無機(jī)非金屬材料建筑材料的環(huán)保性能和發(fā)展趨勢

李搏 李凱旋 張必盟 史亦帆 仝啟汶

摘要：介紹了無機(jī)非金屬材料的種類、特點(diǎn)以及無機(jī)非金屬材料在建筑工程中的應(yīng)用，綠色、節(jié)能、環(huán)保是新型建筑材料的發(fā)展方向，無機(jī)非金屬建筑材料是傳統(tǒng)建筑材料的重要組成部分。分析了無機(jī)非金屬建筑材料的環(huán)保性能和無機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：無機(jī)非金屬;建筑材料;環(huán)保性能;發(fā)展趨勢

1 無機(jī)非金屬材料的種類及特點(diǎn)

無機(jī)非金屬材料包括半導(dǎo)體材料、高技術(shù)晶體材料、硅酸鹽材料以及精細(xì)陶瓷材料等。與傳統(tǒng)的陶瓷相比較，精細(xì)陶瓷材料的應(yīng)用效率和應(yīng)用范圍更加廣泛。材料的組成結(jié)構(gòu)超出了硅酸鹽的范圍，可擴(kuò)大到高溫?zé)频臒o機(jī)材料，這種材料的制備突破了傳統(tǒng)的工藝要求，利用新技術(shù)進(jìn)行高純和超細(xì)材料制備，無論是化學(xué)組成，還是控制成型，都能在優(yōu)化制品形態(tài)的同時(shí)保證制品形態(tài)多樣化。基于無極非金屬的整體性、防火性能以及防水性能等優(yōu)勢，將新材料和新工藝全面升級和系統(tǒng)優(yōu)化，踐行更加有效的材料管控措施。

2 無機(jī)非金屬材料在建筑工程中的應(yīng)用

2.1 普通無機(jī)非金屬建筑材料的應(yīng)用

無機(jī)非金屬材料中的水泥和玻璃是最常見的建筑材料，尤其是水泥，廣泛應(yīng)用于建筑工程施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)，從建筑的地基澆筑、主體施工，到裝修工程，都離不開水泥材料。在建筑裝修和裝飾階段使用的無機(jī)非金屬材料更是數(shù)不勝數(shù)，陶瓷潔具、地面墻面瓷磚、墻面涂料等裝修、裝飾材料，絕大部分都是由無機(jī)非金屬材料制成的，這些建筑和裝修裝飾用材料的生產(chǎn)和使用對環(huán)境和節(jié)能都存在不利影響，如水泥的生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響就很大。建筑裝修裝飾材料在使用過程中釋放的有害化學(xué)物質(zhì)影響消費(fèi)者的健康。雖然國家對建筑材料的入市標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的規(guī)定，但普通建筑材料的品質(zhì)還是參差不齊。

2.2 具有環(huán)保性能的新型無機(jī)非金屬建筑材料的應(yīng)用

由于國家對建筑工程材料綠色節(jié)能環(huán)保性能的要求越來越高，綠色建材的認(rèn)定和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也逐步完善，具有環(huán)保性能的建筑材料獲得了市場青睞。人們對建筑工程品質(zhì)的追求也刺激了環(huán)保建筑材料和裝飾材料市場的發(fā)展，從事新型無機(jī)非金屬材料研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)獲得了良好的市場發(fā)展機(jī)遇和國家政策的扶持。近幾年，基于節(jié)能考慮的新建筑墻體材料、外墻保溫隔熱材料得到了廣泛應(yīng)用。具有自潔、殺菌、抗菌、環(huán)保性能的新型功能陶瓷、裝飾材料和涂層材料被廣泛應(yīng)用于制造衛(wèi)生潔具、墻面裝飾和墻面涂料等建筑裝修裝飾。

3 無機(jī)非金屬建筑材料的環(huán)保性能

3.1 新型無機(jī)非金屬材料的自潔和抗菌殺菌原理

新型無機(jī)非金屬材料的抗菌殺菌和自潔功能有兩種方式，第一種方式：在材料中加入具有抑制細(xì)菌生長繁殖或破壞細(xì)菌細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)作用的金屬離子，常用的有銀離子、銅離子和鋅離子。其它金屬雖然也具有良好的殺菌、抑菌作用，但因?yàn)榫哂卸拘远贿m合加在環(huán)保材料中。為保證金屬離子在高溫和光照影響下殺菌抑菌性能的穩(wěn)定性，通常加入磷酸鹽或沸石等化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽做為吸附材料。第二種方式：在材料表面添加可在光催化作用下具有殺菌作用的涂層材料，這種材料中的殺菌、抗菌成分主要是半導(dǎo)體的金屬氧化物。

3.2 具有抗菌、防霉的新型建筑材料

目前，市場上常見的應(yīng)用了新型無機(jī)非金屬材料的衛(wèi)生潔具和墻面、地面磚以及墻面涂料，都具有自動殺菌、抑菌的作用，可以凈化生活環(huán)境。結(jié)合了納米技術(shù)的新型建材，因其表面與空氣接觸面積的擴(kuò)大，大大增強(qiáng)了抗菌、殺菌的效果，無論是細(xì)菌還是空氣中的其它雜質(zhì)都難以附著在納米材料的表面，使其具備了自潔功能。

3.3 保溫隔熱的新型墻體材料

保溫隔熱的建筑主體砌體和建筑墻體節(jié)能隔熱材料，因其對工業(yè)和建筑廢料的循環(huán)利用和保溫節(jié)能效果而具備環(huán)保性能。第一，新型砌體材料的主要原料是粉煤灰、礦渣和煤矸石，取代了傳統(tǒng)砌體材料對自然資源的依賴。第二，最新的陶粒加氣空心砌塊和混凝土加氣空心砌塊的加工過程為機(jī)械攪拌和成形，無需燒制，砌塊保溫和耐火性能出色，施工簡便。常見的墻體保溫新型無機(jī)非金屬材料包括巖棉和玻璃泡沫，這兩種人造硅酸鹽材料的導(dǎo)熱系數(shù)小、耐腐蝕，在對建筑物進(jìn)行保溫節(jié)能的同時(shí)，也兼具裝飾作用。

4 無機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢

4.1 評價(jià)體系的優(yōu)化

在西方部分發(fā)達(dá)國家，傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料已經(jīng)逐漸向更加健康且持續(xù)性的方向發(fā)展，相關(guān)的管理措施和控制機(jī)制也越來越多樣化。一些發(fā)達(dá)國家還十分關(guān)注建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及整體項(xiàng)目建立和運(yùn)行過程的綠色評價(jià)。結(jié)合時(shí)代發(fā)展趨勢，將生態(tài)評價(jià)作為重要的環(huán)境保護(hù)管理措施和標(biāo)尺，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用以及行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)行“生態(tài)城市”的建設(shè)與實(shí)踐也是對項(xiàng)目進(jìn)行全面升級的重要舉措之一。我國與西方發(fā)達(dá)國家相比還存在一些差距，尤其是立法支持與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有待提高，在傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料工業(yè)發(fā)展方面還有很大的上升空間。

4.2 降耗機(jī)制的優(yōu)化

管理機(jī)制建立后，要落實(shí)系統(tǒng)化的節(jié)能管控措施。在材料管控體系中，要集中選擇資源節(jié)約型和污染最低型材料，并落實(shí)資源統(tǒng)籌處理機(jī)制，探索質(zhì)量效益型和科技先導(dǎo)型發(fā)展體系的管理機(jī)制，為優(yōu)化整體效果提供支撐。目前較為流行的是新型墻體材料、高質(zhì)量門窗以及中空玻璃等，在提高性能和壽命的同時(shí)，確保環(huán)境保護(hù)效果和節(jié)能降耗系統(tǒng)的完整性。在現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中，要對高性能建筑材料進(jìn)行集中處理。

4.3 優(yōu)化大型化和智能化發(fā)展力度

傳統(tǒng)的單條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力逐漸向大型化發(fā)展結(jié)構(gòu)推進(jìn)。生產(chǎn)線的大型化不僅在一定程度上提高了產(chǎn)品質(zhì)量，還能實(shí)現(xiàn)降低能源消耗的效果。在管理技術(shù)升級過程中，要結(jié)合科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)建筑智能化發(fā)展。建筑材料的安全性智能診斷等項(xiàng)目都將被應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)中。

5 結(jié)語

結(jié)合非金屬材料的研究成果，進(jìn)一步推進(jìn)新技術(shù)和新工藝的融合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)整體技術(shù)結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展，確保技術(shù)體系和應(yīng)用效果的最優(yōu)化。另外，超導(dǎo)材料和智能材料的出現(xiàn)也是無機(jī)非金屬材料學(xué)新的研究方向。相關(guān)研究人員要結(jié)合現(xiàn)有的研究成果，建構(gòu)更加系統(tǒng)化的研究模型和材料管理體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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