又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。材料一方面推动着人类社会的物质文明，而另一方面又大量消耗资源和能源，并在生产、使用和废弃过程中排放大量的污染物，危害环境和恶化人类赖以生存的空间。现实要求人类从环境保护角度出发，重新认识和评价人类过去在材料研究、材料开发、材料使用和材料回收等方面的行为。环境材料的出现是现代文明社会的理智抉择，也是人类当前和未来发展的必由之路。环境材料并不是一种完全独立的材料种类，也不全是高新技术材料，有许多传统材料本身就具有环境材料特征或可以发展成环境材料，事实上现存的任何一种材料，一旦引入环境意识加以改造，使之与环境有良好的协调性，就应列为环境材料。另外，从发展现点看环境材料是可持续发展的。环境材料包括许许多多的方面，环境工程材料就是其中的一个不可缺少的方面。环境工程材料包括环境净化材料、环境修复材料以及环境替代材料。治理大气污染的吸附、吸收和催化转化材料，治理水污染的过滤、吸附、氧化还原材料，减少有害固态废弃物污染的固体隔离材料，噪声控制材料、电磁防护材料等，都属于环境净化材料；另外还包括过滤、分离、杀菌、消毒材料等。防止土壤沙漠化的固沙植被材料属于环境修复材料。从材料的全生命周期进行考虑，环境替代材料可以被划归在环境协调性材料里面。（三）中国的土木工程要走可持续发展之路我国的土木工程有自己的特殊性，“中国是世界上人口最多的国家，一项大资源，亿一除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。放眼世界，美国的现代化进程可谓先进，而现今资料表明：未来美国要投入16000亿美元来解决已建工程的不安全状态，譬如，氯离子所引发的建筑锈蚀等等。作为当代土木工程师，在传承前人辉煌成就的同时，也必须多多吸取已出事故的教训，在今（四）常见的绿色建材在土木工程中的应用按照土木工程材料功能分类，从结构材料和功能材料两方面来介绍绿色建材在其领域的应用。1 结构材料传统的结构用建筑材料有木材、石材、粘土砖、钢材和混凝土，现代结构用材料主要是钢材和混凝土。1）.木材、石材，这两种材料是自然界提供给人类最直接的建筑材料，不经加工或通过简单的加工就可用于建筑。木材和石材消耗自然资源，由于木材是可再生的永续的材料，如果自然界木材的生长量与人类的消耗量相平衡，那么木材是最绿色的建筑材料。石材虽然消耗了矿山资源，但由于它的耐久性较好，生产能耗低，重复利用率高，可以说它也具有绿色建筑材料的特征。目前能大规模取代木材的新型绿色建材还不是很多，其中应用较多的一种绿色建材是竹材人造板。我国是森林资源贫乏的国家,但我国的竹类资源十分丰富,素有“竹子王国”的美誉，因此好多人把竹材资源看作是替代木材的好的后备资源。竹材人造板是以竹材为原料,经过一系列的机械和化学加工,在一定的温度和压力下,借助胶粘剂或竹材自身的结合力的作用,胶合而成的板状材料，具有强度高、硬度大、韧性好、耐磨等优点,可用替代木材作建筑模板等。竹材人造板按竹片法可分为竹材胶合板、竹材集成地板、竹材集成材。按竹蔑法可分为竹编胶合板、竹帘胶合板、竹蔑层压板、竹材胶合模板。按竹材碎料法可分为竹材刨花板。按复合法可分竹木复合胶合板、竹木复合层积材、竹木复合地板等。由于竹结构具有如上所述的众多优点, 绿色建材竹材人造板在土木工程领域的应用前景广阔。2）.粘土砖，其能耗是比较低的，但它是以破坏良田为代价且是不可恢复的，可以说是最不绿色的建筑材料。20世纪90年代开始限制使用粘土砖到如今粘土砖已禁止生产和使用。粘土砖的绿色替代建材的主要发展方向是利用工业废渣替代部分或全部天然粘土资源的新型建材。我国近年工业废渣年排放量近10亿吨，累计总量已达66 亿吨，利用率却仅有40%而实际上绝大部分工业废渣均可作为粘土砖的原料，加以利用则可节约土地，节省能源，保护环境。如利用粉煤灰可生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸压砖、粉煤灰蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砌块等。利用煤矸石可生产烧实心砖和空心砖，采用蒸压养护又可生产煤矸石砖、煤矸石空心砌块，采用煤矸石作为骨料还可生产煤矸石轻骨料砼小型空心砌块等。利用尾矿类废料，如铁、铝、铜及各种稀土、非金属矿尾矿等，可作为原料生产砖、小型混凝土空心砌块、蒸压灰砂砖等。利用其他废渣如炉渣、炼铁矿渣、钢渣、冶金化工企业排出的高炉水淬矿渣、电石渣、冶炼厂排出的赤泥等，通过采用不同的生产工艺，与其他材料相混合，可生产烧结砖、蒸压砖、加气混凝土、内外墙板等。由于工业废渣来源丰富，其力学性能普遍优于粘土砖，并且可以满足不同使用环境的要求，所以具有广阔的应用前景。3）.钢材，资料表明，耗能和环境污染物排放上钢材是最多的。由于钢材的不可替代性，因此“绿色钢材”主要发展方向是在生产过程中如何提高钢材的绿色指标上下功夫，研究发展新技术、新生产工艺，努力降低生产能耗，减少污染物排放，对生产过程中产生的废弃物资源化，加快钢材的绿色化进程。4）.混凝土，由水泥和集料组成，是复合材料，它的生产能耗主要是由水泥生产造成的。而传统的水泥生产需要消耗大量的资源与能量，并且对环境的污染较大，所以水泥生产工艺的改善是绿色混凝土发展的重要方向。目前水泥绿色生产工艺主要采用新型干法生产工艺取代落后的立窑等工艺。现今土木工程使用的绿色混凝土主要有低碱性混凝土，多孔混凝土，植被混凝土，护坡植被混凝土，透水性混凝土，吸收分解NOx的光催化混凝土，生态净水混凝土等。其中应用较为广泛的是多孔混凝土。多孔混凝土也称为无砂混凝土，它只有粗骨料，没有细骨料，直接用水泥作为黏结剂连接粗骨料，它具有连续空隙结构的特征，其透气和透水性能良好，连续空隙可以作为生物栖息繁衍的地方，而且可以降低环境负荷。多孔混凝土按其气孔结构形成的方式不同,又可分为泡沫混凝土和加气混凝土两大类。2 功能材料目前国内外各种功能材料迅速发展，材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 % 。我国高技术（863）计划、国家重大基础研究（973）计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。除了利用材料的某些特殊功能外，如防水、装饰、保温等，具有新的功能的材料也不断涌现，主要包括储氢材料、梯度功能材料、智能材料、功能陶瓷材料、超导材料、信息材料、光学功能材料、功能复合材料、分离材料、生物医用等。绿色功能材料主要体现在一下三个方面：1).节能功能材料。如各类新型保温隔热材料，常见的产品主要有聚苯乙烯复合板、聚氨酯复合板、岩棉复合板、钢丝网架聚苯乙烯保温墙板等，这些产品具有很好的保温隔热性能。节能保温玻璃如中空玻璃、太阳能热反射玻璃等。2).充分利用天然能源的功能材料，将太阳能发电、热能利用与建筑外墙材料、窗户材料、屋面材料和构件一体化，形成一种崭新的建筑材料，成为建筑材料发展方向。如太阳能光电屋顶、太阳能电力墙、太阳能光电玻璃等。3). 改善居室生态环境的绿色功能材料，如健康功能材料（抗菌材料、负离子内墙涂料）、调温内墙材料、调湿内墙材料、调光材料、电磁屏蔽材料等。（五）绿色建材市场存在的问题随着绿色建材应用的不断普及，绿色建材市场暴露出的问题也日益明显。这些问题主要表现在以下四个方面：1无材不“绿”。由于国家和普通消费者对绿色建材越来越重视，许多建材厂商为了博取消费者的青睐，竞相打起了“绿色”，“健康”，“环保”建材的旗号，使得建材市场一片“绿色”。2绿色建材认证和检测过程存在漏洞。，虽然建材市场绿色建材产品很多，但大多鱼龙混杂，真正经得起检验的绿色建材并不算太多，据了解，市场上将近70% 以上的建材无产品检验报告，而且大多是委托检测报告，缺少正规检测机构的检测。其次是认证不规范，目前国家在绿色建材认证和管理方面的相关法律还不完善是造成这一现象的主要原因。3存在认识的误区。许多人把绿色建材和新型建材等同起来，绿色建材不等于新型建材。新型建材是相对于传统建材在能源资源消耗、环境污染破坏和材料性能、功能等方面的发展而提出的，而绿色建材跳出了节约能源、保护环境的范畴，从材料的全生命周期和可持续发展的角度对建材进行定义。新型材料从全生命周期考虑不一定绿色，而传统材料也不是一定不绿色。4绿色建材行业缺乏良好的发展环境。绿色建材与建筑，施工，建材等行业是密不可分的，由于绿色建材发展的法律法规不完善，各行业间缺乏协调合作，没有统一的规划，缺乏约束力。针对以上四个方面的问题，为营造良好的绿色建材市场环境，应着力解决从法律和政策上严格规范绿色建材的生产，认证，检测，销售和使用的各个环节。加强信息宣传，普及绿色建材基本知识等。绿色建材是实现建筑材料可持续发展的关键，因此，营造良好的绿色建材市场环境，促进绿色建材产业的健康发展迫在眉睫。参考文献：【1】陈志源，李启令：土木工程材料，武汉理工大学出版社【2】张叶田，岳慧：竹材人造板一种理想的工程结构材料J,建筑知识,2004 ,24【3】林炳怀：绿色建材及其可持续发展J，产业透视，2003，12【4】施惠生，姚玉梅：绿色建材及发展趋势J，建材技术于应用，2007，10【5】李湘洲.怎样实现墙体材料的绿色化J，砖瓦世界, 2005, ( 3)【6】姚雷，贾开武，李晓芝：节约型社会与绿色建筑材料，山西建筑，2008，3【7】谭月华：发展多孔混凝土促进墙材革新，房材与应用，2003，2【8】马晓霞：绿色建材的发展研