新型建筑材料的應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

黨 楠 茜

(蘭州大學土木工程與力學學院，甘肅 蘭州 730000)

隨著科學技術的進步和建筑水平的提升，建筑材料獲得了蓬勃發(fā)展，并成為拉動我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計，我國建筑材料消耗費用占總消耗費用50%以上，是我國經(jīng)濟的重要支柱，但同時作為一個高消耗產(chǎn)業(yè)，消耗了全國近1/2的鋼筋和水泥，且建筑材料的品種與質(zhì)量嚴重影響著土木工程建筑的安全性、適用性和耐久性等各種性能。按照國際經(jīng)驗和我國目前建筑與工業(yè)用能水平發(fā)展預測，到2020年，我國建筑能耗占我國能源消耗總量將達到35%左右。因此，建筑能耗問題已成為當前迫切需要解決的問題。在此背景下，新型建筑材料占據(jù)愈來愈重要的地位[1]。

新型建材種類含有新型墻體材料、新型防水密封材料、新型保溫隔熱材料和新型建筑裝飾裝修材料四大類[2]。和傳統(tǒng)建筑材料相比，新型建筑材料具有高強、輕質(zhì)、節(jié)地、能耗和環(huán)境污染小、更加符合我國基本國策的特點。據(jù)調(diào)查，采用新型建材可使有效使用面積增加10%，建筑自重減輕40%，并且能夠有效提高抗震能力[3]。在使用過程中，其耐久性、耐腐蝕性以及力學性能均有很大的提升，并能很好地滿足使用者在使用過程當中對經(jīng)濟性、安全性和舒適性的相關要求。因此，新型建材是研究人員和專業(yè)人士一直以來的關注焦點。目前，經(jīng)過了三十多年的發(fā)展，我國新型建材已大致完成了從無到有、從小到大的發(fā)展過程，在研發(fā)、計劃、生產(chǎn)、流通和使用等方面日益完善。在市場需求之下，新型建材被廣泛需求和使用。

1 新型建筑材料的簡要介紹

1.1 新型墻體材料

新型墻體材料以粉煤灰、煤矸石、石粉、爐渣和竹炭等為主要原料，不同于傳統(tǒng)的磚瓦、灰砂石等墻體材料，新型墻體材料的品種多樣豐富，包含有磚、塊、板，如摻廢料的粘土磚、非粘土磚、加氣混凝土、輕質(zhì)板材等。通常這些新型墻體材料具有承重性能好、保溫隔熱、質(zhì)量輕質(zhì)、環(huán)境友好等特點，且裝配簡單方便、厚度小、具有較大的使用空間，現(xiàn)已成為土木建筑工程中使用最為廣泛的一種墻體材料。

1.2 新型防水密封材料

新型防水密封材料是在目前的防水密封技術中的一種常見建筑材料。具有各項優(yōu)良性能，一般來說，單層新型防水卷材就可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二氈三油防水結構，新型防水密封建材同時具有很好的力學性能，高伸長率和斷裂強度使得建材可以適應巨大的溫差、火災和地震等因素，從而大大延長了建筑的使用壽命。此外，新型防水密封材料還具有良好的耐高溫、低溫以及耐老化的性能，良好的粘結性和冷施工特點大大提升了施工效率、縮短工期、減少了環(huán)境污染并且提高了防水結構層的整體性。綜上，新型防水密封材料的使用可以適應不同的防水防潮工程，提高建筑物抗老化能力并延長使用年限。

1.3 新型保溫隔熱材料

通常新型保溫隔熱材料具有輕質(zhì)、多孔的特點，可分為有機材料與無機材料兩種，相比較而言，新型有機保溫隔熱材料的保溫性能更佳，而后者的耐久性更好。在目前市場消費當中，有機類保溫隔熱材料的應用占比高達60%左右，無機類則僅占比5%左右，處在被替代的邊緣。此外，復合類新型保溫隔熱材料的前景也日益開闊，占比可達35%左右。目前，在我國應用較多的是以巖棉、玻璃纖維和有機泡沫為主的新型保溫隔熱材料，符合低碳經(jīng)濟、綠色環(huán)保的主旋律，廣受居民喜愛。

1.4 新型裝飾裝修材料

這類建材表面平滑、質(zhì)密，具有環(huán)保、節(jié)能、防火、無毒害等優(yōu)點。新型裝飾裝修材料的工業(yè)生產(chǎn)，自動化程度高，格局可隨意改變，在生產(chǎn)過程中運行安全穩(wěn)定，徹底改變了以往采用模具澆筑的許多弊端，自組裝程度化高，具有生產(chǎn)原料來源廣泛、生產(chǎn)工藝簡單快捷、能耗低等特點。此外，部分新型裝飾裝修材料具有高效吸光和調(diào)節(jié)空氣濕度的能力，可凈化空氣，改善室內(nèi)室外環(huán)境，因而被廣泛應用。

2 新型建筑材料的應用

隨著科技的發(fā)展、社會的進步，人類對舒適美好、綠色經(jīng)濟的生活環(huán)境不斷追求，各類型建筑基礎設施日益龐大，“新材料、新能源”的使用是我國未來發(fā)展的必然趨勢。建筑行業(yè)作為我國的主導經(jīng)濟形勢，對國民經(jīng)濟的增收有著至關重大的影響[4]，新型建筑材料的優(yōu)良性能使其在建筑行業(yè)得到廣泛認可和應用?，F(xiàn)就納米材料、泡沫混凝土以及聚乙烯閉孔泡沫板材舉例展開淺析。

2.1 納米技術的應用

2.1.1 納米技術在保溫隔熱材料中的應用

在我國節(jié)能減排方針的指導下，建筑體的保溫性能日益被重視，傳統(tǒng)材料聚氨酯、石棉等均有致癌、含毒害等缺點。而將納米技術應用于保溫隔熱材料當中，則可以有效地減少這些弊端，例如以無機硅酸鹽為基料經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性，得到的新型保溫隔熱材料無毒害，且具有很好的保溫隔熱性能，同時也是一種綠色經(jīng)濟的保溫隔熱材料。

2.1.2 納米技術在防水密封材料中的應用

防水密封材料一般由炭黑加入膠結料中制得，且具有易老化、耐腐蝕性和耐候性較差的弊端，而納米材料則可很好的解決以上諸類問題。目前，北京建筑學科學研究院成功研制了納米防水密封卷材，該材料具有良好的密封性、韌度、抗老化能力以及良好的光、熱穩(wěn)定性等。納米防水密封卷材在海洋工程、水利堤壩、建筑頂面、地下室和防潛工程中均具有廣闊的應用前景。

2.2 泡沫混凝土材料的應用

混凝土作為現(xiàn)代建筑工業(yè)使用最多的材料之一，對建筑物的質(zhì)量起著決定性的作用。隨著科技的不斷進步與發(fā)展，傳統(tǒng)混凝土在材料性能或價格成本上均已不能滿足現(xiàn)代化工程的需要?；诖?，泡沫混凝土作為一種新型建材被研制生產(chǎn)。泡沫混凝土屬“多孔式”的建筑材料，結合了機械處理方法把泡沫劑水溶液制備為泡沫，并將泡沫融合在硅、鈣質(zhì)、水等組合材料中，具有密度低(較傳統(tǒng)材料減輕20%～30%)、保溫效能顯著、耐火耐高溫和綠色經(jīng)濟等特點。其自身的優(yōu)良性能也決定了使用價值，泡沫混凝土工程造價成本低，將其應用在建筑表層可發(fā)揮理想的溫控作用，使得室內(nèi)冬暖夏涼，此外，泡沫混凝土在道路橋梁、加固填補等工程中，其堅固耐用，性能優(yōu)越的特點也得到廣泛認可[4]。

2.3 聚乙烯閉孔泡沫板的應用

化學交聯(lián)聚乙烯發(fā)泡(PE發(fā)泡)具有其他材料不具備的優(yōu)異特性，包括有復原率強、無吸水、耐沖擊、耐候耐化學藥品等。由PE發(fā)泡制得的聚乙烯閉孔泡沫板是一種新型墻體材料，具有可重復利用、輕質(zhì)高強、吸濕率低、高溫不融化和低溫不脆斷的優(yōu)良性能。以聚乙烯閉孔泡沫板夾彩鋼板可得到環(huán)保節(jié)能、快捷高效的墻體板材。由此制得的彩鋼板活動房運移方便、搭接快捷、穩(wěn)定性好、保溫性能顯著，可在工廠或現(xiàn)場搭接，既不破壞環(huán)境又綠色環(huán)保，使用價值和觀賞價值齊具。

3 新型建筑材料的發(fā)展前景展望

隨著城市人口的日益增多，人類對結構建筑的要求不斷增加。新型建筑材料的發(fā)展作為國家實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略、新型城鎮(zhèn)化發(fā)展目標的重大要求，是建筑業(yè)實現(xiàn)轉變經(jīng)濟發(fā)展方式和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇，也是我國建筑實現(xiàn)提質(zhì)增效、轉型升級的必由之路。

3.1 可再生資源發(fā)展建材

目前，資源限制已經(jīng)越來越嚴重，我國作為一個人均資源僅為世界人均資源1/4的國家，采用可再生資源生產(chǎn)建材成為我國發(fā)展新型建材的不二選擇。當前我國生活垃圾和工業(yè)廢料年產(chǎn)量驚人，將這些廢品變廢為寶，回收加以二次利用，并以此加工生產(chǎn)成新型建筑材料，不僅可以減少資源損耗和環(huán)境污染，同時也可實現(xiàn)環(huán)保生態(tài)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。通過在保證產(chǎn)品成品率和降低生產(chǎn)原料損耗的前提下，充分利用回收資源，采用少污染的生產(chǎn)技術，從而開發(fā)出無毒害、綠色、節(jié)能、環(huán)保和社會效益好的新型建材。

3.2 新型智能材料發(fā)展建材

智能化材料是指具有自我診斷和破壞預告、自我調(diào)節(jié)與修復、可重復利用的材料。當該材料內(nèi)部發(fā)生結構或承載力的改變時，可將材料的內(nèi)部狀況顯示出來并進行自我調(diào)整[5]。新型智能建筑材料是具有新型建筑功能的材料，通過人們發(fā)出的指令做出反應并與人們進行交流，讓人們生活在更加愉悅的生活環(huán)境當中。目前，這種新型智能建筑材料還尚未普及，但是隨著建筑行業(yè)的發(fā)展與社會的進步，其在樓宇智能化當中的應用勢在必行，是建筑領域的發(fā)展趨勢所在。

3.3 環(huán)保材料發(fā)展建材

隨著人們對生活環(huán)境意識的增強，人們對于居住環(huán)境經(jīng)濟性、安全性和舒適性的要求也越來越高。傳統(tǒng)的建筑材料對居民的生活中尚存在一些負面影響，難以達到居民的要求，因此逐漸被淘汰。建材相關管理部門應結合不同的地區(qū)與建筑類型，推進綠色環(huán)保建材的研發(fā)和生產(chǎn)，同時也應強化各部門間的合作，制定并落實新型建材在應用和管理方面的規(guī)程，解決當前新型環(huán)保材料在研發(fā)和生產(chǎn)應用當中的各個問題，建設環(huán)境友好型的建材市場。

3.4 復合多功能材料發(fā)展建材

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對建筑的認知越來越高，因此，復合多功能建材橫空出世。復合多功能建材是指在滿足建材的主要功能的前提下，同時兼具其他各種優(yōu)良性能。在生產(chǎn)過程中，通過新材料與新技術相結合，融合輕質(zhì)高強、防水防潮、耐火耐高溫、抗腐蝕能力強等多種優(yōu)點，配套微電子技術和高科技技術，在性能、用途、功能、安全和舒適度上做出重大突破，實現(xiàn)對現(xiàn)代化建筑的調(diào)控和完善，更加符合世界發(fā)展趨勢和人類生活需要。

4 結語

我們對新型建筑材料的優(yōu)點和應用現(xiàn)狀有了簡要的了解，新型建筑材料順應了經(jīng)濟環(huán)保、綠色節(jié)能的發(fā)展趨勢，代表了建筑行業(yè)的未來發(fā)展前景，已成為人勢所趨。經(jīng)過了三十幾年的發(fā)展，新型建筑材料已成為體系完備、品種多樣、規(guī)劃清晰、產(chǎn)品配套能力強、具有明顯的競爭力的建筑材料，在市場中占據(jù)極其重要的地位。隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進和建筑領域的發(fā)展，新型建筑材料必將以其獨特的優(yōu)勢在建筑行業(yè)大放異彩，促進人類的發(fā)展與進步。