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国外新型建材发展的回顾与展望
发布时间: 2005-03-23 00:00    查看: 2357
    
    "新型建筑材料"简称"新型建材",是在我国出现的一个专有名称,国内的学者一般将除水泥、玻璃和传统的砖、瓦、灰、砂、石材料以外的建筑材料界定为新型建筑材料,如墙体材料中的混凝土砌块、灰砂砖、石膏板、新型的屋面材料、防水材料、装饰装修材料等等。在国外,没有"新型建筑材料"的名称, 但有"新建筑材料"的说法,一般称之为新材料,这里指建筑材料,如newmateria1s,advancedmaterials,modernmaterials,或称之为新产品newproducts, 新技术newtechno1ogy,有时一项新技术就代表一种新材料或新产品。新型建材的概念是相对的和不断变化的,是随地域的不同、时间的流逝而变化的。
一、国外新型建材的发展历程和特点

1、工业革命的发展推动了新型建材的出现   

起源于l8世纪的英国工业革命促进了社会生产力的发展,包括促进了新型建筑材料的发明和涌现。以新型墙体材料为例,德国在1854年发明了灰砂砖,1898年建立了第一家正式的灰砂砖厂,到1905年灰砂砖厂发展到209家;加气混凝土在1889年问世,1929年投入工业生产;美国人在1866年获得了生产混凝土砌块的专利,进入20世纪混凝土砌块获得了大规模的发展; 纸面石膏板1890年由美国人发明,1902年投入正式生产。

2、经济的快速增长刺激了新型建材的发展   

第二次世界大战后,各国经济迅速恢复和发展,对房屋的需求量猛增。传统的建筑施工方法已不能适应当时的需要,因而兴起了建筑工业化的热潮,大大促进了水泥工业和混凝土应用技术的发展,出现了许多工业化的建筑体系,如大板、框架结构等。这期间,其它的新型建材也逐渐发展起来,如石膏制品、灰砂砖、加气混凝土和各种金属建材等。

3、先进的工艺和设备为新型建材的发展提供了保证   

  随着科技水平和装备技术的不断创新、完善,各种新型建材也不断被发明、创造、生产,同时新的技术和工艺为新产品的生产提供了质量保证。以粘土制品为例,西方国家在本世纪50年代和60年代基本完成了从实心粘土砖向空心砖及其它各种轻质、多功能新型墙体材料的转变,形成了以空心粘土砖为主,其它各类新型墙体材料并存的墙体材料结构体系。以比利时为例,1950年实心砖的产量占粘土砖的比例为95 %,空心砖只占到2%,到1970年时,实心砖的比例降到40%,而空心砖的比例提高到48%,基本实现了粘土砖由实心向空心化的转变。这一转变是在采用先进设备和工艺的基础上完成的。生产空心砖的好处是显而易见的,空心砖的孔洞率是多少,就节约多少粘土 和燃料,并且能提高砖坯的干燥速度。西方国家生产空心砖的历史也很长,只是由于生产水平的限制,生产量非常小。50年代以后,粘土砖的生产设备和技术得到了提高,真空挤出成型工艺、人工干燥系统、隧道窑焙烧技术等工艺的采用,为大规模生产空心砖创造了条件,空心砖的强度和质量得到保证,取代实心砖水到渠成。

  4、节约能源、利用废物和保护环境是各国发展新型建材的动力   

人类的生存与发展给我们生活的地球造成了巨大的压力,迫使各国对节能、利废和环保给予了很大的重视,许多国家制定了建筑节能的法规和标准,并制定出相应的配套措施。围绕生产节能、建筑节能和废物开发利用并举的建筑节能工程有效地促进了新型建材工业的技术进步和新产品的开发应用。具有节能、轻质、利废、保温等多功能的新型建材成为建材工业发展的主导,符合节能、利废、环保的原则是各国新型建材得以成功发展的重要原因。

  5、石化工业的发展为新型建材开辟了新的天地   

  新型的装饰装修材料、保温隔热材料、屋面材料、防水材料、纤维增强复合材料等都是伴随着石油工业和化学工业的崛起而快速发展起来的。石化工业的发展为新型建材提供了原料保证。没有聚氨酯、工程塑料、沥青、纤维等原材料的供应,就不会有胶粘剂、涂料、壁纸、地板革、塑料管道、塑料门窗、塑料地 毯、防水卷材、玻璃钢等产品,就不会有今天五花八门的、不断涌现出的铝塑复合板、开泰管、阳光板等新型建材。

二、国外新型建材的发展现状

  1、墙体材料

  (1)混凝土砌块   

  由于具有原材料来源广泛,生产工艺简单,生产效率高,价格低廉等特点,混凝土砌块在世界各国的应用比较广泛。美国和日本建筑砌块已成为墙体材料的主要产品,分别占墙体材料总量的34%和33%。欧洲国家中,混凝土砌块的用量占墙体材料的比例约在 10%-30%之间。在一些发达国家,混凝土砌块不但产量大,而且砌块的生产与应用技术也非常完善。各种规格、式样、品种、颜色的砌块应有尽有,并制定了完善的混凝土砌块产品标准、应用标准和施工规程等。

  (2)纸面石膏板   

  美国是纸面石膏板最大的生产国,目前的年产量已超过20亿平方米。   

  日本自60年代以后形成大规模生产,目前的年产量为6亿平方米。其它石膏板生产量较大的国家有加拿大、法国、德国、俄罗斯等。在石膏原料方面,各国积极开发和利用工业副产品石膏,如磷石膏、氟石膏、硼石膏和脱硫石膏等,近年来用工业废石膏生产石膏板和石膏砌块的产量猛增。

  (2)灰砂砖   

  国外的灰砂砖目前朝着空心化和大型化方向发展。 产品的种类很多,从小型砖到大型砌块,每个生产企业产品规格多达十几种。灰砂砖以空心制品为主,实心砖的产量很小。砖的颜色有素色和彩色,能适合各种建筑的不同需要。灰砂砌块均为凹槽连接,具有很好的结构稳定性。除了用于外墙和内隔墙承重与非承重的灰砂砖和砌块外,还有灰砂地面砖、屋面砖、饰 面砖和各种异形砖,如U型砖、圆形砖、承口砖和气孔砖等,还有轻质灰砂砖和灰砂板等。德国是灰砂砖应 用比较好和使用量较大的国家,目前有灰砂砖厂161家, 年产量55亿块左右,灰砂砖占砌筑墙体材料总量的比例仅次于粘土砖(41%),达32%。灰砂砖产量较大的国家还有俄罗斯、波兰和其它东欧国家。

  (3)加气混凝土   

  前苏联是加气混凝土产量和用量最大的国家,其次是德国、日本和一些东欧国家。加气混凝土在这些国家的生产、施工、应用技术已经非常成熟。加气混凝土的性能进一步向轻质、高强、多功能方向发展。在原料方面,加大了对粉煤灰、炉渣、工业废石膏、废石英砂和高效发泡剂的利用。通过采用新技术、新工艺和高强水泥,提高加气混凝土的强度,降低密度。 法国、瑞典和芬兰已将密度小于300公斤/立方米的产 品投入市场,产品具有较低的吸水率和较好的保温性能。

  (4)轻质复合板   

  国外的轻质板是在70年代以后才开始发展起来的,产品的种类很多,包括玻璃纤维增强水泥(GRC)板、石棉水泥板、硅酸钙板,凡是与各种保温材料(岩棉、矿棉、聚苯乙烯等)复合而成的或单一板材组成的复合板都属于轻质复合墙板的范畴。这些板材的生产线在国外并不是很多,但每条线的生产量非常大,如GRC板生产线的年产量可达350万平方米,硅酸钙板生产线的年产量可达300万平方米,钢丝网聚苯乙烯夹心板(泰柏板、3-D板等)生产线年产量可达100万 平方米以上。新的产品还在不断增加,如德国Hand1e 公司新开发出的生态墙板(ECO-Panel)是一种轻质空心墙板,以水泥、石膏或石灰为原料,掺加一定量的纤维和外加剂,并可掺入高达50%的粉煤灰,采用真空挤出成型,可作为承重或非承重墙板。该公司已将中国列为该产品开发的重点市场。

  (5)保温隔热材料   

  西方发达国家保温材料的生产和应用量非常大,在西欧、北欧、美国、日本,新建住宅一定要符合建筑保温的要求。旧楼房在翻修过程中,屋顶、外墙、门窗要增加保温的功能。各国均制定了严格的建筑节能保温规范,如美国制定了《新建筑节能设计和评价标准》,德国颁布了建筑法,瑞典实行强制性节能法规,日本制定了能源法,法国制定了住宅经济使用能源设计规范等。发达国家的保温材料以矿物棉、玻璃 棉为主。泡沫塑料保温材料是80年代以后发展起来的,目前在发达国家的用量也很普遍。以欧共体国家为例,目前矿棉保温材料的用量占全部保温材料的62%,聚苯乙烯占到24%。

  (6)防水材料   

  改性沥青防水卷材的应用量占防水材料主导地位,生产技术和应用技术比较成熟,高分子防水卷材是仅次于沥青基防水卷材的防水材料,其生产技术、产品品种、应用技术仍处在不断的发展和完善之中。这两种防水材料在发达国家已成为一种量大面广的用于各类不同等级的普通防水材料,如法国沥青防水卷材占防水材料总量的84%,PVC防水卷材占10%;德国的改性沥青防水卷材和高分子防水卷材的应用比例达85%;日本高分子防水卷材的应用处于领先地位,使用量比较高。

  (7)屋面材料   

  西方国家普通居民住宅的屋顶采用斜屋顶,虽然建筑造价高一些,但从长远的观点来看,其经济效益非常好。它的防水性能、保温性能明显优于平屋顶。由于屋面材料均为彩色,所以对环境起到美化作用。西式瓦尺寸比较大,施工采取干作业,施工既简单、效率又高,结构很稳定。由于采用斜屋顶,对新型屋面材料包括屋面瓦、天窗、密封材料等的发展起到了很大的推动作用。   目前在欧洲国家混凝土屋面瓦占屋 面材料市场的40%以上,是用量最大的屋面材料;石棉水泥瓦和玻璃钢瓦的用量较小,主要用于工业厂房或一些公共建筑的简易屋面。金属屋面材料自60年代以后发展起来, 目前有一半用于工业建筑;塑料瓦是一种新产品,目前尚处在试用阶段;近年来出现的聚碳酸酯屋面板,是一种透明的屋面板,国内称之为阳光板,在一些公共建筑或花园简易房得到广泛应用;传统的粘土瓦仍然受到大多数人的偏爱,其用量仅次于混凝土瓦,占市场的第二位,近年来销量回升,以德国为例,市场销量从1985年的350万块猛增到1995年的800万块,瓦的厚度减薄,但质量进一步提高。

  2、装饰装修材料

  (1)建筑涂料   

  美国是世界上涂料产量最大的国家,建筑涂料占涂料总用量的50%。   

  日本、俄罗斯、德国也是涂料生产大国。近年来,无机高分子涂料受到各国重视,日本将其列为低公害产品加以发展,欧美国家也大力推广。新型高档涂料不断出现,如氟树脂涂料,自干型氟树脂涂料等。国外还相继出现了防火涂料、防潮涂料、杀虫涂料、高亮度光涂料、防海水侵蚀等功能性涂料。此外,粉末涂料发展很快,因为它对环境造成的污染极小、涂膜性能优异,今后其应用市场将进一步扩大。

  (2)壁纸壁布   

  国外的塑料壁纸、壁布市场趋于饱和,其发展方向主要是增加花色品种和改善性能,抗污染性、颜色的稳定性、可剥离性、抗霉菌性等越来越受到重视。

  (3)塑料管道   

  塑料管道在建筑中的应用日益广泛,已成为塑料在建筑中应用量最大的产品。PVC管是塑料管的主要品种。80年代以后,发达国家加强了塑料管品种的研究开发,并注重改善管材的性能,开发出了双壁波纹管、 异型塑料管、高抗冲击管及塑料与金属的复合管,提高了产品的刚性、耐压性和耐温性,提高了塑料管的市场竞争力。今后国外塑料管的开发重点将放在提高生产效率、降低成本和拓展应用领域等方面。

  (4)塑料门窗   

  塑料门窗具有保温节能、外形美观、尺寸稳定、密封性好等许多优点,在许多国家都得到大力的推广应用。德国是最早采用塑料门窗的国家,塑料门窗的应用比例也最高,目前巳经超过木门窗的用量,占全部门窗市场 的50%以上,奥地利、英国、法国、加拿大、韩国的市场比例在30%以上。各国的应用比例今后还会继续增加。美国的塑料门窗起步晚于西欧各国,但目前的发展速度很快,年均增长量在10%以上。今后国外的塑料门窗将进一步朝着绝缘性、多种颜色、视觉和触觉性良好的方向发展。

三、国外新型建材的发展趋势

  1、绿色产业已成为各国共同发展的目标   

  传统工业的发展虽然为人类的现代生活创造了丰富的财富,提高了人们的生活水平,但是它带来资源和能源短缺、水源危机、生态破坏和环境污染等一系列问题,从而使经济陷入不可持续发展的困境中。这就迫使人们转变传统的产业模式,用可持续发展的产业代替传统产业。这种可持续发展的产业称为"绿色产业",可持续发展的产品称为"绿色产品"。发达国家从70年代起就开始了"绿色产业"的运动,并实行对"绿色产品"发放绿色标签的制度,贴上"绿色产品"的标签,表示该产品从生产到使用和回收的整个过程,符合环境保护的要求,不仅产品对人体健康无害,而且对环境不会造成污染或危害很小。

  2、绿色建材是新型建材的发展趋势   

  绿色产业已在世界范围内形成了蓬勃发展的势头,建材工业也不例外。建筑材料量大面广,建筑材料的生产、应用对地球资源、能源和环境造成的影响是巨大的。发展绿色建材是必然要面对的现实,各国都在积极探索,寻求有效的解决办法,这其中,发展健康建材和有效利用工业废渣是两条主要的途径。   

  新型建材中,许多装饰材料产品,如人造板、建筑涂料、塑料地板、塑料壁纸、密封膏等,在生产和使用过程中,释放出有毒的甲醛、挥发性有机物等,造成空气污染,影响人体健康。这些材料是不符合绿 色建材的标准,应当停止生产或减少产量,需要开发其它新型的健康建材取而代之。   

  利用工业废渣可大力发展新型墙体材料。利用煤渣、炉渣、煤矸石、粉煤灰等可以制作砖或砌块;粉煤灰可用于加气混凝土、轻质墙板的生产;磷石膏、氟石膏、脱硫石膏可做为原料制造石膏板、石膏砌块;水淬渣可用于生产混凝土砌块、石膏砌块。利用工业废渣生产新型墙体材料不仅减少了环境污柒和资源浪费,而且能收到很好的经济效果,更重要的是,走了一条可持续发展的正确路线。

  3、绿色的新型建材是传统建材的发展之路   

  什么是绿色建材?定义并不难下。建材产品在生产过程中,能源和物质的投入、废物和污染物的排放 都减少到最低限度,制造过程中的副产物能重新利用,产品不污染环境、并可回收利用,符合这样原则的建材就是绿色建材。但由于建筑材料使用过程的长期性、 特殊性和大宗性,判断一种建筑材料是否是绿色建材,却不是容易的事。   

  比如建材中的大宗产品--水泥混凝土能否成为可持续发展的绿色建材?发达国家采取的措施也许会给我们一些启发。首先在水泥的生产中,采用现代新型干法生产技术和装备,在相当大的程度上实现了低能耗、小污染;在水泥的施工应用中,商品混凝土的用量占到混凝土总用量的50%-80%,提高了利用率,减少了污染;拆除旧建筑中的钢筋混凝土,在专门的建筑垃圾场进行处理,先将旧混凝土进行粗碎,将其中的钢筋剔出,再对混凝土进行细碎,制成不同粒径的颗粒,再作为骨料重新用于混凝土制品的生产,形成一个生态循环过程。虽然整个过程目前还不是十分的完善,投入的成本也比较高,但已经向可持续发展的道路迈出一大步,基本符合或接近绿色产业的要求和规范。由此看来,水泥混凝土可以成为绿色建材。从另一个意义上讲,水泥混凝土也成为了一种新型的绿色建筑材料。

  4、各国重视法规的制定   

  不少国家已制定了可持续发展的建筑法规,提倡将新建住宅或将旧房改造成可持续发展的建筑,或者叫生态建筑,这是新的建筑设计产品,含有更多的新设计和施工技术。比如要最大程度地利用太阳能调节室内的温度甚至提供能源,保持建筑物内部和外部的自然和谐,通过改变建筑物的颜色来改善周围的环境,甚至对走廊、花园、厨房、卫生间、房子屋顶等都提出了一定的形状和面积设计要求。对建筑材料也提出了相应的要求和规定,一般要求少用或全部不用各种金属和化学合成材料,尽量用天然建筑材料。比如屋面材料,斜屋顶提倡用混凝土瓦和粘土瓦,平屋顶用 EPDM、APP、SBS改性沥青或PVC材料;承重墙体提倡用灰砂砖或混凝土;建筑物的地基提倡用含破碎旧混凝土为集料的混合集料代替天然砂石的混凝土,等等。   

  随着现代科技的不断发展,将有越来越多的新型建材产品投入市场。   

  各国对发展可持续新型建材的研究和开发力度将进一步加强,人们对绿色建材的了解进一步深入,绿色建材的内涵和标准将进一步完善。有一点可以肯定,新型建材在可持续发展的路上会越走越宽。



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