可再生材料在建筑中的應(yīng)用
——以磚石材料為例

章 健 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

0 前言

隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，我國(guó)每年新增的建筑數(shù)量巨大，迭代更新速度也越來(lái)越大，在建筑材料的生產(chǎn)、建筑的建設(shè)施工過(guò)程中對(duì)自然環(huán)境也產(chǎn)生了破壞。社會(huì)和建筑設(shè)計(jì)師對(duì)建筑與環(huán)境的關(guān)系越發(fā)重視，并從材料著手，在滿(mǎn)足人居環(huán)境舒適度的前提下，探尋環(huán)保、可再生的建筑材料，本文主要從磚石材料入手進(jìn)行研究。

1 實(shí)際意義

建筑材料的回收、再生產(chǎn)和再利用已經(jīng)成為了一種比較熱門(mén)的研究趨勢(shì)，在理論、生產(chǎn)技術(shù)、和應(yīng)用層面都擁有一些研究成果，但是建筑材料多種多樣，科研人員與建筑師的視角重點(diǎn)多置于如何增大建筑材料的回收率，在建筑整體表現(xiàn)審美上缺乏深入的探討和研究，更忽略了中國(guó)傳統(tǒng)磚石材料在再利用階段的使用。本文主要從再生磚石材料的界定和應(yīng)用手段兩方面出發(fā)，對(duì)再生磚石材料在建筑中的應(yīng)用手法進(jìn)行探究。

2 再生磚石材料的分類(lèi)與制備

再生磚石材料的原料來(lái)源主要是分為兩種，其使用方法也分為兩類(lèi)。

①回收翻新舊材料：主要來(lái)源于建筑廢棄拆除后的建筑砌塊等，當(dāng)建筑達(dá)到服役年限或者由于政府規(guī)劃、功能落后等原因被拆除，產(chǎn)生大量的建筑廢料，但由于建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同，其產(chǎn)生的建筑廢料的種類(lèi)也有所不同。當(dāng)建筑為磚混或者是以磚石為砌塊材料的砌筑結(jié)構(gòu)，在建筑拆除后，建筑廢料多為帶有抹灰的磚塊、石塊等建筑材料。對(duì)于這些舊磚石材料的處理方法是在建筑拆除后，在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)破舊的磚塊進(jìn)行簡(jiǎn)單篩選、清理、分類(lèi)加工后，在盡可能保證磚塊的完整性的前提下，投入到建筑的建設(shè)中。

目前我國(guó)對(duì)于舊磚的主要回收利用方式主要有兩種，第一種是對(duì)砌筑結(jié)構(gòu)的房屋進(jìn)行拆除，并將回收的磚石材料直接用于建筑的建造，第二種是負(fù)責(zé)拆除的公司將拆除廢磚出售給建材制造廠(chǎng)商，廠(chǎng)商將磚塊粉碎后作為其他建筑材料進(jìn)行使用。

②再生磚石砌塊：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑拆除后多為混凝土碎渣，回收后不能直接使用，多由建材廠(chǎng)進(jìn)行深加工，將混凝土或舊磚石的廢渣進(jìn)行清洗、粉碎后，作為骨料并加入膠凝材料進(jìn)行壓制，制成再生混凝土空心磚或者砌塊、掛板、透水磚等用于建筑的建造施工。

由上文可知，再生磚石材料的兩種再利用方式有著明顯的區(qū)別，一種是從建筑設(shè)計(jì)角度入手，探尋在建筑設(shè)計(jì)階段，如何利用回收的舊磚進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，將舊磚石的年代感與建筑的立面、結(jié)構(gòu)、室內(nèi)環(huán)境等方面進(jìn)行融合。另一種則是從建材制造的技術(shù)手段入手，探尋以建筑廢渣為原材料的磚石砌塊的生產(chǎn)方法和技術(shù)手段，最終目的是如何利用建筑廢渣制備出滿(mǎn)足建筑建設(shè)需求的砌塊、人造石材等建筑材料。

3 再生磚石材料在建筑中的應(yīng)用

根據(jù)磚石材料的本身材料特點(diǎn)，其在建筑中的用途主要有以下幾類(lèi)：用作建筑結(jié)構(gòu)、建筑貼面、建筑的裝飾。由于建筑服役階段和建筑的拆除、回收再利用階段，對(duì)砌塊磚石等建筑材料的強(qiáng)度、形態(tài)上在不同程度上都會(huì)有一定的損壞，因此，本文將磚石材料的應(yīng)用分為兩類(lèi)，即原級(jí)應(yīng)用和降級(jí)應(yīng)用。

①原級(jí)應(yīng)用：由于磚石材料的強(qiáng)度耐久性和保存完好程度較好，如在建筑拆除前，磚石主要用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在回收二次利用時(shí)，依然作為維護(hù)構(gòu)件的砌塊進(jìn)行建設(shè)。在汶川地震后，劉家琨提出的再生磚計(jì)劃，就是磚石作為建筑材料的“平級(jí)”應(yīng)用典型案例，在磚混結(jié)構(gòu)中，磚石不僅是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的建造材料，也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)材料。用粉碎機(jī)將建筑廢磚進(jìn)行粉碎后作為再生磚的骨料，加入膠結(jié)材料和當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物纖維后用杠桿式機(jī)械壓磚機(jī)進(jìn)行壓制，制造的空心磚用于小跨度房屋，即柱距小于4m的房屋的承重結(jié)構(gòu)或者非承重填充墻的建造，由于再生磚的原材料是磚石的碎渣骨料，因此無(wú)須燒制，制造方法比較簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)紅磚相比，再生磚成本為80元/m3，成本十分低廉。

一般情況下，由于磚石材料大多作為結(jié)構(gòu)的建設(shè)材料使用，因此磚石材料平級(jí)應(yīng)用對(duì)材料本身的強(qiáng)度要求比較高，在汶川再建房屋的設(shè)計(jì)中，再生磚石材料的原級(jí)應(yīng)用理論得到了應(yīng)用，但是在磚石再利用的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了人為的深加工——粉碎、攪拌、摻合料和添加劑的加入、壓制等過(guò)程，從而彌補(bǔ)了磚石材料在利用過(guò)程中的強(qiáng)度不足、形制不規(guī)矩的弊端。

由上文分析可知，可再生磚石材料在建筑中的平級(jí)再利用過(guò)程中，要求磚石的本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，破損情況都要較小，從而才能達(dá)到用于砌筑平級(jí)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，但是在不能滿(mǎn)足要求的前提下，建筑磚石廢棄物則需要人為手段處理后，通過(guò)技術(shù)手段增大磚石的強(qiáng)度，或者打碎后重新制造生產(chǎn)，以滿(mǎn)足建筑需求。

②降級(jí)應(yīng)用：在我國(guó)逐步開(kāi)始禁止粘土磚后，傳統(tǒng)的粘土磚逐漸得到了建筑設(shè)計(jì)師和磚材制造商的注意，設(shè)計(jì)師們嘗試研究如何通過(guò)增長(zhǎng)廢舊磚石材料的的利用從而延續(xù)建筑語(yǔ)言和建筑的地域性色彩。

降級(jí)應(yīng)用理論則是以盡量不破壞舊的磚石材料為目的提出的理論，即將原來(lái)作為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的磚石降級(jí)，在新建建筑中用于建筑構(gòu)件，裝飾材料等作為非承重構(gòu)件存在。普利茲克獎(jiǎng)獲得者王澍的寧波博物館占地4.3萬(wàn)m2，外立面采用瓦爿墻形式，將寧波傳統(tǒng)建筑元素融合到建筑中，從鄉(xiāng)土主義出發(fā)，在寧波當(dāng)?shù)厥占舜罅康牟鸪拇u石等材料作為建筑材料。在現(xiàn)代建筑史上，寧波博物館大規(guī)模的回收利用廢舊磚石材料是首個(gè)案例，建筑外墻面的舊磚石材料主要來(lái)自于寧波的象山、奉化等地。磚石年代也非常久遠(yuǎn)，從明清開(kāi)始到民國(guó)初期，甚至有漢代殘留的磚石，為了使建筑達(dá)到預(yù)期效果，回收的磚石僅僅做了最簡(jiǎn)單的清理處理，保留了原有磚石瓦礫上的圖案、造辦處的文字，根據(jù)尺寸分類(lèi)進(jìn)行砌筑。在寧波博物館最著名的瓦爿墻設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)師采用了江浙地區(qū)的民間墻體砌筑方式，將收集回來(lái)的青磚、石塊、瓦礫，作為圍墻的貼面，以砌筑形式進(jìn)行布置，墻面不加粉裝，將回收的磚石原有材料特點(diǎn)顯露在外。根據(jù)推算，寧波博物館外墻每平方米約有100塊左右的舊磚石，整個(gè)寧波博物館外墻的磚石砌塊有百萬(wàn)塊。

考慮到舊磚石的力學(xué)特征，寧波博物館將外墻分為3m的網(wǎng)格，以獨(dú)立網(wǎng)格為單位進(jìn)行建造，分區(qū)解決砌塊承重效果較弱的特點(diǎn)，并且由于是再生磚，材料的防水、保溫效果較差，也使用了大量保溫層和防水措施來(lái)彌補(bǔ)材料本身的不足，舊磚石材料在新建建筑中的降級(jí)應(yīng)用更加側(cè)重于裝飾性，寧波博物館在維護(hù)墻體的建造上并沒(méi)有完全依賴(lài)于磚石墻的砌筑，而是在墻體中設(shè)置15cm厚的鋼筋混凝土襯墻加固建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，瓦爿墻依附混凝土襯墻進(jìn)行建造。

就目前的應(yīng)用思路來(lái)看，磚石材料的降級(jí)應(yīng)用屬于對(duì)舊磚石的直接利用，其目的主要是將磚石經(jīng)過(guò)使用后的年代感、質(zhì)感等特點(diǎn)通過(guò)現(xiàn)代建設(shè)技術(shù)手段與設(shè)計(jì)手法轉(zhuǎn)移到現(xiàn)代建筑上，使新建建筑中包含豐富的歷史文化底蘊(yùn)，將有年代感的磚石材料以建筑語(yǔ)匯的形式在建筑中國(guó)傳承，且大多數(shù)降級(jí)應(yīng)用的磚石都是就地取材，也保證了建筑與周邊環(huán)境的契合度，讓建筑在城市更迭中尊重周邊環(huán)境和城市中的建筑風(fēng)貌；另一種則是純粹為了降低建筑成本，將回收的磚石材料作為非承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑非承重構(gòu)件的建造使用。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)建筑數(shù)量巨大，磚石結(jié)構(gòu)的建筑數(shù)量占有一定比例，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的舊磚石資源流入建筑材料產(chǎn)業(yè)中，科學(xué)有效地對(duì)這些資源進(jìn)行利用，可以有效地節(jié)約建造成本保護(hù)自然環(huán)境，同時(shí)也可以使得新建建筑具有一定歷史意義。隨著設(shè)計(jì)師對(duì)再生磚石的研究和科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)步，磚石材料已經(jīng)不僅僅停留在傳統(tǒng)建筑的修復(fù)上，其應(yīng)用方向有以下幾點(diǎn)：

①藝術(shù)裝飾，將再生的磚石材料用以新建建筑中用于裝飾建筑的外立面，使得傳統(tǒng)建筑材料在新時(shí)代的建筑建設(shè)中得以發(fā)光；

②節(jié)能環(huán)保，以節(jié)能環(huán)保為目的出發(fā)，盡可能地大量使用磚石材料，從而減少由于城市進(jìn)步造成的建筑拆除，建筑垃圾過(guò)剩；

③多樣化建材生產(chǎn)方式，依附于當(dāng)代建材生產(chǎn)的科技進(jìn)步，利用廢舊磚石材料生產(chǎn)出強(qiáng)度較好，成本較低的新型建筑再生材料。