新型建筑材料的发展及应用.doc

新型建筑材料的发展和应用内容摘要本文通过对最近的新型建筑材料的分类和总结，采用对比分析的方法能总结出各种新型材料相比旧材料的优势，并希望这总结的结果能对我们现在的建筑设计以及施工能有一定的指导作用。从而改善我们的生活，及其达到建筑的绿色节能，改善人居工程环境的目的。关键词：建筑，新材料，发展，应用引言随着建筑技术的发展，建筑材料的产品也是日新月异，如今远远早不能用五种材料来概括建筑材料了。传统的水泥，砂浆，沙，钢筋，混泥土的五大建材，早已不能满足现代建筑的蓬勃发展的需求。从而在传统建筑材料基础之上诞生了新一代的建筑材料。1 绪论1.1概述新一代的建筑材料的新其主要包括：新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料等方面的创新。这些材料都是建立在技术进步、保护环境和资源综合利用基础上的新兴产业。从而具有复合化、多功能化、节能化、绿色化、轻质高强化、工业化生产的特点。1.2发展新型材料的意义随着全球能源形势的日益紧张，建筑走向低碳节能的道路已经不容质疑了。绿色建筑已经揭开了人类对建筑能耗反思的序幕。据调查，建筑业是建材业的最终用户，建材行业产品的77.3%用于建筑业。目前，中国每年建成的房屋面积高达16亿20亿平方米，但新建筑中95%以上仍属于高耗能建筑，单位建筑面积采暖能耗为气候相近发达国家的3倍左右，中国建筑能耗已占全国能源消耗的近30%。如果建筑节能工作仍维持目前状况，到2020年建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，仅空调高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷发电。于是世界各国积极展开在建筑设计和施工、新型建筑材料的开发和应用、建筑节能法规的制定和实施、建筑节能产品的认证和管理等方面的探索。发展新型建材、推广节能建筑是发展循环经济的重要环节。建筑材料行业是利用各类废弃物最多、潜力最大的行业。发展循环经济为建材行业赋予了新的生机，目前，中国建材工业消纳了大量的工业和建筑废弃物，如利用煤炭行业的煤矸石烧砖，用电力行业的粉煤灰作为水泥的生产原料与混合材，生产粉煤灰砖和纤维水泥外墙板，脱硫石膏生产石膏板，用冶金产业的各种高炉矿渣生产矿渣水泥、制成矿棉吸音板等，另外，建材产业还能处理相当部分的城市垃圾，甚至部分有毒有害废弃物都能得到有效的消纳和利用。据统计，目前全国建材业每年消纳和利用的各类固体废弃物数量在4亿吨左右，约占全国工业部门固体废弃物利用总量的80%以上。实践证明，建材行业成为整个社会实现资源循环的一个关键环节，是国家发展循环经济的重点产业。发展新型建材、推广节能建筑是改造传统建材和建筑的重要前提。以矿业加窑业为产业特征的传统建材业，目前尚属资源、能源消耗型产业。中国建材行业万元产值耗煤2.7吨、消耗矿山资源逾100吨，是发达国家平均水平的1.5倍2倍；年能源消耗总量为2.4亿吨标准煤，矿产资源消耗近40亿吨，居全国各行业前列。就总量平均而言，主要建材产品单位能耗高于世界先进水平150%。目前，煤、电、油以及原材料的紧张已成为制约行业发展的突出问题。如何减少能源和资源的消耗，最大限度地提高能源和资源利用效率，同时减排降污，保护环境，使建材产业和建筑业成为节能、节水、节材、节地的可持续发展的现代化产业，已成为各级政府需要认真研究和解决的一个重要课题。1.2新型建筑材料的应用12.1新型墙体材料定义墙体是房屋建筑围护结构中的主要组成部分，也是室内外热量交换的主要途径。所以研制高效保温墙体材料、设计合理的墙体结构形式是节能减耗的关键。 节能墙体按其材料及组成方式可分单一材料节能墙体 、复合节能墙体和采用新型节能复合墙板三大类。单一材料节能墙体是采用空心粘土砖、加气混凝土气块、普通混凝土气块以及以粉煤灰、煤矸石、浮石等混凝土空心小砌块等砌体材料，采用保温砂浆作为砌体胶凝材料。复合节能墙体是由保温隔热材料与传统的如实心粘土砖、混凝土等墙体材料或空心砖、空心砌块等新型墙体材料复合而成的墙体 。而新型节能复合墙板目前主要品种有：钢丝网岩棉夹芯复合板 (简称GY板) 、GR夹芯复合板、钢板岩棉夹芯复合板、硅钙板、保温层、石膏板复合板材等等。2.2新型墙体材料应用状况经过近30年来自我研制开发及引进国外生产技术和设备，我国的墙体材料工业已经开始走上多品种发展的道路，初步形成了以块板为主的墙材体系，如混凝土空心砌块、纸面石膏板、纤维水泥夹心板等，但代表墙体材料水平的各种轻板、复合板所占比重仍很小，还不到整个墙体材料总量的1%。而欧美等发达国家的砖产量已基本趋于稳定。在产品技术方面主要向大孔洞率、薄壁方向发展。发达国家粘土砖已成为一种高档装饰材料，点缀于建筑的内外墙。混凝土空心小砌块主要向装饰、轻质、保温、隔热方向发展；加气混凝土制品向轻质、高强方向发展。国外加气混凝土容重普遍在400-500kg/m3；非承重产品容重降低到300 kg/m3，且原材料大量采用工业废渣。国外建筑复合墙体具有重量轻、保温隔热、隔声效果好等特点。较之与工业发达国家相比，相对落后40-50年。主要表现在：产品档次低、企业规模小、工艺装备落后、配套能力差。新型墙体材料发展缓慢的重要原因之一是对实心粘土砖限制的力度不够，缺乏具体措施保护土地资源，以毁坏土地为代价制造粘土砖成本极低，使得任何一种新型墙体材料在价格上无法与之竞争。1994年新税制实行后，对粘土砖生产企业仅征收6%的增值税，而不少新型墙体材料，尤其是轻质板材却要交纳17%的增值税务局，加剧了新型墙体材料发展的不利局面。针对这种情况，国家三部一局（建设部、农业部、国土资源部和国家建材局）墙材革新办公室积极指导各地大力开展墙材革新工作，结合各地实际情况，出台了多项墙改政策，有力地促进了新型墙体材料的发展。2.3新型保温隔热材料定义所谓保温隔热材料是以减少热损失为目的，通常情况下，导热系数小于0 .1 4 W( mK )的材料，导热系数在0 .0 5 W( mK )以下的材料称为高效保温材料。新型保温材料主要包括：外墙外保温、外墙内保温、外墙夹芯保温技术过去外墙内保温技术盛行，外墙外保温处于试验阶段，外墙夹芯保温形式基本就没有。近几年，外墙外保温多了起来，外墙内保温明显减少，一些别墅使用上了外墙夹芯保温技术。材料方面也是多种多样，聚苯乙烯泡沫板、硅酸盐复合浆料、岩棉矿渣棉、玻璃棉、泡沫玻璃、聚氨脂泡沫板等。2.4新型保温隔热材料应用状况 1980年以后, 我国保温隔热材料有了长足的进步已发展成为品种比较齐全、初具规模的保温材料的生产和技术体系。主要表现在以下三个方面：第一，保温隔热材料在国外的最大用户是建筑业约占产量的80 % , 而在我国建筑业市场尚未完全打开, 其应用仅占产量的10 %。第二，生产工艺整体水平和管理水平需进一步提高, 产品质量不够稳定。第三，科研投入不足, 应用技术研究和产品开发滞后, 特别是保温材料在建筑中的应用技术研究与开发多年来进展缓慢, 严重地影响了保温材料工业的健康发展。加强新型保温隔热材料和其他新型建材制品设计施工应用方面的工作, 是发展新型建材工业的当务之急。我国保温材料工业经过30 多年的努力, 特别是经过近年的高速发展, 不少产品从无到有, 从单一到多样化质量从低到高, 已形成取膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等为主的品种比较齐全的产业, 技术、生产装备水平也有了较大提高有些产品已达到国际先进水平。但由于我国保温材材料工业起步晚, 总体技术和装备水平较低, 在建筑领域的应用技术有待完善, 在很大程度上影响了保温材料的推广应用。近年来, 保温材料工业重复建设现象严重, 全国各地蜂涌而上, 几年间上百条生产线投产, 而在应用领域的开发上却投入不多, 造成了目前投资效益低, 供过大于求的局面。而国外矿棉和玻璃棉在建筑节能领域的应用率超过50；泡沫塑料超过40；硅酸钙和膨胀珍珠岩为5左右。矿棉及其制品使用先进的摆锤技术。玻璃棉及其制品生产工艺采用一窑多线、一线多头、一头单一产品，提高了生产效率。废水、废物回收处理，循环使用，达到零排放，采用碎玻璃作为主要原料。泡沫塑料制品在建筑和工业保温领域应用以聚氨酯泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料为主。产品向轻质化、高强度、更长使用年限和更低的导热系数发展。2.5新型防水密封材料定义防水材料是指有效防止雨水或地下水向建筑物内部渗漏的防水薄膜材料 ， 是建筑业及其他有关行业所需要的重要功能材料 。 防水材料是建筑业及其它有关行业所需要的重要功能材料, 是建筑材料工业的一个重要组成部分。改革开放以来, 我国建筑防水材料获得较快的发展。防水材料已摆脱了纸胎油毡一统天下的落后局面, 目前拥有包括沥青油毡(含改沥青油毡) 、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等五大类产品。新型建筑防水材料是相对传统石油沥青油毡及其辅助材料等传统建筑防水材料而言的期主要的新表现在材料的更新和施工方法的更新，如对沥青进行催化氧化处理，使得沥青的低温冷脆性能得到根本的改变，使之成为优质氧化沥青，纸胎沥青油毡的性能大大提高，在这基础之上用玻璃布胎和玻璃纤维胎来逐步代替纸胎，从而改善纸胎的性能。2.6新型防水密封材料应用随着我国国民经济的快速发展，不仅工业建筑与民用建筑对防材料提出了要求，在桥梁、隧道、国防军工、农业水利和交通运输等行业和领域中也都需要高质量的防水密封材料。我国防水材料基本上形成了品种门类齐全, 产品规格、档次配套, 工艺装备开发已初具规模的防水材料工业体系, 国外有的品种我们基本上都有。已初具规模的防水材料工业体系。近十几年来，在我国各种无机防水涂料也得到开发与应用，引进了确保时、M1500等国外先进的产品，同时也相继研制出了防水宝、HM1500、TM1500等一系列无机防水涂料。无机渗透结晶型防水涂料也已开始大量使用在工业与民用建筑的地下结构、地下铁道、桥梁路面、水利工程等方面。近40年的发展，使我国防水涂料已形成了反应固化型和溶剂（水）挥发干燥型等性能不同、形态不一的多类型、多品种的格局。到目前为止，有一定生产规模的防水涂料生产厂家有200多家，每年的生产总量已超过20万吨（这个数量不包括已被各级行政主管部门行文限制、淘汰和禁止使用的塑料煤焦油和煤焦油聚氨酯等容易污染环境的防水涂料），主要应用于工业与民用建筑的厕浴间防水，部分用于屋面、地下室和外墙等工程防水，均获得了较理想的防水效果。2.7新型装饰装修材料装饰材料是指建筑物内外墙面、地面、顶棚的饰面材料。新型的装饰装修材料新主要体现在材料的新上主要表现在以下五大类上，其中主要包括：多孔砖与空心砖、石膏砌块、暖芯自热地板、液体壁纸、石塑地板。2.8新型装饰装修材料应用状况我国建筑装饰装修材料的发展，起步较晚 ，与国外相比，我国装饰材料的生产企业规模偏小，产品质量不稳定，款色旧，档次低，配套性差，市场竞争能力弱；科研开发力量不足，产品更新换代能力弱，不能适应市场需求； 产品结构不合理，中、低档产品比例大，高档材料比重低。不能满足高档建筑装饰装修的需求。由于装修材料的应用，使民用建筑室内环境污染问题日益突出，有专家认为继“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后 ，人们已经进人以“ 室内空气污染”为标志的第三污染时期。所以，必须对装饰装修材料有害物质进行限量 ；对建筑室内污染进行控制等，降低室内污染，大力发展绿色建筑材料。3.0新型建筑材料的发展趋势展望随着城市化进程加快，城市人口密度日趋加大，城市功能日益集中和强化，需要建造高层建筑，以解决众多人口的居住问题和行政、金融、商贸、文化等部门的办公空间，因此要求结构建筑向轻质高强方向发展。目前主要目标仍然是开发高强度钢材和高强混凝土，同时探索将碳纤维及其他纤维材料与混凝土聚合物等复合制造的轻质高强结构材料。到目前为止，普通建筑物的寿命一般设定在50100年。现代社会基础设施的建设日趋大型化、综合化，例如超高层建筑，大型水利设施、海底隧道等大型工程，耗资巨大、建设周期长、维修困难，因此对其耐久性的要求越来越高。此外，随着人类对地下、海洋等苛刻环境的开发，也要求高耐久性的材料。目前，主要的开发目标有高耐久性混凝土、钢骨混凝土、防锈钢筋、陶瓷质外壁胎面材料、合成树脂涂料、防虫蛀材料、耐低温材料，以及在地下、海洋、高温等苛刻环境下能长久保持性能的材料。在大空间建筑中“第五代建材”膜材料也是一种广泛应用的新型材料，它是由高分子聚合物涂层与基材按照所需的厚度、宽度通过特定的加工工艺粘合而成。现在它可以发挥极大承载力，构筑灵活大空间，并且具有自然生态美外观。大深度地下空间是目前为止还没有被广泛开发利用的领域，随着地球表面土地面积逐年减少，人类除了向高空发展外，大深度地下是一个很有潜力的发展空间。与超高层建筑相比，地下空间结构具有很多优点。例如具有保温、隔热、防风等特点，可以节省建筑能耗。为实现大深度地下空间建设，需要开发能适应地下环境要求的药剂材料、生物材料、土壤改良剂、水之净化剂等。海洋建筑与陆地建筑的工作环境有很大差别，为了实现海洋空间的利用，建造海洋建筑，必须开发适合于海洋条件的建筑材料。海水中的盐分、氯离子、硫酸根等侵蚀作用，使材料很容易被腐蚀而破坏；海水波浪不同地往复作用，对建筑物构成冲击、磨耗和疲劳荷载作用；海洋建筑还要经常受到台风、海啸等严酷的气候条件的作用；建筑在海滩、近海等软弱地基上的建筑物，其沉降现象也很明显。这些严酷苛刻的环境下工作的海洋建筑物所用的材料，要求具有很高的强度、而冲击性、耐疲劳性、耐磨耗等力学性能，同时还要具有优良的耐腐蚀性能。为实现这些性能，要求开发以下新型材料。如涂膜金属板材、耐腐蚀金属、水泥基复合增强材料、地基强化材料等。为了实现可持续发展的目标，将建筑材料对环境造成的负荷控制在最小限度之内，需要开发研究环保型建筑材料。例如利用工业废料（粉煤灰、矿渣、煤矸石等）可生产水泥、砌块等材料；利用废弃的泡沫塑料生产保温墙体板材；利用废弃的玻璃生产贴面材料等；既可以减少固体废渣的堆存量，减轻环境污染，又可节省自然界中的原材料，对环保和地球资源的保护具有积极的作用。免烧水泥可以节省水泥生产所消耗的能量。高流态、自密实免振混凝土、在施工中不需要振捣，既可节省施工能耗，以能减轻噪音。建筑材料也有向细微发展的趋势，随着纳密技术和纳米材料的进一步发展和研究，国外和国内利用纳米材料研究开发和应用的材料，目前主要是纳米Ti02催化生态建材。利用纳米的氧化分解能力和超薪水作用可制成改善生活环境，提高人们生活质量的生态建筑材料，包括空气净化建材、抗菌灭菌建材、除臭和表面自洁建材等。随着人类智能化的发展，智能化材料也被人们重视和研发，所谓智能化材料，即材料本身具有自我诊断和预告破坏、自我调节和自我修复的功能，以及可重复利用性。这类材料当内部发生某种异常变化时，能将材料的内部状况，例如位移、变形、开裂等情况反映出来，以便在破坏前采取有效措施；同时，智能化材料能够根据内部的承载能力及外部作用情况进行自我调整，例如吸湿放湿材料，可根据环境的温度自动吸收或放出水分，能保持环境温度平衡；自动调光玻璃，根据外部光线的强弱，调整进光量，满足室内的采光和健康性要求。智能化材料还具有类似于生物的自我生长，新陈代谢的功能，对破坏或受到伤害的部位进行自我修复。当建筑物解体的时候，材料本身还可重复使用，减少建筑垃圾。这类材料的研究开发目前处于起步阶段，关于自我诊断、预告破坏和自我调节等功能已有初步成果。生态建筑材料也研究之中，它的科学和权威的定义目前仍在研究确定阶段。生态建筑材料的概念来自生态环境材料。生态环境材料的定义也仍在研究确定之中。其主要特征是节约资源和能源；减少环境污染，避免温室效应与臭氧层的破坏；容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支，按其含义生态建筑材料应指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调，满足最少资源和能源消耗，最小或无环境污染，最佳使用性能，最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。随着城市道路、市政建设步伐的加快，人行路、停车场、广场、住宅庭院与小区内道路的建设量也逐年被建筑物和灰色的混凝土路面所覆盖，使城市地面缺乏透水性，雨水不能及时还原到地下，严重影响城市植物的生长和生态平衡。同时，由于这种路面缺乏透气性，对城市空间的温度，将雨水导入地下，调节土壤湿度，有利于植物生长，同时雨天不积水，夜间不反应，提高行车、行走舒适性和安全性。多孔的路面材料能吸收交通噪音，减轻交通噪音对环境的污染，是一种与环境相协调的路面材料。除此之外，彩色路面、柔性路面等各种多彩多姿的路面材料，可增加道路环境美观性，为人们提供一个赏心悦目的环境。参考文献1. 李文涛，温佳，贾澎波浅谈新型建筑材料及其发展状况 J .科技信息2. 吴曼霞.浅谈新型建筑材料在我国的发展A. 山东省农业管理干部学院学报.2010年.3. 王小广,新型建筑材料的发展及应用 J.建材应用4. 李涛,浅议新型建筑材料的发展及应用J.技术与科教创新