书城科普材料纵横
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第7章 房屋新蓝图(1)

试想一下,你住的是这样的房子:它外观时尚优美,不必担心房子住久了会显得破败,它的外层涂料可防尘,且一下雨就会被冲刷得焕然一新;你的房子可能临街甚至就在火车站、飞机场附近,但是在家里完全听不到任何令人烦心的噪声;在夏天或冬天,你只需要用很少的能源就能使房子长时间保持适宜的温度,不必花费很多的钱付暖气费或空调的电费;室内空气清新,即使有人刚抽了烟,但很快烟味就会消散不见;不论你是生活在干燥的北方还是潮湿的南方,在你的房子里都会觉得湿度适宜,实木家具不会干得裂缝,衣服也不会因潮发霉;你不论是吃饭、洗澡还是看电视,都不用付电费,因为房顶的特殊材料会把太阳能转化为电能,满足你的日常需求。这是在痴人说梦?不,这一切的实现都靠新型建筑材料的研究、开发和应用,它将为我们开创房屋居住的新蓝图!

3.1谁让我们静静地安睡

现代建筑花样繁多,功能各异,但万变不离其宗,再好的建筑也离不开墙体材料。在过去数千年人们的建筑都是用实心黏土砖,秦砖汉瓦为我们人类的居住做出了巨大的贡献。但是,随着社会的发展,科技的进步,特别是当下环境问题、资源问题及人口问题正成为威胁人类社会文明可持续发展的三大问题。使用开发不破坏土地、节约能源、节水、利废、减少环境污染的新型墙体材料已成为全世界的共识。

3.1.1新型墙体材料简介

新型墙体材料泛指实心黏土砖以外的各类墙体材料,是一种新型节能墙体材料,通过先进的加工方法,制成具有轻质、高强、多功能等适合现代化建筑要求的建筑材料,其最大的特点是能够节省能源和资源,是一种能够满足21世纪建筑业要求的墙体材料。新型墙体材料的主要原料包括混凝土、水泥或粉煤灰、煤矸石等,也可用纤维作为增强材料,解决墙体材料脆性大的问题。与实心黏土砖相比,它具有节约资源、能源、土地,综合利用废弃物、轻质、高强、易于施工等优点,是建筑材料可持续发展的有效途径。

新型墙体材料因其含义广泛,所以品种、用途十分多样。按照新型墙体材料的尺寸及形状,可分为墙板、砌块、砖,如GRC板材、粉煤灰砖等;还可根据用途分为保温型墙体材料和非保温型墙体材料,承重型和非承重型墙体材料,内墙材料和外墙材料等,如空心砖,加气混凝土砌块、混凝土砌块等。新型墙体材料已经出现几十年,早在20世纪五六十年代,建筑砌块就已在欧美国家普遍使用,而建筑板材也在20世纪90年代得到广泛推广。新型墙体材料利用现代最新科技和技术,辅以各种先进设备,能不断开发出更加节约资源、效益更好的材料并不断朝着复合墙体、轻质墙体的方向发展。

3.1.2新型墙体材料的应用由于欧美、日本等发达国家对新型墙体材料的研究工作开展得比较早,所以,这些国家新型墙体的应用也比较广泛,在20世纪50年代就实现了从实心黏土砖向轻质、高强、多功能的新型墙体材料的转变。根据有关统计资料表明:美国生产的石膏有80%~90%是用于石膏墙体的生产,日本和加拿大的石膏墙体材料产量也比较高,如日本的石膏墙体每年产量已突破了5亿平方米,加拿大的人均石膏墙体的面积约为13.2平方米,为世界第一。相对那些工业发达国家而言,我国的新型墙体材料的研究起步较晚,应用也不如发达国家广泛。为了更好地解决资源、能源、环境协调发展问题,实施可持续发展战略,我国政府有关部门采取了从限制到禁止使用实心黏土砖等一系列措施。相对于传统墙体材料,新型墙体材料能有效地上述的资源、能源、环境协调问题,因而大力发展和推广新型墙体材料的应用是符合我国的经济发展要求,也是“功在当代,利在千秋”的一项重大举措。我国墙体材料生产技术与装备制造具备了一定的基础,在国家发展政策、措施的指引和扶持下,坚持墙体材料事业的科学发展,我国的新型墙体材料产业将迎来一个健康、有序的大发展时期。

3.1.3新型墙体材料的发展趋势

(1)由天然材料转向合成材料

伴随现代科技的发展进步,人们对材料产生越来越多的需求,单一的建材往往不能满足。因此将两种或多种材料的复合在一起,可形成更卓越的性能。因此,材料革新的方向将是“复合型技术”“复合类材料”等。复合材料技术的研究开发将越来越广泛,如铝塑复合板、钢丝网架水泥复合板、夹心复合板、瓷砖复合板、大理石复合板等。目前,对固体废料除了提炼出可用的能源、金属等物资外,还可将废料用于制造建筑材料,如用粉煤灰矿渣等生产水泥、砌块和砖等墙体材料,用花生壳和稻草等农业废料生产轻质板材等,这些对固体废料的利用,将是建筑材料发展的一个新方向。

(2)由普通材料转向高新技术材料

目前,新型建筑材料的生产,高科技、高价值增值仍然是在国际市场上的核心竞争力。因此,我们必须努力发展高科技产品,研究稀土技术、生化技术、纳米技术、光催化技术、信息技术、气凝胶技术和其他高新技术,来生产更加高新的科技产品,以加强和改进功能和质量。例如,进行抗菌墙体材料的研发,可以使墙体材料净化室内空气、气味,墙体材料的表面也可以进行自我清洁;用气凝胶技术研究和开发具有保温、隔音并质轻的墙体材料。

(3)向绿色化发展

虽然传统建筑材料对国民经济做出了重要贡献,但未能实现资源和能源的高效利用,并产生大量有害物质,造成严重的环境污染。解决这种负面影响的根本途径是大力发展绿色墙体材料。绿色墙体材料是具有安全环保、健康节能和可再生属性的墙材,其核心是应用绿色生产技术对原料取用、成品制造、产品循环使用等各个环节的污染进行控制:选用无毒或低毒的材料,使生产过程中的污染物尽量减少,尽可能回收利用副产物,在使用过程中对环境不造成污染和威胁,上升到可持续发展方面。

2010年上海世界博览会的主题是“城市,让生活更美好”,各国的展览馆使用各种新型、节能、高科技的新材料,充分展现了新型墙体材料的魅力。

1)中国国家馆,墙体应用的是国产高性能氟碳涂料,无放射、无污染,使用生命周期可达20年。馆内所有的门窗都采用低辐射玻璃(Low-E玻璃),不仅可通过反射热量降低能耗,还能通过特殊涂料将阳光转化为电能并储存起来,为建筑外墙照明提供能量。

2)世博轴的节点“阳光谷”,为倒锥形钢结构,顶棚的膜索结构为世界最大,其选用了高强度、自清洁聚四氟乙烯(PTFE)涂层的玻璃纤维,尽管膜材料厚度仅为1毫米,但其设计张力可达到5吨/米2,并具有不易燃、防紫外线、抗风化、高反射性等特点。在光照作用下,聚四氟乙烯涂层还能起到氧化自清洁的功效。此外,世博轴透明玻璃与金属架连接处采用了高性能硅橡胶和化学黏合剂,使其连接坚固无比。

3.2缘何雨天观房

现如今,随着经济社会的快速发展,老百姓的住房条件也不断改善,住上舒适敞亮的大房子已经不再是梦想。好多人买房子喜欢看看小区的楼盘风格与文化,这能让购房者感受到一种良好的居家氛围,一种使人备感舒适的生活方式。但是在有丰富经验的购房者那里,有个小秘诀,就是看房要在雨天。阴雨天里,可以看出房屋在其他时候看不出来的一些问题:可以判断房屋是否有渗漏,顶楼的房子可以看看屋顶有无漏水现象,其他楼层则可以看看墙体和窗台等位置是不是有渗水或返潮的痕迹。由此可见,防水材料的选取对房屋建筑质量影响重大。

3.2.1古代防水材料

中国历史悠久,传统防水材料丰富多彩。先民从居洞穴搬到平原,采用树枝、树叶和草等植物作为防水材料,搭棚避雨;后以土为墙,植物草叶、天然石板、夯土为盖,组成房子;秦汉后发明了砖瓦,采用致密多层叠合的具有一定防水能力的瓦防水,以大坡度将水排走,它是防排结合、以排为主、以防为辅的技术,延续了近两千年历史。

北京故宫的青砖墙用石灰加糯米汁或杨桃藤汁或猪血调制,磨砖对缝砌筑,有较好的防水功能,屋顶则采用五层以上防水层。首先在木望板上铺薄砖,上铺贴桐油浸渍的油纸,上又铺拍灰泥层,将石灰加上糯米汁等拌和铺抹一层,后将麻丝均匀地拍入,它是一层具一定强度、很大韧性、致密不会开裂的防水层。灰泥上铺一层金属的“锡拉背”(锡合金),用焊锡连接成整体,它是一层耐腐蚀的惰性金属。上又铺一层灰泥加麻丝,最后坐浆铺琉璃瓦勾缝。像故宫太和殿,用材考究,每道防水层均具可靠的防水能力,历时三百年未曾大修。

古代地下工程以墓穴著称。十三陵地下宫殿的发掘,展示了精湛的古代防水技术。地下宫殿以石砌墙、石铺地,同样采用灰泥中加入糯米汁或杨桃藤汁,而且在地下和墙外面有1米厚的灰土层。古代的大型储水池很多也是采用灰土来防水。灰土是古代的一大发明,它既是地基承重材料,又是绝好的防水材料,防水能力很强,具有极大强度和韧性,不易开裂,因此十三陵地下宫殿经历地震、大水诸多自然灾害,几百年后依然完好无损。防水材料的主要作用是防潮、防漏、防渗,避免水和盐分对建筑物的侵蚀,保护建筑构件。但是古代像这样的建筑防水施工工艺复杂,用料多,成本高,不适合现代建筑防水的低成本、节能源和高环保的要求。

3.2.2新型防水材料

随着时间的推移,人们对建筑防水观念逐渐发生改变,已由过去偏重单一的经济造价观念转变到功能观念,同时还考虑到防水工程的造价和使用年限。那么,在这样的意识状态下,就出现了新型防水材料。

新型防水材料主要包括改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、堵漏材料等。新型防水材料的共性都是无毒、无公害、环保和节约型的,其防水性能优越,特别适用于在混凝土和水泥砂浆基面上使用。它们在施工或使用过程中都能向基层混凝土或水泥砂浆内部渗透,堵塞毛细孔和孔隙结构,并能与基层共同工作,从而使混凝土和水泥砂浆表面或内部变得更加致密、防水;施工时都能直接在潮湿的基面上作业,施工工艺简单方便,且后续使用、维护方法简单、费用低廉;防水年限基本与混凝土结构寿命相同,并且还具有保护和增加混凝土强度和耐久性、延缓混凝土腐蚀和炭化过程、防止钢筋锈蚀等综合作用。

房屋防水是依靠防水材料经过施工形成整体防水层,以达到防水的目的或增强抗渗漏水能力。按防水材料的不同,分为柔性防水、刚性防水和刚柔相济的双层防水材料。

3.2.3建筑防水材料新品种

目前建材市场上新型的防水材料多种多样,在选择上,应根据工程设计和实践情况,来选择合适的防水材料。在选择时,防水材料性能一定要好,质量要有保证,材料稳定性强,并且要求方便储存运输,施工时方便灵活,使用寿命较长,而且材料价格要适中。目前新型建筑防材料主要有以下几种。

(1)聚合物水泥防水涂料(JS涂料)

该涂料是以丙烯酸酯等聚合物乳液和水泥为主要原料制得的双组分水性建筑防水涂料,具有“刚柔相济”的特性,既有聚合物涂膜的延伸性、防水性,也有水硬性胶凝材料强度高、易于潮湿基层黏结的优点。通过调节聚合物乳液与水泥的比例,满足不同工程对柔韧性与强度等的要求,施工方法简便。该种涂料以水作为分散剂,解决了因采用焦油、沥青等溶剂型防水涂料所造成的环境污染以及对人体健康的危害,所以近年来在国内外发展迅速,成为防水材料中的后起之秀。

(2)阻热防水涂料

阻热防水涂料在金属物体上使用时,柔韧性和封闭性优异,能堵漏、隔热、防锈;用于沥青屋面时,可反射90%的太阳能,防止沥青降解,延长防水寿命;用于刚性防水屋顶时,能阻止混凝土膨胀,封闭细裂纹和缝隙,防止水分渗透,有极佳的黏附性和延伸性。

(3)抗老化高弹性彩色防水涂料

抗老化高弹性彩色防水涂料是以高分子聚合物为主要成膜剂,配以十余种助剂,通过特殊工艺加工而成的。它与同类型产品相比,因在原料中加入几种不同功能的紫外线吸收剂,可以大量吸收太阳光中的紫外线,同时又能消化防水层中因光降解反应和氧化反应所产生的有害物质,从而使防水层得到保护;它的断裂延伸率高达600%~900%,即便在紫外线的照射下仍能达到400%;与混凝土、木质、金属有很强的黏结力,黏度适宜且开盖即可使用,无需现场掺兑溶剂,为低污染产品。

(4)普拉泰斯防水材料