软瓷、气凝胶保温材料、自修复混凝土、建筑3D打印技术,品质生活从绿色建材开始


  新型绿色建材是在传统建材基础上通过工艺和技术创新而产生的新一代产品,其推广和应用符合绿色环保理念,充分体现人民对美好生活的向往。可以预见在未来一段时间内,一大批新型绿色环保的建筑材料将陆续进入我们的生活。

  建筑墙面装饰材料就好比穿在建筑身上的外衣,其材质和性能直接决定着建筑的颜值和档次。软瓷是一种新型建筑柔性饰面材料,它的出现打破了人们对“瓷”冰冷、厚重的固有认识,具有轻、薄、柔、阻燃、抗老化等特点,能够弯曲自如,表面任意造型,逼真表现木、皮、石、砖、布、金属等装饰材料的纹理和色泽,可以替代目前市面上大多数材料,且生产工艺绿色环保,特别适用于高层建筑内、外墙饰面工程,旧城改造,外墙保温体系的饰面层以及弧形墙、拱形柱等异形建筑的饰面工程。软瓷价格适中,易裁剪,施工成本低,在安全性、装饰效果、工人施工习惯等方面实现了最优化,有望成为替代瓷砖、石材和涂料等传统装饰材料的新宠。

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  表1 软瓷同传统建材的性能对比

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  图1 软瓷装饰效果图(转自福美材料产业研究院)

  相比于其他建筑保温材料,气凝胶保温材料在保温性、安全性上具有革命性的突破。首先,气凝胶材料导热系数非常低,甚至可以做到接近于零的绝热状态。一般来说,固体导热能力的大小跟材料本身固有的导热系数、材料孔隙率及空隙大小有关系,气凝胶材料的孔隙占到了材料体积的90%以上,密度低,放到手心几乎无感;其次,气凝胶材料中的孔非常小,经过特殊工艺制得的气凝胶材料其孔径约为头发直径的千分之一,在如此小的空隙中,空气几乎无法流动,因此其能够有效抑制空气对流,实现绝热功能。再者,气凝胶材料的骨架由二氧化硅构成,内部充满空气,无毒、不燃,对人体没有危害,这将大大提高建筑的消防安全性和环保节能性,彻底解决传统有机保温材料建筑节能与建筑消防难以兼顾的痛点问题。目前,气凝胶材料已经在涂料、装饰板等建筑材料上实现应用,随着气凝胶制造技术升级及材料成本的降低,气凝胶有望大范围取代传统保温材料。

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  图2 气凝胶材料(转自腾讯网)

  随着人类信息化水平不断提高,建筑智能化已悄然进入我们的日常生产生活,建筑材料研究和应用也正在朝着智能化、功能化方向不断发展,比如:具有自我诊断和破坏预告、自我调节与修复、可重复利用的材料。当该材料内部发生结构或承载力的改变时,可及时发出信号提示这些变化并提供给相关技术人员实时监控和诊断大厦的“身体健康状况”。比如,自修复混凝土是一种很早就被发现,但是近期才得到应用的一种智能建筑材料。早在1836年,法国科学家就发现混凝土具有自动愈合能力的现象,但限于当时的技术水平,该技术未得到重视和发展,直到2012年,荷兰代尔夫特理工大学的“混凝土专家”埃里克·施兰根教授利用一种芽孢杆菌孢子(缺水状态下可存活200年)添加到混凝土配料中,利用“孢子”缺水休眠、遇水“苏醒”快速繁殖并生成石灰石物质的特点,制备了具备实用价值的自修复混凝土。目前,我国对于自修复混凝土的研究很热,也取得了不少研究成果,一些特殊项目上已经开始尝试应用自修复混凝土,随着此项技术的不断成熟,未来自修复混凝土会得到更大范围的推广,或许建筑上“蚁穴溃堤”的现象将不再发生。

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  图3 自修复水泥(左)和14天自我修复后(右)照片(转自搜狐网)

  建筑3D打印技术是将3D打印与混凝土技术相结合用于房屋建造的新技术,其关键装备是混凝土砂浆3D打印机。建筑3D打印技术相比于传统建筑方式拥有灵活性、无模板、设计自由度高、建筑周期短、经济环保等优点,打印耗材基本都在工厂标准化生产,其质量稳定、低碳环保,可以打印各种异形建筑,在低层建筑、定制化建筑的建造上具有无可比拟的优势。

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  图4 荷兰埃因霍温一座3D打印的房屋(转自腾讯网)

  新型绿色建材的研发和推广应用是建筑业高质量发展的关键,随着新技术的不断发展,建筑材料将朝着绿色环保、功能化、智能化方向发展,建筑将变得更加安全、舒适、美观、耐久,人民的居住和生活将变得更加美好! (作者系南通大学教授)

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