建筑材料在中国历史上的变革与沿用

罗 靓 杨启明

(1江西理工大学建筑与资源工程系，江西 南昌330013；2云南大学城市建设与管理学院，云南 昆明650091)

《建筑材料》是高校开设的针对土建类专业及相关专业的重要专业基础课程之一，是一门理论与实践并重，与国家现行规范、规程、标准等有关的课程。所有的建筑都是由各种建筑材料经过缜密的设计和复杂的施工最终构建而成[1]。对建筑的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，建筑就会有飞跃式的发展。但较多人对建筑材料在我国华夏5000年历史长河中的变革与沿用却不甚了解。

1 第一阶段：土和木材以及砖瓦的使用

《建筑材料》在有的高校又称为《土木工程材料》。在我国历史上，最早使用的建筑材料就是较易获取的天然材料—泥土和木材。

《韩非子•五蠹》曰：“上古之世，人民少而禽兽众，人民不胜禽兽虫蛇，有圣人作，构木为巢，以避群害”。“构木为巢，以避群害”的记述，无疑是最早采用木材作为构架的描述。由于木材和土较易获取，人们采用树干和树枝做成支撑结构，将草皮和土做成覆盖结构，从而发展演变成各类建筑。当然，在那时人们全无建筑结构的理论知识，只是凭自己的经验和想法进行简单的建造，没有任何的设计规范作指导，更谈不上对抗震的考虑。屋室寿命的短暂是可想而知的。

古代中国人习惯采用木材作为建筑材料，这与中华文化的发源地——黄河流域与长江流域有着丰富的森林资源有关。春秋战国时期渐渐形成了阴阳五行思想。五行中的土与木，比较容易获取和加工，而且这两种物质在阴阳的属性上，都是较为温和而呈中性。因此，人们运用五行中的“土”与“木”作为建筑材料，是恰当而合理的选择。

随着火的出现和使用，人们用火对土进行焙烧，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前11世纪的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前5世纪至公元前3世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房

屋和城防工程等。直至18～19世纪，在长达两千多年时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明做出了伟大的贡献，甚至在目前还被广泛采用。

值得一提的是，在某些偏僻的农村地区缺乏力学性能好的钢筋、混凝土材料，而购买运输这些材料的花费较大。村民为了省钱，也为了取材方便，直接选用木材作为主要的构架，采用土坯、粘土砖甚至石块等来砌墙，质量参差不齐，在地震灾害下出现开裂、倾覆乃至完全倒塌等破坏现象，如图1和2。随着经济的发展和建筑材料的日益更新，人们应该端正态度，改变想法，以人身财产安全为重，建造安全的房屋来居住和使用。

2 第二阶段：钢材的出现和大量使用

17、18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，原有的建筑材料已不能与此相适应，在其他科学技术进步的推动下，建筑材料进入了第二个发展阶段。

17世纪70年代开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造房屋和桥梁，这是钢结构出现的前奏。从19世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索，于是钢结构得到蓬勃发展。

建筑物跨径从木结构、砖结构、石结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米，直到现代的千米以上。在大江、大河、海峡上架起大桥，在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔，甚至在地面下铺设铁路，创造出前所未有的奇迹。为适应钢结构发展的需要，在牛顿力学的基础上，理论力学、材料力学、结构力学、工程结构设计理论等应运而生，施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展。建筑从经验上升成为科学，在基础理论和工程实践方面都焕然一新，从而促成了建筑更迅速的发展。

3 第三阶段：混凝土的广泛应用

19世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。19世纪中叶以后，钢铁产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料。由钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。20世纪初以来，钢筋混凝土广泛应用于建筑的各个领域，例如框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构等。

从30年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。建筑进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的时期。混凝土的出现给建筑物带来了经济、美观的工程结构形式，使建筑产生了新的结构设计理论和施工技术。这是建筑材料发展的第三个阶段。

4 未来的发展趋势：新型建筑材料的开发和应用

建筑物的使用功能是随着社会的发展，人民生活水平的不断提高而不断丰富的，从其最基本的安全、适用，发展到当今的轻质高强、抗震、高耐久性、无毒环保、节能等诸多新的功能要求，使建筑材料的研究从被动的以研究应用为主向开发新功能、多功能的新型材料方向转变[2]。

新型建筑材料的诞生推动了建筑设计方法和施工工艺的变化，而新的建筑设计方法和施工工艺对建筑材料品种和质量提出更高和多样化的要求。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，未来的建筑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。建筑材料在原材料、生产工艺、性能及产品形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。

同时，建筑材料应用的巨量性，促使人们去探索和开发建筑材料原料的新来源，以保证经济与社会的可持续发展。粉煤灰、矿渣、煤矸石、页岩、磷石膏、热带木材和各种非金属矿都是很有应用前景的建筑材料原料，由此开发的新型建筑材料将会为建材工业带来新的发展契机。

[1]魏鸿汉.建筑材料[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.1-2.

[2]陈玉萍.建筑材料[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.2-3.