可再生材料在建筑中的应用
——以砖石材料为例

2020-12-25 05:11安徽省建筑科学研究设计院安徽合肥230031

安徽建筑 2020年12期

章健（安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230031）

0 前言

随着社会和科技的发展，我国每年新增的建筑数量巨大，迭代更新速度也越来越大，在建筑材料的生产、建筑的建设施工过程中对自然环境也产生了破坏。社会和建筑设计师对建筑与环境的关系越发重视，并从材料着手，在满足人居环境舒适度的前提下，探寻环保、可再生的建筑材料，本文主要从砖石材料入手进行研究。

1 实际意义

建筑材料的回收、再生产和再利用已经成为了一种比较热门的研究趋势，在理论、生产技术、和应用层面都拥有一些研究成果，但是建筑材料多种多样，科研人员与建筑师的视角重点多置于如何增大建筑材料的回收率，在建筑整体表现审美上缺乏深入的探讨和研究，更忽略了中国传统砖石材料在再利用阶段的使用。本文主要从再生砖石材料的界定和应用手段两方面出发，对再生砖石材料在建筑中的应用手法进行探究。

2 再生砖石材料的分类与制备

再生砖石材料的原料来源主要是分为两种，其使用方法也分为两类。

①回收翻新旧材料：主要来源于建筑废弃拆除后的建筑砌块等，当建筑达到服役年限或者由于政府规划、功能落后等原因被拆除，产生大量的建筑废料，但由于建筑结构类型不同，其产生的建筑废料的种类也有所不同。当建筑为砖混或者是以砖石为砌块材料的砌筑结构，在建筑拆除后，建筑废料多为带有抹灰的砖块、石块等建筑材料。对于这些旧砖石材料的处理方法是在建筑拆除后，在施工现场对破旧的砖块进行简单筛选、清理、分类加工后，在尽可能保证砖块的完整性的前提下，投入到建筑的建设中。

目前我国对于旧砖的主要回收利用方式主要有两种，第一种是对砌筑结构的房屋进行拆除，并将回收的砖石材料直接用于建筑的建造，第二种是负责拆除的公司将拆除废砖出售给建材制造厂商，厂商将砖块粉碎后作为其他建筑材料进行使用。

②再生砖石砌块：钢筋混凝土结构的建筑拆除后多为混凝土碎渣，回收后不能直接使用，多由建材厂进行深加工，将混凝土或旧砖石的废渣进行清洗、粉碎后，作为骨料并加入胶凝材料进行压制，制成再生混凝土空心砖或者砌块、挂板、透水砖等用于建筑的建造施工。

由上文可知，再生砖石材料的两种再利用方式有着明显的区别，一种是从建筑设计角度入手，探寻在建筑设计阶段，如何利用回收的旧砖进行建筑设计，将旧砖石的年代感与建筑的立面、结构、室内环境等方面进行融合。另一种则是从建材制造的技术手段入手，探寻以建筑废渣为原材料的砖石砌块的生产方法和技术手段，最终目的是如何利用建筑废渣制备出满足建筑建设需求的砌块、人造石材等建筑材料。

3 再生砖石材料在建筑中的应用

根据砖石材料的本身材料特点，其在建筑中的用途主要有以下几类：用作建筑结构、建筑贴面、建筑的装饰。由于建筑服役阶段和建筑的拆除、回收再利用阶段，对砌块砖石等建筑材料的强度、形态上在不同程度上都会有一定的损坏，因此，本文将砖石材料的应用分为两类，即原级应用和降级应用。

①原级应用：由于砖石材料的强度耐久性和保存完好程度较好，如在建筑拆除前，砖石主要用作结构构件或者围护结构，在回收二次利用时，依然作为维护构件的砌块进行建设。在汶川地震后，刘家琨提出的再生砖计划，就是砖石作为建筑材料的“平级”应用典型案例，在砖混结构中，砖石不仅是结构构件的建造材料，也是围护结构的建设材料。用粉碎机将建筑废砖进行粉碎后作为再生砖的骨料，加入胶结材料和当地农作物纤维后用杠杆式机械压砖机进行压制，制造的空心砖用于小跨度房屋，即柱距小于4m的房屋的承重结构或者非承重填充墙的建造，由于再生砖的原材料是砖石的碎渣骨料，因此无须烧制，制造方法比较简单，与传统红砖相比，再生砖成本为80元/m3，成本十分低廉。

一般情况下，由于砖石材料大多作为结构的建设材料使用，因此砖石材料平级应用对材料本身的强度要求比较高，在汶川再建房屋的设计中，再生砖石材料的原级应用理论得到了应用，但是在砖石再利用的过程中经过了人为的深加工——粉碎、搅拌、掺合料和添加剂的加入、压制等过程，从而弥补了砖石材料在利用过程中的强度不足、形制不规矩的弊端。

由上文分析可知，可再生砖石材料在建筑中的平级再利用过程中，要求砖石的本身结构强度，破损情况都要较小，从而才能达到用于砌筑平级构件的结构标准，但是在不能满足要求的前提下，建筑砖石废弃物则需要人为手段处理后，通过技术手段增大砖石的强度，或者打碎后重新制造生产，以满足建筑需求。

②降级应用：在我国逐步开始禁止粘土砖后，传统的粘土砖逐渐得到了建筑设计师和砖材制造商的注意，设计师们尝试研究如何通过增长废旧砖石材料的的利用从而延续建筑语言和建筑的地域性色彩。

降级应用理论则是以尽量不破坏旧的砖石材料为目的提出的理论，即将原来作为建筑结构构件的砖石降级，在新建建筑中用于建筑构件，装饰材料等作为非承重构件存在。普利兹克奖获得者王澍的宁波博物馆占地4.3万m2，外立面采用瓦爿墙形式，将宁波传统建筑元素融合到建筑中，从乡土主义出发，在宁波当地收集了大量的拆除的砖石等材料作为建筑材料。在现代建筑史上，宁波博物馆大规模的回收利用废旧砖石材料是首个案例，建筑外墙面的旧砖石材料主要来自于宁波的象山、奉化等地。砖石年代也非常久远，从明清开始到民国初期，甚至有汉代残留的砖石，为了使建筑达到预期效果，回收的砖石仅仅做了最简单的清理处理，保留了原有砖石瓦砾上的图案、造办处的文字，根据尺寸分类进行砌筑。在宁波博物馆最著名的瓦爿墙设计上，设计师采用了江浙地区的民间墙体砌筑方式，将收集回来的青砖、石块、瓦砾，作为围墙的贴面，以砌筑形式进行布置，墙面不加粉装，将回收的砖石原有材料特点显露在外。根据推算，宁波博物馆外墙每平方米约有100块左右的旧砖石，整个宁波博物馆外墙的砖石砌块有百万块。

考虑到旧砖石的力学特征，宁波博物馆将外墙分为3m的网格，以独立网格为单位进行建造，分区解决砌块承重效果较弱的特点，并且由于是再生砖，材料的防水、保温效果较差，也使用了大量保温层和防水措施来弥补材料本身的不足，旧砖石材料在新建建筑中的降级应用更加侧重于装饰性，宁波博物馆在维护墙体的建造上并没有完全依赖于砖石墙的砌筑，而是在墙体中设置15cm厚的钢筋混凝土衬墙加固建筑围护结构，瓦爿墙依附混凝土衬墙进行建造。

就目前的应用思路来看，砖石材料的降级应用属于对旧砖石的直接利用，其目的主要是将砖石经过使用后的年代感、质感等特点通过现代建设技术手段与设计手法转移到现代建筑上，使新建建筑中包含丰富的历史文化底蕴，将有年代感的砖石材料以建筑语汇的形式在建筑中国传承，且大多数降级应用的砖石都是就地取材，也保证了建筑与周边环境的契合度，让建筑在城市更迭中尊重周边环境和城市中的建筑风貌；另一种则是纯粹为了降低建筑成本，将回收的砖石材料作为非承重结构进行建筑非承重构件的建造使用。

4 结语

我国建筑数量巨大，砖石结构的建筑数量占有一定比例，随着城镇化进程的加快，越来越多的旧砖石资源流入建筑材料产业中，科学有效地对这些资源进行利用，可以有效地节约建造成本保护自然环境，同时也可以使得新建建筑具有一定历史意义。随着设计师对再生砖石的研究和科学技术手段进步，砖石材料已经不仅仅停留在传统建筑的修复上，其应用方向有以下几点：

①艺术装饰，将再生的砖石材料用以新建建筑中用于装饰建筑的外立面，使得传统建筑材料在新时代的建筑建设中得以发光；

②节能环保，以节能环保为目的出发，尽可能地大量使用砖石材料，从而减少由于城市进步造成的建筑拆除，建筑垃圾过剩；