1.3　建筑材料的研究方向

智能化建筑材料和產品的設計應以改善生產環境、有益于人體健康、提高生活質量為宗旨。未來的產品應多功能化，如抗菌、滅菌、防霉、除臭、隔熱、阻燃、調溫、調濕、消磁、防射線、抗靜電等。根據人類社會未來建筑的發展需求，建筑工程材料將向以下幾個方向發展。

（1）輕質高強

根據我國現行的建筑結構設計規范要求，傳統的鋼筋混凝土結構材料構件由于自重大（約2500kg/m3），限制了建筑物向高層、大跨度方向的深入發展。有效地減輕材料自重，提高建筑構件的綜合承載力，將很大程度地實現優秀建筑的最佳設計目標。目前，世界各國都在大力發展高強混凝土、加氣混凝土、輕骨料混凝土、空心磚、石膏板、金屬復合板、保溫復合板、特種玻璃、特種不銹鋼、特種門窗等各類新型材料，以適應土木工程專業發展的需要。

（2）綠色生態，經濟環保

1992年，國際學術界明確提出綠色材料的定義。綠色材料是包括在原料采取、產品制造、使用或者再循環以及廢料處理等環節中對地球環境負荷為最小和有利于人類健康的材料，也稱“環境調和材料”。綠色建材就是綠色材料中的一大類。

（3）適宜機械化加工和工業化生產

在基礎設施建設領域，為了提高行業的勞動生產率，建筑工程材料在建筑工程中的大量使用，必須具備可現場機械化加工的性能。如鋼筋的機械化冷彎、熱彎加工，可以保證良好的尺寸精度和最佳力學性能，從而提高建筑產品的質量。如建筑施工現場機械化攪拌混凝土，可以得到精準的砂漿配合比、坍落度、溫濕度，確保達到混凝土施工環節的規范要求。建筑大型構件在生產企業車間的機械化、工業化批量加工，可以使構件達到高精度的標準化要求，如裝配式預制板的機械化生產、建筑門窗的機械化生產等。

（4）復合多功能，智能化

復合多功能建筑材料（composite multi-functional building materials）是指在滿足某一主要的建筑功能的基礎上，附加了其他使用功能的建筑材料。例如抗菌自潔型涂料，它既能滿足一般建筑涂料保護建筑主體結構材料和裝飾墻面的作用，同時又具有抵抗細菌生長和自動清潔墻面的附加功能，使人類居住環境的質量進一步提高，滿足了人們對健康居住環境的要求。

智能化建筑材料（intelligent building materials）是指本身具有自我診斷和預告失效、自我調節和自我修復功能的建筑材料。當這類材料的內部發生異常變化時，能將材料的內部狀況反映出來，以便在材料失效前采取措施，甚至材料能夠在材料失效初期自動進行自我調節，恢復材料的使用功能。如自動調光玻璃，可根據外部光線的強弱，自動調節透光率，保持室內光線的強度平衡，既避免了強光對人的傷害，又可調節室溫和節約能源。石墨注漿鋼纖維混凝土（graphite slurryinfiltrated steel fiber concrete，GSIFCON）可用于鋪設機場路面，可根據GSIFCON導電性能，實現機場地面的自動感應融冰化雪功能，以提高機場航班風雪天進出航空港的安全性。

建筑材料向智能化方向發展，成為人類社會科技進步的基本需求。目前，制約我國建筑材料行業快速、智能化發展的原因有以下兩點。

① 智能建材全面普及時機未到。縱觀歷史，2014年的建筑材料行業整體發展情況相對較平穩，“智能化”“跨界”“電商”等企業轉型升級概念是激蕩建材行業最多的時代熱詞。對比國內外智能家居行業的蓬勃發展，國內一些品牌家居企業經過數年拼搏后，深切感受到產品“智能化”轉型升級是企業發展的未來之路。不少建材企業開始精耕細作，加大對產品智能化的研發，同時也將越來越多的精力投入到建材智能化的開發中。物聯網產業在我國已經完善、成熟起來。作為物聯網領域的長遠發展概念，智能建筑材料之所以沒有普及起來，說明其本身存在許多軟件、硬件方面的不成熟之處，不足以調動起普通消費者的消費欲望，全面普及有待時間以及市場的檢驗。

② 智能建材發展還需多方機制完善。現在的國內外智能家居市場，不乏充滿創意的高端成果，但樸實而能解決問題的產品卻寥寥無幾。在智能建材未來的發展之路中，普及的關鍵首先應立足在深刻洞察的基礎上，宜盡早推出能夠滿足消費者實際需求的智能化系列產品。其次，需建立一條完整的國產品牌化智能建材體驗產業鏈。各建筑材料企業需拋棄市場上各種品牌混戰的“帝國心態”，切實加強企業間的產業資源整合，共同搭建“開放、包容、合作、共贏”的智能建材平臺和體系，加速智能建材在我國的研發、生產、體驗、銷售、反饋、發展，讓智能建材真正飛入尋常百姓家。同時，創造良好的市場就業率和共贏的穩步增長的經濟效益。

知識鏈接：

綠色建材

綠色建材（green building materials）是指采用清潔生產技術，少用天然資源的能源，大量使用工業或城市固態廢棄物生產的無毒害、無污染、有利于人體健康的建筑材料。它是對人體、周邊環境無害的健康、環保、安全（消防）型建筑材料，屬于“綠色產品”大概念中的一個分支概念，國際上也稱生態建材、健康建材或環保建材。

從廣義上講，綠色建材不是單獨的建材品種，而是對建材“健康、環保、安全”屬性的評價，包括對生產原料、生產過程、施工過程、使用過程和廢棄物處置五大環節的分項評價和綜合評價。

綠色建材的基本功能除作為建筑材料的基本實用性外，還在于維護人體健康、保護環境。與傳統建材相比，綠色建材具備以下幾個基本特點：（1）生產原料生態可持續發展，其生產所用原料盡可能少用天然資源，大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物，產品可循環或回收再生利用，無污染環境的廢棄物；（2）生產環節低碳環保，建材采用低能耗制造工藝和不污染環境的生產技術；（3）生產工藝綠色無公害，在產品配制或生產過程中，不使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族化合物，產品中不得含有汞及其化合物，不得用含鉛、鎘、鉻及其化合物的顏料和添加劑；（4）產品理念健康先進，以改善生活環境、提高生活質量為宗旨，即產品不僅不損害人體健康，而且應有益于人體健康，產品具有多功能化，如抗菌、滅菌、防霧、除臭、隔熱、阻燃、防火、調溫、消聲、消磁、防射線、抗靜電等。

研制和生產低能耗的新型生態建筑材料，是構建節約型社會的客觀需要。應充分利用工業、生活廢渣和建筑垃圾生產建筑材料，將各種廢渣盡可能資源化，以保護環境、節約自然資源，使人類社會可持續發展。例如，鋪裝園林人行道可使用粉煤灰垃圾燒結磚。原料除了農業廢棄物（麥稈、稻稈、棉稈等）、工業廢棄物（煤矸石、各類尾礦等）外，還有混凝土、磚頭、碎玻璃等建筑生產過程中產生的垃圾。建筑垃圾經過篩選、粉碎、加工、攪拌、鋪裝、成型的工藝流程和新技術處理后，可生產出綠色低碳、節能環保、保暖抗震及無限可塑性的新型綠色建材和產品。

新型的節能環保建筑材料應具備低能耗、低物耗、少污染、可循環再生利用等基本特征。在工程應用中必須滿足：節約資源和能源，可以實現非再生性資源的可持續循環利用，滿足環境質量要求；滿足建筑物的力學性能（安全性）、耐久性及實用性要求；為人類提供舒適、健康、安全的生活環境，并對自然環境具有親和性。

節能環保材料按照建筑工程用途可劃分為新型墻體材料（包括磚、塊、板三類）、新型裝飾裝修材料、納米材料三大類，如灰土磚、水泥磚、頁巖磚、粉煤灰燒結磚、黏土空心磚、混凝土空心磚、石膏砌塊、特種混凝土砌塊、特種水泥輕質條板、玻璃纖維增強水泥條板、加氣混凝土條板、石膏板、復合板、鋼絲網架夾芯墻板、金屬面夾芯墻板等新型產品。