土木工程材料的发展历程
在人类漫长的历史发展过程中,土木工程材料的发展经历了从无到有,从天然材料到人工材料,从手工生产到工业化生产的几个阶段。它的每次发展常会引起工程结构的重大变革。人类最早采用木、竹、草、土、石等天然材料建造简单的住所;后来,土坯、烧白土、草筋泥、石灰、三合土、砖瓦等人造建筑材料相继出现,使宫殿、寺庙、堰坝、城墙、桥梁、佛塔、陵墓等各类建筑得以发展。工业革命以后,随着钢材和水泥的问世,推动了近代土木工程建设的迅速发展,整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用,发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。如,至2010年,我国高速公路总里程已经超过了7万km,铁路总路程也达到8.5万千米,其中典型的铁路为青藏铁路,这是举世闻名的高原铁路,为我国青海与西藏地区的人员输送、贸易交流发挥着桥梁的作用。根据2011年相关调查人员的统计,我国目前已建成多种规格(100m、200m、300m)的高层建筑共计约10600栋,其中上海金茂大厦应用混凝土钢结构为主要结构,大大提高了建筑工程的质量。这栋大厦的建成也是我国土木工程巨大发展潜力的体现。19世纪末期平板玻璃的工业生产方法被确立,具有透明性的房屋建筑采光材料得以大量生产和应用,各种木纤维材料及集成木材等材料得以迅速发展,各种功能型土木工程材料的品种更加多样化。铝合金、不锈钢等新兴金属材料是现代建筑理想的门窗及住宅设备材料,这些新型的金属材料在建筑物开口处及厨房、卫浴设备上的应用,极大地改善了建筑物的密封性、美观性与清洁性,提高了居住质量。
20世纪以来,高强度钢材、高性能混凝土以及高分子复合材料的出现,更是高层建筑、大跨度桥梁、海洋工程结构等现代工程发展的重要基础。同时,材料科学也发展成为一门独立的新兴学科。随着材料科学深入研究材料的组成、结构、性能及其机理,使按照预定要求研制新型材料的想法成为可能,同时还可以对材料的性能进行设计。
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