化学建材是继木材、水泥、钢材之后发展成为第四大类建筑材料。建筑化学建材的节能效益突出,并具有节约资源、保护生态环境、降低能耗、降低成本;提高建筑功能与质量,改善生活条件;减轻建筑物自重,方便施工等优越性能。
建筑材料的生产历史悠久,传统的建筑材料包括砖、瓦、灰、砂、石等材料,在我国已有数千年的历史。近代建筑水泥、钢材、木材、玻璃、陶瓷等材料大量地应用,成为建筑业的主导产品。人类社会已进入一个新的世纪,现代科学技术得到了迅速的发展,一类新型的边缘材料——化学建材应运而生,已经在建筑领域获得了广泛的推广应用,成为建材行业新的经济增长点。
“化学建材”的称谓始于1980年前后。改革开放以来,我国的建筑业空前发展,建筑市场异常活跃,对各种建材,特别是新型建材的需求很大。因此,一类以合成有机高分子材料生产的建筑材料,习惯上称为化学建材的产品取得了很快的发展,如丙烯酸乳液建筑涂料,聚氯乙烯(PVC)型材门窗、管材,聚苯乙烯、聚氨酯类保温材料等。
化学建材如同新型建材的称谓一样,尚未得到确切的划分和定义,国际上也没有类似的划分和称谓。因此,‘它是独具特色的一类建筑新型材料,约定俗成。化学建材已成为生产商、用户和行业内外人人皆知的重要建筑材料之一。
化学建材是一类新兴的建筑材料,它主要包括建筑塑料、建筑涂料、建筑防水、密封材料、隔热保温、隔声材料、建筑胶黏剂、混凝土外加剂等。国外化学建材发展很快,品种日新月异,功能、质量不断提高,用途广泛,市场容量很大,故建筑界有人称它是继水泥、钢材、木材之后的第四大建筑材料,其中尤其是建筑塑料所占比重最大。我国化学建材近年来发展速度很快,其主要原因在于它具有优良的物理、化学性能及施工性能。其特性如下:
①自重轻,便于施工,节省运力。如塑料管的质量仅为铸铁管的1/10~1/8,可以大大减轻劳动强度,提高安装工效。
②耐腐蚀,不霉不蛀,特别适宜于潮湿、腐蚀环境或有白蚁的地区。
③具有优良的使用功能。如安装塑料窗的居室,可降低噪声3~4dB,提高室温1~2℃;塑料管内壁光滑,不易被杂物阻滞而发生堵塞;它具有一定的延伸性,冬季不易冻裂;弹性防水、密封材料,较传统材料能提高防水、防渗和密封性,从而大大提高防水工程质量;各种混凝土外加剂可以使混凝土速凝、缓凝、早强,提高其流动性,便于泵送,减少于缩,抗冻,防水,防止钢筋锈蚀,还可以节省水泥,用于低标号水泥能制得高质量的混凝土。
④可以为建筑施工带来极大方便。如隧道、矿坑发生裂缝、渗漏,只需要注入化学灌浆材料,即可形成隔断屏障,及时止水;铁路路基或房屋地基下陷,向土壤中灌注此材料,能使地基强固,从而解决施工上的难题;整体卫生盒子间,可在工厂预制装配后移入建筑物,从而大大提高施工工效;建筑胶黏剂的应用,为快速简便施工、提高效率创造了有利条件。至于一些装饰、装修材料,如门窗、隔断、护墙板、挂镜线、窗帘盒、壁纸、地板及各种饰面材料,对美化居住环境所起的作用,更是众所周知的。
⑤节能。百余年来,钢铁产量一直是国家工业水平的标志。今天科学技术的高度发展,合成材料、有色金属和无机非金属材料,在许多领域正在取代传统的钢材,使材料工业发生了重大的变化。其中,尤其是塑料产量急剧增长,这与世界性的能源紧张有关。塑料是一种低能耗材料,无论是生产过程,还是使用过程都有显著的节能效果。据报道,单位体积钢材的生产能耗,为通用材料的2.4倍。美国塑料工业协会做过调查:
1、997年美国生产塑料管材91万吨,相当于880万吨金属管,后者的生产能耗为前者的4.9倍。在使用能耗方面,国内也做过实测,塑料给水管,由于摩阻系数小,可节电50%,同等供水能力,管径可降低一档。再说建筑节能,通常房屋有30%~50%的热量是通过门窗缝隙散失的,前一阶段对墙体和屋面的散热采取了措施,已开始注意抓门窗的热散失问题。据中国建筑科学研究院测定,北京地区一个采暖期(3000h),单层塑料门窗的能耗仅为单层钢窗能耗的1/3,如加上各种因素,综合算来,采用塑料窗的住宅,比钢窗或铝窗的房屋,一般可节省采暖能耗30%~50%。泡沫塑料隔热材料用于原油集输系统的保温,用于冷库、冷藏车的隔热保冷,均有明显的节能效果和经济效益。减水剂用于混凝土的捣制,可节约水泥10%~15%,水泥是大吨位、高能耗的产品,其间接节能的作用也是十分可观的。
⑥节约木材,节约钢材。这个问题,在我国显得更为突出。我国森林资源缺乏,前些年由于过度采伐,有些林区已达到无林可采的地步。近年狠抓了植树造林,情况有所好转,从公布的数字看,森林覆盖率已由原来的12%提高到14%,但考虑到植被、生态保护等因素,年采伐量仍很有限,木材的供需矛盾在相当长时间内仍将很突出。钢材近年虽然大幅度增长,但与国民经济发展的需求仍有差距。进入国际经济大循环后,虽然可以靠进口来解决,但还需外汇平衡。特别是有些国家,为保护本国生态环境,也正在减少木材的采伐和出口,所以节木、节钢仍将是一项长期国策。建筑业是节木、节钢重点行业之一,这也就为发展化学建材提供了机遇。
根据化学建材的概念,人们按照建筑材料品种的不同,或建筑应用领域的区别,
一般分为以下各大类:
①建筑涂料;
②建筑胶黏剂类;
③建筑塑料类;
④塑料管材类;
⑤塑料门窗类;
⑥有机保温隔热材料(泡沫塑料)类;
⑦防水材料类;
⑧混凝土外加剂;
⑨化纤地毯类。
由于化学建材是高分子的合成材料,其老化性能、组成成分中是否含有对人体健康有害物质等问题一直为人们所担心,而绿色建筑对这些指标就有更高的要求。我国化学建材产品重点要解决的问题主要有以下4点:
(1)降低水材工业用胶粘剂的游离甲醛含量,研究开发非甲醛系木材用胶粘剂,以有效解决人造板甲醛含量超标现象。
(2)选用低毒溶剂替代传统的苯系列有机溶剂,这样既能保持水性产品不能代替的溶剂产品的优良特性,如高光泽、干燥时间短,又能减少对施工人员的危害和大气污染。
(3)研究功能性建筑涂料,以满足绿色建筑的功能要求,如防火隔声涂料、外墙隔热涂料、屋顶隔热涂料、防霉涂料、抗菌涂料等。
(4)研究改善和提高化学建材产品耐久性、抗冲击性、耐玷污性的技术。
同时,建立和完善应用技术研发体制是当务之急。