李 三 亞

(河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098)

新型墻體材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

李 三 亞

(河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098)

通過介紹新型墻體材料出現(xiàn)的背景，結(jié)合新型墻體材料的特點(diǎn)，對(duì)目前我國(guó)新型墻體材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，指出了新型墻材發(fā)展存在的問題，系統(tǒng)闡述了新型墻材的未來發(fā)展趨勢(shì)。

新型墻材，研究現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

墻體材料一般是指在建筑中起承重、圍護(hù)、隔斷作用的建筑材料，是建筑材料中不可或缺的一部分，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一棟建筑中墻體材料可以占所有建筑用料的60%以上[1]，同時(shí)墻體材料的質(zhì)量好壞將會(huì)直接影響到建筑物的性能與使用壽命，由此可見墻體材料對(duì)于建筑的重要性。我國(guó)在建筑業(yè)發(fā)展初期主要使用以實(shí)心粘土磚為代表的傳統(tǒng)墻體材料，并對(duì)其進(jìn)行了一些試驗(yàn)研究，田水[2]用碳纖維布加固實(shí)心粘土磚柱并對(duì)其進(jìn)行軸心受壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)碳纖維布的緊箍作用使實(shí)心粘土磚柱的強(qiáng)度和延性都得到提高。但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們環(huán)保節(jié)能意識(shí)的日益提高，高能耗，高資源消耗的傳統(tǒng)墻體材料已經(jīng)不能滿足人們和社會(huì)的需求，同時(shí)國(guó)家也提出了“要積極開發(fā)新材料、新工藝、新技術(shù)”“2010年底，中國(guó)境內(nèi)的所有城市都要禁止使用實(shí)心粘土磚”等相關(guān)政策和規(guī)定[3]，在這種形勢(shì)下，新型墻體材料逐漸發(fā)展起來。

與傳統(tǒng)墻體材料相比，新型墻體材料采用了低能耗的生產(chǎn)工藝和低污染的生產(chǎn)技術(shù)，具有輕質(zhì)、綠色節(jié)能，保溫隔熱性能良好等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者關(guān)于新型墻體材料的研究已經(jīng)很多，主要集中于新型墻體材料的取材以及其基本力學(xué)性能方面的研究，包括實(shí)現(xiàn)建筑材料的廢物利用、綠色節(jié)能，新型墻體的熱工性能以及抗壓抗折性能研究等。本文旨在就目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)新型墻體材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，為新型墻體材料的進(jìn)一步研究指明方向。

1 新型墻體材料的特點(diǎn)

目前我國(guó)的新型墻體材料主要包括磚、砌塊、板材三類，新型墻體材料最大的特點(diǎn)就是綠色節(jié)能，磚類墻體中的實(shí)心粘土磚因大量消耗土地資源且自重大等劣勢(shì)，在發(fā)展中逐漸被取代或者禁止使用。而新型墻體材料取材廣泛，近年來我國(guó)工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)生了大量的固體廢棄物和農(nóng)業(yè)廢秸稈，目前有很多國(guó)內(nèi)學(xué)者正在研究如何利用這些廢棄物制備燒結(jié)多孔磚和砌塊，如譚克鋒[4]利用煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣制備砌塊，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在鋼渣中加入一定配合比的膠凝材料，可以激發(fā)空心砌塊的活性進(jìn)而提高空心砌塊的強(qiáng)度。這為鋼渣的大規(guī)模利用提供了一個(gè)有效的途徑。新型建筑材料還具有保溫隔熱，防滲等性能。比如輕集料混凝土空心砌塊，自重較輕，保溫隔熱性能良好，但是由于其體積較大，保溫隔熱性能存在一定的局限性，王沁芳[5]對(duì)砌塊的傳熱形式，熱工性能等影響因素進(jìn)行了分析，提出了改善輕集料混凝土空心砌塊熱工性能的幾種可行措施。

2 新型墻體材料的研究現(xiàn)狀

2.1磚類

近年來國(guó)家大力提倡發(fā)展綠色建筑，自國(guó)家全面禁止生產(chǎn)和使用實(shí)心粘土磚以來，目前燒結(jié)多孔磚和空心磚在建筑中得到廣泛使用，主要應(yīng)用于層數(shù)較少的砌體結(jié)構(gòu)中。雖然磚類墻體材料正在逐漸被淘汰，但國(guó)內(nèi)仍然有部分學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究。如蔣正武[6]利用河道淤泥制備燒結(jié)多孔磚，發(fā)現(xiàn)采用合理的燒結(jié)磚混合料配合比，可以燒制出各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)滿足要求的多孔磚，同時(shí)成功找到河道淤泥干燥的施工工藝，使得淤泥得到合理利用，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。梁鑫曉[7]研究了燒結(jié)空心磚的抗壓和抗剪性能，通過受壓，受剪試驗(yàn)觀察燒結(jié)空心磚的破壞過程，分析得到其破壞機(jī)理，燒結(jié)空心磚砌體的受壓破壞是由于個(gè)別磚發(fā)生局部破壞導(dǎo)致磚砌體整體失效，試件內(nèi)無法形成豎向貫通裂縫；而其抗剪強(qiáng)度主要與砂漿和塊體的界面特性有關(guān)，故剪切破壞常發(fā)生于灰縫處。劉凌等[8]研究了空心磚自保溫墻體，分析了自保溫墻體的結(jié)構(gòu)形式，通過自保溫墻體熱工性能的計(jì)算，得到了自保溫墻體的使用優(yōu)勢(shì)，為承重型自保溫墻體的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。通過對(duì)我國(guó)磚類墻材的研究現(xiàn)狀總結(jié)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)磚類墻體抗震性能方面的研究尚少，同時(shí)對(duì)于其保溫隔熱性能的措施研究不夠完善。

2.2砌塊類

砌塊類墻體材料因其體量大，保溫隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)目前在我國(guó)墻體材料中使用最為廣泛，所以關(guān)于砌塊類墻體的研究?jī)?nèi)容較多。李紅梅[9]借助ANSYS有限元計(jì)算軟件，對(duì)建筑墻體外表的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，為計(jì)算墻體溫度應(yīng)力提供了溫度參數(shù)，為分析砌塊墻體的保溫隔熱性能研究提供了理論支撐。王沁芳等[5]基于在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)的輕集料混凝土空心砌塊保溫隔熱性能不夠好的事實(shí)，分析了影響混凝土空心砌塊熱工性能的影響因素，并提出相對(duì)應(yīng)的解決方法和應(yīng)對(duì)措施。這也說明了目前我國(guó)空心砌塊生產(chǎn)工藝尚不成熟，還需要通過實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)其存在的問題，再進(jìn)行相應(yīng)的改善。白國(guó)良[10]研究了再生混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響因素，通過控制變量試驗(yàn)探索再生混凝土砌塊最佳配合比，使混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高，為再生混凝土砌塊的使用和推廣提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上朱麗華[11]對(duì)再生混凝土砌塊的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，得到其抗壓，抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并與普通混凝土砌塊的力學(xué)性能進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者具有基本相似的性能，都具有較好的抗壓穩(wěn)定性，所以普通混凝土砌塊砌體的抗壓抗剪計(jì)算公式對(duì)于再生混凝土砌塊砌體同樣適用。綜上所述，可以看出我國(guó)對(duì)于砌塊墻體的研究相對(duì)完善，對(duì)于砌塊墻體材料的抗?jié)B、防火等方面的研究有待深入。

2.3板材類

近幾年，我國(guó)正在大力推廣發(fā)展裝配式建筑，大塊體的板類墻體材料必定會(huì)成為今后具有發(fā)展和研究潛力的新型墻體材料。目前我國(guó)對(duì)于板類材料的研究尚處于初步階段。封雷[12]對(duì)玻璃纖維網(wǎng)格布增強(qiáng)復(fù)合保溫墻板的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過觀察墻板試件受力過程中的變形和破壞特征并對(duì)其荷載—撓度曲線進(jìn)行分析，探討出了玻璃纖維網(wǎng)格布對(duì)墻板力學(xué)性能的提高作用及增強(qiáng)機(jī)理。另外作者還對(duì)復(fù)合保溫墻板的保溫性能進(jìn)行了研究，遺憾的是，由于研究不夠深入，尚且沒有定量的分析玻璃纖維網(wǎng)格布對(duì)其保溫性能的提高水平。對(duì)于復(fù)合夾心墻板，高子棟[13]對(duì)輕質(zhì)復(fù)合墻板的制備工藝進(jìn)行了敘述，就影響該種墻板力學(xué)性能的因素進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。同時(shí)國(guó)內(nèi)其他眾多學(xué)者對(duì)復(fù)合夾心墻板的最佳施工工藝也進(jìn)行了研究，這種墻板目前已經(jīng)先后應(yīng)用于幾十個(gè)工程?？梢钥闯?，盡管我國(guó)板類墻體材料的種類還不算豐富，但其未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

3 新型墻體材料的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的新型墻材經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于建筑中，雖然具有一定的優(yōu)越性能，但同時(shí)不可避免的產(chǎn)生了一些問題。新型墻材的產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平不高，不能滿足人們對(duì)于房屋建筑性能的需求；對(duì)于利用工業(yè)廢渣等固體廢棄物制備新型墻體材料的技術(shù)研究仍然不夠深入；另外目前的墻體材料的功能比較單一。基于上述存在的問題，我認(rèn)為未來新型墻體材料應(yīng)有如下幾種發(fā)展趨勢(shì)。

3.1發(fā)展綠色節(jié)能墻材

隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的提高，節(jié)能建筑的興起成為未來建筑發(fā)展的主要趨勢(shì)，這就需要在建筑節(jié)能減排方面投入更多的生產(chǎn)和研發(fā)力量，生產(chǎn)和開發(fā)出更多的新型墻體材料。傳統(tǒng)的墻體材料在生產(chǎn)和使用過程中沒有有效的利用資源與能源，并產(chǎn)生了大量的有害物質(zhì)，造成了環(huán)境的污染。發(fā)展綠色節(jié)能墻材是解決這一負(fù)面影響的根本途徑。

3.2廣泛利用固體廢棄物和建筑垃圾

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，伴隨產(chǎn)生大量的礦渣，粉煤灰等固體廢棄物，這些固體廢料的處理問題一直困擾著世界各個(gè)國(guó)家，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，將工農(nóng)業(yè)固體廢棄物用于制備生產(chǎn)墻體材料，一方面處理掉了日益增加的廢棄物與建筑垃圾，另一方面節(jié)約了土地資源，合理利用了廢棄資源，減少了環(huán)境污染。因此利用固體廢棄物和建筑垃圾生產(chǎn)墻體材料，將會(huì)成為新型墻體材料研究的一個(gè)主要方向。

3.3深入研究復(fù)合多性能墻體材料

對(duì)于房屋建筑墻體的性能要求不僅需要滿足建筑結(jié)構(gòu)功能要求，同時(shí)需要滿足人們對(duì)生活舒適度、滿意度的要求，這就要求墻體材料具有一定的保溫、隔熱、防水、防火、隔聲等性能，以前人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)這些性能要求需要選擇合適的材料，同時(shí)需要對(duì)墻體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，施工過程相對(duì)復(fù)雜。今后將力求通過研究生產(chǎn)出具有多種性能的復(fù)合墻體材料，進(jìn)一步優(yōu)化墻體材料選擇和施工技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)墻體材料正處于快速發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于新型墻體材料的研究也相對(duì)較多，與傳統(tǒng)墻體材料相比，新型墻體材料在生產(chǎn)和使用過程中確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其在綠色節(jié)能方面，新型墻材可以利用工業(yè)廢渣、建筑垃圾、農(nóng)作物廢棄秸稈等作為原料，從而帶來很多的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。目前國(guó)家正在大力推廣發(fā)展裝配式建筑，新型墻體材料未來將有一個(gè)更為廣闊的發(fā)展前景。

[1] 張俊峰，馮俊彪.河南省新型墻體材料應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].新型建筑材料，2015(6)：36-40.

[2] 田 水.CFRP加固實(shí)心粘土磚軸心受壓柱的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2007，37(7)：75-77.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院辦公廳.關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知[Z].2001.

[4] 譚克鋒.利用鋼渣生產(chǎn)混凝土空心砌塊的研究[J].新型建筑材料，2006(2)：50-51.

[5] 王沁芳.輕集料混凝土空心砌塊熱工性能及其改善措施[J].新型建筑材料，2006(6)：58-60.

[6] 蔣正武.河道淤泥燒結(jié)多孔磚的性能研究[J].新型建筑材料，2007(9):26-28.

[7] 梁鑫曉.燒結(jié)空心磚砌體力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2015，45(12)：90-95.

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[9] 李紅梅.混凝土小型空心砌塊建筑溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].新型墻體材料與施工，2004(3)：58-61.

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[12] 封 雷.玻璃纖維網(wǎng)格布增強(qiáng)復(fù)合保溫墻板的保溫性能和力學(xué)性能研究[J].新型建筑材料，2016(3)：73-76.

[13] 高子棟.復(fù)合夾芯墻板的力學(xué)性能研究[J].墻體革新與建筑節(jié)能，2014(11)：53-55.

Researchstatusanddevelopmenttrendofnewwallmaterial

LiSanya

(CollegeofCivilandTransportatiaonEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

According to the appearance of new wall materials in the background, the study of the present status of China’s new wall materials are summarized by combined with the characteristics of new wall materials, and the existing problems in the development of new wall materials are pointed out, then systematically elaborated the future development trend of new wall materials.

new wall materials, the research status, development trend

TU522

A

1009-6825(2017)26-0120-02

2017-07-02

李三亞(1996- )，男，在讀本科生