雷光宇

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西 西安 710054）

簡述建設(shè)用地整備過程中的土體有機(jī)重構(gòu)材料＊

雷光宇

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西 西安 710054）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們越來越重視建設(shè)用地安全問題。這個問題對人們的生活有非常大的影響。除了研究傳統(tǒng)的土體承載力問題外，人們也越來越關(guān)注對土地生態(tài)安全的研究，而對于土體的材料研究則是核心問題。簡要闡述了土地工程中材料的應(yīng)用現(xiàn)狀、特點(diǎn)及其發(fā)揮的作用，建議在土地工程中使用一些新型材料，以人為本，重視生態(tài)，以使用健康土體材料為終極目標(biāo)。

建設(shè)用地；土體材料；有機(jī)重構(gòu)；生態(tài)重建

1 背景闡述

土體有機(jī)重構(gòu)的提出為建設(shè)用地整備提供了新思路，它不僅局限于結(jié)構(gòu)的重構(gòu)，在考慮建筑安全的前提下，還考慮到了有機(jī)生命體帶來的影響。因此，土體有機(jī)重構(gòu)首先要研發(fā)材料，只有選擇了合適的材料，提供了健康的土體材料，保證了人們的使用安全，才能更好地進(jìn)行后續(xù)工作。

以往對材料的研究大多都局限于對其物理、化學(xué)性質(zhì)的分析，孤立地看待每一種材料，沒有考慮其對周圍生命體的影響，或者僅考慮了其對周圍環(huán)境的影響。本文則從建筑材料的特性入手，不僅分析了傳統(tǒng)意義的建筑材料，也分析了目前新型的建筑材料，并結(jié)合土體有機(jī)重構(gòu)研究內(nèi)涵，概述了建設(shè)用地材料研究中應(yīng)該關(guān)注的內(nèi)容，提出了以健康土體材料為建設(shè)用地整備的終極目標(biāo)。

2 建設(shè)用地常用的材料

2.1 再生混凝土

隨著城市化的不斷深入，新建筑的建立和舊建筑的拆除都會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，廢棄混凝土的處理和再利用是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的必然選擇，也是當(dāng)今社會研究的重要課題之一。在實(shí)際工作中，將廢棄混凝土塊經(jīng)過清洗、破碎、分級，按一定比例相互配合后得到的“再生骨料”作為部分或全部骨料代替天然骨料配置的混凝土，即為再生混凝土。再生混凝土既能解決天然骨料資源緊缺的問題，保護(hù)骨料產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境，又能解決城市廢棄物的堆放、占地和環(huán)境污染等問題，在一定程度上減輕了建筑垃圾對城市環(huán)境的破壞，為人們構(gòu)建了舒適的生活環(huán)境，具有顯著的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，對城市的可持續(xù)發(fā)展有深遠(yuǎn)的意義。

2.2 土工合成材料

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，是人工合成的聚合物。土工合成材料的工程性能可分為物理性能、力學(xué)性能、水力學(xué)性能和耐久性能。從土工合成材料的功能方面講，其具有以下6個作用：①過濾作用。土工合成材料置于土體表面或土層之間，可以有效地阻止土顆粒通過，防止由于土顆粒的過量流失而導(dǎo)致土體被破壞。②排水作用。土工合成材料可以將土中的水分匯集，沿著材料的平面排出體外。③隔離作用。土工合成材料能將多種不同粒徑的土、砂、石料與地基或其他建筑材料隔離開，避免相互混雜，失去各種材料和結(jié)構(gòu)的完整性，或發(fā)生土粒流失現(xiàn)象。④加筋作用。土工合成材料埋在土體中，可以增加土體模量，分布土體應(yīng)力，傳遞拉應(yīng)力，限制土體側(cè)向位移，同時，還能增加土體與其他材料之間的摩阻力，增強(qiáng)土體和有關(guān)構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。⑤防滲作用。土工合成材料可以防止液體的滲漏，氣體的揮發(fā)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)環(huán)境或建筑物安全的目的。⑥防護(hù)作用。土工合成材料對土體或水面可以起到防護(hù)作用。

2.3 土體材料改良劑

2.3.1 加固劑

加固土，是指采用一定的物理方法和化學(xué)方法及其相應(yīng)的技術(shù)措施，使土的物理力學(xué)性能適應(yīng)工程技術(shù)的要求。土壤加固劑加固土與石灰加固土相比，具有早期強(qiáng)度高、強(qiáng)度增長迅速快等特點(diǎn)，這對于工程中縮短工期、降低造價是有很大益處的。土壤加固劑加固土水穩(wěn)定性、凍穩(wěn)定性、收縮性能和疲勞性能等路用性能都優(yōu)于石灰加固土，具有良好的應(yīng)用前景。土壤加固劑加固土施工工藝簡單，在施工過程中無需添加特殊的機(jī)械設(shè)備，易于被廣大工程單位接受。

2.3.2 合成土壤改良劑

合成土壤改良劑是模擬天然改良劑人工合成的高分子有機(jī)聚合物，它可以改善土壤的物理性狀，增強(qiáng)土壤的保水保土能力，有對肥料的吸附和釋放作用。在土壤中施用PAM，可以使土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量增加。

2.4 保溫材料

在建筑學(xué)中，習(xí)慣將用于控制室內(nèi)熱量外流的材料叫做保溫材料，防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料叫做隔熱材料。保溫材料、隔熱材料統(tǒng)稱為絕熱材料。常用的保溫、隔熱材料按其成分可分為有機(jī)、無機(jī)兩大類，按其形態(tài)又可分為纖維狀、多孔狀、微孔、氣泡、粒狀、層狀等多種。

3 建設(shè)用地材料的主要用途

3.1 承載力

3.1.1 地基承載力

地基承載力是地基土單位面積上隨荷載增加所發(fā)揮的承載潛力。實(shí)際上，地基極限承載力的確定沒有一個通用的界定標(biāo)準(zhǔn)，也沒有一個適用于一切土類的計(jì)算公式，它主要根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以調(diào)整，從而選取一個滿足工程要求的地基承載力值。它不僅與土質(zhì)、土層埋藏順序有關(guān)，而且與基礎(chǔ)底面的形狀、大小、埋深、上部結(jié)構(gòu)對變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的差別等有關(guān)，所以，不能作為土的工程特性指標(biāo)。

3.1.2 生態(tài)承載力

生態(tài)承載力有兩層基本含義：第一層涵義是指生態(tài)系統(tǒng)的自我維持與自我調(diào)節(jié)能力，以及資源與環(huán)境子系統(tǒng)的供容能力，為生態(tài)承載力的支持部分；第二層涵義是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的發(fā)展能力，為生態(tài)承載力的壓力部分。生態(tài)系統(tǒng)的自我維持與自我調(diào)節(jié)能力是指生態(tài)系統(tǒng)的彈性大小，資源與環(huán)境子系統(tǒng)的供容能力則分別指資源和環(huán)境的承載能力大??；而社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的發(fā)展能力指生態(tài)系統(tǒng)可維持的社會經(jīng)濟(jì)規(guī)模和具有一定生活水平的人口數(shù)量。

3.2 防滲性

防滲性，是指一種材料在不損壞介質(zhì)構(gòu)造的情況下，能使流體通過的能力。滲透系數(shù)又被稱為水力傳導(dǎo)系數(shù)，在各向同性介質(zhì)中，將它定義為單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度。

3.3 綠色安全性

綠色建材就是強(qiáng)調(diào)裝飾材料除了具有實(shí)用功能、美觀的外表之外，還具有對人體沒有毒害，對環(huán)境沒有污染，其性能是環(huán)保型和健康型的。目前，對綠色材料的研究內(nèi)容主要包括：材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)技術(shù)、材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性和材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評估技術(shù)研究。

4 建設(shè)用地材料研究方向

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科之間的交叉性和多元化使得新技術(shù)和新工藝出現(xiàn)，建筑材料也有了日新月異的變化?，F(xiàn)階段，建筑材料正朝著追求功能多樣性、全壽命周期經(jīng)濟(jì)性和可循環(huán)再生利用性等方向發(fā)展。

4.1 綠色健康建筑材料

綠色健康建材，是指對環(huán)境有益或在對環(huán)境產(chǎn)生較小負(fù)荷的情況下，使用時能滿足舒適、健康功能的建筑材料。綠色健康材料首先要保證其在使用過程中是無害的，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)凈化和改善環(huán)境的功能。根據(jù)其所發(fā)揮的作用，綠色健康材料可以分為抗菌材料，凈化空氣材料，防噪聲、防輻射材料和能產(chǎn)生負(fù)離子的材料。

4.2 節(jié)能建筑材料

建筑物節(jié)能是世界各國建筑學(xué)、建筑技術(shù)、材料學(xué)和相應(yīng)空調(diào)技術(shù)研究的重點(diǎn)方向之一。建筑物的能耗是由室內(nèi)環(huán)境所要求的溫度與室外環(huán)境溫度之間的差異造成的，因此，降低建筑物能耗的有效途徑有2種：①改善室內(nèi)采暖、空調(diào)設(shè)備的能耗效率；②增強(qiáng)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。

4.3 舒適性建筑材料

舒適性建材，是指能夠利用材料自身的性能自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度來提高室內(nèi)舒適度的建筑材料。室內(nèi)溫度是衡量環(huán)境舒適程度的指標(biāo)之一。調(diào)溫材料是利用相變材料在相變點(diǎn)附近低于相變點(diǎn)吸熱、高于相變點(diǎn)放熱的性質(zhì)，將能量儲存起來，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

5 結(jié)論

未來材料的發(fā)展要注重以下幾方面的內(nèi)容：①注重多種材料的復(fù)合，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢，以彌補(bǔ)某種單一材料所存在的缺陷；②注重材料的循環(huán)利用，避免由于材料替換所帶來的二次污染；③開發(fā)研制新材料、新技術(shù)，以改善現(xiàn)有材料應(yīng)用于綠色建筑中的不足。為了適應(yīng)工程現(xiàn)代化的發(fā)展，響應(yīng)我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)保型社會的號召，使用低能耗、多功能、少污染、可循環(huán)再生的材料將是我國建筑材料的發(fā)展趨勢。這種集可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)、資源有效利用等綜合效益于一體的方式，符合時代的發(fā)展和人類發(fā)展的需要。面對我國日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，促進(jìn)綠色建材的研發(fā)和使用，轉(zhuǎn)變過去的經(jīng)濟(jì)增長方式，提高企業(yè)在市場中的競爭力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，對于未來整個行業(yè)的發(fā)展都有十分重要的意義。

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雷光宇（1984—），男，博士，工程師，主要從事土地工程方面的研究。

〔編輯：白潔〕

TU746.5；TU50

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.023

2095－6835（2017）23－0023－03

陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目（2016KCT-23）