周韜

[摘 要] 隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，新型建筑材料也在迅速發(fā)展，它以節(jié)能環(huán)保、輕質(zhì)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(xiàn)代建筑中新型建筑材料的具體應(yīng)用，明確指出新型建筑材料的研究方向， 提出堅持應(yīng)用新型建筑材料對于建設(shè)節(jié)能建筑、構(gòu)建節(jié)約型社會、提升建筑行業(yè)水平具有重要意義。

[關(guān) 鍵 詞] 材料；環(huán)保；應(yīng)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(fā)展都會對建筑的風(fēng)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(zhì)量，才能保證建筑安全使用，此外綠色環(huán)保、保溫隔熱、防水密封、輕質(zhì)高強等也是當(dāng)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(nèi)外裝飾材料的認(rèn)知水平也不斷提高，所以新型建筑材料的特點和應(yīng)用值得進一步探究。

一、新型建筑材料的特點

（一）綠色環(huán)保

綠色建材往往采用清潔、低能耗生產(chǎn)技術(shù)，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(huán)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(diào)溫、隔熱，并能調(diào)節(jié)人體機能。

（二） 新穎性

馬斯洛曾經(jīng)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(chǎn)業(yè)在新型建筑材料的色彩、質(zhì)感等方面不斷創(chuàng)新。一方面能一定程度上滿足當(dāng)今社會人類對建筑設(shè)計的審美需求，并能較好地融入現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)中去。另一方面新型材料主要用于現(xiàn)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料的先進性、科技性得到充分提升。目前，智能材料已經(jīng)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(rèn)為第四代材料，屬于現(xiàn)代高技術(shù)新材料研究的領(lǐng)域之一，高新技術(shù)的發(fā)展急需它來支撐，發(fā)展過程中功能材料與結(jié)構(gòu)材料的界線必將消失 。

二、新型建筑材料的具體應(yīng)用

（一）新型墻體材料應(yīng)用

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

水泥發(fā)泡外墻保溫裝飾一體板，將裝飾和保溫施工合二為一，節(jié)約了近十道工序，節(jié)省了施工時間，比傳統(tǒng)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(zhì)高強、吸聲耐火的新型節(jié)能環(huán)保的綠色建材；以發(fā)泡水泥為芯材的水泥發(fā)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(jié)構(gòu)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(zhì)高強、防水防潮的新型圍護結(jié)構(gòu)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(fù)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(dǎo)熱系數(shù)小于0.035w/（m2·k），保溫隔熱效果相當(dāng)可觀。很顯然，突出的高效節(jié)能的特性使它位居世界高效保溫材料之首。

（二）新型環(huán)保材料應(yīng)用

目前，新型環(huán)保材料不管是加工環(huán)節(jié)還是使用環(huán)節(jié)都嚴(yán)格減少或避免使用有毒、有害物質(zhì)，德國維圖藍玻纖壁布以石英砂為原材料，經(jīng)1200℃高溫熔化紡成玻璃纖維材料，采用最新技術(shù)加工成高品質(zhì)織物。同時從生態(tài)角度看，維圖藍也采用最高標(biāo)準(zhǔn)，玻纖物保證符合OekoTexStandard100標(biāo)準(zhǔn)，同“嬰兒紡織物”質(zhì)量要求，皮膚直接接觸不感刺癢，織布均勻紋理感強。產(chǎn)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(dān)心墻面開裂、翹邊問題，廣泛應(yīng)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(huán)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(nèi)填吸聲棉。新型人造麥秸板是以優(yōu)質(zhì)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(huán)保價值方面超越傳統(tǒng)木質(zhì)板材，而且在強度、穩(wěn)定性、紋理、握釘力等方面有著優(yōu)異表現(xiàn)。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(chǎn)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(lǐng)域中智能材料的運用有：壓電材料，在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中主要通過傳感壓電的原件對建筑結(jié)構(gòu)的振動模式和狀態(tài)加以感知，并根據(jù)其輸出的感知結(jié)果來確定控制算法應(yīng)輸入的壓電體，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動的主動控制，這也是智能結(jié)構(gòu)中展開壓電類研究與應(yīng)用的前沿領(lǐng)域。目前，土木工程建設(shè)中應(yīng)用的壓電材料，一般更注重健康監(jiān)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(shè)中，不但可以發(fā)揮材料記憶形狀的效應(yīng)，而且還有 8%左右的應(yīng)變回復(fù)以及大于700MPa的應(yīng)力回復(fù)。

三、新型建筑材料的研究方向

經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，國家推進城鎮(zhèn)化以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，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(yīng)向以下幾個方面努力。

（一）研究制備資源節(jié)約與循環(huán)利用型材料

建筑材料的生產(chǎn)需要大量的原材料，原材料的開發(fā)勢必影響到環(huán)境，也消耗大量的人力物力。城市軌道交通或城市規(guī)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(xiàn)有技術(shù)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(jié)約資源。新型建筑材料在設(shè)計之初就應(yīng)考慮廢棄后是否便于再循環(huán)利用，為將來的回收利用奠定基礎(chǔ)。

（二）研究制備節(jié)能環(huán)保型綠色建材

近期，國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》的通知，再一次明確了今后的建設(shè)目標(biāo)：到2020年，萬元生產(chǎn)企業(yè)能耗比2015年下降15%，耗煤量控制在50億噸以內(nèi)。有害物質(zhì)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(jié)約能源，減少污染，發(fā)展低碳經(jīng)濟成為當(dāng)今中國關(guān)注的一個重要問題。

新型建筑材料的生產(chǎn)過程中，國家節(jié)能減排政策應(yīng)該是首先考慮的因素。材料的生產(chǎn)工藝優(yōu)化，能源的節(jié)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(shè)計合理的材料尺寸規(guī)格，節(jié)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(huán)境的保護，另一方面人類生活質(zhì)量的提高，無污染、無放射性、無毒害的環(huán)保型綠色建材的生產(chǎn)也應(yīng)當(dāng)重視。

（三）研究制備納米級與非晶態(tài)建材

隨著科學(xué)的發(fā)展，納米級材料在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越多，建筑領(lǐng)域也不例外。納米級建材不僅自修復(fù)、防水、除臭、殺菌、防塵、隔熱保溫等性能超過傳統(tǒng)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(tài)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(jì)最具有發(fā)展前景的納米技術(shù)，勢必會推動新型建筑材料的研發(fā)。非晶態(tài)材料也叫無定形或玻璃態(tài)材料，是一種剛性固體，目前常見非靜態(tài)材料是無機玻璃。非晶態(tài)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(yōu)化非晶態(tài)材料的生產(chǎn)工藝，節(jié)約成本，開發(fā)新型非晶態(tài)建筑材料值得探索。

（四）研究制備裝配式建材

2016年9月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，指出今后一段時間將大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，文件中鼓勵裝飾與保溫隔熱材料一體化應(yīng)用，因此新型建筑材料的發(fā)展必須與裝配式建筑用材相結(jié)合。顯然今后新型裝飾與保溫隔熱材料的設(shè)計必須考慮材料的成型性，應(yīng)滿足一體化應(yīng)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(jié)構(gòu)性材料組合成分部工程的構(gòu)件。（2）研究常規(guī)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(jié)合使用，將材料晶體結(jié)構(gòu)成型時間推后的保溫隔熱材料嵌入到成型快的結(jié)構(gòu)材料中，像種“種子”一樣制備出一體化裝配式材料。（3）發(fā)展3D打印技術(shù)，研發(fā)具有保溫隔熱的3D打印材料，利用BIM技術(shù)打印裝配式的建筑構(gòu)件。

（五）研究制備復(fù)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(xué)合成得到新型建筑材料。片材類貼面材料可以考慮基層結(jié)構(gòu)材料采用堅固耐用、成本較低的材料，面層材料采用高檔、設(shè)計表現(xiàn)力強的材料，利用無毒、無污染的膠水黏結(jié)成一體，以節(jié)能環(huán)保為前提，開發(fā)更為優(yōu)異的生產(chǎn)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(wěn)定性，提高材料的使用安全性；涂飾材料目前發(fā)展迅猛，但是用于地面的涂料顏色單調(diào)，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(jié)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(jié)合。這樣制作出來的涂料用于地面施工，各種材料優(yōu)良性能可以得到充分利用。

總而言之，新型建筑材料的發(fā)展符合了當(dāng)代社會發(fā)展的需要，時代的進步、技術(shù)的發(fā)展，新型建筑材料也將取代傳統(tǒng)建筑材料。我國越來越重視環(huán)境保護、節(jié)約資源，力求保障國民經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。推廣和應(yīng)用綠色建材已經(jīng)是必然的趨勢，更重要的是制定相關(guān)新型建筑材料行業(yè)的扶持政策，重視科技創(chuàng)新，加大建材行業(yè)科研資金的投入。相信隨著新型建筑材料的發(fā)展，我國建筑行業(yè)水平也能有質(zhì)的突破。

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[作者單位]黎明職業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院

（編輯：劉莉琴）