
國外新型建材發展的回顧與展望
發布時間: 2005-03-23 00:00 查看: 2817次
"新型建筑材料"簡稱"新型建材",是在我國出現的一個專有名稱,國內的學者一般將除水泥、玻璃和傳統的磚、瓦、灰、砂、石材料以外的建筑材料界定為新型建筑材料,如墻體材料中的混凝土砌塊、灰砂磚、石膏板、新型的屋面材料、防水材料、裝飾裝修材料等等。在國外,沒有"新型建筑材料"的名稱, 但有"新建筑材料"的說法,一般稱之為新材料,這里指建筑材料,如newmateria1s,advancedmaterials,modernmaterials,或稱之為新產品newproducts, 新技術newtechno1ogy,有時一項新技術就代表一種新材料或新產品。新型建材的概念是相對的和不斷變化的,是隨地域的不同、時間的流逝而變化的。
一、國外新型建材的發展歷程和特點
1、工業革命的發展推動了新型建材的出現
起源于l8世紀的英國工業革命促進了社會生產力的發展,包括促進了新型建筑材料的發明和涌現。以新型墻體材料為例,德國在1854年發明了灰砂磚,1898年建立了第一家正式的灰砂磚廠,到1905年灰砂磚廠發展到209家;加氣混凝土在1889年問世,1929年投入工業生產;美國人在1866年獲得了生產混凝土砌塊的專利,進入20世紀混凝土砌塊獲得了大規模的發展; 紙面石膏板1890年由美國人發明,1902年投入正式生產。
2、經濟的快速增長刺激了新型建材的發展
第二次世界大戰后,各國經濟迅速恢復和發展,對房屋的需求量猛增。傳統的建筑施工方法已不能適應當時的需要,因而興起了建筑工業化的熱潮,大大促進了水泥工業和混凝土應用技術的發展,出現了許多工業化的建筑體系,如大板、框架結構等。這期間,其它的新型建材也逐漸發展起來,如石膏制品、灰砂磚、加氣混凝土和各種金屬建材等。
3、先進的工藝和設備為新型建材的發展提供了保證
隨著科技水平和裝備技術的不斷創新、完善,各種新型建材也不斷被發明、創造、生產,同時新的技術和工藝為新產品的生產提供了質量保證。以粘土制品為例,西方國家在本世紀50年代和60年代基本完成了從實心粘土磚向空心磚及其它各種輕質、多功能新型墻體材料的轉變,形成了以空心粘土磚為主,其它各類新型墻體材料并存的墻體材料結構體系。以比利時為例,1950年實心磚的產量占粘土磚的比例為95 %,空心磚只占到2%,到1970年時,實心磚的比例降到40%,而空心磚的比例提高到48%,基本實現了粘土磚由實心向空心化的轉變。這一轉變是在采用先進設備和工藝的基礎上完成的。生產空心磚的好處是顯而易見的,空心磚的孔洞率是多少,就節約多少粘土 和燃料,并且能提高磚坯的干燥速度。西方國家生產空心磚的歷史也很長,只是由于生產水平的限制,生產量非常小。50年代以后,粘土磚的生產設備和技術得到了提高,真空擠出成型工藝、人工干燥系統、隧道窯焙燒技術等工藝的采用,為大規模生產空心磚創造了條件,空心磚的強度和質量得到保證,取代實心磚水到渠成。
4、節約能源、利用廢物和保護環境是各國發展新型建材的動力
人類的生存與發展給我們生活的地球造成了巨大的壓力,迫使各國對節能、利廢和環保給予了很大的重視,許多國家制定了建筑節能的法規和標準,并制定出相應的配套措施。圍繞生產節能、建筑節能和廢物開發利用并舉的建筑節能工程有效地促進了新型建材工業的技術進步和新產品的開發應用。具有節能、輕質、利廢、保溫等多功能的新型建材成為建材工業發展的主導,符合節能、利廢、環保的原則是各國新型建材得以成功發展的重要原因。
5、石化工業的發展為新型建材開辟了新的天地
新型的裝飾裝修材料、保溫隔熱材料、屋面材料、防水材料、纖維增強復合材料等都是伴隨著石油工業和化學工業的崛起而快速發展起來的。石化工業的發展為新型建材提供了原料保證。沒有聚氨酯、工程塑料、瀝青、纖維等原材料的供應,就不會有膠粘劑、涂料、壁紙、地板革、塑料管道、塑料門窗、塑料地 毯、防水卷材、玻璃鋼等產品,就不會有今天五花八門的、不斷涌現出的鋁塑復合板、開泰管、陽光板等新型建材。
二、國外新型建材的發展現狀
1、墻體材料
(1)混凝土砌塊
由于具有原材料來源廣泛,生產工藝簡單,生產效率高,價格低廉等特點,混凝土砌塊在世界各國的應用比較廣泛。美國和日本建筑砌塊已成為墻體材料的主要產品,分別占墻體材料總量的34%和33%。歐洲國家中,混凝土砌塊的用量占墻體材料的比例約在 10%-30%之間。在一些發達國家,混凝土砌塊不但產量大,而且砌塊的生產與應用技術也非常完善。各種規格、式樣、品種、顏色的砌塊應有盡有,并制定了完善的混凝土砌塊產品標準、應用標準和施工規程等。
(2)紙面石膏板
美國是紙面石膏板最大的生產國,目前的年產量已超過20億平方米。
日本自60年代以后形成大規模生產,目前的年產量為6億平方米。其它石膏板生產量較大的國家有加拿大、法國、德國、俄羅斯等。在石膏原料方面,各國積極開發和利用工業副產品石膏,如磷石膏、氟石膏、硼石膏和脫硫石膏等,近年來用工業廢石膏生產石膏板和石膏砌塊的產量猛增。
(2)灰砂磚
國外的灰砂磚目前朝著空心化和大型化方向發展。 產品的種類很多,從小型磚到大型砌塊,每個生產企業產品規格多達十幾種。灰砂磚以空心制品為主,實心磚的產量很小。磚的顏色有素色和彩色,能適合各種建筑的不同需要。灰砂砌塊均為凹槽連接,具有很好的結構穩定性。除了用于外墻和內隔墻承重與非承重的灰砂磚和砌塊外,還有灰砂地面磚、屋面磚、飾 面磚和各種異形磚,如U型磚、圓形磚、承口磚和氣孔磚等,還有輕質灰砂磚和灰砂板等。德國是灰砂磚應 用比較好和使用量較大的國家,目前有灰砂磚廠161家, 年產量55億塊左右,灰砂磚占砌筑墻體材料總量的比例僅次于粘土磚(41%),達32%。灰砂磚產量較大的國家還有俄羅斯、波蘭和其它東歐國家。
(3)加氣混凝土
前蘇聯是加氣混凝土產量和用量最大的國家,其次是德國、日本和一些東歐國家。加氣混凝土在這些國家的生產、施工、應用技術已經非常成熟。加氣混凝土的性能進一步向輕質、高強、多功能方向發展。在原料方面,加大了對粉煤灰、爐渣、工業廢石膏、廢石英砂和高效發泡劑的利用。通過采用新技術、新工藝和高強水泥,提高加氣混凝土的強度,降低密度。 法國、瑞典和芬蘭已將密度小于300公斤/立方米的產 品投入市場,產品具有較低的吸水率和較好的保溫性能。
(4)輕質復合板
國外的輕質板是在70年代以后才開始發展起來的,產品的種類很多,包括玻璃纖維增強水泥(GRC)板、石棉水泥板、硅酸鈣板,凡是與各種保溫材料(巖棉、礦棉、聚苯乙烯等)復合而成的或單一板材組成的復合板都屬于輕質復合墻板的范疇。這些板材的生產線在國外并不是很多,但每條線的生產量非常大,如GRC板生產線的年產量可達350萬平方米,硅酸鈣板生產線的年產量可達300萬平方米,鋼絲網聚苯乙烯夾心板(泰柏板、3-D板等)生產線年產量可達100萬 平方米以上。新的產品還在不斷增加,如德國Hand1e 公司新開發出的生態墻板(ECO-Panel)是一種輕質空心墻板,以水泥、石膏或石灰為原料,摻加一定量的纖維和外加劑,并可摻入高達50%的粉煤灰,采用真空擠出成型,可作為承重或非承重墻板。該公司已將中國列為該產品開發的重點市場。
(5)保溫隔熱材料
西方發達國家保溫材料的生產和應用量非常大,在西歐、北歐、美國、日本,新建住宅一定要符合建筑保溫的要求。舊樓房在翻修過程中,屋頂、外墻、門窗要增加保溫的功能。各國均制定了嚴格的建筑節能保溫規范,如美國制定了《新建筑節能設計和評價標準》,德國頒布了建筑法,瑞典實行強制性節能法規,日本制定了能源法,法國制定了住宅經濟使用能源設計規范等。發達國家的保溫材料以礦物棉、玻璃 棉為主。泡沫塑料保溫材料是80年代以后發展起來的,目前在發達國家的用量也很普遍。以歐共體國家為例,目前礦棉保溫材料的用量占全部保溫材料的62%,聚苯乙烯占到24%。
(6)防水材料
改性瀝青防水卷材的應用量占防水材料主導地位,生產技術和應用技術比較成熟,高分子防水卷材是僅次于瀝青基防水卷材的防水材料,其生產技術、產品品種、應用技術仍處在不斷的發展和完善之中。這兩種防水材料在發達國家已成為一種量大面廣的用于各類不同等級的普通防水材料,如法國瀝青防水卷材占防水材料總量的84%,PVC防水卷材占10%;德國的改性瀝青防水卷材和高分子防水卷材的應用比例達85%;日本高分子防水卷材的應用處于領先地位,使用量比較高。
(7)屋面材料
西方國家普通居民住宅的屋頂采用斜屋頂,雖然建筑造價高一些,但從長遠的觀點來看,其經濟效益非常好。它的防水性能、保溫性能明顯優于平屋頂。由于屋面材料均為彩色,所以對環境起到美化作用。西式瓦尺寸比較大,施工采取干作業,施工既簡單、效率又高,結構很穩定。由于采用斜屋頂,對新型屋面材料包括屋面瓦、天窗、密封材料等的發展起到了很大的推動作用。 目前在歐洲國家混凝土屋面瓦占屋 面材料市場的40%以上,是用量最大的屋面材料;石棉水泥瓦和玻璃鋼瓦的用量較小,主要用于工業廠房或一些公共建筑的簡易屋面。金屬屋面材料自60年代以后發展起來, 目前有一半用于工業建筑;塑料瓦是一種新產品,目前尚處在試用階段;近年來出現的聚碳酸酯屋面板,是一種透明的屋面板,國內稱之為陽光板,在一些公共建筑或花園簡易房得到廣泛應用;傳統的粘土瓦仍然受到大多數人的偏愛,其用量僅次于混凝土瓦,占市場的第二位,近年來銷量回升,以德國為例,市場銷量從1985年的350萬塊猛增到1995年的800萬塊,瓦的厚度減薄,但質量進一步提高。
2、裝飾裝修材料
(1)建筑涂料
美國是世界上涂料產量最大的國家,建筑涂料占涂料總用量的50%。
日本、俄羅斯、德國也是涂料生產大國。近年來,無機高分子涂料受到各國重視,日本將其列為低公害產品加以發展,歐美國家也大力推廣。新型高檔涂料不斷出現,如氟樹脂涂料,自干型氟樹脂涂料等。國外還相繼出現了防火涂料、防潮涂料、殺蟲涂料、高亮度光涂料、防海水侵蝕等功能性涂料。此外,粉末涂料發展很快,因為它對環境造成的污染極小、涂膜性能優異,今后其應用市場將進一步擴大。
(2)壁紙壁布
國外的塑料壁紙、壁布市場趨于飽和,其發展方向主要是增加花色品種和改善性能,抗污染性、顏色的穩定性、可剝離性、抗霉菌性等越來越受到重視。
(3)塑料管道
塑料管道在建筑中的應用日益廣泛,已成為塑料在建筑中應用量最大的產品。PVC管是塑料管的主要品種。80年代以后,發達國家加強了塑料管品種的研究開發,并注重改善管材的性能,開發出了雙壁波紋管、 異型塑料管、高抗沖擊管及塑料與金屬的復合管,提高了產品的剛性、耐壓性和耐溫性,提高了塑料管的市場競爭力。今后國外塑料管的開發重點將放在提高生產效率、降低成本和拓展應用領域等方面。
(4)塑料門窗
塑料門窗具有保溫節能、外形美觀、尺寸穩定、密封性好等許多優點,在許多國家都得到大力的推廣應用。德國是最早采用塑料門窗的國家,塑料門窗的應用比例也最高,目前巳經超過木門窗的用量,占全部門窗市場 的50%以上,奧地利、英國、法國、加拿大、韓國的市場比例在30%以上。各國的應用比例今后還會繼續增加。美國的塑料門窗起步晚于西歐各國,但目前的發展速度很快,年均增長量在10%以上。今后國外的塑料門窗將進一步朝著絕緣性、多種顏色、視覺和觸覺性良好的方向發展。
三、國外新型建材的發展趨勢
1、綠色產業已成為各國共同發展的目標
傳統工業的發展雖然為人類的現代生活創造了豐富的財富,提高了人們的生活水平,但是它帶來資源和能源短缺、水源危機、生態破壞和環境污染等一系列問題,從而使經濟陷入不可持續發展的困境中。這就迫使人們轉變傳統的產業模式,用可持續發展的產業代替傳統產業。這種可持續發展的產業稱為"綠色產業",可持續發展的產品稱為"綠色產品"。發達國家從70年代起就開始了"綠色產業"的運動,并實行對"綠色產品"發放綠色標簽的制度,貼上"綠色產品"的標簽,表示該產品從生產到使用和回收的整個過程,符合環境保護的要求,不僅產品對人體健康無害,而且對環境不會造成污染或危害很小。
2、綠色建材是新型建材的發展趨勢
綠色產業已在世界范圍內形成了蓬勃發展的勢頭,建材工業也不例外。建筑材料量大面廣,建筑材料的生產、應用對地球資源、能源和環境造成的影響是巨大的。發展綠色建材是必然要面對的現實,各國都在積極探索,尋求有效的解決辦法,這其中,發展健康建材和有效利用工業廢渣是兩條主要的途徑。
新型建材中,許多裝飾材料產品,如人造板、建筑涂料、塑料地板、塑料壁紙、密封膏等,在生產和使用過程中,釋放出有毒的甲醛、揮發性有機物等,造成空氣污染,影響人體健康。這些材料是不符合綠 色建材的標準,應當停止生產或減少產量,需要開發其它新型的健康建材取而代之。
利用工業廢渣可大力發展新型墻體材料。利用煤渣、爐渣、煤矸石、粉煤灰等可以制作磚或砌塊;粉煤灰可用于加氣混凝土、輕質墻板的生產;磷石膏、氟石膏、脫硫石膏可做為原料制造石膏板、石膏砌塊;水淬渣可用于生產混凝土砌塊、石膏砌塊。利用工業廢渣生產新型墻體材料不僅減少了環境污柒和資源浪費,而且能收到很好的經濟效果,更重要的是,走了一條可持續發展的正確路線。
3、綠色的新型建材是傳統建材的發展之路
什么是綠色建材?定義并不難下。建材產品在生產過程中,能源和物質的投入、廢物和污染物的排放 都減少到最低限度,制造過程中的副產物能重新利用,產品不污染環境、并可回收利用,符合這樣原則的建材就是綠色建材。但由于建筑材料使用過程的長期性、 特殊性和大宗性,判斷一種建筑材料是否是綠色建材,卻不是容易的事。
比如建材中的大宗產品--水泥混凝土能否成為可持續發展的綠色建材?發達國家采取的措施也許會給我們一些啟發。首先在水泥的生產中,采用現代新型干法生產技術和裝備,在相當大的程度上實現了低能耗、小污染;在水泥的施工應用中,商品混凝土的用量占到混凝土總用量的50%-80%,提高了利用率,減少了污染;拆除舊建筑中的鋼筋混凝土,在專門的建筑垃圾場進行處理,先將舊混凝土進行粗碎,將其中的鋼筋剔出,再對混凝土進行細碎,制成不同粒徑的顆粒,再作為骨料重新用于混凝土制品的生產,形成一個生態循環過程。雖然整個過程目前還不是十分的完善,投入的成本也比較高,但已經向可持續發展的道路邁出一大步,基本符合或接近綠色產業的要求和規范。由此看來,水泥混凝土可以成為綠色建材。從另一個意義上講,水泥混凝土也成為了一種新型的綠色建筑材料。
4、各國重視法規的制定
不少國家已制定了可持續發展的建筑法規,提倡將新建住宅或將舊房改造成可持續發展的建筑,或者叫生態建筑,這是新的建筑設計產品,含有更多的新設計和施工技術。比如要最大程度地利用太陽能調節室內的溫度甚至提供能源,保持建筑物內部和外部的自然和諧,通過改變建筑物的顏色來改善周圍的環境,甚至對走廊、花園、廚房、衛生間、房子屋頂等都提出了一定的形狀和面積設計要求。對建筑材料也提出了相應的要求和規定,一般要求少用或全部不用各種金屬和化學合成材料,盡量用天然建筑材料。比如屋面材料,斜屋頂提倡用混凝土瓦和粘土瓦,平屋頂用 EPDM、APP、SBS改性瀝青或PVC材料;承重墻體提倡用灰砂磚或混凝土;建筑物的地基提倡用含破碎舊混凝土為集料的混合集料代替天然砂石的混凝土,等等。
隨著現代科技的不斷發展,將有越來越多的新型建材產品投入市場。
各國對發展可持續新型建材的研究和開發力度將進一步加強,人們對綠色建材的了解進一步深入,綠色建材的內涵和標準將進一步完善。有一點可以肯定,新型建材在可持續發展的路上會越走越寬。
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