生土建筑材料多功能化發展趨勢

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摘要：綜述了生土建筑材料的生態性能，重點評述了生土建筑材料多功能化的研究現狀，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展趨勢。為進一步促進生土建筑材料多功能化的發展提供有實用價值的技術支持。

關鍵詞：生土；建筑材料；有色金屬；節能；環保

隨著建筑行業的不斷壯大，可持續發展和低碳經濟成為建筑材料領域的主題，生土建筑材料是未經焙燒，僅簡單加工的原狀土質材料[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[2]。

1生土建筑材料的生態性能

實用性強：利用生土建筑材料進行建筑構造時，可以根據不同的地形條件進行調整，例如：針對平坦的地形建設地上、地下建筑，針對斜坡地形開挖窯洞等。技術簡單：依靠生土建筑材料進行建筑施工時，對技術的要求很低，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。節能環保：拆除生土建筑后，可以將生土建筑材料作為肥料進行回收，同時，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，其建筑造價僅為地面磚房的五分之一。熱工性能好：生土建筑材料的導熱系數小，并具有優良的熱惰性，這兩個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：生土建筑材料優良的熱工性能可以減輕外界氣候對室內環境的影響，例如生土建筑材料可以隔音，同時還具有較強的防火性能。

2生土建筑材料多功能化的研究現狀

2.1穩定型生土建筑材料

穩定型生土建筑材料是通過在生土材料中添加各種添加劑，以達到增加生土材料力學性和耐久性的目的。目前對于穩定型生土建筑材料的研究成果較多，根據添加劑的種類，可以分為傳統膠凝材料、工業廢料、天然纖維材料三大類。在利用傳統膠凝材料作為添加劑方面：國外學者C．Jayasinghe等[3]通過摻入不少于6.0%的水泥改性當地紅壤性土，結果表明可以顯著的提高生土建筑材料的力學性能，尤其是抗壓強度。國內學者尚建麗[4]采用水泥改性生土材料，試驗證明改性后生土建筑材料的力學、耐候性和抗震性能都有大幅度提高。在利用工業廢料作為添加劑方面：目前對于利用工業廢料改良生土建筑材料的研究備受關注，如國外學者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度、耐水性能以及干收縮性能都大幅提高。國內學者王琴[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：國外學者Acheza等[7]利用海藻、甜菜根和番茄根部的纖維開發的天然聚合劑對生土材料進行改性，可以顯著提高生土建筑材料的強度和耐水性。國內學者[8]別利用麥秸、稻草和狗尾草作為加筋材料改性土坯，改性土坯抗壓強度、抗剪強度和抗折強度等力學性能得到提高。

2.2溫濕度響應型生土建筑材料

溫濕度響應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多孔材料，利用相變材料的吸放熱性能和無機多孔材料的吸放濕性能，實現調整、控制室內環境溫度和相對濕度，減小生土建筑墻體厚度，緩解房間潮濕，從而達到改善生土建筑室內舒適度，降低生土建筑能耗的目的。目前對于溫濕度響應型生土建筑材料的研究正處于起步階段，研究成果較少。在溫度響應型生土建筑材料方面，國外研究機構Concordia大學建筑研究中心用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]。在濕度響應型生土建筑材料方面，國內學者閆增峰通過對生土建筑材料物性參數測試，獲得生土建筑材圍護結構的等溫平衡吸性能，揭示生土建筑材圍護結構對室內濕環境的動態調節機制。建筑材料歷經原始階段，磚、石應用階段和鋼材、水泥應用階段。磚、石應用階段需要進行燒制以秦磚漢瓦為標志，其含一定數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揮。鋼材、水泥應用階段以鋼筋混凝土為標志，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，研究具有節能性能的溫濕度響應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性發展的必然要求。

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”凈化生土建筑室內空氣污染物，實現功能材料與生土材料相結合，提高建筑材料的熱導率，增加建筑系統的熱物性，去除室內空氣污染物，從而達到改善室內空氣品質，降低生土建筑能耗的目的。目前對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濟較為落后地區的農村住宅，其室內裝飾裝修極為簡單不存在室內環境污染問題。近年來，在黨的富民政策的指導下，我國農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村，“把房屋裝飾一新過大年”成為農民消費的新時尚。但是，由于大多數農民文化水平偏低，建材消費經驗缺乏，室內環境污染防護意識不強，發生在城市里的建筑、裝飾裝修和家具污染問題已經在農村蔓延，給剛剛富裕的農民造成了經濟的損失和身心的傷害。近年來，國內外學者在降低建筑能耗和改善室內空氣品質方面分別取得了一系列進展，并且提出了一系列改善措施，但是也出現了矛盾，具體表現為建筑節能設計往往以惡化室內空氣品質為代價，導致建筑相關疾病和病態建筑綜合癥；而在提高室內空氣品質的同時，往往造成室內能源的損失，所以迫切尋求具有節能、環保功能的建筑內表面材料。

3結語

基于對生土建筑材料的生態性能進行了綜述，提出了生土建筑材料多功能化研究思路和方向。結果表明，隨著建筑材料和農村住宅裝飾裝修熱潮的發展，對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空氣品質，使生土建筑/金屬材料具有節能、環保性能，實現生土建筑材料的功能化、生態化和無害化發展。

作者:陳偉 單位:中冶寶鋼技術服務有限公司

參考文獻:

[1]王軍,呂東軍.走向生土建筑的未來[J].西安建筑科技大學學報:自然科學版,2001,33（2）:147-151.

[2]劉俊霞,張磊,楊久俊.生土材料國內外研究進展[J].材料導報,2012,26（12）:14-17.

[4]尚建麗,劉加平,趙西平.低能耗夯實粗粒土建筑特性的試驗研究[J].西安建筑科技大學學報:自然科學版,2003,35(4):325-328．

[6]王琴.生土材料的改性研究[D].重慶大學碩士學位論文,2009.

[8]石堅,李敏,紅,等.夯土建筑土料工程特性的試驗研究[J].四川建筑科學研究,2006,32(4):86-87.