建筑材料的未来发展趋势
摘要：建筑材料随社会、科技的发展而不断革新，越来越多的新式建筑材料不断涌现出来，极大地改善了人类的生存环境。随着科学技术的发展以及人类不居住理念的不断改变，建筑材料正逐渐朝着多功能综合性、长寿命以及绿色环保，经济节能的方向发展。
关键词:建筑材料；综合性材料；经济性材料；绿色可循环材料；应用与发展趋势
建筑材料是人类生活中非常重要的一项内容，吃穿住行中，“住”就是指建筑材料所堆砌起来的为人类遮风挡雨的物，随着社会的发展，建筑物不仅是人类生活的必需品，更成为一门艺术，而建筑材料的发展与更新，也往往带动起来一次建筑的革命。随着人类社会的发展和科学技术的不断进步,各个学科的综合交叉及多元化产生了新的技术和工艺。这些前沿的技术、工艺越来越多的应用于建筑材料的研制开发,使得建筑材料的发展日新月异。建筑材料的原有性能,如耐久性能、力学性能等得到了提高,同时在强度、节能、隔音、防水、美观等方面实现了多功能的综合。同时,社会发展对建筑材料的发展提出了更高的要求,可持续发展理念已逐渐深入到建筑材料之中,具有节能、环保、绿色和健康等特点的建筑材料应运而生。建筑材料正向着追求功能多样性、全寿命周期经济性以及可循环再生利用性等方向发展。
一、具有功能多样性和综合性的建筑材料
复合材料是由两种以上在物理和化学上不同的材料复合而成，它把多种单体材料的优点统一起来，性能更为优越，满足建筑上的综合使用要求。随着居住理念的改变,人们对建筑功能的要求日趋多样性。建材作为建筑的基本元素,必须适应这一发展要求,除具备基本性能之外,绿色健康、节能省耗、适宜舒适等多样性功能将被综合。
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1绿色健康建筑材料
绿色健康建材指的是具有对环境起到有益作用或对环境负荷很小的情况下,在使用过程中能满足舒适、健康功能的建筑材料。根据其作用,绿色健康材料可分为抗菌材料,净化空气材料,防噪音、防辐射材料和产生负离子材料。
抗菌材料的机理是抑制微生物污染。目前研究抗菌的产品类型包括抗菌材料和抗菌剂。
净化空气材料主要是减少室内空气的化学污染。净化空气材料主要包括吸附材料和纳米半导体光催化材料。
防噪音、防辐射材料可以减少声波及其他物质波对环境污染住宅中采用隔音,对维护人的身心健康具有重要意义,材料也是新型建筑材料发展的重点方向之一。目前采用多孔材料和压电热电材料,能够吸收声波能量减小噪音,吸收电磁辐射减小电磁污染的作用。
产生负离子材料又被称作森林功能材料,空气负离子可以促进人体心脏细胞的繁殖。一些建筑材料,特别是涂料能够诱发空气产生负离子,从而改善室内空气质量,提高人体的健康水平。
1.2 节能建筑材料
建筑物的节能是世界各国建筑学、建筑技术、材料学和相应空调技术研究的重点和方向。目前我国已经制定出台了相应的建筑节能设计标准,并对建筑物的能耗作出了相应的规定。建筑物的能耗是由室内环境所要求的温度与室外环境温度的差异造成的,因此有效降低建筑物的能耗主要有两种途径:一是改善室内采暖、空调设备的能耗效率;二是增强建筑物围护结构的保温隔热性能。从而使建筑节能材料广泛应用于建筑物的围护结构当中。其中获得应用的有遮阳材料、太阳能光电材料（太阳能电池板）、节能采光玻璃、导光材料、建筑外保温系统。
围护结构包括墙体、门窗及屋面。墙体节能保温材料种类比较多,分为单一材料和复合材料。其材料包括加气混凝土砌块、保温砂浆、聚氨酯泡沫塑料( PUF)、聚苯乙烯泡沫板( PSF)、聚乙烯泡沫塑料(PEF)、硬质聚氨酯防水保温材料、玻璃纤维增强水泥制品( GRC)、外挂保温复合墙、外保温聚苯板复合墙体、膨胀珍珠岩、防水保温双功能板等。门窗节能材料以玻璃和塑铝材料为主,如中空玻璃、塑铝窗、玻璃钢、真空玻璃等。屋面保温形式有两种,一种是保温层位于防水层之下。保温材料可采用发泡式聚苯乙烯板,发泡式聚苯乙烯导热系数和吸水率均较小,且价格便宜,但密度小、强度低,不能经受自然界各种因素的长期作用,宜位于屋顶防水层的下面。另一种是保温层位于防水层之上,又叫倒置式保温屋顶。保温材料可采用挤塑式聚苯乙烯板,而挤塑式聚苯乙烯板具有良好的低吸水性(几乎不吸水)、低导热系数、高抗压性和抗老化性,其优良的保温性具有明显有效的节约能源作用,是符合环保节能的新型保温材料。
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3舒适性建筑材料
舒适性建材指能够利用材料自身的性能自动调节室内温度和湿度来提高室内舒适度的建筑材料。室内温度是衡量舒适程度的指标之一。调温材料是利用相变材料在相变点附近低于相变点吸热,高于相变点放热的性质,将能量储存起来,达到节能调温的目的。
湿度是衡量舒适程度的另一个重要指标。调湿材料的研究是舒适建筑材料研究的课题之一。调湿材料首先在日本发展和应用起来,我国目前尚未形成产品,调湿材料主要有木纤维、天然吸湿性材料(如石膏)、天然多孔矿物材料(如硅藻土、蛭石、海泡石等) 和其他非晶多孔材料等。
二、具有全寿命周期经济性的建筑材料
建筑材料全寿命周期经济性就是指建筑材料从生产加工、运输、施工、使用到回收全寿命过程的总体经济效益,用最低的经济成本达到预期的功能。自重轻材料、高性能材料以及地产材料等是目前的发展趋势。
2.1 自重轻材料
自重轻材料优点很多,由于其自重轻使得材料生产工厂化程度高,并且运输成本低、建造速度快、清洁施工,从全寿命期角度来看具有很高的经济效益。例如,轻钢建筑结构材料具有如下特点:
1) 构造简单,材料单一。容易做到设计标准化、定型化,构件加工制作工业化,现场安装预制装配化程度高。销售、设计、生产可以全部采用计算机控制,产品质量好,生产效率高。
2) 自重轻。降低了基础材料用量,减少构件运输、安装工作量,并且有利于结构抗震。
3) 工期短。构件标准定型装配化程度高,现场安装简单快速,一般厂房仓库签定合同后2～3 个月内可以交付使用。因为没有湿作业,现场安装不受气候影响。
4) 可以满足多种生产工艺和使用功能的要求。轻钢建筑结
构体系在建筑造型、色彩以及结构跨度、柱距等方面的选择上灵活多样,给设计者提供了充分展示才能的条件。
5) 绿色环保轻钢建筑结构属于环保性、节能性产品,厂房可以搬迁,材料可以回收。
2.2 高性能材料
高性能材料的特点是在多种材料性能方面更为优越,使用时间更长,功能更为强大,大幅度提高了材料的综合经济效益。比如高性能混凝土,其满足的性能包括易灌注,易密实,不离析,能长期保持优越的力学性质,早期强度强,韧性好,体积稳定,在恶劣环境下使用寿命长等。高性能材料可通过使用性能优良的高级材料复合在建筑材料上实现,如碳纤维复合材料在建筑结构材料智能化技术上的应用。
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3地产材料
地产材料是考虑到经济性要求,各地方根据自身实际资源情况选择适合的建筑材料。例如,竹材就是一种好的地产材料,它是速生的森林资源,且地域性较强。以竹材为原料结合先进的加工工艺可制成各种不同性能的板材、方材、型材。竹纤维模压板、竹塑复合材料已在建筑工程及装饰工程中得到应用。竹材制成的新型建筑材料,作为房屋建筑材料及装饰材料具有广阔的应用前景[3 ] 。
三、具有可循环再生利用性的建筑材料
追求建筑材料的可循环再生利用性是根据可持续发展要求、新型建筑材料的生产、使用及回收全过程都要考虑其对环境和资源的影响,实现材料的可循环再生利用。建筑材料的可循环再生利用包括建筑废料及工业废料的利用,它将成为建筑材料发展的重要方向。
建筑废料的回收利用可分为产品回收和材料回收两大类。未破损烧结砖瓦产品在拆下并清理后直接利用是最简便的回收利用。在我国广大农村地区对未破损烧结砖瓦产品的回收利用是非常普遍的,这主要是由于烧结砖瓦产品优异的耐久性,以及其与其他材料容易分离的特性有关。城市中由于拆除方法等原因,还没有形成大规模回收的利用。未破损烧结砖瓦产品的回收对需要保护的历史建筑及其修缮有着特别重要的意义,如其他地方旧建筑物拆除下的砖瓦可回收后用于需要保护的古建筑物的修复。普通建筑拆下的整砖及半砖还可以用于人行道、庭院、公园等地面的铺砌。要充分利用未破损烧结砖瓦产品的关键是在于城市建筑的拆除程序和方法。
建筑废料中最主要的回收颗粒状材料是拆毁的混凝土和拆毁的墙体材料,这两种材料一般不能直接使用,需经加工处理,其用途非常广泛。大量无毒的工业废料可用于制造建筑产品,既节约了建筑消耗的巨大的原生性物质资源,又回收了固定废弃物,减少了环境污染。我国已开发利用粉煤灰、钢渣、矿渣等生产各种砌块,但工业废弃物的回收利用率和再生资源利用率远远低于日本和欧洲国家。例如,日本开发一种新型环保砖瓦是以下水道污泥、粉煤灰、矿渣、烧窑业杂土、玻璃渣、保温材料弃渣、废塑料、建筑废渣土、河沟淤泥为原料。
结语
“舒适、节能、环保”，是人类对生活的追求，建筑材料就是其中的一部分。科学技术的发展和人类居住理念的改变必然会引起建筑材料的不断革新，而对于建材的改革创新势必会引起生产技术的改革；建筑材料未来的发展方向也必然是向为人类更好服务的方向发展，同时，也兼顾对自然环境的保护。可持续发展的理念是任何事物变革的基本准则，当然包括建筑材料的发展。所以，可以预见的是建筑材料未来的发展方向一方面是更好地服务人类，另一方面是让人类更和谐的和大自然共同发展。
参考文献
1.陈伟志 申丽娟 丁继军。从上海世博会看建筑材料的发展【J】专论与综述2011，（4）
