浅谈土木工程材料发展趋势

[摘要]简介了土木工程材料现状，综合比较了当前建材使用缺陷，阐述了生态材料、智能材料的应用前景和优劣性，强调了建材节能的重要性

[关键词]土木工程材料生态建材节能效应智能材料

中图分类号：TU50-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0175-01土木工程材料是指土木工程中使用的各种材料及其制品，它是一切土木工程的物质基础，决定着工程的使用质量和寿命。随着社会发展和科技进步，人类对建筑材料的使用性能、外观、环保性等各方面的要求越来越高，对材料质量、节能效果也越来越看重。

土木工程材料按照其特性规格有不同种分类方法，其更新换代也随着建筑工艺创新不断加速。进入21世纪以来，人类对生存空间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挑战。特别是“十八大”关于城镇化的全面推进，预示着我国未来几十年的的经济发展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。

1、土木工程材料发展现状

作为传统的土木工程材料，木材、石灰、水泥、沥青、混凝土、砌筑材料、钢筋混凝土等构筑了工业和民用建筑的基础。随着材料科学与工程学的形成发展，土木工程材料性能和质量不断改善，品种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功能的新型土木工程材料，如绝热材料、吸声隔声材料、各种装饰材料、耐热防火材料、防水抗渗材料以及耐磨、耐腐蚀、防爆和防辐射材料等应运而生。

随着城市化、工业化进程的加快和生产力水平的大幅度提高，全球性资源匮乏和能源短缺现象日益严重，大量的建筑废弃物等待处理，废旧物品的再生利用成为亟待解决的问题。“环保、生态、绿色、健康”，已成为21 世纪人类生活的主题。

因此，现阶段土木工程材料的使用，不仅要满足轻质、高强、耐用、多功能的优良技术性能和美观的美学功能，更要具备健康、安全、环保的基本特征。也正是在这种需要的带动下，以生态建材、智能建材为代表的新型材料越来越得到人们的青睐，同时，人们建筑节能材料的需求也呼之欲出。

2、发展生态建材是趋势

材料及其制品的制造、使用及废弃过程是造成能源短缺、资源过度消耗和枯竭以及环境污染的主要原因之一。长期以来，我国走的是一条高投入、高能耗、高污染、高资源消耗的建筑发展道路。在工程建设中，建筑材料的生产、使用及回收，不仅消耗了大量的资源和能量，而且带来了严重的环境污染问题。因此，寻找既能满足材料性能的要求，又不破坏环境，而且还能够改善环境的“生态建材”是当前土木工程发展的趋势。

2.1 使用生态建材的优势

生态建材又称绿色建材、环保建材和健康建材，是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。

1）生态材料生产所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾、

废液等废弃物；

2）生态材料采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术；

3）生态材料在产品配制或生产过程中，没有使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物、添加剂等对有环境造成污染的物质；

4）生态材料产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康，产品具有多功能化。

2.2 生态建材的应用和意义

目前，生态建材在土木工程中已得到初步推广，在高层建筑、隧道工程中的应用也不断广泛，使用效果和质量亦越来越多的得到肯定。诸如钢结构、木材陶瓷、工业废渣微晶玻璃等生态建材不断为人们所常见。生态建材追求的不仅是具有先进的使用性能，而且是从材料的制造、使用、废弃直到再生的整个生命周期中必须具备与生态环境的协调性及舒适性，它满足可持续发展的需要，做到了发展与环境的统一，现代与长远的结合，这样符合现代人的需要，又不损害后代人对环境、资源的更大需求。

3、建筑材料节能化的必要性

生态建材的发展离不开材料的节能化，在材料节能问题上做文章能使建筑本身得到巨大的经济效益，纵观土木工程材料节能发展历程，会发现两项基本特征：（1）建筑材料和技术的发展为建筑节能提供原动力。相比于以往简单的砖、石块、混凝土等墙体保温材料，玻化微珠保温砂浆、酚醛板、聚氨酯板、合成高分子防水卷材等新型保温材料的运用使得建筑更加节能环保，墙体保温质量也得到很好的满足。

（2）提高建筑施工工艺是建筑技能环保的重要途径。在大量工程实例中，施工人员发现适当改变施工工艺能使得建筑更加节能环保，由此而提炼出的屋面节能技术和地面、楼板及楼梯间隔墙技术、建筑遮阳技术都是典型代表，也催生出了“建筑节能技术与工程”这门新学科的出现。

4、智能材料成为新的发展方向

智能材料是21世纪新诞生的一种材料，其灵感源于仿生物学，特指具有感知环境刺激，并且对环境的刺激进行分析、处理、判断，采取适当的措施进行适度反应的具有智能特性的新型材料。智能材料具有传感、反馈、自我诊断修复等功能，是横跨多个专业而产生的新产品。

现阶段，智能材料在具体结构的安全检测、根基桥梁检测及损坏评估方面已经获得初步成果，在研究和土木工程结构实践应用中已经突现出其优越性能。例如在地基中放入光线传感器，可直接判断根基是否破坏；把碳纤维材料放置于水泥溶浆中，根据其变硬特性而电阻随外界压力变化而变化，可在内部结构接近损坏区或破坏区时进行自动报警。

智能材料在土木工程中的应用，是材料科学、计算机科学、自动化控制技术发展的重要阶段，对土木工程的发展有着极其深远的影响，是土木工程材料发展的最终方向。

5、结语

土木工程材料与人类的生活及生产息息相关，因此我们应该对土木工程材料未来的发展有一个清醒而明确的认识。无论是当前全球面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化三大难题，亦或是人们越来越关注的生活质量和环境，都与土木工程材料的发展密切相关。也正因为如此，生态材料、智能材料、建材节能化才得到越来越多的关注和重视，作为新世纪的土木专业人员，我们应该从现在开始树立“绿