建筑是時代的櫥窗,構成建筑的基本物質要素——建筑材料,也就按著時代的脈搏而呈現出自己的價值。幾千年來,建筑材料產品有了長足的進展,從最早的土坯發展到現在門類繁多,充滿技術含量。各個歷史時代都有代表各個時代風貌的建筑,也有與之相匹配的建筑材料。隨著時代的變化,建筑物的風格、功能以及人們對它的要求都有很大的不同,因此新型的建筑材料也會相應地出現。
傳統材料扼住時代之喉
傳統建筑材料對不可再生資源的依存度非常高,在生產過程中要消耗大量的能源,環境污染嚴重,已成為制約我國經濟、社會可持續發展的重要因素。因此,對傳統建筑材料進行生態化改造勢在必行。與此同時,由于國家政策引導和先進生產工藝技術的不斷發展,提高傳統建筑材料的環境友好性,發展生態新型建筑材料勢在必行。
傳統建筑材料的發展出現三大瓶頸:不可再生資源的大量消耗、巨大的能耗、對生態環境的嚴重污染。生態建筑材料具有先進性、環境協調性和舒適性的特點,是當代建材的發展方向。
首先,不可再生資源的大量消耗是制約傳統建筑材料發展的瓶頸之一。建材生產中對不可再生資源的綜合利用率非常低,不合理的開采和浪費更加劇了資源短缺,如與煤共生的高嶺土、陶瓷土等礦產大都未被利用,從原礦到成品的利用率也很低,并產生大量廢棄物。
其次,傳統建材工業大都是高溫工業,在生產過程中要消耗大量的能源,在能源日趨緊缺的今天,無疑制約著建材工業的發展。傳統建筑材料在使用過程中同樣消耗大量的能源,如傳統的玻璃、傳統的墻體材料由于其保溫隔熱效果差,室內溫度、濕度隨著外界的變化而變化,這就需要消耗大量的能源以使室內溫度、濕度保持在人體感到舒適的范圍內。
最后,建筑材料在生產過程中燃燒煤、油、燃氣會排放大量有害環境的氣體,如CO2, SO2,H2S,NOX,CO 等和固體廢棄物。建材工業排放的CO2是造成地球溫室效應的主要因素之一。
傳統材料的生態化改造
生態建筑材料又稱綠色建材,指健康型、環保型、安全型的建筑材料,在國際上也稱為“健康建材”或“環保建材”,它注重建材對人體健康、環保及安全防火性能所造成的影響。
此類產品具有良好的使用性能,對資源和能源消耗少,對生態環境污染小,可再生資源利用率高,在設計、生產、使用到再循環利用的整個生命周期全過程中都與生態環境相協調。生態建材主要包括天然建材和循環再生建材。天然建材如木材、竹材、苧麻、劍麻等,循環再生建材為可多次重復循環使用,廢棄物可作為再生資源,即材料本身可循環再生的材料。
對傳統建材進行生態化改造就是在對傳統建材在原料選用、產品制備、使用處理等過程中進行生態化改造。具體包括以下幾點:(1)原料獲?。罕M可能少用天然資源,盡量使用廢渣等廢棄物,符合可持續發展的自然屬性之定義;(2)生產能耗:采用低能耗制造工藝和不污染環境的生產技術,符合可持續發展的科技屬性之定義;(3)配制過程:盡量不使用含有對人體有害的、有機化學物質,符合可持續發展的經濟屬性之定義;(4)使用:能改善室內環境質量、具有多功能性,符合可持續發展的社會屬性之定義; (5)循環利用:可以回收利用、循環生產,成本較低、且無污染。
從自然生態角度來看,城市是消耗大量資源并生產超過全球總量60%的環境有害物質的開放式生態系統,城市本身很難自發地實現生態式的可持續循環。世界觀察研究所的專家認為,全球經濟大約1/10用于城市建設。僅建筑材料就消耗了世界木材、礦物、水和能源的1/6~1/2。建材工業是地球上礦產資源消耗最多、綠色土地破壞最多、能源消耗最多、環境污染最為嚴重的行業之一。所以,建筑材料的生態化改造是保護生態環境和經濟社會可持續發展的需要。
時代呼喚新型材料
新型建材的發展對建筑技術產生巨大的影響,并可能改變建筑物的形態或結構。新型建筑材料包括新出現的原料和制品,也包括原有材料的新制品。新型建筑材料是區別于傳統的磚瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品種,包括的品種和門類很多。從功能上分,有墻體材料、裝飾材料、門窗材料、保溫材料、防水材料、粘結和密封材料,以及與其配套的各種五金件、塑料件及各種輔助材料等。從材質上分,不但有天然材料,還有化學材料、金屬材料、非金屬材料等等。
1. 墻體材料
目前在社會上出現的新型墻體材料有加氣混凝土砌塊、 陶粒砌塊、 小型混凝土空心砌塊、 纖維石膏板、新型隔墻板等。這些新型墻體材料以粉煤灰、煤矸石、石粉、爐渣等廢料為主要原料,具有質輕、隔熱、隔音、保溫等特點。有些材料甚至達到了防火的功能。
新型墻體材料,具備有效減少環境污染,節省大量的生產成本,增加房屋使用面積等一系列優點,其中相當一大部分品種屬于綠色建材。
2. 裝飾材料
按主要用途分為地面裝飾材料、內墻裝飾材料、外墻裝飾材料三大類。
新型的地面裝飾材料有木纖維地板、塑料地板、陶瓷錦磚等。陶瓷錦磚質地堅硬、耐酸、耐堿、耐磨、不滲水、易清洗,除作為地磚外,還可作內外墻飾面。
隨著科學的發展,有機合成樹脂原料廣泛地用于油漆,使油漆產品面貌發生根本變化而被稱為涂料,成為一類重要的內外墻裝飾材料。用紙裱糊室內墻面和頂棚有悠久的歷史,但已被塑料壁紙和玻璃纖維貼墻布所替代。石膏板有防火、隔聲、隔熱、輕質高強、施工方便等特點,主要用于墻面和平頂;作平頂時,可打成各種花紋的孔,以提高吸聲和裝飾效果。鈣塑板有良好的裝飾效果,能保溫隔聲,是多功能板材。大理石板材、花崗石板材用于裝飾高級公寓的也日益增多。 新的外墻裝飾材料如涂料、聚合物水泥砂漿、石棉水泥板、玻璃幕墻、鋁合金制品等,正在被一些工程所采用。
隨著市場對裝飾空間的要求不斷升級,裝飾材料的功能由單一向多元化發展。建筑裝飾向著環?;?、多功能、高強輕質化、成品化、安裝標準化、控制智能化的方向發展。
隨著人口居住的密集和土地資源的緊缺,建筑日益向框架型的高層發展,高層建筑對材料的重量、強度等方面都有新的要求,為便于施工和安全,裝飾材料的規格越來越大、質量越來越輕、強度越來越高。
3. 門窗材料
新型專利產品彩色不銹鋼骨防盜窗克服了市場現有防盜窗防盜性能差,易生銹,色彩單一、籠獄感強等缺點。不僅色彩多樣且永不生銹,內部采用鋼骨通過標準零部件組裝,在增加了防盜性能的同時更具裝飾性,產品檔次明顯提升。鋁合金是各種金屬元素制成的合金,具有其他材料所無法比擬的優點,質量輕并且強度高,可擠壓成各個時期所用各種新的復雜斷面材料。
4. 保溫材料
2005年以來,我國建筑節能的標準明顯提高,到2020年新建建筑至少要實現節能65%。國內目前建筑節能剛開始起步,主要材料以聚苯乙烯為主,要實現2020年65%的節能目標,需要對430億平方米的建筑外墻進行全面節能措施,國際發達國家的建筑節能保溫材料中,聚氨酯占據75%的市場份額,聚苯乙烯和玻璃棉分別占5%和10%,而我國目前建筑保溫材料中不到10%采用聚氨酯硬泡材料,建筑節能保溫市場將是未來我國聚氨酯硬泡消費增長潛力最大的應用領域。
聚氨酯硬質泡沫塑料簡稱聚氨酯硬泡,即PU,是聚合MDI(黑料)和聚醚多元醇(白料)混合,加入發泡劑、催化劑、阻燃劑等經化學反應形成的硬質泡沫體。
5. 防水材料
防水技術的不斷更新也加快了防水材料的多樣化,總體來說防止雨水、地下水、工業和民用的給排水、腐蝕性液體以及空氣中的濕氣、蒸氣等侵入建筑物的材料基本上都統稱為防水材料。
防水材料有高彈防水、堵漏快、防腐防水劑、墻面防水、補漏液和隱形防水劑。
高彈防水涂料是以高檔丙烯酸乳液為基料, 添加多種助劑、 填充劑經科學加工而成的高性能防水涂料。它是普通防水涂料的升級產品,由于添加了多種高分子助劑,使得該產品的防水性能比普通防水產品更優,同時又具有高強度拉伸延展性,能覆蓋裂縫。
堵漏快是國際先進水平的高科技防水產品,具有快干、速凝、立馬止水、瞬間堵漏、抗滲防潮、永久防水等顯著特點。與新老混凝土、磚石、金屬等基層粘結牢固。它無毒、無害、無污染,可帶水作業,是一種理想的防水堵漏材料。
防腐防水劑既可防水侵蝕,又可防潮、防霜凍、防青苔、抗風化、耐污染等綜合效果。 使用本品后對石材或磚面不產生任何顏色、質感、外觀的改變,保持原有風格。
墻面防水是一種由獨特配方調制而成的聚合物,不僅具有粘結強度高、抗滲性能好的特點,同時又不影響地磚、馬賽克、木地板、石膏板等施工安裝。
補漏液使用起來輕松方便:無需專業工具、專業知識、專業人員,無需破壞原有裝飾,自己輕松搞定!它無色、無味、無污染,對人體及環境無任何危害,家居使用放心。本品遇水激活,不斷產生新的晶體密實裂縫,完全堵塞漏水通道,真正做到永不漏水。隱形防水劑自然滲透型防護劑,是無機硅酸鹽、活性二氧化硅、專用催化劑及其他功能助劑通過納米技術配制而成的新一代水性、環保、抗裂型防水劑。使用后在基面上形成透明又透氣的隱形防水保護層,當水珠落在建筑物表面時,就像落在荷葉上一樣,不留痕跡。
5. 密封材料
密封件材料有金屬材料(鋁、鉛、銦、不銹鋼等),也有非金屬材料(橡膠、塑料、陶瓷、石墨等)和復合材料(如橡膠-石棉板),但使用最多的是橡膠類彈性體材料。
硅橡膠密封劑能耐高溫和低溫、耐輻射、耐真空、無污染、無毒;聚硫橡膠密封劑具有優異的耐航空燃料性能,還有就是耐高溫、耐高壓、耐摩擦、耐壓,這些都是密封行業的主導方向,密封材料的質量直接影響機械身設備的生產效率。
新型材料之“殺手锏”
新型建材具有輕質、高強度、保溫、節能、節土、裝飾等優良特性。采用新型建材不但使房屋功能大大改善,還可以使建筑物內外更具現代氣息,滿足人們的審美要求;有的新型建材可以顯著減輕建筑物自重,為推廣輕型建筑結構創造了條件,推動了建筑施工技術現代 化,大大加快了建房速度。
新型建材的性能和功用各不相同,生產新型建材產品的原材料及工藝方法也各不相同。 就其發展情況而言,有的品種重在花色,花色品種層出不窮,如裝飾裝修材料;有的品種重在功能,如保溫材料;有的則通過深加工衍生出多個品種,如新型建筑板材等。以新型建筑板材為例。目前新型建筑板材有幾十個品種,其中紙面石膏板、玻璃纖維增強水泥(GRC) 板、無石棉硅鈣板是目前我國生產量最大、應用最普遍的三種新型建筑板材。這三種板材不但所采用的原料不同,生產工藝不同,其性能和功用也不同。如紙面石膏板主要原料為石膏和護面紙,適用于作內墻板和吊頂板;玻璃纖維增強水泥板主要原料是低堿水泥和耐堿玻璃纖維,適用于作內外墻板;硅鈣板主要原料是硅鈣材料,除用作內外墻板外,還可用于裝修以及制作和房屋結合在一起的家具等。這三種板的同一特點是:采用它們作為原始板材,再分別配上防滲、保溫、防火等功能材料,采用復合技術,可生產出各種輕質和性能優越的新型墻體材料。此外,它們所用的原材料均為非金屬材料,而且又是三種最易得到的非金屬材料。
新型建材未來預測
近五年來,新型建筑材料的產值以每年20%以上的速度發展。從國家宏觀經濟環境上分析,未來20年仍將是經濟的高增長時期。根據對房地產、建筑、建材等相關行業的發展勢頭的預測和判斷,到2020年,中國還將建設300億平方米建筑,新型建筑材料作為建筑材料工業調整產業結構和轉變經濟增長方式的戰略重點,具有廣闊的發展前景。