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1、 化學與材料在建筑材料中的應用與聯系 土木工程是個龐大的學科，但最主要的是建筑，建筑無論是在中國還是在國外，都有著悠久的歷史，長期的發展歷程。整個世界每天都在改變，而建筑也隨科學的進步而發展。力學的發現，材料的更新，不斷有更多的科學技術引入建筑中。以前只求一間有瓦蓋頂的房屋，現在追求舒適，不同的思想，不同的科學，推動了土木工程的發展，使其更加完美。 土木工程的英文是Civil Engineering ,直譯是“民用工程”，它是建造各種工程的統稱。它的原意是與“軍事工程”相對應的。在英語中，歷史上土木工程、機械工程、電氣工程、化工工程都屬于Civil Engineering，因為它們都具有民用性2、。后來，隨著工程科學技術的發展，機械、電氣、化工都已逐漸形成獨立的科學，Civil Engineering就成為土木工程的專門名詞。至今，在英語中，Civil Engineering還包括水利工程、港口工程；而在我國，水利工程和港口工程也成為與土木工程十分密切的相對獨立分支。土木工程既指建設的對象，即建造在地上，地下，水中的工程設施，也指應用的材料設備和進行的勘測，設計施工，保養，維修等專業技術。土木工程是一種與人們的衣、食、住、行有著密切關系的工程。 工程自然基于材料，早在原始社會時期，人們為了抵御雨雪風寒和野獸襲擊，居于天然山穴和樹巢中，就是所謂的“穴居巢處”，但由于當時的化學工藝基本上沒3、有發展，人們只能選擇天然穴居。進入鐵器時代，由于化學工藝的發展，鐵器開始得到廣泛應用，人們開始使用簡單的工具砍伐樹木和茅草，搭建簡單的房屋開鑿石材建造簡易的房屋以及紀念性構筑物，從而使建筑材料發生變化，推動了古代土木工程的發展。隨著化學材料的進一步發展，人類進入青銅器時代，出現了木結構及“版筑建筑”，即墻體用木板或木棍做邊框，然后在框內澆注黏土，用木杵夯實之后將木板拆除的建筑物，此時已經能夠建造出舒適性較好的建筑物，所使用的主要是天然石材，木材，黏土，茅草等天然材料。這些材料的獲取簡單方便，符合當時的社會環境，但是也具有一定的缺陷，如，這些材料的性能不強，不耐腐蝕，使用時間不長等。 化學材料不4、斷地發展，人類已經能夠用黏土燒制磚、瓦，用石灰巖燒制石灰，土木工程材料由天然材料進入了人工材料階段，使用的結構材料主要是磚，石和木材。磚是用粘土燒制成的，是一種常用的砌筑材料。瓷磚的生產和使用在我國歷史悠久，有秦磚漢瓦之稱。制磚的原料容易取得，生產工藝比較簡單，價格低、體積小便于組合，粘土磚還有防火、隔熱、隔聲、吸潮等優點。所以至今仍然廣泛地用于墻體、基礎、柱等砌筑工程中。 進入近代后，隨著工業革命的進展，科學技術發展迅速，化工技術也得到了極大的發展，土木工程材料也是發展迅猛，出現了很多以水泥、鋼材、混凝土為代表的復雜的人工材料。這些材料與原來的材料相比，無論是在使用壽命，還是在性能上都具有很5、大的優勢。而這些材料的出現，必然是伴隨著化學的迅猛發展的過程。 就比如，水泥，粉狀水硬性無機膠凝材料。加水攪拌后成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起。水泥按其用處可以分為普通水泥，專用水泥和特殊水泥，普通水泥用于一般建筑的使用；專用水泥就是有專門用途的水泥，如G級油井水泥；特性水泥是某種性能比較突出水泥，如快硬硅酸鹽水泥低熱礦渣硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥；常見的硅酸鹽水泥也叫做波特蘭水泥，經過加水、拌合、初凝、終凝和硬化后形成堅硬的水泥石。除此之外還有適應于緊急搶修工程、低溫工程和高標號混凝土預制件的快硬硅膠鹽水泥；用于軍事工程、機場跑道、橋梁、隧道6、和涵洞等緊急搶修工程的快凝快硬硅酸鹽水泥；用于內外裝修的白水泥；快硬，高強，耐熱和耐腐蝕的高鋁水泥；用于制作大口徑運輸水管的和各種輸油輸氣管的，在硬化過程中不但不收縮而且有一定程度膨脹水泥等。 鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成所需要的各種形狀、尺寸和性能的材料。由于鍛造技術的發展，金屬材料越來越多的進入建筑行業。19世紀，美國的芝加哥學派建筑了一批鋼結構摩天大樓，法國工程師埃菲爾建造了世界矚目的鐵塔，金屬建筑從此進入了說第一個光輝的發展時期。鋼結構到了20世紀60年代有了突破性的進展。 混凝土是當代主要的土木工程材料之一，它是有膠結材料，骨料和水按一定的比例配制， 經攪拌振搗成型，在一定情況下養護成型的人造石材。混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單等特點，因而使用量越來越大。同時混凝土還具有抗壓強度高耐久性好，強度 等級范圍寬等優點。按材料可分為水泥混凝土，瀝青混凝土，石膏混凝土及聚合物混凝土等。 為了克服混凝土抗壓強度低的缺陷，將混凝土與其他材料復合出現了鋼筋混凝土，預應力混凝土，各種纖維增強混凝土等。 回顧土木工程的發展，我們不難發現，每次建筑的巨大發展都離不開材料的進步，材料對于建筑行業發展的影響是巨大的，每一種材料的出現則使規模更大，結構更復雜的建筑成為可能。可見土木工程與化學材料的密切聯系。