0.1　土木工程与土木工程材料

土木工程（Civil Engineering）是建造各类土建工程设施的科学技术的统称，是指运用数学、物理、化学等基础科学知识和力学、材料学等技术科学知识以及土木工程方面的工程技术知识来研究、设计、建造各种工程设施的一门学科。土木工程包括建筑工程、桥梁与隧道工程、道路与铁道工程、岩土工程、市政工程等分支学科。

土木工程是社会和科技发展的主要先行者，由于它的投入大（指劳动力、资金、材料的投入），带动的行业多（如土木工程材料、钢材、化工、机电等），担负着城市建设和交通网络建设的重大任务，所以工业、农业乃至科技、国防、文教部门都需要土木工程为它们创造建设与发展的条件，因此土木工程对任何一个国家的国民经济发展都起着重要作用。我国改革开放以来，大规模住宅建设、高速公路及铁路网和港口建设的飞速发展，对促进国家现代化、提高人民生活文化水平，增强综合国力的重要作用，已为30年来的历史所证实。2013年我国国民经济生产总值（GDP）已达到56.9万亿元，其中固定资产的投入已超过GDP总值的50％以上，绝大部分与土木工程相关的产业有关。

土木工程材料是指应用于土木工程建设中的无机材料、有机材料和复合材料的总称。通常根据工程类别在材料名称前面加以适当的区分，如建筑工程常用材料称为建筑材料；道路（含桥梁）工程常用材料称为道路建筑材料；主要用于港口码头时，则称为港口材料；主要用于水利工程的称为水工材料。此外还有市政材料、军工材料、核工业材料等。一般来说，土木工程材料应具有以下特点：具备足够的强度，能够承受设计荷载的作用而不发生破坏；具有与使用环境相适应的耐久性，使建筑物具有较长的使用寿命，维修成本低；用于特殊部位的材料，具有相应的能满足使用要求的功能，如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声，装修材料能产生一定的艺术效果，美化建筑；无毒、无污染、无放射性，能满足环保和人体健康的要求；制造方便，价格较低，使用范围较广。

土木工程材料在建设工程中有着举足轻重的地位。首先，土木工程材料是建设工程的物质基础，在土建工程中，土木工程材料的费用占到土建工程总投资的50％～70％，因此，土木工程材料的价格直接影响到建设投资。第二，土木工程材料与建筑结构和施工之间存在着相互促进、相互依存的密切关系。土木工程材料的性能、质量、品种和数量以及造价，直接影响着建筑结构的形式、功能、使用和造价，并在一定程度上影响着施工方法，一种新型的土木工程材料的出现将促进结构形式的变化与创新以及结构设计与施工方法的改进和提高。如古罗马时代的土木工程材料主要是砖和石料。公元125年建造的万神庙，是一个直径为44m的半球形砖石结构屋顶，用了12000t材料。钢筋混凝土出现后，1912年波兰建造了直径为65m的世纪大厅，因采用了钢筋混凝土肋形拱顶，只用了1500t材料。后来又出现了钢筋混凝土薄壁构件，墨西哥在建造洛斯马南什斯饭店时，用这种材料建造的双曲抛物面薄壳屋顶，直径32m，厚4cm，重量才100t。随后又出现了玻璃纤维增强水泥，1977年在前西德斯图加特，采用这种材料建造的联邦园艺展览厅双曲抛物面屋顶，直径31m，厚1cm，重量才25t。以上事实说明土木工程新材料的出现能创造新的结构形式和新的施工方法，并能大大减轻结构自重。因此土木工程材料的创新与发展是促进建筑业创新和发展的重要推动力。第三，构筑物的功能和使用寿命在很大程度上取决于土木工程材料的性能，如装饰材料的装饰效果、钢材的锈蚀、混凝土的劣化、防水材料的老化问题等，均是材料性能问题。因此，从材料强度设计理论向耐久性设计理论转变，关键在于材料耐久性能的提高。