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基于土木工程材料發展趨勢的探討

作者:2017-06-17 17:10文章來源:未知

  隨著人類文明及科學技術的發展,土木工程材料的不斷進步與改善?,F代土木工程中,傳統的土、石等材料的主導地位已逐漸被新型材料所取代。目前,水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是不可替代的結構材料;新型合金、陶瓷、玻璃、有機材料及其他人工合成材料、各種復合材料等在土木工程中占有愈來愈重要的位置。

  土木工程材料現狀及要求

  與以往相比,當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善,隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善。隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外,隨著技術的進步,傳統的應用方式也發生了較大變化,現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好,為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。首先工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。

  1. 從土木工程材料的來源來看

  鑒于土木工程材料的用量巨大,尤其在應用方面,經過長期使用的不斷累積,單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。從另一方面來看,由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高,傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此,以天然材料為主要材料的時代即將結束,取而代之的將是各種人工材料,這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節能化和綠色化等方向發展。

  2. 從土木工程對材料技術性能要求的方面來看

  技術性能的要求也越來越多,各種物理性能指標的要求也越來越高,從而表現為未來建筑材料的發展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。

  3. 從土木工程材料應用的發展趨勢來看

  為滿足現代土木工程結構性能和施工技術的要求,材料應用也向著工業化的方向發展。例如,水泥混凝土等結構性能向著預制化和商品化的方向發展,材料向著半成品或成品的方向延伸,材料的加工、貯存、使用、運輸及其他施工技術的機械化、自動化水平不斷提高,勞動強度逐漸下降。這不僅改變著材料在使用過程中的性能表現,也逐漸改變著人們對于土木工程使用的手段和觀念。

  新型土木工程材料綠色建材

  土木工程材料行業對資源的利用和對環境的影響都占據著重要的位置,在產值、能耗、環保等方面都是國民經濟中的大戶,為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料,避免新型材料的生產和發展對環境造成危害,綠色建材應運而生。目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:

  1. 利用廢渣類物質為原料生產的建材,這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優點是節能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續研究和開發更為成熟的生產技術,使這類產品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準。

  2. 利用化學石膏生產的建材產品,用工業廢石膏代替天然石膏,利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環境的危害,符合可持續發展戰略。

  3. 利用廢棄的有機物生產的建材產品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料,如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染,還節約了石油等資源,符合在資源可持續發展方面的基本要求。

  4. 利用各種代木材料,用其他廢料制造的代木材料在生產使用中不會有害人的身體健康,利用高興技術使其成本和能耗降低,將是未來綠色建材的主要發展方向。

  5. 利用來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產的低成本健康建材,不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據這些地方的性質和特點,利用現代技術,可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。

  土木工程材料的發展趨勢眾多現象表明進入21 世紀以后,在我國甚至是全世界范圍內,土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向:研制高性能材料,例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料,以及充分利用和發揮各種材料的特性,采用復合技術,制造出具有特殊功能的復合材料。

  充分利用地方材料,盡量減少天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源,以及保護自然資源和維護生態環境的平衡。節約能源,采用低能耗、無環境污染的生產技術,優先開發、生產低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節能型材料。

  材料生產中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料,如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等,同時要開發對人體有益的材料,如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。

  產品可循環在再生和回收利用,無污染廢棄物,以防止二次污染。

  總而言之,土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料發展的過程是隨著社會生產力發展而發展,它和工程技術進步有著不可分割的聯系。隨著建筑行業的不斷發展壯大,新型建筑材料應加大科技創新,不斷提高建材的環保指標,研發真正的綠色建材產品,不斷拓寬市場領域,把握未來新型建材的脈搏。未來新型建筑材料將全面普及到建筑業的方方面面,成為時代的需求,是未來建筑行業發展的新的技術風向標。在未來,基于材料原有的性質的基礎上,可持續發展將是衡量建筑工程的一把尺子。

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