土木工程材料的可持续发展

土木工程材料的可持续发展目录摘要..............................................................IIAbstract..........................................................II一、引言...........................................................1二、土木工程材料发展现状...........................................2三、生态建材.......................................................8（一）生态建材的特性及定义.........................................8（二）生态建材研究的意义...........................................9（三）生态建材的研究进展..........................................12（四）土木工程材料中的钢材和混凝土的生态化........................15（五）生态建材的发展趋势..........................................16结论..............................................................19致谢..............................................................19参考文献..........................................................19摘要土木工程活动是人类作用于自然生态环境最重要的生产活动之一。其中，工程材料的生产与使用、工程设计、工程施工、工程建成后的使用及报废后的拆除等过程均要消耗大量的能源，并不断产生废弃物，这些问题都将对生态环境产生极大影响。因此，土木工程作为国民经济的支柱产业，我们既要大力发展，以满足经济、社会发展的需要，又要注重环境保护、资源节约，推行可持续发展战略。本文基于上述原因，在正确理解可持续发展的概念与内涵的基础上，对土木工程的可持续发展战略进行了如下的讨论:土木工程施工阶段的可持续发展阐述土木工程施工阶段可持续发展的五大原则，即减少场地干扰、尊重基地环境;施工结合气候、节约资源(能源);减少环境污染、提高环境品质;实施科学管理、保证施工质量。基于该原则，描述我国施工阶段可持续发展现状，并提出推进我国施工阶段可持续发展的一系列具体做法。关键词:土木工程可持续发展生态建材优化设计AbstractCivilengineeringisthehumanactivityontheroleofthenaturalecologicalenvironmentisoneofthemostimportantactivities.Amongthem,theproductionanduseofengineeringmaterials,engineeringdesign,engineeringconstruction,projectafterthecompletionoftheuseandscrappedafterthedemolitionprocessconsumesalotofenergy,andcontinuetoproducewaste,alloftheseproblemswillhaveagreatimpactontheecologicalenvironment.Therefore,thecivilengineeringasthepillarindustryofnationaleconomy,weshoulddevelopenergetically,inordertomeettheeconomicandsocialdevelopmentneeds,butalsopayattentiontoenvironmentalprotection,resourceconservation,toimplementthestrategyofsustainabledevelopment.Basedontheabovereasons,thecorrectunderstandingoftheconceptandconnotationofsustainabledevelopmentonthebasisofthecivilengineering,sustainabledevelopmentstrategyarediscussed:civilengineeringconstructionstageofsustainabledevelopmentoncivilengineeringconstructionstageofsustainabledevelopmentfiveprinciples,namelyreducethespaceinterference,respectthebaseloopexit;constructioncombinedwithclimate;conservationofresources(energy);toreduceenvironmentalpollution,improveenvironmentalquality;theimplementationofscientificmanagement,ensureconstructionquality.Basedonthisprinciple,ourcountryconstructionsustainabledevelopmentpresentsituation,andproposedtoadvanceourcountryconstructionsustainabledevelopmentaseriesofspecificpractices.Keywords:CivilEngineeringsustainabledevelopmentecologicalbuildingoptimizationdesign一、引言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。所有的建筑物、桥梁、道路等都是由各种不同的材料经设计、施工建造而成的，它在我国的现代化建设中占有极其重要的地位。因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对整个土木工程的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大的意义。传统的土木工程材料包括:钢材、木材、砌筑材料、气硬性无机胶凝材料、水泥、砂浆、混凝土、高分子材料、沥青与沥青混料以及其他的建筑功能材料等等。上述种种传统的土木工程材料给人类带来了物质文明并推动了人类文明的进步，但在其生产、使用过程和回收中，不仅消耗了大量的资源和能量，并且带来环境污染等负面影响。为此，人们开始对新的建筑材料进行研发，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“可持续发展”材料。“绿色材料”是在1988年国际材料学科研讨会上首次提出的，随后在1992年联合国召开了环境与发展大会，并于1994年设立了“可持续产品开发”工作组。各国纷纷制定了“绿色建材”的性能标准。国内的土木工程材料的技术工作者们也致力于新材料的开发，并取得了一系列的研究成果。下面，我们就从传统的土木工程材料说起，进而引申到工程材料的可持续发展战略研究。二、土木工程材料发展现状土木工程材料可按不同原则进行分类。根据材料的来源分，可分为天然材料及人造材料;根据其功能分，可分为结构材料、装饰材料、防水材料、绝热材料等。目前，通常根据组成质材料和复合材料三大类，各大类又可进行更细的分类。土木工程材料是随着人类社会生产力和科学技术水平的提高而逐步发展起来的。人类最早穴居，然后随着社会生产力的发展，进入了能够制造简单工具的石器、铁器时代，才开始挖土、凿石为洞、伐木搭竹为棚，利用天然材料建造非常简陋的房屋等土木工程。到了人类能够用粘土烧制砖、瓦，用岩石烧制石灰、石膏之后，土木工程材料才由天然材料进入了人工生产阶段，为较大规模建造土木工程创造了基本条件。18世纪至19世纪，资本主义兴起，促进了工商业及交通运输业的蓬勃发展，原有的土木工程材料己不能与此相适应，在其他科学技术进步的推动下，土木工程材料进入了一个新的发展阶段，钢材、水泥、混凝土、及其他材料的相继问世，为现代土木工程材料奠定了基础。进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工程学的形成发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品种不断增加，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。随着人类的进步和社会的发展，更有效地利用地球有限的资源，全面改善及迅速扩大人类工作与生存空间势在必行，未来土木工程必将需要在各种苛刻的环境条件下，实现多功能化，甚至智能化，满足愈来愈高的安全、舒适、美观、耐久的要求，土木工程材料在原材料、生产工艺、性能及产品型式诸方面均将面临可持续发展和人类文明进步的严酷挑战。今后，在原材料方面，要最大限度地节约有限的资源，充分利用再生资源及工农业废料;在生产工艺方面，要大力引进现代技术，改造或淘汰陈旧设备，降低原材料及能源消耗，减少环境污染;在性能方面，要力求轻质、高强、耐久、多功能及结构—功能(智能)一体化;在产品型式方面，要积极发展预制技术，逐步提高构件化、单元化的水平。当前具有自感知、自调节、自修复能力的土木工程材料的开发研制以及各种机敏或智能材料在土木工程中应用的研究正在蓬勃开展。三、生态建材在寻求人类文明进步与生态环境污染之间互惠互利的过程中，人们终于找到了一个平衡点—积极开发“生态建材”。生态建材属于生态材料的范畴。最早提出这一概念的是以山本良一为首的日本东京大学研究小组，他们在研究了所使用的材料与生态环境之间的关系后，认为生态材料是对环境友好的材料，它不给环境带来太多的负面影响，自此引起广大材料科学工作者的关注。（一）生态建材的特性及定义不同的研究者对生态建材有不同的理解，一般认为，生态建材应具有以下三大特性:生态建材应具有先进性，它既可以拓展人类的生活领域，又能为人类开拓更广阔的活动空间生态建材应具有环境协调性，它既能减少对环境的污染危害，从社会持久发展及进步的观点出发，使人类的活动范围和外部环境尽可能协调，又在其制造过中最低限度地消耗物质与能源，使废弃物的产生和回收处理达到最小，产生的废弃物能被处理、回收和再生利用，并且这一过程不产生污染生态建材应具有舒适性，它既能创造一个与大自然和谐的健康生活环境，又能使人类在更加美好、舒适的环境中生活。综合具备上述三种特性的建筑材料就构成了生态建材。也就是说，具有上述特征的建筑材料或工艺技术可称为“生态建材”或“建筑材料的生态环境化技术”。生态建材与传统建材明显不同之处是赋予传统建材特别优异的生态环境协调性，或者说是那些直接具有净化环境、修复环境等功能的建筑材料。生态建材是一个指导性的原则，其目的是防止对生态环境的损害，促进人类活动对自然资源和环境的保护，保证建筑材料具有更好的性能等。应该承认生态建材本身是一个不确定的概念，是一个动态和发展的概念。当所有的建筑材料都“生态环境化”了的时候，生态建材这个术语也可能就完成了它的历史使命。不少学者从不同的角度讨论了生态建材的概念，如“绿色建材、环境建材、健康建材、环境友好建材、环境协调建材、环境兼容性建材、环境相容性建材”等等。尽管人们在认识上存在差异，但为了促进生态建材学科的研究和发展，还是应该给生态建材一个明确的概念。目前对于生态建材的概念可以概括为:生态建材是指在加工、制造、使用、废弃和再生过程中具有最低环境负面影响、最大使用功能的