内容提要：省略

关键词：传统建筑材料  生态建材与环保 材料与设计

正文

曾经在结构课上听老师讲过钢筋混凝土的发明，老师用温柔的语调，浪漫的表情向我们描述了钢筋与混凝土的相遇：

“法国的花匠莫尼埃，他经常要移植温室中花盆中的花，一不小心就会把花盆打碎。他先用木盆来代替，但木盆比瓦盆贵。当时，已经发明了水泥，莫尼埃便用水泥来做花盆。虽然水泥花盆比瓦盆坚硬，但仍易碰裂。1868年的{yt}，莫尼埃终于想出一个好办法：在水泥花盆的外面缠上几道铁箍用以加固。为了花盆美观，他又在那些铁箍外面涂上一层水泥，硬结后，发现这种花盆特别坚固，不易碎裂。后来莫尼埃又用铁丝作骨架，然后在铁丝骨架外面抹上水泥，硬结后就成了坚固美观的花盆。根据这种花盆的构造，便诞生了钢筋混凝土。”

钢筋与混凝土美好的相遇实现了人类挑战高度的梦想，当年上帝毁掉了通天塔，今天的人们却创造了迪拜塔；曾经战争和野蛮摧毁了圆明园，现在科学与技术的进步创造了世博园。

材料科学的进步决定了建筑技术的革新，而技术的发展决定了建筑形式的变化，及其多样性的发展。纵观人类发展的历史，凿穴而居、构木为巢的原始社会，木骨泥墙、茅茨土阶的奴隶社会，以及后来的秦砖汉瓦……最开始人们是为了生存和自然搏斗，科学的进步和许多偶然相遇的发明让人们开始为住得更舒服而思考，进而衍生出宫殿、陵墓、教堂等等不同功能与风格的建筑类型，当然也成就了人们丰富多彩的生活。

曾经我对建筑材料有很多误解，狭隘的理解为饰面装修，因为不太能在大脑中把鳞次栉比的各种建筑还原为它们还是材料时的模样，水泥、钢筋、砖石……学习《建筑材料》这门课让我更理性的去思考建筑，也让我能够从材料的深度去理解建筑。下面我从三个方面浅谈我对《建筑材料》的认识，以及这门课程给我的启发。

一、传统建筑材料的发展与分类

早期的建筑材料主要是木材和砌块，钢材和水泥是现代最重要的两种建筑材料，它们在19世纪得到了推广。1865年贝赛麦炼钢法出现之后，钢材就以较低的价格大量供应。而水泥于1824年发明。{dy}节课上老师给建筑材料的定义是：用来建造建筑物与构造物所用的一切材料组成。这句话太概括因而不简单，大体上讲按照材料的化学组成分类，可以分为有机材料、无机材料和复合材料三大类，其中无机胶凝材料（石灰、水泥、石膏、水玻璃等）的应用最为广泛。胶凝材料又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料，气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，不能在水中硬化，而水硬性胶凝材料（如水泥）不仅能在空气中硬化，而且能更好的在水中硬化。由此可见水泥等水硬性胶凝材料的发明让人们不仅可以在潮湿的环境中建造房屋，还可以在水中修建大桥和隧道。

建筑石灰是建筑中使用最早的矿物胶凝材料（也属气硬性胶凝材料）之一。由于生产石灰的原料石灰石分布很广，生产工艺简单，成本低廉，所以在建筑上使用广泛。石灰是以石灰石、白垩等为原料，在低于烧结温度（900°C——1000°C）下煅烧所得的产物，主要成分为氧化钙。建筑石灰常见的用途如下：

1、建筑室内粉刷

2、拌制建筑砂浆

3、配制三合土和灰土

4、加固含水的软土地基

5、生产硅酸盐制品

6、磨制生石灰粉

7、制造静态破碎剂和膨胀剂

建筑石膏是以β型半水石膏为主要成分，不加任何外加剂的白色粉状胶结料。将二水石膏在不同压力和温度下加热，可制得晶体结构和性质各异的多种石膏胶凝材料。在压蒸条件下（0.13MPa、124°C）加热，则生成α型半水石膏，即高强石膏。当加热温度为170——200°C时，石膏继续脱水成为可溶性硬石膏,与水调和仍能很快凝结硬化。当温度高于400°C，石膏xx失去水分，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，称为死烧石膏，但加入适量激发剂混合磨细后又能凝结硬化，称为无水石膏水泥。温度高于800°C时，部分石膏分解出CaO，磨细后的产品称为高温煅烧石膏，此时CaO起碱性激发剂的作用，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也较好，也称地板石膏。建筑石膏的特性有如下几点：

1、凝结硬化快

2、建筑石膏硬化后孔隙率大、强度较低

3、建筑石膏硬化体绝热性能和吸音性能良好，但耐水性较差

4、防火性能好

5、装饰性好

6、硬化体可加工性能好

由于以上特点，建筑石膏在建筑施工中广泛应用：粉刷石膏、纸面石膏板、石膏空心条板、纤维石膏板、石膏砌块等等。

水泥是最重要的建筑材料之一，常用来制造各种形式的混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土构件和建筑物，也常用于配制砂浆，以及用作灌浆材料。按化学成分分，水泥可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等，其中硅酸盐水泥应用最广。硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经过共同磨细而成。

石灰、石膏和水泥是传统的建筑材料，同时也在现代施工中被广泛的应用。

二、关于生态建材与环保的思考

在传统建筑材料的生产过程中，不仅消耗大量的资源和能源，而且带来了环境污染的负面影响。与此同时7钢筋混凝土框架结构的建筑在到达建筑使用年限后会产生大量的{yj}性的建筑垃圾，而且我们目前的技术水平无法解决这个问题。上海世博园中远大公司的非电空调系统以及各种生态建筑给我的印象深刻，未来建筑的发展趋势是生态建筑，建筑材料的发展趋势也将是生态建材。生态建材是指与生态环境友好的建筑材料，它追求的不仅仅是优异的使用性能，而且是从材料的设计、制造、使用、废弃直到再生的整个生命周期中，必须具备与生态环境的协调性及人居住环境的舒适性。关于生态与环保，总结而言有以下几点：

1、钢结构建筑的推广

钢材是可回收再利用的环保材料，目前超高层建筑都是钢结构建筑，但是优质钢材价格高，导致钢结构建筑造价过高因而在设计中不经常涉及到。

2、水泥混凝土的生态环境化

环境友好型生态混凝土是指与地球生态环境友好的混凝土，目前其生态化的技术途径主要有如下三种：

①降低制造时对环境的影响，这种技术途径主要通过固体废弃物的再生利用来实现，例如采用城市垃圾焚烧灰和下水道污泥、工业废弃物作原料生产水泥；又例如利用火山灰、高炉矿渣等工业副产品混合生产混凝土，这种方法不仅节约了能源，而且少占用土地。再生混凝土是将用过的混凝土粉碎作为骨料再生使用，这样可以有效解决废弃物、骨料物质、石灰石资源、二氧化碳的排放等问题。它也是水泥混凝土生态化的一种主要技术。

②降低使用时对环境的影响，这种技术途径不是通过生产混凝土自身来降低环境的负荷，而是通过使用方法来降低环境负荷。如通过提高混凝土的耐性来提高建筑物的寿命；或者通过加强设计和管理来提高建筑物的寿命，混凝土延长了寿命相当于节省了资源、能量。

③利用混凝土本身特性降低其对环境的影响，这种技术途径是利用其本身具有降低环境负荷的能力来降低周围环境负荷。例如多孔混凝土，它本身含有大量的连续小孔隙，单个孔隙和孔隙相连时其性质会很不同。通过控制不同孔隙的特征和孔隙量，可使混凝土有不同的性能，如良好的透水性、吸音性、蓄热性、吸附气体性能等等。利用混凝土的这些特征，已开发出许多新品种，例如具有排水性的铺装用制品；又如具有吸音性、能够吸收有害气体、具有调湿功能以及能储热的混凝土制品。

3、木材陶瓷的开发与应用

木材陶瓷是一种采用木材（或其他木质材料）在热固性树脂中浸渍后，真空碳化而成的新型多孔质碳素材料，其中的木质材料在烧结后生成软质无定形碳，树脂生成硬质玻璃碳。它并不是真正意义上的陶瓷产品，但它的许多特性与多孔功能陶瓷相似。木材陶瓷的断裂韧性很低，与冰相似。木材陶瓷的摩擦因数几乎不受磨材料的种类、粗糙度、润滑剂和滑动速度的影响。它也可作电屏蔽材料，同时它的远红外放射率和反射辉度与黑体相似，前者恒为80%，由于人体多靠远红外线获取热量，因此，木材陶瓷具有发展成房暖材料的巨大潜力。

4、生态玻璃的开发与应用

①玻璃马赛克 它一般采用熔融法和烧结法制造，以石英砂、石灰石、白云石、长石、纯碱、着色剂和乳化剂等为主要原料，经高温熔化后，链板延压法成型、退火而成。玻璃马赛克不仅具有色调柔和、朴实典雅、不变色、物理化学性能良好、不积灰、坚硬耐久、表面光滑、因雨水自洁而历久常新等诸多优点，而且它与水泥黏结性能好，施工方便、价格便宜因而被广泛应用于建筑物内外墙装饰。

②泡沫玻璃 泡沫玻璃又称多孔玻璃，是由玻璃原料、发泡剂和外掺剂经高温焙烧制成的玻璃材料。泡沫玻璃按物化性能不同可分为隔热、吸音、增强、装饰、抗辐射，以及用作粒状填充料等泡沫玻璃。隔热泡沫玻璃具有密闭气孔，以便降低导热系数和吸水率；吸声和装饰泡沫玻璃则为开孔和联通孔，以便于增强吸声性能或易于表面涂防护装饰层；增强泡沫玻璃内夹金属丝网，以提高机械强度；泡沫玻璃制造中加工下来的碎片、粉粒经回收可用作粒状填充料，用于轻质混凝土、屋面板等材料的生产。

③工业废渣微晶玻璃 它是采用工业废渣或尾砂等作为原料制造的矿渣微晶玻璃和灰渣微晶玻璃等，它不仅因为性能优异、使用广泛、价格便宜而引起人们的重视，而且更为重要的是对于综合利用固体废弃物、合理使用xx资源及综合治理环境污染等方面具有重大的意义。

④复合防火玻璃 它是由两层以上的平板玻璃间含有透明阻燃胶黏层而制成的一种夹层玻璃，具有优良的防火性能，有一定的抗冲击强度，存放稳定性好，适用环境、温度范围广，可按用户提出的规格和要求加工，因而被广泛应用。

生态建筑材料是在传统建筑材料的基础上研发的新材料，大多数生态建材利用工业废弃物为原料生产加工，并可以循环利用，同时生产过程中能耗低、污染小，而且材料的性能优。生态建筑材料能赋予建筑更多的功能，让人们的生活更舒适。

三、建筑材料在建筑设计中的应用启发

建筑师威尔森在谈到设计中对材料的运用时说：“材料是个永远值得研究的范畴，因为人们总是在寻找新的材料。而也有些材料是永远不会被弃之不用的……”

木材给人温暖，钢材与玻璃有现代感，马赛克很艺术，耐候钢的复古……不同的材料显示着它们不同的性格与情感，也向我们展示建筑的不同特征与功能。我常常在设计中使用木材，与其说是对木材的偏好，不如说是面对各种材料时的茫然与无奈。

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