建筑材料的历史未来建筑材料的趋势

摘 要：建筑的发展是人类文明发展中的一个缩影,而建筑的发展依赖于建筑材料的进步,同时建筑材料也制约着建筑的发展.建筑材料的发展是随着社会科技的进步而不断发展的,不同时期有着不同的特征.进入十九世纪以后,建筑材料迎来了发展高峰,各种新型材料相继应用到具体工程,而未来材料将伴随科技进步发生更加深远的变迁.本文将从建筑材料发展历史的角度以及对现今材料发展方向的了解来预测未来建筑材料的发展趋势.

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一、建筑材料的发展历史

1.相关概念

材料是人类用于制造物品、器件、构造物、或其他产品所必须的物质建筑材料指构成土木工程的材料总和,用于建造各种构造物,建筑物或者与其相关的产品,它包括结构材料（如水泥、石材、木材、沙等）、装饰材料（如装饰玻璃、装饰涂料等）、维护材料以及各种功能材料（如保温、隔热、吸声材料等）,细分还包括门窗材料、五金材料等.

2.19世纪之前建筑材料的发展

自从我们的祖先开始定居,人类的建筑材料便有了最初的雏形.最早人类是利用自然中的天然材料进行建造活动的,如黏土、木材、石头等,而后有了古罗马建筑、古埃及建筑以及中国的宫廷建筑.当时人们在土木工程活动中所发明的一些建筑材料在现代建筑活动中仍广泛采用,例如石灰、石膏以及铜、铁等金属.

先简单谈谈西方建筑材料的发展.西方的建筑史可以说就是西方的文明史,西方建筑的源头是古希腊建筑,公元前5世纪到公元前4世纪,古希腊建筑达到顶峰,其代表为雅典卫城及其神庙,后来古希腊文明被古罗马取代和继承,其代表为众多的宫殿、竞技场、神庙等.值得注意的是,无论是古希腊还是古罗马,都采用了自然界中来源广泛,强度较高,塑造性好的石材作为建筑的主要材料,尤其是雕刻艺术的发展,更加体现出石材作为天然建筑材料的优势.到了中世纪,西方建筑达到了历史以来的最高成就,哥特式建筑就是其中典型的例子,无一例外,这些建筑都是以石材作为主要材料,从而造就了严肃庄严雄伟的建筑风格.从现代的建筑观点来看,石材抗压能力很好,这也是西方建筑立式柱较多运用的缘故；石材的大量运用也有粘接材料的发展有极大关系,在早期西方人便开始用石膏作为粘结材料.

中国建筑材料的发展显得更具多样性.原始社会晚期,在北方我们祖先用黄土凿壁穴居或者用木架和黏土制造出半穴居的建造物.在南方则出现了干栏式木构建筑.进入阶级社会以后,夯土技术逐渐成熟,商代出现了大量土制的宫殿建筑以及陵墓.西周以后,木质结构得到发展,在以后长时期影响着中国建筑的发展.同时瓦开始出现,解决了屋顶的问题,从某个方面看,这与陶瓷的高度发展不无关系.战国时期,夯土技术更加成熟,砖和彩画出现.砖的出现是建筑材料史上一次大的飞跃,而彩画丰富了建筑的艺术性.秦汉时期大兴土木,出现了大量大规模的宫殿、陵墓以及万里长城和水利枢纽.这时期的结构技术发展迅速,砖被运用于地面建筑,同时石材的雕刻技术也得到快速发展.三国魏晋南北朝时期,砖瓦质量明显提高,砖被大量运用于地面建筑,木质结构技术更加成熟,金属材料开始用于装饰.唐宋时期是中国古代建筑发展的成熟时期,这期间修建了世界最大的城市以及大运河等宏伟工程.无论怎么讲,建筑材料的发展引领者建筑不断向前发展,中国古代建筑材料呈现出多方向发展,不仅有天然石材木材的广泛应用,也有砖瓦等烧制材料的运用,同时建造技术发展较完备,尤其是木结构技术.

3.近现代建筑材料的发展

1824年,英国建筑工人Aspdin申请了生产波特兰水泥的专利,并于1825年大量运用于修建泰晤士隧道工程,这掀开了近代建筑材料发展的新篇章.好的粘接材料一直是制约建筑发展的重要因素,而水泥的产生无疑为这个问题找到了一个突破口,同时很好的解决了这一难题.而后钢材冶炼技术的不断成熟以及各种高性能钢材的出现,为一些奇特建筑的出现提供了可能.当今建筑朝着大规模,超高度的方向发展,水泥和钢材的诞生可谓功不可没.

我国近现代建筑材料的发展较晚,而且建筑材料的发展从某方面来讲都会当时的政治有一定关系.清末时期,战争打开国门,洋务运动中大力开办工厂,其中就有很多水泥厂,为水泥工业的发展提供了机会.但在抗日战争中,民族工业受挫.新中国成立后,百废待兴,大兴土木,一大批水泥工厂拔地而起,建筑材料的发展迎来了春天.另一方面,钢铁业得到了一定发展,尽管在大跃进运动中,钢铁的发展走了弯路,但它奠定了中国重工业的基础.改革开放之后,冶炼技术随着时代的进步而不断发展,而各种新型材料也开始出现.包括有机纤维材料、高强度材料、特殊化学材料等.现如今我国建筑材料发展迅猛,尤其在新型材料的研发上不断取得进步.

二、未来建筑材料的发展趋势

随着现代社会的发展,人们对土木建筑工程,如桥梁、隧道、站场、高层建筑、海港工程等提出了更高的要求.除了高强度以外,还要求向绿色环保、高寿命、低能耗方向发展.

绿色环保的建筑材料是指对环境起有益作用或者在对环境影响很小的情况下,依旧能够良好的实现其功能的建筑材料.绿色环保材料首先要保证在使用过程中无害,同时要保证在使用完以后对环境不造成影响且能改善周围环境.按不同功能分类,可分为抗菌材料、防辐射材料、净化空气材料、防噪音材料等.抗菌材料主要是抑制微生物的繁殖,保证材料一直处于正常工作状态,这种材料可广泛运用于微生物生长适宜的地区.仿辐射材料是指对于各种放射性元素所产生的射线具有吸收、中和作用的材料.这类材料对于一些高辐射环境工程具有重要意义,如医院放射科、核电站等.防噪音材料是指具有吸声作用的材料,这种材料前景更广阔,可广泛应用于高速公路、城市建筑的使用.

高寿命经济型建筑材料是指在100-500年内,依旧能实现其功能同时能够保证在运输施工过程中经济消耗最低的建筑材料.高寿命经济型建筑材料目前主要会朝着轻质材料、高性能材料、可循环再利用材料方向进行发展.轻质材料是指密度小、强度相对高的材料.这种材料能大大降低运输施工成本,经济效益很高.高性能材料是指较普通材料具有更高的材料性能的材料,这类材料一般用于有特殊用处的工程建筑.例如高强度材料、高塑性材料等.可循环再利用材料试着在不需要特别处理的情况下,能够重复利用的材料.

这种材料在资源日益匮乏的今天具有重要意义.一方面建筑废料会对环境造成影响,能一方面也是极大的浪费,废料的回收不仅能减少固体垃圾污染,更能够节约成本,经济生产.

低能耗建筑材料是指材料在制造中,施工中能耗低同时兼具经济性的材料.这类材料在提倡节能减排的今天是十分有发展前景的,也代表了环境重于生产的理念.如今生物化学技术的大力发展,相信会有更多更有代表性的材料出现,而低能耗材料的发展也会越来越快的,前景也会更加广阔.

建筑材料的发展与时代的进步紧紧相关,历史的进程能够反映出建筑材料的发展动向.在科技高度发达的今天,材料的发展必然会远远快于历史中的任何一个时期,而且有理由相信,材料的革新会带给世界文明巨大的冲击.

参考资料：

[1]《房屋建筑学》.中国建筑出版社