談土木工程材料的歷史演變與現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

曹景運(yùn)

【摘 要】中國(guó)國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)在學(xué)科簡(jiǎn)介中定義為：“土木工程是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱(chēng)，它既指工程建設(shè)的對(duì)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(jìn)行的勘測(cè)設(shè)計(jì)，施工，保養(yǎng)，維修等技術(shù)”。可見(jiàn)土木工程的內(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(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shí)土木工程材料也是隨著時(shí)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(gè)非常漫長(zhǎng)的過(guò)程。從公園前5000起的舊石器時(shí)代，到17世紀(jì)中葉。在這一時(shí)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。可想而知，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(shí)，依然留下了很多有歷史價(jià)值的建筑。在這時(shí)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(jiān)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(guó)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(jiàn)到過(guò)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?cè)诮ㄖ夹g(shù)和藝術(shù)上均有很高的水平，并具有獨(dú)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(guó)內(nèi)外，木材歷來(lái)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(xì)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，首先綠色環(huán)保，可再生、可降解，另外施工簡(jiǎn)易，工期短，部?jī)H冬暖夏涼還有優(yōu)良的抗震性能。木質(zhì)材料是無(wú)處不見(jiàn)的，無(wú)論走進(jìn)蘇州的園林也好還是博物館也好，同時(shí)也能深刻的感受到木給予中國(guó)人的深厚感情。為何有的木質(zhì)建筑百年甚至千年沒(méi)有腐爛，而完好的保留至今呢？因?yàn)檫x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(wú)法比擬，于是一個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生了，再好的木頭也是要經(jīng)過(guò)風(fēng)吹日曬雨淋，也避免不了蟲(chóng)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(qiáng)、耐熱、耐酸、耐堿、防腐、等特性，用途廣泛。因此，涂刷桐油進(jìn)行防腐工作，是使古建筑保存至今的一個(gè)重要原因。可見(jiàn)，中國(guó)古代的居民是如此聰慧的運(yùn)用化學(xué)物理的知識(shí)對(duì)木材進(jìn)行處理，很好的解決的木材易腐爛的問(wèn)題。

在當(dāng)時(shí)，磚石材料同樣是受歡迎的，因?yàn)檫@種材料質(zhì)地堅(jiān)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(wàn)里長(zhǎng)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(shuō)是當(dāng)時(shí)的主要材料。

二、土木工程材料的現(xiàn)狀

隨著人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科技的進(jìn)步土木工程也得到了快速發(fā)展，我國(guó)自進(jìn)入新時(shí)期以來(lái)受經(jīng)濟(jì)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(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著獨(dú)特的作用，在這個(gè)大背景下土木工程材料作為土木工程實(shí)施的主體，一直是社會(huì)重點(diǎn)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(jì)成本，從而影響人類(lèi)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(jìn)，其應(yīng)用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強(qiáng)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(jiàn)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。現(xiàn)代土木工程材料中混凝土的強(qiáng)度等級(jí)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(guó)家政策的號(hào)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(wú)公害、無(wú)污染、無(wú)放射性、有利于環(huán)境保護(hù)和個(gè)人身體健康安全的建筑和裝飾材料。

三、土木工程材料未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(yùn)而生，而社會(huì)的進(jìn)步、環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗及建筑業(yè)的發(fā)展，又對(duì)土木工程材料提出了更高的要求。因而，今后一段時(shí)間內(nèi)，土木工程材料將向以下幾個(gè)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(yùn)而生。所謂復(fù)合技術(shù)是將有機(jī)和有機(jī)、有機(jī)和無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)和無(wú)機(jī)材料在一定的條件下，按適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合。然后經(jīng)過(guò)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(lái)，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(duì)材料的功能的要求越來(lái)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。現(xiàn)代人們要求材料不但有良好的使用功能，還要求材料無(wú)毒、對(duì)人體健康無(wú)害、對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生不良影響，即綠色土木工程材料。

四、總結(jié)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，各國(guó)世博館展示給大家的不再遙不可及，土木工程材料一定會(huì)多功能化，智能化，節(jié)能化。綜上所述，生態(tài)材料是未來(lái)土木工程材料的重點(diǎn)，研究創(chuàng)造生態(tài)建材，是一項(xiàng)意義重大又十分迫切的任務(wù)。科技在發(fā)展，社會(huì)在進(jìn)步，新型材料的研發(fā)與應(yīng)用必將給人類(lèi)帶來(lái)無(wú)可估量的裨益。

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