基于新型建筑材料的特點和應用提出研究方向

周韜

[摘 要] 隨著科學技術水平的不斷提高，新型建筑材料也在迅速發展，它以節能環保、輕質高強、保溫隔熱等性能滿足了消費者對建筑的各種需求。針對新型建筑材料的特點進行探究，并分析現代建筑中新型建筑材料的具體應用，明確指出新型建筑材料的研究方向， 提出堅持應用新型建筑材料對于建設節能建筑、構建節約型社會、提升建筑行業水平具有重要意義。

[關 鍵 詞] 材料；環保；應用

從古至今，我國有許多成功利用建筑材料建造的偉大建筑。由于不同時代歷史文化的影響，建筑材料的發展都會對建筑的風格、功能有巨大的影響。眾所周知，為了避免建筑材料造成安全事故，必須進一步提高建筑材料的質量，才能保證建筑安全使用，此外綠色環保、保溫隔熱、防水密封、輕質高強等也是當下建筑材料的主要研究方向。隨著生活水平的不斷提高，人們對新型室內外裝飾材料的認知水平也不斷提高，所以新型建筑材料的特點和應用值得進一步探究。

一、新型建筑材料的特點

（一）綠色環保

綠色建材往往采用清潔、低能耗生產技術，大量使用無毒害、無污染的廢渣廢料以及可再生的建筑材料。國際上也將綠色材料定義為“健康建材”或“環保建材”，不但材料本身無毒或低毒，還具有安全防火或阻燃性能，可消磁、調溫、隔熱，并能調節人體機能。

（二） 新穎性

馬斯洛曾經提出過人類的需求理論，衣食住行來自人類最低層次的需求，其中生活中所不可獲取的重要因素就是“住”。今天的建筑產業在新型建筑材料的色彩、質感等方面不斷創新。一方面能一定程度上滿足當今社會人類對建筑設計的審美需求，并能較好地融入現代建筑產業中去。另一方面新型材料主要用于現代建筑，相比古代建筑要有一定的抗震、防火、防水等性能，同時還需具備高強度、耐用、隔音、采光等方面的性能。

（三） 科技性

隨著科學技術的發展，材料的先進性、科技性得到充分提升。目前，智能材料已經走進我們的生活中，不但可以感知外部刺激，同時能夠判斷并處理外部刺激。智能材料目前公認為第四代材料，屬于現代高技術新材料研究的領域之一，高新技術的發展急需它來支撐，發展過程中功能材料與結構材料的界線必將消失 。

二、新型建筑材料的具體應用

（一）新型墻體材料應用

新型墻體材料與傳統磚石等墻體材料不同，它有更為優良的隔熱、保溫、隔聲功能以及較高的施工效率。

水泥發泡外墻保溫裝飾一體板，將裝飾和保溫施工合二為一，節約了近十道工序，節省了施工時間，比傳統外墻保溫施工縮短將近60%的工期。太空板可用于建筑的屋蓋與墻體，它是保溫隔熱、輕質高強、吸聲耐火的新型節能環保的綠色建材；以發泡水泥為芯材的水泥發泡防火彩鋼板是同類（夾芯板系列）中耐火性能最強的一種新型防火板材，常用做圍護結構材料。水泥彩鋼板具有自重輕、保溫隔熱、美觀耐用、抗震性好、施工速度快等特點，也是一種保溫隔熱、輕質高強、防水防潮的新型圍護結構材料。 真空隔熱板又稱為VIP板，是一種由填充芯材與真空保護表層復合而成的真空保溫材料，能夠有效地避免空氣對流引起的熱傳遞，其導熱系數小于0.035w/（m2·k），保溫隔熱效果相當可觀。很顯然，突出的高效節能的特性使它位居世界高效保溫材料之首。

（二）新型環保材料應用

目前，新型環保材料不管是加工環節還是使用環節都嚴格減少或避免使用有毒、有害物質，德國維圖藍玻纖壁布以石英砂為原材料，經1200℃高溫熔化紡成玻璃纖維材料，采用最新技術加工成高品質織物。同時從生態角度看，維圖藍也采用最高標準，玻纖物保證符合OekoTexStandard100標準，同“嬰兒紡織物”質量要求，皮膚直接接觸不感刺癢，織布均勻紋理感強。產品與配套面涂配合使用，達到了壁紙和涂料的雙重效果，再也不用擔心墻面開裂、翹邊問題，廣泛應用于墻、頂面裝修。同時墻布能有效防止微生物或寄生蟲的滋生，也不聚集靜電，是真正的綠色環保建材；密胺泡沫俗稱三聚氰胺泡沫，屬于熱固性塑料，重量輕，硬度高，耐磨。不但該材料無毒、低煙、易于裁剪和安裝，還達到 B1 級防火要求。吸聲效果好，常用于墻體內填吸聲棉。新型人造麥秸板是以優質天然麥草為原料的板材，黏合劑異氰酸酯無甲醛，不僅在強度、美觀和環保價值方面超越傳統木質板材，而且在強度、穩定性、紋理、握釘力等方面有著優異表現。刨花板和膠合板、木芯板、裝飾板升級換代品，將抗菌功能材料附著在陶瓷制品表面，在保證陶瓷產品原有使用功能和安全性能的同時，賦予陶瓷制品具有抑制微生物生長、繁殖或殺滅微生物的功能，由此制作的陶瓷制品稱為抗菌陶瓷。如將Ag+摻入陶瓷釉料，其原理是通過抗菌金屬離子的緩釋與活性氧作用抑制和殺滅微生物。

（三）智能材料

建筑領域中智能材料的運用有：壓電材料，在傳統的建筑結構中主要通過傳感壓電的原件對建筑結構的振動模式和狀態加以感知，并根據其輸出的感知結果來確定控制算法應輸入的壓電體，以實現結構振動的主動控制，這也是智能結構中展開壓電類研究與應用的前沿領域。目前，土木工程建設中應用的壓電材料，一般更注重健康監測、安全評定、控制靜變性能及主動控制噪聲等，并且取得了非常好的效果；形狀記憶合金材料在土木工程建設中，不但可以發揮材料記憶形狀的效應，而且還有 8%左右的應變回復以及大于700MPa的應力回復。

三、新型建筑材料的研究方向

經濟持續發展，國家推進城鎮化以及基礎設施建設，住宅、交通、鐵路等方方面面都需要大量的建筑材料。新型建筑材料的研究方向應向以下幾個方面努力。

（一）研究制備資源節約與循環利用型材料

建筑材料的生產需要大量的原材料，原材料的開發勢必影響到環境，也消耗大量的人力物力。城市軌道交通或城市規劃改造又有大量廢棄的建筑材料，又要花費財力清理。其實可以利用現有技術使用廢棄的固體材料，或無毒、低毒工廠污泥、垃圾等材料用于制備新型建筑材料，節約資源。新型建筑材料在設計之初就應考慮廢棄后是否便于再循環利用，為將來的回收利用奠定基礎。

（二）研究制備節能環保型綠色建材

近期，國務院關于印發《“十三五”節能減排綜合工作方案》的通知，再一次明確了今后的建設目標：到2020年，萬元生產企業能耗比2015年下降15%，耗煤量控制在50億噸以內。有害物質氨氮、二氧化硫、氮氧化物的排放總量分別不超過207萬噸、1580萬噸、1574萬噸，相較2015年分別下降10%、15%和15%。全國VOC排放總量比2015年下降10%以上。如何節約能源，減少污染，發展低碳經濟成為當今中國關注的一個重要問題。

新型建筑材料的生產過程中，國家節能減排政策應該是首先考慮的因素。材料的生產工藝優化，能源的節省也是必須考慮的因素。另外不能忽視運輸過程中的能耗，這就需要提高新型建筑材料的比強度，降低材料重量，設計合理的材料尺寸規格，節省運輸空間。如果新型建筑材料能更有針對性地用于建筑中，才算是真正意義上降低了建筑物使用過程中的能耗。一方面是對自然環境的保護，另一方面人類生活質量的提高，無污染、無放射性、無毒害的環保型綠色建材的生產也應當重視。

（三）研究制備納米級與非晶態建材

隨著科學的發展，納米級材料在各個領域中的應用越來越多，建筑領域也不例外。納米級建材不僅自修復、防水、除臭、殺菌、防塵、隔熱保溫等性能超過傳統建材，而且色澤鮮艷，手感柔和，平整度高，有利于改善建筑外觀。另外，如TiO2光催化生態建材利用自然界普通的太陽光，可以及時有效地分解氨氣、甲醛等有害氣體。21世紀最具有發展前景的納米技術，勢必會推動新型建筑材料的研發。非晶態材料也叫無定形或玻璃態材料，是一種剛性固體，目前常見非靜態材料是無機玻璃。非晶態材料如金屬玻璃強度高于鋼，硬度超過高硬工具鋼，且具有一定的韌性和剛性，但是制備成本較高，難以推廣。如何優化非晶態材料的生產工藝，節約成本，開發新型非晶態建筑材料值得探索。

（四）研究制備裝配式建材

2016年9月，國務院辦公廳印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，指出今后一段時間將大力發展裝配式混凝土建筑和鋼結構建筑，文件中鼓勵裝飾與保溫隔熱材料一體化應用，因此新型建筑材料的發展必須與裝配式建筑用材相結合。顯然今后新型裝飾與保溫隔熱材料的設計必須考慮材料的成型性，應滿足一體化應用，便于裝配式建筑施工，研究方向有：（1）采用精密的機械連接將裝飾材料同保溫隔熱材料或結構性材料組合成分部工程的構件。（2）研究常規建筑材料的晶體生長機制。首選材料晶體生長過程中互相不干擾的材料結合使用，將材料晶體結構成型時間推后的保溫隔熱材料嵌入到成型快的結構材料中，像種“種子”一樣制備出一體化裝配式材料。（3）發展3D打印技術，研發具有保溫隔熱的3D打印材料，利用BIM技術打印裝配式的建筑構件。

（五）研究制備復合化材料

目前，將有機與無機非金屬材料、金屬與無機非金屬材料按照一定的比例進行機械混合或化學合成得到新型建筑材料。片材類貼面材料可以考慮基層結構材料采用堅固耐用、成本較低的材料，面層材料采用高檔、設計表現力強的材料，利用無毒、無污染的膠水黏結成一體，以節能環保為前提，開發更為優異的生產工藝；裝飾造型材料采用更為新穎的增韌材料作為材料的脊性材料，增加材料的穩定性，提高材料的使用安全性；涂飾材料目前發展迅猛，但是用于地面的涂料顏色單調，而且耐磨性差。改良新型地面涂料的制備和施工，提高材料的使用范圍和使用性能，值得思考。材料上，選用色彩豐富的無機細集料與有機高分子材料結合的同時加入適量的天然氧化鋁礦物。施工上，涂料施工完成后表面涂刷一層耐磨層，耐磨層與涂料采用釘扎機制結合。這樣制作出來的涂料用于地面施工，各種材料優良性能可以得到充分利用。

總而言之，新型建筑材料的發展符合了當代社會發展的需要，時代的進步、技術的發展，新型建筑材料也將取代傳統建筑材料。我國越來越重視環境保護、節約資源，力求保障國民經濟和社會的可持續發展。推廣和應用綠色建材已經是必然的趨勢，更重要的是制定相關新型建筑材料行業的扶持政策，重視科技創新，加大建材行業科研資金的投入。相信隨著新型建筑材料的發展，我國建筑行業水平也能有質的突破。

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[作者單位]黎明職業大學土木建筑工程學院

（編輯：劉莉琴）