浅析建筑材料的过去和未来

浅析建筑材料的过去和未来

阚宇超

包钢集团设计研究院（有限公司）

建筑材料不仅是围护建筑、支撑建筑的基本因素，更是在决定建筑性格、传达建筑精神的过程中，以最直接的媒介的身份，与使用者建立着羁绊。在建筑学科的学习过程中，建筑材料是必须学习的科目之一，尽管学生时期的课程设计，基本上都是虚拟的设计题目，属于作业范畴，与真正能够建造出来并投入使用的建筑的距离，还有很远的路要走，但是进行课程设计作业的过程中，学生们也会被要求逐步明确使用的具体材料。离开校园走入工作岗位，对所设计出来的建筑，有选择的使用相适用的材料，也可以说是一个建筑从业人员职业生涯的必修课。

初识建筑材料，那应该是在建筑材料的大学教材，从气硬性胶凝材料到水硬性胶凝材料，从化学组成到力学性能，从常用材料规格到使用范围，都写得十分详尽。如果可以用中国传统史书的体裁形容我看过的这本建筑材料的教材的话，我想把这比喻为建筑材料的“纪传体”文学应该不无道理。教材里的建筑材料知识，都是对人类漫长历史中的建筑工程，实践经验的提纯和升华，经过大师专家总结的公认真理，我除了认真学习，没有置喙的余地。在学习之余，我突然想到，可不可以换一个角度，从中国传统史书的体裁中，另一种“编年体“的角度来看建筑材料，会不会生出别样趣味而避免枯燥乏味，是不是也可以从人类使用建筑材料的发展历程，感受建筑材料的过去，畅想建筑材料的未来。我这等无名之辈写的这短小的论文，自然是不能和专家大师的著作相提并论的，但如果能以一个非教材的思路，为即将学习建筑材料的同学提供小小帮助，或者能够为设计师提供表现建筑个性的新手段新思路，那我将倍感荣幸。

第一阶段的历史时间点，就定义为自人类诞生开始，到四大文明的出现为止。史前文明的人类生活，充满艰辛与活力，每天都面临生存下去的各种挑战。人类的祖先，智人，最开始应该是通过寻找天然的掩蔽体来居住，比如各种天然形成的洞窟之类，或者是利用木材、土壤等材料构筑简单的掩蔽体。随着简单工具的发明，人类可以对天然的木材、石材进行加工，而后进行建筑物的建造。这个时期的生产能力还非常有限，对材料性能的认识，也属于探索积累阶段。这个时期的建筑材料的最大特点是，存在于自然界中的数量巨大，容易获得，方便加工。从史前文明到现在，时间缓缓流淌，很多当时人类祖先使用的建筑材料，现在仍然还在继续使用，这让我对古人的智慧充满了敬佩。这个时期人类社会的发展，十分缓慢，人类每一步都走得很艰辛，虽然通过工具的发明，可以对一些建筑材料进行加工，但是加工的范围仅限于材料的尺寸，对材料的性能还处于摸索阶段，只能通过日常使用的经验中获得积累，很多时候并不能充分利用材料的特性。

第二阶段的历史时间点，开始的时间定义在四大文明的出现之后，截止时间定义在十九世纪中叶。在这段时间里，对建筑材料的发展，最重要的发明应该是高温技术的利用。自人类的祖先发明了陶器的烧制技术后，通过高温煅烧的技术的发展，将地球母亲提供给我们的一些天然材料加以改良，生产出了很多人工材料。比如砖、瓦，粘接砖瓦的天然水泥，一些金属材料，铜、青铜等等。经过人工加工制造出的新型建筑材料，其性能得到了巨大的改良，用这些更坚固，强度更高且耐久性更好的材料，修建的建筑物，规模比以前更大了，且使用寿命更长了。这个时期的建筑物，成了社会财富和权力的象征。很多中世纪修建的教堂，现在看起来仍然震撼人心，在当时修建这样的建筑物，要耗费很多年的时间和很多社会财富，基本上是集一个地区全体之力修建，当然这样的建筑是作为周边地区的标志性建筑而存在的，是当地人的骄傲。试想一下，在科技落后的年代，欧洲的中世纪里，基督教主宰着人们的精神生活，普通市民在日复一日中不停的工作，只有到了礼拜日，人们才会走出自家朴素低矮的房子，来到这金碧辉煌且十分高度的教堂之中，满目的壁画，精美的装饰，高耸的屋顶，这个时期还发明了玻璃，教堂里也使用了很多的彩色玻璃，拼接成一幅幅美丽为基督教宣传之用的玫瑰花窗，虽然当时来到教堂做礼拜的人，很多并不识字，平日里只有世俗的生活，但是这并不妨碍他们感受这里的气氛，与之相反，巨大的室内环境的落差，使他们更深刻的感受到教堂内主的神圣和自身的卑微。

在这个阶段的建筑材料，特点和第一阶段很相似，都是比较容易从自然界获得的材料，并且这些材料的数量也比较大，经过专业化的改良和开发，提升了建筑材料的各种性能，同时建筑可用的材料也比之前阶段丰富了。虽然这时出现了很多外观很宏伟的建筑物，但多为统治阶级权力和财富的象征，普通人民群众的住宅水平虽然也得到了改善，但是受到生产力水平和科学技术的限制，还有很多改良的空间。

第三阶段的历史时间点，开始的时间定义在十九世纪后半叶，截至的时间定义在二十世纪中叶。这个时期出现了很多的近代建筑物，主要是因为在上个阶段的最后一百年间，出现了产业革命和近代科学的急速发展。相比于第三阶段的时间，第二阶段的时间可以说是相当漫长的，站在第二阶段出现的近代科学方法的肩膀上，在第三阶段的时间里，建筑材料的领域里，逐渐建立起了一个比以往任何时期都更加清晰的物质体系，对建筑材料的物理和化学的性质、性能有了一个客观的认识。这个时期内出现了很多人工合成的新材料，是之前任何时期都不存在于这个星球上的，比如现在普遍使用的塑料、铝合金、各种合成胶等等，除了对新的人工合成材料的发明之外，还对原有的建筑材料进行的改良，比如混凝土、钢材、玻璃板、瓦工材料等等，尤其是被称为三大近代建筑材料的混凝土、钢材、玻璃板，是近代建筑不可或缺的材料。

现在城市里随处可见的建筑物，大量的使用了这个时代出现的建筑材料，这同时也要感谢产业革命的机械化生产技术的支持。廉价、批量、稳定的供应，确保了这些建筑材料迅速而广泛的普及使用。过去无论是数量还是种类都比较有限的建筑材料，现在以爆炸性的方式增加到了可以人人使用的程度。

新材料的出现，也带动了新的建造方式。19世纪中叶的法国，发明了现今人工建筑物中体积存量最大的建筑材料—钢筋混凝土。这种复合的建筑构造，充分利用了钢材强度和韧性方面的优势，弥补了混凝土抗拉强度低的缺点，同时利用混凝土弥补钢材易锈蚀和耐热性差的不足。钢筋混个凝土迅速成为了建造现代建筑最基本的复合化建筑材料之一，为城市密集化、高效率的建设，提供了全新的选择。这个时期出现了很多性能优越的人工材料，塑料的特点是生产和加工方面非常容易，且价格低廉，胶粘结使得结合操作变得简单等等。

这是一个新型建筑材料大发现和广泛应用的时期，同时，很多新材料也造成的环境的问题。由于建筑材料的供应变得比之前任何一个时期都更廉价，大拆大建成为城市里随处可见的寻常景观；石棉、甲醛等部分材料，对人类健康的影响，也逐渐引起了人们的重视，这些情况都非常令人担忧。

第四阶段的历史时间点，开始的时间定义在二十世纪后半叶，并持续到现在。这个时期的建筑材料，在之前阶段的基础上，性能得到了更进一步的提高，在面对新材料的开发和研究方面，除了性能得到人们的重视，对环境、资源的影响，也开始成为建筑材料发展的主要影响因素。

随着城市化的进一步发展，人口和产业在城市大量聚集，社会对建筑的要求，也变得更多样化，对建筑物向地下空间和高层空间的发展要求，对耐久性、强度等性能的要求，也不断提升，高性能的建筑材料不断被研究出来，并得到实际的应用。建筑材料的全生命周期对环境的影响，也成为对建筑材料的性能研究的一个课题。

在人类的历史中，建筑的世界涵盖了相当长的一段时间，有一个词叫“世界遗产”，我想就是用来形容建筑中倾注的人类智慧和人类能量。从人类祖先茹毛饮血的古代，到西装革履的现代，建筑是人类社会文化的体现。人类从自然空间走到人工空间，为满足人类的活动要求，使用了各种各样的建筑材料。跟随着时代的的发展，建筑材料被赋予了各种各样的标准、要求，但是，未来的建筑材料，我想不单是追求制造和使用，更应向环境、资源、人类健康等方便进行转变。