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生土建筑材料多功能化發(fā)展趨勢論文
摘要：綜述了生土建筑材料的生態(tài)性能，重點(diǎn)評(píng)述了生土建筑材料多功能化的研究現(xiàn)狀，指出了生土建筑材料多功能化存在的問題，提出了生土建筑材料多功能化發(fā)展趨勢。為進(jìn)一步促進(jìn)生土建筑材料多功能化的發(fā)展提供有實(shí)用價(jià)值的技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：生土；建筑材料；有色金屬；節(jié)能；環(huán)保
隨著建筑行業(yè)的不斷壯大，可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)成為建筑材料領(lǐng)域的主題，生土建筑材料是未經(jīng)焙燒，僅簡單加工的原狀土質(zhì)材料[1]，生土建筑材料是一種綠色材料，具有低能耗、低排放、低污染的特點(diǎn)[2]。
1生土建筑材料的生態(tài)性能
實(shí)用性強(qiáng)：利用生土建筑材料進(jìn)行建筑構(gòu)造時(shí)，可以根據(jù)不同的地形條件進(jìn)行調(diào)整，例如：針對(duì)平坦的地形建設(shè)地上、地下建筑，針對(duì)斜坡地形開挖窯洞等。技術(shù)簡單：依靠生土建筑材料進(jìn)行建筑施工時(shí)，對(duì)技術(shù)的要求很低，但是生土建筑材料所建造的建筑可以依山而建，也可以就地開挖洞穴和地坑，還可以用土坯和夯筑的建造方式。節(jié)能環(huán)保：拆除生土建筑后，可以將生土建筑材料作為肥料進(jìn)行回收，同時(shí)，生土建筑材料還能作為一種新型的燃料。降低成本：生土建筑材料所建造的建筑，其建筑造價(jià)僅為地面磚房的五分之一。熱工性能好：生土建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，并具有優(yōu)良的熱惰性，這兩個(gè)性能決定了生土材料具有較好的隔熱性。在炎熱的夏季，生土建筑材料可以吸收熱量，在寒冷的冬季，生土建筑外周也能有較好的保溫效果。隔音防火：生土建筑材料優(yōu)良的熱工性能可以減輕外界氣候?qū)κ覂?nèi)環(huán)境的影響，例如生土建筑材料可以隔音，同時(shí)還具有較強(qiáng)的防火性能。
2生土建筑材料多功能化的研究現(xiàn)狀
2.1穩(wěn)定型生土建筑材料
穩(wěn)定型生土建筑材料是通過在生土材料中添加各種添加劑，以達(dá)到增加生土材料力學(xué)性和耐久性的目的。目前對(duì)于穩(wěn)定型生土建筑材料的研究成果較多，根據(jù)添加劑的種類，可以分為傳統(tǒng)膠凝材料、工業(yè)廢料、天然纖維材料三大類。在利用傳統(tǒng)膠凝材料作為添加劑方面：國外學(xué)者C．Jayasinghe等[3]通過摻入不少于6.0%的水泥改性當(dāng)?shù)丶t壤性土，結(jié)果表明可以顯著的提高生土建筑材料的力學(xué)性能，尤其是抗壓強(qiáng)度。國內(nèi)學(xué)者尚建麗[4]采用水泥改性生土材料，試驗(yàn)證明改性后生土建筑材料的力學(xué)、耐候性和抗震性能都有大幅度提高。在利用工業(yè)廢料作為添加劑方面：目前對(duì)于利用工業(yè)廢料改良生土建筑材料的研究備受關(guān)注，如國外學(xué)者NurhayatDegirmenci[5]利用廢料磷石膏和天然石膏改性生土磚，改性后生土磚的抗折強(qiáng)度、耐水性能以及干收縮性能都大幅提高。國內(nèi)學(xué)者王琴[6]采用電廠廢料脫硫石膏、粉煤灰、熟石灰等改性生土建筑材料，所研制的壓制土坯磚抗壓強(qiáng)度提高2～4倍，耐水性和耐候性能提升，體積收縮降低。在利用天然纖維材料作為添加劑方面：國外學(xué)者Acheza等[7]利用海藻、甜菜根和番茄根部的纖維開發(fā)的天然聚合劑對(duì)生土材料進(jìn)行改性，可以顯著提高生土建筑材料的強(qiáng)度和耐水性。國內(nèi)學(xué)者[8]別利用麥秸、稻草和狗尾草作為加筋材料改性土坯，改性土坯抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等力學(xué)性能得到提高。
2.2溫濕度響應(yīng)型生土建筑材料
溫濕度響應(yīng)型生土建筑材料是通過在生土材料中添加與適宜建筑溫濕度的相變材料和無機(jī)多孔材料，利用相變材料的吸放熱性能和無機(jī)多孔材料的吸放濕性能，實(shí)現(xiàn)調(diào)整、控制室內(nèi)環(huán)境溫度和相對(duì)濕度，減小生土建筑墻體厚度，緩解房間潮濕，從而達(dá)到改善生土建筑室內(nèi)舒適度，降低生土建筑能耗的目的。目前對(duì)于溫濕度響應(yīng)型生土建筑材料的研究正處于起步階段，研究成果較少。在溫度響應(yīng)型生土建筑材料方面，國外研究機(jī)構(gòu)Concordia大學(xué)建筑研究中心用49%的丁基硬脂酸鹽和48%的丁基棕櫚酸鹽的混合物作相變材料，采用摻混法與灰泥砂漿混合，然后再按工藝要求制備出相變墻板[9]。在濕度響應(yīng)型生土建筑材料方面，國內(nèi)學(xué)者閆增峰通過對(duì)生土建筑材料物性參數(shù)測試，獲得生土建筑材圍護(hù)結(jié)構(gòu)的等溫平衡吸性能，揭示生土建筑材圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室內(nèi)濕環(huán)境的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制。建筑材料歷經(jīng)原始階段，磚、石應(yīng)用階段和鋼材、水泥應(yīng)用階段。磚、石應(yīng)用階段需要進(jìn)行燒制以秦磚漢瓦為標(biāo)志，其含一定數(shù)量的孔隙具有一定的吸放濕功能，但是覆蓋的表面材料限制了功能的發(fā)揮。鋼材、水泥應(yīng)用階段以鋼筋混凝土為標(biāo)志，其冰冷的表面使人們失去了可呼吸的生活空間。所以改性生土建筑材料，研究具有節(jié)能性能的溫濕度響應(yīng)型生土建筑材料不但是人們生活需要，也是建筑材料向生態(tài)性發(fā)展的必然要求。
2.3空氣凈化型生土建筑材料
空氣凈化型生土建筑材料是通過在生土材料中添加光催化材料（如TiO2），利用光催化材料自身具有的“低溫深度氧化能力”凈化生土建筑室內(nèi)空氣污染物，實(shí)現(xiàn)功能材料與生土材料相結(jié)合，提高建筑材料的熱導(dǎo)率，增加建筑系統(tǒng)的熱物性，去除室內(nèi)空氣污染物，從而達(dá)到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，降低生土建筑能耗的目的。目前對(duì)于空氣凈化型生土建筑材料的研究尚未起步，主要是由于過去生土建筑材料多用于經(jīng)濟(jì)較為落后地區(qū)的農(nóng)村住宅，其室內(nèi)裝飾裝修極為簡單不存在室內(nèi)環(huán)境污染問題。近年來，在黨的富民政策的指導(dǎo)下，我國農(nóng)民生活水平日益得到改善，城市居民的住宅裝飾裝修熱潮也逐步波及到了農(nóng)村，“把房屋裝飾一新過大年”成為農(nóng)民消費(fèi)的新時(shí)尚。但是，由于大多數(shù)農(nóng)民文化水平偏低，建材消費(fèi)經(jīng)驗(yàn)缺乏，室內(nèi)環(huán)境污染防護(hù)意識(shí)不強(qiáng)，發(fā)生在城市里的建筑、裝飾裝修和家具污染問題已經(jīng)在農(nóng)村蔓延，給剛剛富裕的農(nóng)民造成了經(jīng)濟(jì)的損失和身心的傷害。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在降低建筑能耗和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)方面分別取得了一系列進(jìn)展，并且提出了一系列改善措施，但是也出現(xiàn)了矛盾，具體表現(xiàn)為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)往往以惡化室內(nèi)空氣品質(zhì)為代價(jià)，導(dǎo)致建筑相關(guān)疾病和病態(tài)建筑綜合癥；而在提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的同時(shí)，往往造成室內(nèi)能源的損失，所以迫切尋求具有節(jié)能、環(huán)保功能的建筑內(nèi)表面材料。
3結(jié)語
基于對(duì)生土建筑材料的生態(tài)性能進(jìn)行了綜述，提出了生土建筑材料多功能化研究思路和方向。結(jié)果表明，隨著建筑材料和農(nóng)村住宅裝飾裝修熱潮的發(fā)展，對(duì)于生土建筑材料多功能化不僅僅局限于提高生土建筑材料強(qiáng)度和耐久性能，而且拓展到降低生土建筑建筑能耗和改善生土建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)，使生土建筑/金屬材料具有節(jié)能、環(huán)保性能，實(shí)現(xiàn)生土建筑材料的功能化、生態(tài)化和無害化發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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[4]尚建麗,劉加平,趙西平.低能耗夯實(shí)粗粒土建筑特性的試驗(yàn)研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,35(4):325-328．
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