時間:2023-02-06 10:33:49
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傳統建筑材料本身由于不注重環境保護,因而在實際制造和應用過程中對環境也會造成一定程度的破壞。傳統建筑材料一般都是由化工材料構成的這些材料本身就包含著一定量的有毒物質,這些有毒物質會不斷向空氣揮發從而對環境造成破壞。傳統建筑材料釋放出來的氨、笨、氮等氣體不僅會影響到周邊環境,同時還會對人的身體健康造成一定影響。因而需要高度重視。傳統建筑材料對環境造成的危害,我們可以從材質角度來進行多方面的分析。傳統建筑材料本身可以分為水泥類、板材類以及涂料類。不同類別的薦椎材料對環境造成的危害各部相同。水泥類建筑材料中有害物質主要是一種無色并且有強烈刺激性氣味的氣體。這種氣體會嚴重影響到人們的身心健康。板材類建筑材料內部具有超標的甲醛。膠合板、纖維板、大芯板就是其中的典型代表。板材類中的甲醛一般來自于服醛樹脂膠。這種膠本身具有不易開膠等優點,同時也會對環境造成相當程度的破壞。涂料類的建材一般包含有有害物質苯。有的建材內部含有氮。氮氣本身是一種非常典型的致癌物。這種致癌物會對環境空氣造成嚴重影響。這是需要我們予以高度重視的。當前我國建筑材料的污染是非常嚴峻的,從以上分析中我們就可以看出傳統建材中釋放出的甲醛、苯、氨氣等會對人體健康造成嚴重危害。之所以會出現這種情況莊要是由以下幾個原因造成的:一是當前消費者的環保意識還不強,在實際擦夠過程中往往注重居室的豪華與氣派而忽視了環保?;蛘哒f雖然平常意識到了建筑材料環保的重要性河是在采購過程中又缺乏基本的環保知識不知道如何選擇。這是導致環保形勢嚴峻的重要原因。二是裝飾材料企業本身生產技術不過關在生產過程中根本不重視環保。從國家角度來看就是缺乏一個明確地統一地權威的建材標準。這必然會導致環境污染形勢長期嚴峻。還有一個原因就是大多數建材企業和經銷商根本不了解所制造或者銷售的產品到底是否符合標準。在實際運作過程中往往沒有把國家標準放在心上。這種現象導致了不合格的建材源源不斷地流入到市場中。這是值得我們需要認真反思的問題。
2環保建筑材料的特性以及分類
與傳統建筑材料相比,環保型建筑材料有其自身特色。這些特點使得環保型建筑材料無污染。具體而言環保型建筑材料具有以下三個特點:(1)對自然具有親和性。所謂親和性主要指的是這種材料能夠有效節省資源和能源建筑材料本身不會產生或者排放各種污染物,對自然的污染較小。環保型建筑材料負荷可持續發展的原則肩助于經濟社會的循環發展。(2)環保型建筑材料能夠提升建筑物的舒適度能夠為人們營造出一種健康、溫馨、舒適的居住環境。(3)具備建筑材料的各種功能能夠滿足現代建筑物的各種需要使用功能以及耐久性。環保型建筑材料本身有多種分類,了解其分類是掌握其應用的重要前提。從材料的不同功能來進行分類,可以把環保型建筑材料分成新型保溫隔熱材料、新型墻體材料、新型裝飾材料以及無機環保型金屬材料。環保型建筑材料在應用過程中往往需要結合其不同功能來進行專業化地選擇。
3環保型建筑材料的應用
環保型建筑材料自從誕生以來就得到了人們的重視在世界多個國家得以廣泛應用。在2003年時我國的環保型建筑材料還非常少人們對環保型建筑材料也沒有多少認識,隨著可持續發展理念的不斷深入和生態文明建設的不斷推進,如今環保型建筑材料已經廣泛應用于建筑的各個領域。環保型建筑材料具體應用在三個方面:輕質墻體材料、uPvc水管、以及粉煤灰。輕質墻體材料是一種典型新型墻體材料。這種材料本身具有容量重、保溫性能好、隔音等優點。正是因為具有這樣的優點,因而被廣泛應用在建筑墻體中。UPVC排水管本身與傳統管道相比具有耐酸堿、價格便宜、表面不涂漆等優點。這種材料的使用壽命較長,基本上可以應用40年以上。當然在應用這種水管的時候也要看到其缺點。不能暗設、耐熱性能差是其典型缺點。粉煤灰在澆筑過程中可以改善鹼的和易性對于提高鹼的強度、耐久性以及抗滲性具有重要意義。
4環保型建筑材料的發展
1.1特征
綠色建筑材料具備如下幾個方面的特征:第一,主要使用天然資源進行生產,如尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物。第二,在制造工藝和生產技術方面,更加注重對環境的保護,降低了材料生產過程對環境造成的破壞,不使用對人體或者環境有害的化合物,綠色建筑材料的配置,不使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族碳氫化合物,并且不含有汞及其化合物。第三,綠色建筑材料對于人體健康有益,可以提升建筑物的居住品質。第四,綠色建筑材料能夠實現循環利用,降低對環境的固體廢棄物污染。
1.2分類
從綠色建筑材料的實用功效方面來看,一般可分為以下幾類:
1.2.1空氣凈化建材
使用這類建筑材料,可以實現對環境的長期凈化。具體來說,通過使用將玻璃、陶瓷等載體,在其中加入Ti02光催化劑,然后通過紫外線光照,就可以使空氣中水分和氧氣轉化為活性氧自由基,而這些游離的自由基能使VOC、S02、NO等污染氣體轉為無害氣體,從而就實現了對空氣的凈化。
1.2.2保健抗菌建材
這類建筑材料大致可以分為如下幾類:第一,金屬氧化物。這種材料有較強的抗菌能力,其抗菌效果依次為:Ago、CuO、ZnO、CaO、MgO。第二,含金屬離子的、以硅酸鹽為載體的抗菌劑(第一代)。第三,光催化抗菌凈化材料(第二代)光催化抗菌凈化都是利用光照射下產生的活性氧。因此,這類產品在環保方面有著非常廣泛的應用前景。第四,稀土激活保健抗菌材料。這種新型抗菌材料,其抗菌效果要比上述幾類強。
1.2.3多功能的綠色建材
多功能的綠色建材指的是,建筑材料在發揮其建筑物構成載體的同時,還能兼具其他對居住環境有益的功能。舉例來說,第一,日本東陶公司研發出的一種新型瓷磚,可以抑制雜菌的產生和防止霉變。第二,綠色建筑材料可以調節室內溫度,有的壁磚可以發揮調節室內溫度的效果。
2環保節能綠色建筑材料的應用
2.1綠色建材在國內的應用
從總體上看,我國對綠色建筑材料的研究和應用尚處于起步階段。同一些發展國家相比,我國目前還是以傳統建筑材料為主。不過近幾年,綠色建筑材料已經收到了社會各界的關注,人們對綠色節能低碳建筑有了比較深的認識。國家也在大力支持研制新型節能環保材料,鼓勵建筑行業發展綠色節能建筑。
2.2應用價值體現
綠色建筑有著非常好的使用價值,例如,在建筑物中按照一定的比例加入綠色建筑材料,可以提高房屋居住的舒適度,使得其冬天室內溫暖,而夏季則涼爽。根據相關的數據統計顯示,綠色節能建筑物,同傳統材料的建筑物相比,可以減少三成的電力消耗。并且這些綠色建筑材料,對人體有益,不危害環境,使用的資源大多來源于自然物,對資源造成的壓力很小。
2.3綠色建材的應用現狀
2.3.1用于墻體及圍護結構的環保節能型建材
在綠色建筑材料的使用方面,目前比較常見的就是墻體材料和一些維護機構板材。通過在主體建筑物加裝這種建筑材料,可以降低建筑物的整體質量,并且起到良好的隔熱保溫作用,有利于降低建筑物的能源消耗。
2.3.2用于屋頂、地板及門窗的環保節能型建材
在建筑物的屋頂、地板以及門窗安裝方面,可以使用合適的綠色節能建筑材料,對于提高建筑物的整體環保性能,有著十分重要的影響。一些新型的綠色節能建筑材料,安裝在屋頂或者門窗上,可以有效提升建筑物的居住品質。
3綠色建筑材料發展瓶頸與趨勢
3.1發展的瓶頸
建材市場綠色建筑材料發展的三大瓶頸:政策、成本、認知度。一是國家沒有多少政策出臺,僅僅是倡導。就像世博會所使用的綠色建筑,用完就拆了。這也涉及到第二點,也就是成本。造價會讓開發商難以承受。大規模生產或許能使成本降低,但在技術上尚未實現。第三是消費者的認知度。建材市場綠色建材都將會是一個很大的趨勢。建材市場綠色建材廠商的不規范生產也是影響其普及的一大原因。
3.2發展趨勢
綠色建筑材料是一種新型的建筑材料,對于改善傳統建筑材料帶來的環境污染和資源壓力,有著十分重要的人作用??梢哉f,未來綠色節能環保性建筑材料,其發展趨勢會逐漸清晰,應用范圍也會不斷擴大。
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1.1無機高分子的應用
無機高分子所制成的材料用于墻體的涂料,水泥砂漿抹面等各種基層。它具有足夠的強度,平整度,不會有起砂、脫皮等現象。聚氯代磷腈的烷氧基取代物由于具有玻璃化溫度低、熱穩定性好和不燃燒等特性,因而引起了人們極大的重視,已成為新型材料開發研究的重點。
1.2照明系統的應用
新型材料用在照明產業中,采用能夠實現對自然光采集的光罩,從而對自然光進行重新分配,均勻的分配自然光線,創作出不同的照明效果。
1.3建筑材料的應用
新型的建筑材料不僅要節約成本,降低資源的消耗,也不會對人類造成任何影響,不會對大自然造成污染。新型材料所制作的家具、門窗等等還能對人體的健康起到有利的作用,整體的提升建筑的功能。
2新型節能環保建筑材料的發展前景
隨著人們對生活質量的追求越來越高,新型環保型的材料也越來越被看重,越來越能貼近人們的生活,在未來發展過程中,其重點應放在更加的節能,更加的環保,更加能對人體產生好處方面。要綜合考慮到環境、資源、能源以及建設方式等方面,研發出更加具有科學性、實用性的新型節能環保型的建筑材料。隨著人們對物質的追求、住房水準也在不斷提高,人民生活水平的日益提高,,家裝建材、各種建筑建材也會有不同的要求,同時對于建筑的涂料也會有不同的要求,根據功能劃分,有防水涂料、防火涂料、防靜電涂料和特種涂料,這只是根據不同功能來區分,其殊涂料主要是粉末涂料防水防靜電和防火功能最為出眾。環保型建筑材料的應用,不僅節約了我國的自然資源,同時對改善我國的自然環境起到了重要作用。在環保型建筑材料生產的過程中,由于其具有經濟性、實用性以及健康性,因此在發展的過程中有著廣闊的市場。環保型建筑材料的應用,不僅符合了我國人們綠色建筑的要求,同時,還推動了我國經濟的發展以及社會的進步。為了提高居住環境質量舒適度和迅速改善提升建筑物的使用,在建筑工程室內裝飾設計中使用新型優質技能環保材料,同時在建筑工程室內裝飾設計中也可以使用循環利用特性的材料,就能為各類工業固體廢料提供一個變廢為寶、循環使用的平臺,而且也從本質上避免了能源和材料的浪費,也能讓我國各種能源利用效率提高不少。
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1.1各類環保節能型建材分析
(1)石膏建材
石膏類節能環保建材具有多種優點,具體有:¹具備良好的耐火性與耐熱性,且無毒無害;º石膏可循環使用,不會造成建筑垃圾;»相比起實心磚以及混凝土,石膏建材可有效節約材料;¼石膏在股燒能耗方面,僅為石灰股燒能耗的1“3,有利于節約能源[2]。
(2)廢棄植物纖維建材
廢棄植物纖維屬于可再生生物資源的一種,具有多種功能,廢棄竹子、廢棄木質材料、農作物秸稈等均屬于較為常見的廢棄植物纖維“中國屬于農業大國,因而具備豐富的廢棄植物纖維資源,加上廢棄植物纖維具有多種良好性能,因此在環保節能型建材中應用具有較大的發展空間“與其他的建材相比,采用原材料為植物纖維(如桔梗)所制成的砌塊,具有加工簡單快捷、無環境污染等優點,與綠色、環保、節能等理念相符,在建筑建造期間應用廢棄植物纖維建材進行施工,那么該建筑物也可稱為是生態建筑“然而,受材料特性所制約,廢棄植物纖維建材在應用范圍上也受到了一定的限制,該材料滿足承重構件對于建材的要求“然而對于現階段的私人住宅、小型公共建筑等廣泛可見的建筑,秸稈砌塊十分適用,同時還可滿足人們對于綠色生態的需求。
(3)泡沫玻璃建材
泡沫玻璃屬于新型建筑材料的一種,其具有多種優點,例如吸聲、環保、隔潮、阻燃以及保溫等“泡沫玻璃是以廢棄的瓶罐玻璃碎塊、顏色平板等作為原材料,相當于廢物利用,由此類材料所制作出的建材具有良好的環保效益,并且在建材生產期間,不會產生“三廢”,也就是廢氣、廢水、固體廢棄物,有利于保護生態環境“另外,作為建筑材料,泡沫玻璃還具有多種特點,如化學穩定性高、自重輕、耐火性好、導熱率低、抗壓強度高以及抗滲防水能力強等,既可保溫又可保冷[3>“現階段,泡沫玻璃這一種新型建材已在多個場所中廣泛應用,其可取代傳統建材中的砌塊、磚等,在墻體、保溫隔熱構件、天棚材料以及屋面多個方面均有應用。
(4)粉煤灰建材
粉煤灰屬于工業廢渣的一種,該種材料是由火力發電廠中的燃煤粉鍋爐中排出“相關研究指出,2”””年國內粉煤灰的年排放量已達到1.6億噸,并且在此之后呈現出不斷增加的趨勢“粉煤灰不僅會對生態環境造成嚴重污染,其本身含有的有害物質還會危害到人類“而對于粉煤灰而言,最好的處置方法是將其應用到建筑材料中,在各項建材(如墻地磚、燒結磚以及空心磚等)的制作中摻入粉煤灰,將污染性物質轉變為環能環保型的新型建筑材料,有效減少粉煤灰對環境的污染,實現變廢為寶。
(5)膜材料建材
建筑建造中多應用的復合膜材料具備了多種優良特性,例如保溫性、透光性、耐久性、抗紫外線、防火性、機械強度高以及密度小等,也因此使得復合膜材料成為了環保節能型的新型建材“目前,建筑建造中所應用的膜材料具有多種類型,從膜材料的材質上進行區分,膜材料可以分為PVC類與P.EF類(樹脂含量>9”%)“膜材料建材在自然光透光率上可達到2”%,即便是在保溫隔熱性能上要求較嚴格的雙層膜建筑,其透光率也可達到4%一8%左右“在建筑建造中應用膜材料,可使得室內產生均勻分布的漫射光,具有無眩光、無陰影等特點,在白天完全可滿足室內活動對于光線的需求,有效節約照明用電“其次,膜材料具有反射率高、光吸收率低的特性,加上其熱傳導性能較差,因此對于太陽能輻射可起到很好的阻隔作用,同時還減少了熱量傳遞,保溫隔熱性能理想=4]“另外,膜材料具有穩定的化學性能,對環境無污染,同時也不會傷害到人體健康,其作為節能環保型建筑材料,在建筑行業具有較大的發展潛力。
(6)其他建材
納米微膠囊相變材料,此種材料在光催化的影響下,可起到殺死病毒、消除、叼C、消除無機有害氣體等多種效果,并且在不通風的情況下,其還可提高室內的空氣質量,有利于減少空調系統而帶來的能耗“此外,通過相變,微膠囊相變材料中的分子結構還可迅速產生變化,在恒溫的狀態下進行放熱或是吸熱,當外界的溫度發生變化時,此種材料有利于保持建筑內部熱環境的穩定性,達到減少能耗、節能環保的目的。
1.2環保節能型建材在建筑建造中的應用分析
(1)環保節能型建材在墻體、圍護結構等當中的應用
節能型外墻在應用建材上,除了要滿足儲熱能力方面的要求以外,還需滿足保溫隔熱的要求,在此情況下宜選擇復合型墻體“在多種墻體建材中,具有良好節能性能的常用建材有多孔磚以及空心砌塊“其中,空氣砌塊墻體中可以摻入多種松散填充絕熱保溫材料(如散狀礦物棉、散狀玻璃棉、膨脹珍珠巖等)至空隙中,從而達到降低建筑墻體導熱性能、砌塊對流換熱性能等作用“其次,以高壓縮空氣將塊狀(絮狀)玻璃棉吹入墻體中,使其填充密實,也起取得良好的保溫效果“另外,加氣混凝土也屬于較為產業的節能型墻體材料,在多種材料中,加氣混凝土是可達到節能標準65%的唯一材料“加氣混凝土的應用范圍廣泛,其除了可在民用建筑中應用以外,還可在工業建筑、承重墻體結構建筑中用“最后,在圍護結構中應用泡沫塑料、玻璃棉以及巖棉等輕質高效性保溫材料,可有效降低建筑能耗。
(2)環保節能型建材在地板、門窗、屋頂等當中的應用
在建筑屋頂中所應用的環保節能型建筑材料有多種,例如礦物棉墊、玻璃棉等,天花板采用保溫材料、裝飾貼面等復合而成,可有效降低天花以及閣樓空間之間的傳熱性能,進而取得良好的隔熱保溫效果“據統計,國內高能耗建筑中,門窗的能耗比例占了4”%,由此可見,門窗環保節能的重要意義“在門窗建材中,從隔熱性能上看,以塑料門窗最佳“其次,在生產期間,塑料門窗應用清潔生產技術,天然能源應用比例較少,因此具有無放射性、無毒害以及無污染等多種優點,不會對環境、人體健康等產生危害,以綠色建材理念相符。
2.環保節能型建材發展分析
在介紹新型材料的類型上,已經簡單的概括節能環保新型材料的基本優勢,主要體現在以下幾個方面:(1)更加節能。新型環保材料在節能上有著明顯的優勢,這些材料本身的性能極好、加工的時候也極其細致,施工方式比較獨特,這一系列過程都有效降低了建筑裝飾施工與建筑使用過程中的能源消耗,極大的節約能源。(2)綠色環保。節能環保型材料符合當前社會的生態環保要求,不會散發有毒氣體,不會發生霉變銹蝕,沒有輻射危害,遇火也不會產生有害氣體,極大地減少了裝飾材料的輻射危害和污染程度,保障了居住者的身體健康。[3](3)實用功能更加完善。建筑裝飾新型材料不再只具備單一性能,節能環保型材料具有較強的耐久性、力學性能、化學性能、物理性能都得到了極大的提高,在通過先進的工藝與相關技術手段,建筑裝飾材料在各項防護功能上也有了很大的進步,使其實用性大大地提高。
2當前建筑裝飾節能環保材料存在的問題
(1)環保質量參差不齊。由于目前國家對于新型材料的環保質量要求沒有提出明確的標準。因此,市場上的材料質量參差不齊,人們在購買環保材料也不知道以什么標準為依據。因此,購買的環保材料的質量也不能夠得到保證。(2)商家只顧利潤,不顧節能環保。業戶在購買裝飾材料時,許多商家為了利潤,只管賣出材料,而不管該材料是否真的環保節能。這就導致了許多買主買不到真正的節能環保材料。同時,也對節能環保材料的認識上產生了誤區。
3建筑裝飾節能環保新型材料的推廣與運用策略
(1)建筑裝飾節能環保新型材料推廣、運用需注意的方面。在建筑裝飾節能環保新型材料的選擇和使用上要根據實際情況合理選取,不能盲目、隨意地使用。對于新型材料的推廣也要符合當地建筑裝飾材料的現狀,遵循市場規律,不能夸大其詞、盲目、空洞的宣傳,要根據實際情況制定詳細完整的宣傳方案。建筑者們在選擇材料時,應明確所用材料是否符合新型材料節能環保的要求,對于材料的性能、工藝、質地要嚴格控制,保障建筑裝飾節能環保材料的施工順利進行。(2)建筑裝飾節能環保新型材料的推廣與運用完善策略。1)加大建筑裝飾節能環保新型材料的研究力度。要想制作出符合標準的節能環保材料,研究工作是必不可少的環節。因此,在建筑裝飾材料的研究力度上要不斷加大,結合國家對于節能環保材料的標準,裝飾材料市場的需求,以及研究資金和進度等方面,加快研究速度,提高研究成果,讓節能環保新型材料能夠在建筑業上快速的推廣和運用。[4]2)盡快落實節能環保型材料的發展策略。通過國家的宏觀調控,制定、落實新型材料的發展策略。國家政策是管控建筑裝飾市場的主要力量。因此,要想加快新型材料的推廣就必須得到國家的政策支持以及建設資金的投入。配合國家對于節能環保新型材料考查、監督、管理的工作,科學有效地制定出符合市場需求的發展策略,從而保證建筑裝飾節能、環保材料適時適量、高質高效的生產。3)積極學習、借鑒、引進國外的節能環保材料。無論在新型材料的研發中,還是節能環保材料的使用與推廣中,我國都處于發展中狀態,所以,要想提高新型材料的研制與運用,就必須結合外國的先進技術以及豐富的經驗,取其精華,運用到本國技術領域中,加強同國外的溝通和合作。無論在時間范圍、材料種類還是材料質量和材料的性能方面,都與國外存在著一定的差距,所以,我們要積極引進相關的生產設備、生產技術,結合本國國情、市場需求等因素,進行綜合分析,有效借鑒其經驗和優點,集思廣益,為我國節能環保型材料開拓出一條陽光大道。
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[關鍵詞]生態建筑材料;竹子;竹建筑
1引言
鋼材、水泥、玻璃、砂石、粘土磚及其它金屬、化工材料,其原料都是不可再生的礦物資源。我國在建筑材料制造過程中,約消耗近百億t的礦物資源,造成嚴重的資源短缺和環境破壞。同時,建筑材料的制造過程,還要消耗占全國總能耗15%的能源并造成驚人的環境污染。建筑材料的全球性緊缺是十分令人擔憂的問題:特別在發展中國家。木材及其它傳統建筑材料的短缺及相應的價格上漲迫使人們必須去尋找一種價格低廉又能滿足建造要求的建筑材料。
竹子因其屬于草科植物,所以常被稱作高大的“草”,與塑料、木材和石頭等材料建造的房屋相比,廉價的竹子建筑不但經濟,耐久性和安全性也很好。
許多竹子房屋用處理過或天然的竹材來建造,必要時輔以木材、泥漿、磚塊及混凝土等其它材料,可增加耐用性并豐富造型。竹子在我國的產量非常豐富,中國人對竹子的使用有幾千年的歷史,但是,一直都局限在傳統的用法上,作為生態建筑材料的巨大價值卻被忽視了。本文從建筑學的角度對竹子進行分析和說明,旨在揭示我國開發竹子這種生態建筑材料所具有的深遠意義。
2竹子的性質
2.1分布世界上有超過l600種竹子,主要分布在亞非拉的一些國家(見圖1)。歐洲沒有天然分布的竹種,北美原產的竹子也只有幾種。近百年來,一些歐洲國家和美國、加拿大等從亞非拉的一些產竹國家引種了大量的竹種。例如,美國從中國引種的剛竹屬竹種就有35種。亞太竹區是世界最大的竹區,該區竹子約50多屬,900多種,其中有經濟價值的有100多種。主要產竹國家有中國、印度、緬甸、泰國、孟加拉、柬埔寨、越南、日本、印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓等。
美洲竹區南至南緯470的阿根廷南部,北至北緯40。的美國東部,共有18個屬,270多種。在北美,除大青籬竹及其2個亞種外,沒有鄉土竹種。在拉丁美洲,南北回歸線之間的墨西哥、危地馬拉、哥斯達尼加、尼加拉瓜、洪都拉斯、哥倫比亞、委內瑞拉和巴西的亞馬遜流是竹子分布的中心。
非洲竹區竹子分布范圍較小,南起莫桑比克南部,北至蘇丹東部。在非洲北部蘇丹境內的尼羅河上游河谷地帶和埃塞俄比亞的溫帶山地森林地區都有成片的竹林分布。然而非洲大陸的竹類區系很貧乏,引種的也不過十幾種。
圖1世界竹區分布目前,世界上絕大多數竹林仍處于荒蕪狀態,濫砍濫伐嚴重,經營管理水平低,產量不高。本世紀80年代以來,一些熱帶、亞熱帶國家都重視發展竹業生產。其中,經營歷史較久、經營管理水平較高的要算中國和日本。
2.2自然屬性竹子是屬于禾本科竹亞科(Ba,Ilbusadea)的一類植物,已知全球約有150屬,l225種;竹林面積達l400萬hm2。竹子的生長速度非???,在理想的條件下,一種生長在哥倫比亞的叫Guadua的窄葉竹,直徑為22~24cm左右,它的莖稈只要3~4個月就可以完全長成。竹子的產量也很驚人,在哥倫比亞,每ho土地可以產出7000~10000萬株Guadua;在巴西,Guadua的一些品種每ho可以產出60000株。
我國江西的毛竹具有生長快、成材早、產量高、用途廣的特點,一株毛竹從出筍到成竹只需2個月左右,當年即可砍作造紙原料,若作竹材原料,也只需3~6年的加固生長就可砍伐利用。0.067hm2(1畝)可年產竹材l500~2000kg。毛竹是多年生常綠樹種,要求溫暖濕潤的氣候條件,年平均溫度15~20cc,年降水量為l200。1800mm。對土壤的要求高于一般樹種,既需要充裕的水濕條件,又不耐積水淹浸。
2.3物理性質竹材有一般木材所不及的優點:收縮量小,高度的割裂性、彈性和韌性,很好的順紋抗壓力和抗拉力。
竹材在外力作用下的抵抗力稱為竹材的力學強度,單位為MPa。竹材的抗拉強度約為木材的2~25倍,抗壓強度為木材的1.5~2倍。表l列出了竹材的各種力學強度,竹子的抗壓和抗拉性能都很好。而且生長在斜坡的竹子比生長在山谷的竹子結實,在貧瘠干旱的土地上生長的竹子比在肥沃的土壤中生長的竹子結實。這些在選用竹子時也要作為考慮因素。
2.4竹子在建筑方面的優勢1)經濟性:竹子建筑最重要的優點是成本低廉但不降低建筑質量,而且經久耐用,占用空間少。根據哥斯達黎加PNB的統計,竹房屋比普通材料住宅的成本便宜20%H1。
2)靈活性:竹子建筑的設計和建造更具靈活性,優點之一就是能夠通過更換損壞部分得到經常性的維護。
3)低技術:竹建筑的技術要求不高。大多數竹房屋的建造基于當地的技術水平,無需高技術的指導,另外,竹建筑比較容易與先進技術結合使用。
4)安全性:由于質量輕、彈性好,竹子的抗震功能非常突出。據報道(Gutierez,1998),在哥斯達黎加的7.6級地震中,位于震中的30座竹房屋保存完好,而周邊許多混凝土房屋和旅館全部倒塌。
5)舒適性:熱帶農區夏季氣溫很高,中國云南南部地區,人們至今仍然喜歡建造竹樓來避暑,享受竹樓的涼爽。
6)耐用性:經過適當處理的竹材使用壽命可達30年之久,而且,竹材種類的精心選擇、防腐處理、輔助材料的使用以及老化或損壞部分的定期更換等等都能增加竹房屋的耐用性。
7)可持續性:社會、經濟和環境的可持續性是當前發展領域中日益重要的問題。竹子本身所具備的特點符合可持續性發展的所有指標。竹子在2~3年即可成材,而木材至少需要25年。竹子是世界上生長最快的植物,只需利用當地的主要原材料和工具就足以建造簡單經濟的竹房屋。
3竹子的應用
3.1傳統用法
1)利用其割裂性編織用具、竹簾、竹席、竹籬、傘骨、燈籠等;
2)利用其負荷力制作曬竿、擔架、腳手架、梁柱、門窗、地板、竹橋、竹筏及其它家具、用具
3)利用其彈力制作弓、弩、釣竿等;
4)利用其抵抗力制作手杖、傘柄、撐竿、竹釘、竹箍等;
5)利用其中空特性制作水車、水桶、水管、煙筒及各種樂器;
6)利用其外觀特性制作竹索、蔑欖、工藝品、玩具等。
3.2現代用法隨著科學技術的進步,除了在傳統的基礎上提高產品質量外,竹子還被開發出了更多新的用途(見圖4)。主要是以竹代木,將竹材制成各種建筑用板材,比如膠合板、纖維板、裝飾板等代替各類木質板材。竹質人造板材質細密,不易開裂、變形,具有抗壓、抗拉、抗彎等優點,各項性能指標均高于常用木材。
4竹子建筑
4.1概況竹子在食品、房屋、家具等許多領域的應用歷史悠久。在許多國家,竹子以多種方式得以巧妙利用,一生都可為人類服務。竹子是房屋建造最古老的建筑材料之一,作為品質優良的建筑材料,竹子比較便宜,且容易加工。近年來,竹子作為房屋建筑材料的重要性逐漸得到人們的關注。在亞洲,許多低收入家庭利用竹子搭建房屋構架,即便使用其它材料,竹子也是建筑單元的主要組成部分。其可以制成房屋的屋頂桁架、檁子、椽子、柱子、地板、墻體、門窗等各種部分,有時為了隔聲的需要可以結合水泥、石膏等材料。竹子建筑除了環保外,還具有造價低、便于安裝的優點(見圖5、6)。在中國和日本的文化中,竹子具有重要的地位。
竹子剛勁、清新、生機盎然、蓬勃向上的特點被看作是做人的重要品質,因此,竹子在建筑、家具及日用品中更多的體現其文化涵義。在東南亞,竹子幾乎覆蓋了泰國、印尼的鄉間和很多太平洋小島,孟加拉國90%的農村房屋都是用竹子建造的;在南美洲,本土適合建造用的竹子Guadua建成的房屋很受歡迎,在哥倫比亞的安第斯山地區,竹子被用來建造結構柱或者劈裂制成板條,用來覆蓋在墻體表面、天花板和地板上,大多數的竹子還被用作腳手架或者混凝土的模板∞j。
4.2我國的傳統竹子建筑我國在2000多年前,竹子就已用于民間房屋的建造,迄今南方各省仍多采用竹子建造一些半永久性或臨時性的房屋、棚舍等。竹子在江南民居建筑中一般做夯土墻的骨料使用,可以使夯土墻更加堅固耐用,也可以把竹子剖成長條編成竹笆作為圍墻、外墻,竹子還可以編織成窗間墻的防護網、護墻板或者做成框釘竹條用作護窗板b]。
在云南,傣家竹樓屬熱帶雨林竹樓形式,包括德宏、景頗、西雙版納一帶。傣族民居以木柱承重,四周圍竹墻,為了通風和防潮,房屋整個架空。竹構架歇山頂,坡度很大,屋面覆以小平瓦或排草。濕熱帶的太陽眩光很強,所以墻體不能開窗,但又要保證通風。竹編的墻透光柔和,既排除了眩光又可以通風Mj。景頗族的竹樓是長脊短檐、架空低矮的干欄式建筑,竹樓的架空高度很低,一般距地面約50cm,高的也不超過lm,竹屋兩側的竹編墻體上部略向外傾,覆蓋脊長而檐短的倒梯形雙坡屋頂o¨。
從結構上看,景頗民居采用的是縱向承重構架。三列縱向設立的竹子可依家庭大小延長擴展,柱與柱之間無橫向的聯系構件。另外,承重的柱子與架空層、居住層、圍護的墻體三者之間也是相互獨立、自成一體的,4.3現代竹子建筑現代竹子建筑根據不同的需求,主要分為3類。
一是廉價的實用房屋,主要針對解決貧困地區的居住問題,這類住宅建筑以低造價為前提,對技術的要求低對竹材的需求量很大。如東南亞的大部分地區以及南美的一些國家,目前仍然有大量竹制房屋。二是臨時性建筑,如用于臨時展覽或休憩用的竹屋,這類建筑要求建造快捷、拆裝方便、且造型精美。具有代表性的例子就是由哥倫比亞建筑師西蒙·韋雷(Simonvelez)為漢諾威世博會主持設計的zERI廳,以及建于哥倫比亞,由Jorgsta姍設計的跨度約為45m的竹橋(見圖9)。在我國的臺灣南部,使用竹子也有很悠久的歷史,隨著時代的發展,又把竹子靈活地應用于現代房屋中,例如竹子建造的公廁(見圖10)、辦公室等。三是比較奢侈的別墅、茶室等。這類建筑追求的是竹子所體現的頎長挺拔以及樸素內斂之美,建筑構件精致考究,造價較高,但隨著技術的發展和人們對精神美的更高追求,這類高品質的竹子建筑的發展空間也是很大的。典型例子是隈研吾設計的位于長城腳下的公社竹屋。隈研吾之所以選擇竹子為材料,如他自己所說,“既然它在中國與日本文化中具有獨特涵養,我們盡可能使用竹子”。
這充分體現了竹子在中國和日本文化中的重要地位。竹子排布的密度與直徑,提供了各種不同的空間分割,利用這些特性,隈研吾設計了一面竹墻,就像長城一樣沿著基地斜面的一層竹子,將長城的特質運用到居住行為上。這樣一來房子被稱作“墻”而非“房屋”(4.4竹構件的連接竹子自身具有很多優點,如前面已經提到的,它是一種便宜,生長迅速的植物,其優越的物理性能使圖10外掛竹墻公廁圖11隈研吾設計的竹屋之成為很好的建筑材料。但是在竹子建筑中,連接部分是竹結構的一個難點。因為竹子本身是圓筒形的,圓形的交接在節點處比較困難;另外竹纖維是縱向生長的,這樣竹子很容易在縱向破裂;竹子表面很光滑而且堅硬,捆綁材料很難固定住。目前常用的一些連接竹結構的方法可以比較好的解決這一難題。
1)捆綁連接法捆綁連接法是最常見的連接方法,用傳統的自然植物連接,如椰子的纖維、棕櫚葉、樹的內皮和竹藤等。捆綁之前將藤條在水中浸泡一下,藤條在干燥后會收縮變緊,從而捆綁的更牢固。橫梁末端和綁帶起到了傳遞受力的作用,如果捆綁得不夠緊,橫梁很可能會在孔洞里裂開。
2)榫卯(螺栓)連接法具有次級連接元素的構件經常用于與繩索的上下連接。在這種連接方法中,作為螺栓的構件負責傳遞拉力與壓力。在木構件中,這種連接由榫卯來完成。金屬螺釘是穿孔材料,如果竹材不夠新鮮,竹子就很容易被楔形的螺釘劈裂,因此要選用砍伐后不久的竹材穿孔,另外穿孔不能太靠近竹子的端部,否則竹子會很容易裂開4.5實例分析——zE砒廳1)背景哥倫比亞的建筑師西蒙·韋雷致力于竹建筑的研究已經很多年,是這方面的專家。他設計了大量優秀的竹子建筑,這些作品包括住宅、觀光塔、鄉村俱樂部甚至馬廄。
zERI廳是西蒙·韋雷為了2000年漢諾威世博會而設計的,它代表了(ZemErnissionsResearch&Initiatives,zERI)的宗旨——可持續發展,另一個目的是為了推動竹子在南美洲作為建筑材料的應用。
該建筑的建筑面積2150m!,其中地面1650m2,一層的展廳500m2(見圖14~16)。
2)方案zERI廳為圓形架構建筑,主要靜力結構的構成單元由2個斜柱及其支撐的2個懸臂梁組成。在這個圓形放射狀平面上每個軸線上有2個支撐橫梁,橫梁在最高處形成1個圓環。lO對上述的基本結構單元按照圓形規律布置,構架上還有一些為了減少跨度而設置的支撐結構。支撐結構不把荷載直接圖14zElu廳外觀圖15框架示意圖16受力示意傳遞到斜柱上,而是將荷載轉化成柱與柱之間的相互擠壓。為了避免斜柱折斷,減少斜柱的長度,在整個建筑的中間高度位置加入了旋轉展廳。
該建筑屋頂呈lO邊形,向外懸挑7m。屋頂平面的直徑為40m,屋脊處高度為14.5m,屋面排水槽處高度為7m。屋面材料為9mm厚的瓷磚貼面,由竹子加固,下鋪3cm的水泥砂漿。砂漿和下面鋪的金屬卷材一起將屋頂的荷載傳遞到椽子上,椽子之間的距離較近,由它們將荷載向下傳遞給梁和柱(見圖17、18)。
外圈的斜柱由6根圓木綁成,里圈的由4根綁成,它們是由紐紋條和扁鋼連接的。不論里圈還是外圈,斜柱只有2棵圓木直接與基礎接觸,其它的圓木都是用來增加硬度和彈性的。里圈的斜柱下部是圓型基座,外圈的斜柱下接單個的基座,由基礎梁相互連接。
3)連接方法①A型——水泥砂漿埋螺紋桿從內部打穿豎向竹子2~3個柱子節兒,插入螺紋桿,再從外注入水泥砂漿將其固定。橫向竹子在垂直方向打一個穿孑L,串在螺紋桿上。螺紋桿伸出來的末端,至少要有一個螺母和圈墊擰在上面,最后在向橫向竹子注入水泥砂漿。
②B型——鋼條螺栓,水泥固定首先把橫向放置的竹子豎向打孔,螺紋桿從這些孔中拉出來。第2根垂直放置的竹子外側固定了鋼條,鋼條繞過橫向竹子,擰在剛才拉出來垂直螺紋桿上。鋼條像根皮帶將2根竹子拉在一起。橫向竹子上被鋼條搭上的那節必須灌入水泥砂漿,否則鋼條一緊,竹子就會被勒劈。
③2種連接方式的評估根據FMPA斯圖加特(一家專門測試材料的機構)的實驗,A型連接基本沒有什么錯位,在螺紋桿連接處連接竹子的時候,曾出現竹子破裂。最大的荷載為70kN。B型連接有1.5mm的錯位,不過可以承受140kN,是上一種的2倍之多。竹子的破裂發生在給鋼條鑿孔和對竹子進行切割的時候。
4.6局限及解決辦法1)壽命有些竹子的淀粉含量比較高,在收割后很快就會被昆蟲和霉菌侵蝕,破壞了竹子的強度和聯接。
在熱帶雨林中,沒有經過防腐處理的竹子建筑的預期壽命是3.5年,很少有壽命超過15年的,因此整個建筑每隔一定時間就要重建。
解決辦法:一種傳統的辦法是將竹子烘烤晾干后,快速的用煙熏一下,利用煙里面的木餾油在竹子表面形成一層保護膜,這樣就可以起到很好的防蛀作用。還有一種方法是在竹子外表面涂上一層熟石灰,這樣可以防止濕氣滲入,也可以防止霉菌的腐蝕。在印度尼西亞還有一種傳統的辦法就是在竹子涂上焦油后再包一層沙子,待晾干后再刷石灰。
2)連接盡管一些傳統的方法,諸如榫卯和捆扎技術已經使用了上千年。但是這種固定方法的效率并不高,在一定范圍內會有移動。由于竹子會隨季節性的濕氣變化而膨脹,膨脹率達到直徑的6%,長度也會相應縮小,從而使連接處變松弛。
解決辦法:西蒙-韋雷設計了一種連接法,即上面提到的螺栓水泥連接法。由于螺栓是一種力量集中型的連接構件,所以定在竹片容易引起竹子的開裂,這種方法是在螺栓節點之間填充固化水泥。有了這種連接法,可以增大竹子建筑的跨度。
3)缺乏設計指導和規范社會上存在一種普遍的觀念,就是竹子是窮人的建筑材料,竹子建筑被看作是臨時的避難所。這種觀念導致竹子這種生態建筑材料的價值長期被忽視了。除了傳統的建造方法外,現代只有極少數建筑師致力于竹子的研究和開發。因而在竹建筑的設計方面缺乏相應的指導和規范,在通常情況下,專業建筑師在選材時就很少考慮竹材。
5結語
通過以上對竹子的介紹可知,竹子在我國作為建筑材料被開發是切實可行的。目前國內發展迅速,大規模的城鎮建設消耗了大量能源,也給環境帶來了破壞。以可持續發展為方針,針對我國國情、建設采用“就地取材”和“低技術”的理念是必要的。我國的竹類資源十分豐富,使用竹子已有幾千年的歷史,從樂器、家具到古老的“火箭”、造紙、造船、造橋、建造房屋,竹子幾乎可以涉及到各個領域。但是人們的傳統觀念認為以竹子為材料代表了貧窮和落后,這種錯誤的認識導致了對竹子的利用只停留在傳統的方法上,技術落后、產品單一,沒有更好的挖掘竹子的價值。
要開發竹建筑項目,首先要考慮項目實施的對象。比如在開放的林區和生產石材的地區,人們可以獲得足夠的木材和石材,就無需關注竹材的利用。
相對來講,竹建筑項目在比較貧困且沒有資源可供選擇的地區成功實施的可能性更大。如果當地人們已經使用了竹子,那么工作就更容易開展。豐富的竹資源是實施低成本的首要前提,根據竹資源清查和年采伐量限額的計算,可以預測可收獲的竹材數量,并制定相應的竹子管理計劃。另外一個要考慮的問題是項目成本,竹屋的成本由竹建筑的規模、竹材處理、設計、施工及其它材料的使用等因素構成。
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