建筑材料是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑材料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，它用量大，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，直接影響工程的總造價。一般住宅類建筑工程的材料費(fèi)用約占到總造價的50%~60%，要想順利發(fā)展建筑業(yè)，研究并使用節(jié)約能源的新型建材有其獨到的經(jīng)濟(jì)意義。新型建材功能多樣化、科技含量高、發(fā)展推廣速度快、與環(huán)境協(xié)調(diào)性強(qiáng)，日益得到社會各界的重視，再結(jié)合市場和社會需求逐步增多，各類新型建材都呈現(xiàn)出良好迅猛的發(fā)展勢態(tài)，在將來會有越來越多的新型建材被研發(fā)和使用，為我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展增添新動力。
一、新型建筑材料的使用情況
新型墻體材料使用。目前，我國新型墻體材料的品種比較多，有黏土空心磚、摻廢料的磚、加氣混凝土、輕質(zhì)板材等多種，但遺憾的是，種類雖多，在墻體材料的應(yīng)用中所占比重較小。這主要是因為新型材料始終無法大面積取代實心黏土磚。實心黏土磚技術(shù)要求低，制作工藝簡單，制造造價低，價格比新型材料便宜，這使得雖然新型材料具有許多優(yōu)勢，卻在價格上輸給了實心黏土磚。1994 年新稅制實行后，對黏土磚生產(chǎn)企業(yè)僅征收6%的增值稅，而不少新型墻體材料，尤其是輕質(zhì)板材卻要繳納17%的增值稅，對新型墻體材料來說無疑是雪上加霜。
新型保溫材料的使用。新型保溫隔熱材料的應(yīng)用仍占其總產(chǎn)量的10%，與發(fā)達(dá)國家的80%相比遙遙不及。這主要是由于保溫材料的科研投入不足，使得新產(chǎn)品的開發(fā)比較緩慢，已經(jīng)開發(fā)出來的保溫材料在技術(shù)上沒有進(jìn)行深一步的研究，投入生產(chǎn)后工藝整體水平和生產(chǎn)管理水平參差不齊，使得產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。我國建筑市場在保溫材料這塊尚未完全打開，保溫材料的推廣不足，應(yīng)用得不到實現(xiàn)。
新型防水密封材料的使用。改革開放以來，我國新型防水密封材料得到了長足的發(fā)展。由傳統(tǒng)的紙?zhí)ビ蜌种鸩桨l(fā)展成包括瀝青油氈、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和剛性防水材料五大類產(chǎn)品，可謂品種豐富，高、中、低檔結(jié)合，初具規(guī)模。新型防水材料的應(yīng)用更加廣泛，不僅應(yīng)用在工業(yè)、民用建筑方面，還應(yīng)用在國防軍工農(nóng)業(yè)水利等方面。
新型裝飾裝修材料的使用。新型裝飾裝修材料的發(fā)展與人們生活水平提高有密切關(guān)系。目前，我國人們對居住環(huán)境的要求越來越高，要求家庭裝修突顯個性。裝飾裝修材料的品種不斷推陳出新，品種更新?lián)Q代很快，且不斷有新型裝飾、裝修材料研發(fā)出來并得以推廣和應(yīng)用。但與國外發(fā)達(dá)國家的裝飾裝修材料相比，仍具有很多不足，使得很多人寧愿出高價買進(jìn)口材料。主要存在問題有：技術(shù)水平不過硬，同品種的裝飾裝修材料與國外相比，技術(shù)含量低，質(zhì)量不穩(wěn)定；由于國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，往往不愿投入過多成本，使得國產(chǎn)材料整體水平較差，中低檔產(chǎn)品充斥市場，高檔產(chǎn)品的數(shù)量不能滿足市場需求。
二、新型建筑材料的發(fā)展趨勢
到目前為止, 普通建筑物的壽命一般設(shè)定在50～100 年。現(xiàn)代社會基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)日趨大型化、綜合化, 例如超高層建筑,大型水利設(shè)施、海底隧道等大型工程, 耗資巨大、建設(shè)周期長、維修困難, 因此對其耐久性的要求越來越高。此外, 隨著人類對地下、海洋等苛刻環(huán)境的開發(fā), 也要求高耐久性的材料。目前, 主要的開發(fā)目標(biāo)有高耐久性混凝土、鋼骨混凝土、防銹鋼筋、陶瓷質(zhì)外壁胎面材料、弗素樹脂涂料、防蟲蛀材料、耐低溫材料, 以及在地下、海洋、高溫等苛刻環(huán)境下能長久保持性能的材料。
在大空間建筑中“第五代建材”膜材料也是一種廣泛應(yīng)用的新型材料, 它是由高分子聚合物涂層與基材按照所需的厚度、寬度通過特定的加工工藝粘合而成。現(xiàn)在它可以發(fā)揮極大承載力, 構(gòu)筑靈活大空間,并且具有自然生態(tài)美外觀。
大深度地下空間是目前為止還沒有被廣泛開發(fā)利用的領(lǐng)域, 隨著地球表面土地面積逐年減少, 人類除了向高空發(fā)展外, 大深度地下是一個很有潛力的發(fā)展空間。與超高層建筑相比, 地下空間結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點。例如具有保溫、隔熱、防風(fēng)等特點, 可以節(jié)省建筑能耗。為實現(xiàn)大深度地下空間建設(shè), 需要開發(fā)能適應(yīng)地下環(huán)境要求的新型材料如藥劑材料、生物材料、土壤改良劑、水之凈化劑等。
海洋建筑與陸地建筑的工作環(huán)境有很大差別, 為了實現(xiàn)海洋空間的利用, 建造海洋建筑, 必須開發(fā)適合于海洋條件的建筑材料。海水中的鹽分、氯離子、硫酸根等侵蝕作用, 使材料很容易被腐蝕而破壞; 海水波浪不同地往復(fù)作用, 對建筑物構(gòu)成沖擊、磨耗和疲勞荷載作用; 海洋建筑物還要經(jīng)常受到臺風(fēng)、海嘯等嚴(yán)酷的氣候條件的作用; 建筑在海灘、近海等軟弱地基上的建筑物, 其沉降現(xiàn)象也很明顯。這些嚴(yán)酷苛刻的環(huán)境下工作的海洋建筑物所用的材料, 要求具有很高的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐疲勞性、耐磨耗等力學(xué)性能, 同時還要求具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。為實現(xiàn)這些性能, 要求開發(fā)以下新型材料。如涂膜金屬板材、耐腐蝕金屬、水泥基復(fù)合增強(qiáng)材料、地基強(qiáng)化材料等。
為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo), 將建筑材料對環(huán)境造成的負(fù)荷控制在最小限度之內(nèi), 需要開發(fā)研究環(huán)保型建筑材料。例如利用工業(yè)廢料( 粉煤灰、礦渣、煤矸石等) 可生產(chǎn)水泥、砌塊等材料; 利用廢棄的泡沫塑料生產(chǎn)保溫墻體板材; 利用廢棄的玻璃生產(chǎn)貼面材料等; 既可以減少固體廢渣的堆存量, 減輕環(huán)境污染, 又可節(jié)省自然界中的原材料, 對環(huán)保和地球資源的保護(hù)具有積極的作用。免燒水泥可以節(jié)省水泥生產(chǎn)所消耗的能量。高流態(tài)、自密實免振混凝土、在施工中不需振搗, 既可節(jié)省施工能耗, 又能減輕噪音。
建筑材料也有向細(xì)微發(fā)展的趨勢, 隨著納密技術(shù)和納米材料的進(jìn)一步發(fā)展和研究, 國外和國內(nèi)利用納米材料研究開發(fā)和應(yīng)用的建筑材料, 目前主要是納米TiO2 光催化生態(tài)建材。利用納米的氧化分解能力和超薪水作用可制成改善生活環(huán)境, 提高人們生活質(zhì)量的生態(tài)建筑材料, 包括空氣凈化建材、抗菌滅菌建材、除臭和表面自潔建材等。
隨著人類智能化的發(fā)展, 智能化材料也被人們重視和研發(fā), 所謂智能化材料, 即材料本身具有自我診斷和預(yù)告破壞、自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù)的功能, 以及可重復(fù)利用性。這類材料當(dāng)內(nèi)部發(fā)生某種異常變化時,能將材料的內(nèi)部狀況, 例如位移、變形、開裂等情況反映出來, 以便在破壞前采取有效措施; 同時, 智能化材料能夠根據(jù)內(nèi)部的承載能力及外部作用情況進(jìn)行自我調(diào)整,例如吸濕放濕材料, 可根據(jù)環(huán)境的濕度自動吸收或放出水分, 能保持環(huán)境濕度平衡;自動調(diào)光玻璃, 根據(jù)外部光線的強(qiáng)弱, 調(diào)整進(jìn)光量, 滿足市內(nèi)的采光和健康性要求。智能化材料還具有類似于生物的自我生長,新陳代謝的功能, 對破壞或受到傷害的部位進(jìn)行自我修復(fù)。當(dāng)建筑物解體的時候, 材料本身還可重復(fù)使用, 減少建筑垃圾。這類材料的研究開發(fā)目前處于起步階段, 關(guān)于自我診斷、預(yù)告破壞和自我調(diào)節(jié)等功能已有初步成果。
隨著城市道路、市政建設(shè)步伐的加快,人行路、停車場、廣場、住宅庭院與小區(qū)內(nèi)道路的建設(shè)量也在逐年增大, 城市的地面逐步被建筑物和灰色的混凝土路面所覆蓋, 使城市地面缺乏透水性, 雨水不能及時還原到地下, 嚴(yán)重影響城市植物的生長和生態(tài)平衡。同時, 由于這種路面缺乏透氣性, 對城市空間的溫度、濕度的調(diào)節(jié)能力降低, 產(chǎn)生所謂的城市“熱島現(xiàn)象”。因此, 應(yīng)開發(fā)具有透水性、排水性、透氣性的路面材料, 將雨水導(dǎo)入地下, 調(diào)節(jié)土壤濕度, 有利于植物生長, 同時雨天不積水, 夜間不反光, 提高行車、行走舒適性和安全性。多孔的路面材料能吸收交通噪音, 減輕交通噪音對環(huán)境的污染, 是一種與環(huán)境相協(xié)調(diào)的路面材料。除此之外, 彩色路面、柔性路面等各種多彩多姿的路面材料, 可增加道路環(huán)境的美觀性, 為人們提供一個賞心悅目的環(huán)境。
