李搏 李凱旋 張必盟 史亦帆 仝啟汶

摘要：介紹了無機非金屬材料的種類、特點以及無機非金屬材料在建筑工程中的應(yīng)用，綠色、節(jié)能、環(huán)保是新型建筑材料的發(fā)展方向，無機非金屬建筑材料是傳統(tǒng)建筑材料的重要組成部分。分析了無機非金屬建筑材料的環(huán)保性能和無機非金屬材料的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：無機非金屬;建筑材料;環(huán)保性能;發(fā)展趨勢

1 無機非金屬材料的種類及特點

無機非金屬材料包括半導(dǎo)體材料、高技術(shù)晶體材料、硅酸鹽材料以及精細(xì)陶瓷材料等。與傳統(tǒng)的陶瓷相比較，精細(xì)陶瓷材料的應(yīng)用效率和應(yīng)用范圍更加廣泛。材料的組成結(jié)構(gòu)超出了硅酸鹽的范圍，可擴大到高溫?zé)频臒o機材料，這種材料的制備突破了傳統(tǒng)的工藝要求，利用新技術(shù)進(jìn)行高純和超細(xì)材料制備，無論是化學(xué)組成，還是控制成型，都能在優(yōu)化制品形態(tài)的同時保證制品形態(tài)多樣化。基于無極非金屬的整體性、防火性能以及防水性能等優(yōu)勢，將新材料和新工藝全面升級和系統(tǒng)優(yōu)化，踐行更加有效的材料管控措施。

2 無機非金屬材料在建筑工程中的應(yīng)用

2.1 普通無機非金屬建筑材料的應(yīng)用

無機非金屬材料中的水泥和玻璃是最常見的建筑材料，尤其是水泥，廣泛應(yīng)用于建筑工程施工的每一個環(huán)節(jié)，從建筑的地基澆筑、主體施工，到裝修工程，都離不開水泥材料。在建筑裝修和裝飾階段使用的無機非金屬材料更是數(shù)不勝數(shù)，陶瓷潔具、地面墻面瓷磚、墻面涂料等裝修、裝飾材料，絕大部分都是由無機非金屬材料制成的，這些建筑和裝修裝飾用材料的生產(chǎn)和使用對環(huán)境和節(jié)能都存在不利影響，如水泥的生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響就很大。建筑裝修裝飾材料在使用過程中釋放的有害化學(xué)物質(zhì)影響消費者的健康。雖然國家對建筑材料的入市標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的規(guī)定，但普通建筑材料的品質(zhì)還是參差不齊。

2.2 具有環(huán)保性能的新型無機非金屬建筑材料的應(yīng)用

由于國家對建筑工程材料綠色節(jié)能環(huán)保性能的要求越來越高，綠色建材的認(rèn)定和檢驗標(biāo)準(zhǔn)也逐步完善，具有環(huán)保性能的建筑材料獲得了市場青睞。人們對建筑工程品質(zhì)的追求也刺激了環(huán)保建筑材料和裝飾材料市場的發(fā)展，從事新型無機非金屬材料研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)獲得了良好的市場發(fā)展機遇和國家政策的扶持。近幾年，基于節(jié)能考慮的新建筑墻體材料、外墻保溫隔熱材料得到了廣泛應(yīng)用。具有自潔、殺菌、抗菌、環(huán)保性能的新型功能陶瓷、裝飾材料和涂層材料被廣泛應(yīng)用于制造衛(wèi)生潔具、墻面裝飾和墻面涂料等建筑裝修裝飾。

3 無機非金屬建筑材料的環(huán)保性能

3.1 新型無機非金屬材料的自潔和抗菌殺菌原理

新型無機非金屬材料的抗菌殺菌和自潔功能有兩種方式，第一種方式：在材料中加入具有抑制細(xì)菌生長繁殖或破壞細(xì)菌細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)作用的金屬離子，常用的有銀離子、銅離子和鋅離子。其它金屬雖然也具有良好的殺菌、抑菌作用，但因為具有毒性而不適合加在環(huán)保材料中。為保證金屬離子在高溫和光照影響下殺菌抑菌性能的穩(wěn)定性，通常加入磷酸鹽或沸石等化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽做為吸附材料。第二種方式：在材料表面添加可在光催化作用下具有殺菌作用的涂層材料，這種材料中的殺菌、抗菌成分主要是半導(dǎo)體的金屬氧化物。

3.2 具有抗菌、防霉的新型建筑材料

目前，市場上常見的應(yīng)用了新型無機非金屬材料的衛(wèi)生潔具和墻面、地面磚以及墻面涂料，都具有自動殺菌、抑菌的作用，可以凈化生活環(huán)境。結(jié)合了納米技術(shù)的新型建材，因其表面與空氣接觸面積的擴大，大大增強了抗菌、殺菌的效果，無論是細(xì)菌還是空氣中的其它雜質(zhì)都難以附著在納米材料的表面，使其具備了自潔功能。

3.3 保溫隔熱的新型墻體材料

保溫隔熱的建筑主體砌體和建筑墻體節(jié)能隔熱材料，因其對工業(yè)和建筑廢料的循環(huán)利用和保溫節(jié)能效果而具備環(huán)保性能。第一，新型砌體材料的主要原料是粉煤灰、礦渣和煤矸石，取代了傳統(tǒng)砌體材料對自然資源的依賴。第二，最新的陶粒加氣空心砌塊和混凝土加氣空心砌塊的加工過程為機械攪拌和成形，無需燒制，砌塊保溫和耐火性能出色，施工簡便。常見的墻體保溫新型無機非金屬材料包括巖棉和玻璃泡沫，這兩種人造硅酸鹽材料的導(dǎo)熱系數(shù)小、耐腐蝕，在對建筑物進(jìn)行保溫節(jié)能的同時，也兼具裝飾作用。

4 無機非金屬材料的發(fā)展趨勢

4.1 評價體系的優(yōu)化

在西方部分發(fā)達(dá)國家，傳統(tǒng)無機非金屬材料已經(jīng)逐漸向更加健康且持續(xù)性的方向發(fā)展，相關(guān)的管理措施和控制機制也越來越多樣化。一些發(fā)達(dá)國家還十分關(guān)注建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及整體項目建立和運行過程的綠色評價。結(jié)合時代發(fā)展趨勢，將生態(tài)評價作為重要的環(huán)境保護(hù)管理措施和標(biāo)尺，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用以及行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)行“生態(tài)城市”的建設(shè)與實踐也是對項目進(jìn)行全面升級的重要舉措之一。我國與西方發(fā)達(dá)國家相比還存在一些差距，尤其是立法支持與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有待提高，在傳統(tǒng)無機非金屬材料工業(yè)發(fā)展方面還有很大的上升空間。

4.2 降耗機制的優(yōu)化

管理機制建立后，要落實系統(tǒng)化的節(jié)能管控措施。在材料管控體系中，要集中選擇資源節(jié)約型和污染最低型材料，并落實資源統(tǒng)籌處理機制，探索質(zhì)量效益型和科技先導(dǎo)型發(fā)展體系的管理機制，為優(yōu)化整體效果提供支撐。目前較為流行的是新型墻體材料、高質(zhì)量門窗以及中空玻璃等，在提高性能和壽命的同時，確保環(huán)境保護(hù)效果和節(jié)能降耗系統(tǒng)的完整性。在現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中，要對高性能建筑材料進(jìn)行集中處理。

4.3 優(yōu)化大型化和智能化發(fā)展力度

傳統(tǒng)的單條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力逐漸向大型化發(fā)展結(jié)構(gòu)推進(jìn)。生產(chǎn)線的大型化不僅在一定程度上提高了產(chǎn)品質(zhì)量，還能實現(xiàn)降低能源消耗的效果。在管理技術(shù)升級過程中，要結(jié)合科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)建筑智能化發(fā)展。建筑材料的安全性智能診斷等項目都將被應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)中。

5 結(jié)語

結(jié)合非金屬材料的研究成果，進(jìn)一步推進(jìn)新技術(shù)和新工藝的融合機制，實現(xiàn)整體技術(shù)結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展，確保技術(shù)體系和應(yīng)用效果的最優(yōu)化。另外，超導(dǎo)材料和智能材料的出現(xiàn)也是無機非金屬材料學(xué)新的研究方向。相關(guān)研究人員要結(jié)合現(xiàn)有的研究成果，建構(gòu)更加系統(tǒng)化的研究模型和材料管理體系，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉波，徐順建，廖衛(wèi)兵，等. 無機非金屬新材料科技與產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展趨勢[J]. 新余高專學(xué)報，2010，（05）：84-86.

[2] 張光磊. 新型建筑材料[M]. 北京：中國電力出版社，2018.

[3] 張亞坤. 相變建筑材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2018.