材料的耐久性与环境的协调性

材料的耐久性与环境的协调性

摘要：建筑材料是使用最广、用量最多的材料,建筑材料生产与使用的各个过程都与人类的生活和工作息息相关。建筑材料具有先进性、环境协调性和舒适性的特点, 是当代建材的发展方向，即具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率。

关键词：建筑；材料；耐久性；环境协调性

建筑材料是使用最广、用量最多的材料, 主要包括水泥、混凝土及其制品、建筑玻璃、建筑与卫生陶瓷、砖瓦、新型墙体材料等, 是基本建设的物质基础。建筑材料生产与使用的各个过程都与人类的生活和工作息息相关。具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率是当代建筑材料的发展方向。

一建筑材料的耐久性

建筑物耐久性问题中所包含的因素如下

（1）当一种建筑构件的某一种或几种性能全部或部分失去时该构件就被破坏了，这样它就没有原来的作用了。

（2）一种构件必须保持几何形状、物理、化学和美观等方面的特性；引起变坏的因素可能是物理（机械、光学、热、声学、电学）、化学或者时间的影响。

（3）老化是一种不可逆的变化，一般是指材料随着时间而变坏。

（4）耐老化是指材料的实际环境中，但处于“静止”状态，也就是说处于没有机械应力的状态下，性能不随时间而变化。

（5）材料的耐久性是指实际使用条件下的性能。使用条件包括

物理——化学环境因素及其在材料上的静态和动态的作用。以前聚合物老化试验方面的资料基本上是关于“气候”曝露后所产生的外观变化情况。加速老化实验包括模拟阳光辐射，和观察了一些比较“短命”的材料，例如涂料和纤维，在经适当曝露后颜色变化的情况。近十来，在测定聚合物建筑产品在各种环境中的物理特性的变化方面已取得了很大的进展，而这些物理特性可以用来预测聚合物建筑材料的长期性能。

耐久性概念可定义如下: 材料潜在抵抗其自身或外界环境因素长期破坏作用的能力. 与以往的多种定义相比, 上述定义强调了耐久性下述几个方面的涵义: (l) 潜在的能力: 即耐久性是材料对破坏作用的一种抵抗力, 而这种抵抗力是材料结构性质与破坏因素相互作用的结果与表征, 因而当无破坏因素或破坏因素的作用强度小于材料抵抗作用强度时, 材料的这种耐久性抵抗力不被显示. 但我们却可采用人工加速恶化性试验, 使材料迅速暴露出这种潜在的性质, 从而对材料进行耐久性检验分析与试验研究.(2) 破坏因素的两重性: 以往的定义、讨论及文献中, 很多都只强调了外界的破坏性因素, 而在定义中忽略了材料自身内部的耐久性破坏因素。如有机材料的老化, 其根本原因是材料内部的不饱和价键的转化作用, 外界的光、热仅起到加速与催化作用。而外界因素的两重性, 对研究和改善材料的耐久性, 具有指导意义。(3) 劣化作用: 材料的耐久性破坏, 所指的不仅是其性质的转化, 而是劣化作用。因而以往的论述中以“保持原有性质的性质”来定义材料耐久性, 是值得商榷的。因为对

有些材料在特定的环境中, 确实已改变了原有的性质, 但这种改变是一种增强作用, 而非劣化作用。如无筋硅酸盐制品在适宜的条件下碳化, 可提高其强度及抗变形性、抗侵蚀性, 这种性质的变化, 不属耐久性破坏的范畴. 材料耐久性概念的内涵是十分明确的. 耐久性高的材料, 具有较强的抵抗各种破坏性因素长期劣化作用的能力.材料在长期使用过程中的破坏是多方面因素共同作用的结果。

因此，耐久性是一种综合性质，它包括抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗老化性、耐热性、耐磨性等。不同材料的耐久性内容也有所不同。如无机矿物材料(混凝土、石材等)要考虑抗冻、抗有害气体等作用；金属材料主要考虑其化学腐蚀作用；木材主要考虑生物作用带来的损坏。另外，不同工程环境对材料的耐久性也有不同的要求。如寒冷地区室外工程的混凝土应考虑其抗冻性；处于有压力水作用下的水工工程及地下工程所用的混凝土应有抗渗要求。要根据材料所处的结构部位和使用环境等因素，综合考虑其耐久性，并根据各种材料的耐久性特点，合理地选用。为了提高材料的耐久性，应根据材料的特点及所处的使用环境条件采取相应措施，以利于延长建筑物或构筑物的使用寿命和减少维修费用，使之坚固稳定，经久耐用。对材料耐久性的判断是在使用条件下进行长期观察和测定，但这需要很长的时间，通常根据使用条件与要求，在实验室进行快速实验，并据此对材料的耐久性做出评价。

二建筑材料与环境的关系

环境是具有一定的艺术性、文化背景和地域特征的,和其它艺术

一样,它也有独立的组织结构,并利用空间环境构成要素的差异性和同一性,通过形状、大小、方位、质地、肌理、色彩等视觉元素向人们表述某种情感,表达了一定的社会文化、地域和民俗特征,是自然科学、社会科学、哲学和艺术的综合。通过整体空间形象向人们传达某种信息,实现空间的行为目的。自然环境中的阳光、空气、鲜花、绿草等与建筑结合才使得建筑更有灵气。

建筑是空间构筑物的艺术,作为城市景观的一种形式也包含了一定的社会文化和地域特征,体现了时代的特点和人们的生活水平。建筑艺术美的最根本精神功能在于陶冶人的心灵,激发人的聪明才智。当然,它在很大程度上要受到自然环境的制约和影响,因此,要求建筑与自然环境协调。建筑材料, 主要包括水泥、混凝土及其制品、建筑玻璃、建筑与卫生陶瓷、砖瓦、新型墙体材料等, 是基本建设的物质基础。建筑材料生产与使用的各个过程都与人类的生活与工作息息相关。因此，建筑材料的使用应最大范围内使用可再生的地方性建筑材料,避免使用高蕴能量、破坏环境、产生废物以及带有放射性的建筑材料,争取重新利用旧的建筑材料和构件。

但是目前, 建筑材料工业主要表现为“五大五低”的特点。其中, “五大”是指建材产品产量大、企业数量大、职工队伍大、能源消耗大、环境污染大; “五低”是指劳动生产效率低、集约化程度低、科技含量低、市场应变能力低、经济效益低。随着我国国民经济的快速稳定的发展, 建材工业与农业争土地、与其他工业争能源的矛盾越来越尖锐, 对生态环境的破坏和污染也越来越严重。以巨大的能耗、资

源消耗和环境污染为代价的传统建筑材料的发展是不可持续的, 因此我们要注重建筑材料与环境的协调性。

三有助于环境协调性的材料使用方法

（1）天然型建材的使用

天然材料包括竹、原木、草、石、稻草等，这些材料具有鲜明的地域特点，并在废弃后可进行再加工或被微生物分解。竹子在较短时间内便可成材，不仅外形美观而且具有良好的抗拉能力。这种天然材料近几年受到了国内外景观设计师的青睐。木材是一种常用建筑材料，很多优秀的建筑和装饰作品都与之相关。其生长时进行光合作用吸收CO2放出O2，成材后被人们所使用，废弃后被微生物分解，这时吸收的CO2返回到自然界中。可见在木材的获取、制造、运输和供应中需要的能量最小，对环境带来的负荷最小，还可缓解温室效应是可持续景观规划的理想建材。但因我国森林资源相对匮乏，所以需要加强对森林的管理和木材认证制度的执行，即保证其开采和再生的平衡。（2）原产建材的使用

使用原产材料首先可减少因运输带来的能源消耗；其次，材料的传统工艺做法在生产过程中使用对环境污染比较小的方式；再次，地方原产材料往往能突出景观的地方特色，形成富有区域特点的景观设计。（3）利废环保型建材的使用

利废环保型建材生产的整个过程都考虑了对环境的保护，从使用生产、生活中的废弃物作为主要原料，到再加工的过程中采用新工艺、新设备进行清洁生产，整个过程不仅是对不可再生资源的节约，而且