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“未来之城”由新材料打造,建筑可循环不再是空想

发布时间: 2018-08-22 11:25:22 编辑:Zhuziyu 来源: 建筑邦 浏览次数:
如何让建筑更为经久耐用,如何使建筑材料资源随着城市的成长而不断得到充分循环利用,同时避免大量开采、大量废弃对生态造成危害,是建筑行业长久以来面对的一大难题。

新材料高地上的“未来之城”:建筑可循环将成现实

过去四十年,中国城市化速度从1978年的17.92%,增长到2018年初的58.52%,远高于世界平均水平。



据统计,我国作为世界新建建筑量最大的国家,每年新建20亿平方米建筑,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材。
但由于城市快速变迁,大量建筑在使用远达不到预计50年以上的期限时就会被重新规划拆除、重建。
 
另一方面,快速城市化对城市工业、水利、运输等生产性基建工程的需求仍然缺口巨大。
据统计,“十三五”期间,仅城市人口增长就将带动基建需求达到15%的年均增长,
至2020年,中西部欠发达地区的基建工程年复合增长率将高达19%~20%。



即使拥有超高速的城镇化速度,目前我国的城市化率仍远低于发达国家的平均水平。
这便意味着,在未来相当长的时间内,中国的城市建设仍然会疾驰向前,而对建筑材料量与质的需求将逐步达到顶峰。
 
如何让建筑更为经久耐用,如何使建筑材料资源随着城市的成长而不断得到充分循环利用,
同时避免大量开采、大量废弃对生态造成危害,已成为摆在眼前的一道行业难题。

城市建设易,良性循环难

可循环是一个重要的概念。但对于中国这些钢筋水泥筑造的城市来说,当前形成的却大都是一种恶性循环。
由于分拣困难、回收成本奇高、再生骨料*质量远不能达到建筑用料标准等原因,拆除后的建筑垃圾通常会被拉走,统一在郊外堆积。
{再生骨料:由建(构)筑废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成的可再次使用的建筑用料}



数据显示 ,每堆积10 000吨建筑垃圾约占用0.067平方公顷的土地。在经雨水渗透侵蚀和长期掩埋后,
水合硅酸钙和氢氧化钙及大量重金属离子等逐渐溶出,又成为水污染、空气污染的一大来源。

原住建部副部长仇保兴曾给出一组数据,“我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%至40%。
每万平方米拆除的旧建筑将产生7000至12000吨建筑垃圾,而中国每年拆毁的老建筑占建筑总量的40%。”

原建设部部长汪光焘表示,到2020年,我国将新增建筑面积300亿平方米,据此估算还将产生的建筑垃圾总量接近18亿吨。
在欧美发达国家,建筑垃圾回收再利用早已形成立法。当前,我国建筑垃圾总体资源化率*不足10%,远低于欧美国家的90%和日韩的95%。



金勇

赢创工业集团营养与消费化学品业务板块界面与功能化学品业务线大中华区负责人

建筑垃圾回收利用的难点在于回收成本高,且技术难以达到。通常再生骨料存在表面粗糙、空隙多、含泥量高、
强度降低、收缩增大等问题,吸水量是天然骨料的8倍,无法达到建筑用料标准的要求。
” 金勇解释说。

从全球范围来看,发达国家通常采取以木材代替混凝土建筑用材、将废弃建筑混凝土和砖石用于生产再生砖、地板、填筑地基、路面等方式循环利用。
德国拥有世界上规模最大的建筑垃圾处理厂,在过去60多年的时间里,其已加工约1150万平方米的再生骨料,
并用此建造了17.5万套住房。在美国,建筑垃圾将被转变为再生水泥、混凝土,实现了最高级别的综合利用方式。



时代翻滚向前,更先进的技术总会成为助力。针对再生骨料质量差的问题,化工业界被寄予了从本质上改良其力学和耐久性能的厚望,
先后提出了如使用化学浆液、活性粉末等增强再生骨料强度的途径。

当前,国际上更为前沿的解决方案已达到能够通过少量化学助剂实现有效的基材性能改良,
甚至能够针对不同情况,提供精确的建筑垃圾再生骨料利用解决方案,并保证其稳定性与强度。



化学方案“续”不朽之城
如果说住宅等民用建筑构成了城市的细胞,那么大型基建工程就是城市的心脏和动脉,
起着将城市连通、激活和流动赋能的重要作用,是城市得以发展的必要条件。
 
近十年来,中国因其基建工程的发展速度被世界称为“基建狂魔”。据统计,仅2017年,
中国投在基建工程上的资金就高达2.2万亿美元,而中国一年的工程量可新造一个法国。


但同时,大量的基建需求面临的是材料短缺的困境。为了保护生态环境及河床、山体安全,
从上个世纪90年代起,国土资源部便开始出台一系列砂石开采监管政策,经过近二十年的不断修订,日趋严格。
加大可使用的资源范畴,增强可持续便成为城市建筑良性循环的一大主题。



中国在最近5年中的工程建设量相当于美国100年的量。”金勇认为:“优质的砂石越来越少,
但国家对于建筑用混凝土材料的要求却越来越严格。同时,很多大工程需要高品质的材料来建设,原材料的缺口加大将使就地取材成为必须。”



然而,就地取材始终面临的是材料质量难以统一的问题。“各个地区因为生态环境差异,其砂石来源不一,
如黄砂细度模数和含泥量,石子的针片状含量和压碎值等关键因素就无法保证,会对工程质量产生基础性的影响。”中国工程质量管理协会专家介绍说。

事实上,国内一些主要高速铁路、公路、轨道交通和摩天楼等大型基建项目,已开始选择使用化学助剂直观、准确、即时地
控制混凝土质量的操作方式,这为未来不同混凝土原材料实现一致的目标效果提供了思路。



例如,上海国际金融中心建设项目在大底板混凝土浇筑中,选择了赢创的SITREN AirVoid®助剂,
由搅拌站及施工单位对商品混凝土内的含气量进行可靠准确的控制,使2.2万立方米大底板在40小时内完成了高质量的连续混凝土浇筑,
且对建筑物后期结构强度、抗冻融能力等产生积极影响,不啻为一次大规模持续精准控制混凝土质量的成功尝试。
 
不止于此。闻名的历史建筑、宏大的公共建筑,同那些功在千秋的超级工程一样,无一不对时间长度的诉求力达极致。
因此,更多样化的建筑材料助剂被使用在建筑保护之中,解决当前主流建材不可避免的弊端。



例如,同样出自赢创的PROTECTOSIL®硅烷制剂,能够直接在不同的建材表面形成疏水浸渍涂层。
由于与石材无机表面形成化学键合,这种涂层具有极强的稳定性,易清洁,并且有一定的渗透深度,耐化耐候程度可长达30年。
今日众多的中国超级工程,如杭州湾跨海大桥、岭澳核电站,连同世界级瑰宝悉尼歌剧院、巴黎圣母院等一起,
成为这种强大硅烷制剂保护下的不朽建筑。

一场建筑新革命即将到来

著名建筑家王澍曾预言,2050年,全部的高层建筑都会坍塌。

“整个地球的资源不能支持这样的发展和建造,以钢筋混凝土为主的建造技术,本质上是廉价、快速的建造,
另外互联网提供的分散性技术,使得人们以往必须依靠高楼大厦才能解决的问题,现在变得不需要了。”他这样解释道。



不可否认,工业时代带来的建材生产标准化和设计审美趋同使全世界都接受了钢筋混凝土筑造的城市。
流水线生产似的复制也极大地促进了城市化进程。但当人类已浸入互联网时代半个世纪之后,
便捷化、个性化、安全舒适与智能互联将成为城市与建筑文明的一个全新主题。

恰如钢筋水泥只能筑造相对厚重规整的建筑,钢结构和玻璃会让建筑无法摆脱网状化外观,
从这一视角来看,建筑材料的进步将为建筑设计带来极大的变革空间。



例如,具有极高透光度、隔热性能优良且造型能力突出的PLEXIGLAS®宝克力®材料,
将艺术性和房屋的特殊功用完美结合。面向住建部“2020年实现15%以上装配式建筑”的目标,
建筑脱模助剂也将在未来无尘式建筑施工、无柱式空间设计的蓝图中发挥其能量。
 
而更多的功能性替代建筑材料将与设计同行在未来城市,化工行业也正在为此发力。

据统计,目前,房屋和公寓的能源消耗占全球耗能28%之多,在欧盟“2021年开始,
所有新建筑都必须是近乎零能耗的建筑”的法令下,建筑材料隔热与可再生能源利用变得同样重要。



赢创名为CALOSTAT®的新型建筑材料是一个典型。这是一种具有极佳绝缘性能的矿物材料,
导热系数*(即每平方米面积传导的热量)仅为 0.019 瓦/(米·度)。
其性能受天气影响较小,同时具有极佳的防水与阻燃性能,成为新型高效保温幕墙材料的理想之选。
 
千百年来,以材料的演进为基,人类得以筑造和不断改进城市之貌。而今,化工业引领了这一前进的方向。
先进的材料和解决方案正助力城市走向环保、洁净、可循环、可持续发展的道路,成为人们期望中的智慧之城。
而筑就在新材料高地上的未来城市,也必将彰显人类的最高智慧与责任之心。
 

 

关键字:新材料,建筑材料,可循环,环保节约,城视窗
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