土木工程材料是世界上用量最大的材料类型，每年消耗大量的自然资源和能源。随着社会的发展进步，特别是建设可持续发展社会的需要，土木工程材料，宜从环境保护和节能降耗的角度向以下几个方向发展：

1. 低碳化

由于人类活动或者自然形成的温室气体，温室气体一旦超出大气标准，便会造成温室效应，使全球气温上升，威胁人类生存。控制温室气体排放已成为全人类面临的一个主要问题。2009年在哥本哈根展开的全球气候会议，全球达成控制温室气体排放限制的共识。

六种温室气体中，CO2 在大气中的含量最高，它对温室效应的贡献达60%，所以它成为削减与控制的重点。统计数据显示，全球碳排放量的19.9%来自中国，而中国的碳排放量40%来自于房地产建筑业。为贯彻国家有关应对气候变化和节能减排的方针政策，规范建筑碳排放计算方法，节约资源，保护环境， 2019年4月26日住建部公告发布国家标准《建筑碳排放计算标准》，标准编号为GB/T51366-2019，标准将于2019年12月1日起实施。该标准适用于新建、扩建和改建的民用建筑的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段的碳排放计算。标准中建筑物碳排放计算按全寿命期考虑，可以分别计算建筑物运行阶段碳排放、建造及拆除阶段碳排放、建材生产及运输阶段碳排放。

土木工程材料低碳化的潜力非常大。以最大宗的碳排放产品水泥为例，根据国家统计局数据显示，2019年，全国累计水泥产量23.3亿吨（同比增长6.1%），而生产一吨水泥，可释放1吨CO2 ，仅此一项产品每年的碳排放量就达到了20多亿吨。

 采用粉煤灰（火电厂废弃物）、矿渣（炼铁厂废渣）等工业废弃物（见图0.3-1）替代部分水泥，可以在降低水泥用量的同时，还能显着改善水泥基材料的性能，已被普遍使用。近期发展的碱激发技术、煅烧黏土技术等被认为是很有前途的传统水泥替代产品，可望对降低土木工程碳排放做出贡献。

图0.3-1 水泥厂&火电厂    

2. 绿色生态化

绿色生态化的土木工程材料需要符合3R原则（见图0.3-2），即减量化（Reducing）、再利用（Reusing）和再循环（Recycling）。新建建筑物减少天然资源和能源的消耗，拆除建筑废弃物尽可能再利用（再生混凝土骨料），再回收（废弃钢材）。

图0.3-2 3R原则

3. 高性能、多功能与智能化

提高土木工程材料的性能，可以减少结构物材料用量，延长结构物使用寿命，如超高性能混凝土RPC（见图0.3-3和0.3-4）；复合多功能则可在满足某一主要功能的基础上，附加了其他功能，例如相变储能结构材料，不仅满足结构材料的强度要求，还能通过相变储能，减少建筑物能耗；智能化，则材料具有自诊断、自修复能功能等。

图0.3-3  土木工程材料性能比较

 图0.3-4  高性能承重结构材料性能比较

4. 工业化/装配式化

装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑（见图0.3-5）。

图0.3-5  装配式建筑局部

装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表。

装配式建筑与土木工程材料的融合过程中，也必将产生新型土木工程材料需求，高强度钢筋套管。高流动灌浆材料（见图0.3-6）及结构功能一体化墙体材料（见图0.3-7）等，此外，这一工业化过程也会促进土木工程材料向标准化、绿色化和部品化的方向发展。

图0.3-6  灌浆料及灌浆操作

图0.3-7  结构功能一体化墙体