土木建筑材料是指应用于土木工程建设中的各类材料及其制品,通常简称为建筑材料。这一领域的发展与土木工程的发展紧密相关,新材料的出现往往引领工程领域的革新,同时工程需求也会催生新材料的研发。
土木建筑材料的发展历程与土木工程的发展息息相关。自新石器时代前,人类便开始利用天然材料建造居所。随后,随着生产力提升,人造建筑材料陆续出现。在中国,早在公元前5000年,人们已经开始对天然材料进行简单加工,如烧白土、草筋泥等。后来,夯土、土坯筑墙,以及生石灰、砖、瓦、琉璃等烧土制品的制作,显示了中国人造建筑材料的悠久历史。国外方面,古埃及的烧石膏,古希腊、古罗马的石灰和掺火山灰的石灰,以及印加帝国的石工技艺都在建筑材料发展中占有重要地位。这些早期的人造材料发展,促成了许多伟大的建筑工程,如中国的长城、都江堰水利工程,埃及的金字塔,以及罗马帝国的引水道、万神殿等。工业革命后,钢材成为建筑材料,促进了大跨建筑和高耸建筑的发展。19世纪初,波特兰水泥的出现带来了混凝土和钢筋混凝土的应用。20世纪30年代以来,预应力混凝土、玻璃和陶瓷制品的大规模使用,使得土木工程的面貌发生了显著变化。建筑材料的发展不仅是土木工程进步的标志,也是人类文明建设的重要物质基础。
建筑材料可分为非金属材料、金属材料、有机材料,以及复合材料等类别。其中,非金属材料包括天然的粘土、砂砾、石材和人造的砖、瓦、陶瓷、琉璃等烧土制品;胶凝材料如水泥、生石灰、石膏;混凝土及其制品;玻璃及其制品;无机涂料、石棉、矿棉、纤维制品和熔岩制品等。金属材料则涵盖钢铁、有色金属及其合金制成的型材、管材、板材和金属制品。有机材料主要包括木材、竹材、建筑塑料、有机涂料和胶粘剂。复合材料则包括纤维增强塑料(玻璃钢)、层压材料,以及多种材料复合而成的其他建材。
建筑材料还可根据用途分为绝热材料、吸声材料、防水材料、灌浆材料,以及日益重要的装饰、装修材料等。
建筑材料因其广泛的用途和庞大的需求量,在国民经济中占有一席之地。建筑材料的需求量持续增长,其在土木建筑总造价中的比重也较大。大规模的建筑材料生产需要消耗大量能源和资源。近年来,中国建筑材料工业已成为第四大耗能行业。因此,节约和合理使用材料,降低生产和使用过程中的能耗和料耗,对于降低工程造价、节省能源和资源具有重要意义。
为了满足土木工程对材料的需求,建筑材料的开发和技术进步至关重要。除了研发新材料品种并扩大其应用范围,还需要在改善材料性能、改进生产工艺、开发利用资源等方面开展大量工作。例如,高强度钢材、冷弯型钢、高效外加剂、新品种建筑玻璃、复合墙体材料等,都能够显著提高建筑材料的功能性和效率。此外,各种装修、装饰材料的出现,极大地提升了建筑的艺术价值和居住体验。
材料性能测试技术是发展材料科学的关键支撑。为了确保材料性能在建筑中的有效发挥,并进一步提高性能,材料性能测试技术,特别是新技术,包括对材料的微观、亚微观、宏观的物理、化学、力学性能和行为的测试技术,非常重要。非破坏性测试技术正不断发展,它在生产控制和快速试验等方面具有显著优势。因此,及时采用新技术至关重要。同时,制定材料标准的工作也需要高度重视。
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土木建筑材料是指应用于土木工程建设中的各类材料及其制品,通常简称为建筑材料。这一领域的发展与土木工程的发展紧密相关,新材料的出现往往引领工程领域的革新,同时工程需求也会催生新材料的研发。
发展历史
土木建筑材料的发展历程与土木工程的发展息息相关。自新石器时代前,人类便开始利用天然材料建造居所。随后,随着生产力提升,人造建筑材料陆续出现。在中国,早在公元前5000年,人们已经开始对天然材料进行简单加工,如烧白土、草筋泥等。后来,夯土、土坯筑墙,以及生石灰、砖、瓦、琉璃等烧土制品的制作,显示了中国人造建筑材料的悠久历史。国外方面,古埃及的烧石膏,古希腊、古罗马的石灰和掺火山灰的石灰,以及印加帝国的石工技艺都在建筑材料发展中占有重要地位。这些早期的人造材料发展,促成了许多伟大的建筑工程,如中国的长城、都江堰水利工程,埃及的金字塔,以及罗马帝国的引水道、万神殿等。工业革命后,钢材成为建筑材料,促进了大跨建筑和高耸建筑的发展。19世纪初,波特兰水泥的出现带来了混凝土和钢筋混凝土的应用。20世纪30年代以来,预应力混凝土、玻璃和陶瓷制品的大规模使用,使得土木工程的面貌发生了显著变化。建筑材料的发展不仅是土木工程进步的标志,也是人类文明建设的重要物质基础。
分类
按性质分类
建筑材料可分为非金属材料、金属材料、有机材料,以及复合材料等类别。其中,非金属材料包括天然的粘土、砂砾、石材和人造的砖、瓦、陶瓷、琉璃等烧土制品;胶凝材料如水泥、生石灰、石膏;混凝土及其制品;玻璃及其制品;无机涂料、石棉、矿棉、纤维制品和熔岩制品等。金属材料则涵盖钢铁、有色金属及其合金制成的型材、管材、板材和金属制品。有机材料主要包括木材、竹材、建筑塑料、有机涂料和胶粘剂。复合材料则包括纤维增强塑料(玻璃钢)、层压材料,以及多种材料复合而成的其他建材。
按用途分类
建筑材料还可根据用途分为绝热材料、吸声材料、防水材料、灌浆材料,以及日益重要的装饰、装修材料等。
重要性
建筑材料因其广泛的用途和庞大的需求量,在国民经济中占有一席之地。建筑材料的需求量持续增长,其在土木建筑总造价中的比重也较大。大规模的建筑材料生产需要消耗大量能源和资源。近年来,中国建筑材料工业已成为第四大耗能行业。因此,节约和合理使用材料,降低生产和使用过程中的能耗和料耗,对于降低工程造价、节省能源和资源具有重要意义。
开发和技术进步
为了满足土木工程对材料的需求,建筑材料的开发和技术进步至关重要。除了研发新材料品种并扩大其应用范围,还需要在改善材料性能、改进生产工艺、开发利用资源等方面开展大量工作。例如,高强度钢材、冷弯型钢、高效外加剂、新品种建筑玻璃、复合墙体材料等,都能够显著提高建筑材料的功能性和效率。此外,各种装修、装饰材料的出现,极大地提升了建筑的艺术价值和居住体验。
性能测试
材料性能测试技术是发展材料科学的关键支撑。为了确保材料性能在建筑中的有效发挥,并进一步提高性能,材料性能测试技术,特别是新技术,包括对材料的微观、亚微观、宏观的物理、化学、力学性能和行为的测试技术,非常重要。非破坏性测试技术正不断发展,它在生产控制和快速试验等方面具有显著优势。因此,及时采用新技术至关重要。同时,制定材料标准的工作也需要高度重视。
参考资料