预制房屋中使用的材料

预制房屋（预制房屋）是专门的房屋，其中组件在标准截面中在场外建造，然后在现场组装和完成。作为传统建筑技术的替代方案，这是一种更快的施工方法，浪费更少，对环境的负面影响也更小。预制房屋可以有多种称呼，包括预制房屋、模块化房屋和模块化房屋。

例如，香港建筑业产生的废物占垃圾填埋场总进水量的 40%，而作为替代方案的预制建筑预计可将这种废物减少近 85%。这也是一种更快的施工方式，2015年一家中国建筑公司用这种方法在19天内搭建了一座57层的建筑[1]。

由于预制房屋要求的性质，所使用的材料需要满足某些标准，例如耐用性和重量轻。然而，并非建筑物的每一个元素都需要考虑预制。只有构成建筑物结构和内部配件主体的特定组件才能预制，例如墙壁、地板、屋顶、壁橱和搁架单元。

在本文中，您将了解：

• 什么是预制房屋
• 预制房屋中使用的材料
• 预制房屋的未来趋势

什么是预制房屋？

预制房屋是其组件在其最终位置组装/安装之前已在场外建造的房屋。这些组件的制造是在受控环境中完成的；最常见的是工厂。装配式房屋背后的驱动原则是[2]：

1。产业化和量产

预制房屋可以大规模生产，因为组件的建造速度比现场建造要快。这将代表建筑的重点和基础设施从生产水泥、沙子和工字梁等原材料转向生产预制板和胶合板等模块化组件。

2。速度和经济性

由于与传统建筑相比节省了时间和精力，预制房屋比普通房屋便宜。所花费的时间更多地集中在制造组件而不是组装它们。

3。定制和可持续性

预制房屋的设计需要组件以允许合理程度的可定制性的方式安装。此外，在建造和组装过程中所采用的工艺需要尽可能减少对环境的影响。

简而言之，预制房屋的优势包括：

• 总体成本相对较低
• 更轻松的质量控制
• 更快、更安全的施工
• 通过拆除而不是拆除来减少浪费和价值回收

缺点集中在强度和稳定性降低，这在自然灾害的情况下甚至在预制段从制造现场到安装现场的运输过程中都受到严重关注[3]。

预制房屋中使用的材料

预制房屋中使用了几种材料，例如混凝土、木材和金属 [4]。在这里，我们研究了其中一些材料及其使用效果。

混凝土

使用混凝土作为建筑材料已经有据可查。然而，由于涉及其他考虑，它在预制房屋中的使用呈现出不同的维度。通过使用模具可以实现具有非常复杂轮廓的坚固结构。预制混凝土板也​​可用于可构成积木的较大的多层建筑中。材料本身可以配制以满足某些要求，例如轻质（有可以漂浮在水上的混凝土配方）和耐温度波动。可以在混凝土中添加氧化石墨烯等添加剂，使其成为更可持续的材料。

木材

木材是预制房屋中另一种常用的材料。它可以按原样使用，以“重木”的形式，指柱和梁结构，或以“块材”的形式，指其用作面板系统（木材和其他材料的组合）材料）。木材的耐火性通常是一个值得关注的问题，但由于暴露于火中时会形成烧蚀性炭，木材系统可以设计为具有良好的耐火性。竹子是一种常见的建筑材料，也可以用于预制房屋。木材也可以设计成具有良好材料性能的复合材料，甚至可以与钢相媲美。这种木材材料的例子包括交叉层压木材（CLT）、胶合层压木材（GLULAM）和层压单板木材（LVL）。它们本质上都是几块木板，以这样的方式粘合在一起，没有连续的纹理线用于断层/裂缝的萌生或扩展。

钢

钢是一种常见的建筑材料，用作模块化建筑的支撑框架（工字梁和柱）、地板和墙壁。它可以与材料结合使用或作为大部分建筑材料使用，例如用于运输集装箱的改造。研究表明，钢结构房屋结构可以建造到十层甚至更多。

钢的优点是其相对较低的重量强度比、易于运输和可回收利用。相比之下，它的缺点包括绝缘差、声学性能不佳，以及为此目的使用钢材可能会将其排除在回收循环之外。

玻璃

玻璃是一种高度可定制的材料，可用于多种建筑功能。建筑中使用了几种类型的玻璃，包括钢化玻璃、夹层玻璃、热强化玻璃和夹丝玻璃。玻璃可以带来有用的特性，例如高强度、绝缘性、耐化学性和耐火性。玻璃还具有独特的美学品质，可完全回收利用，这是预制房屋的共同主题。

回收和再生材料

可回收材料包括一些传统的建筑材料，如混凝土、石膏墙板和钢材。它们还包括其他材料，如纤维素绝缘材料、天花板瓷砖、塑料、陶瓷或瓷砖以及玻璃纤维绝缘材料。所有这些材料都可以用来建造预制房屋。

使用这些材料的挑战在于，其中一些没有稳定的供应，不能依赖于持续使用。从长远来看，其中一些材料还可能对居民有毒或有害，因此必须仔细研究它们是否符合目的。

预制房屋对可持续性的贡献

与传统方法相比，模块化预制已被证明是一种具有许多可持续益处的过程。除了减少废物和降低现场能源消耗等明显方面外，许多因素在预制房屋的可持续性中发挥着作用，特别是在施工阶段。在处理建筑垃圾、美学选择、场地破坏、用水和污染产生等问题时，它的可持续表现是显而易见的。

为了正确评估预制建筑（以及总体而言的建筑）的可持续性，应考虑建筑在其整个生命周期中的所有建造、运营和维护阶段。

2019 年一项关于预制模块化建筑可持续性能的研究从经济、社会和环境方面提取了 16 项指标，以与传统建筑性能进行比较。结果表明，预制建筑对环境的影响明显较小，尤其是在排放、能源和水消耗方面。预制建筑还表现出经济优势，因为它将传统建筑中使用的钢材、混凝土和模板的用量分别减少了 60%、56% 和 77% [5]。

增材制造如何帮助建造预制房屋

增材制造 (AM) 主要被认为是一种仅限于小型产品的技术，这些产品难以针对大型设计进行放大。更新的技术不仅在将 AM 用于大规模设计，而且在将其用于建筑方面都取得了突破。

然而，主要的挑战是配制一种具有适合 3D 打印特性的材料，这将产生足够坚固的建筑。水泥基材料、聚合物和金属是一些可用于增材制造的材料。

通过增材制造进行建筑可以显着降低建筑成本，因为它产生的废物更少，劳动强度也更低。一些标志性建筑已经使用增材制造技术建造，包括迪拜的办公楼、阿姆斯特丹的桥梁和马尼拉的酒店大楼等 [6]。

阿拉伯联合酋长国迪拜 — 2018 年 6 月 15 日：世界上第一座绿色草坪上的全功能 3D 打印建筑

活动板房的未来趋势

尽管预制建筑的整个想法仍然相当新颖，但该行业存在令人兴奋的新可能性。在使用的材料方面，正在考虑更多的材料，例如用于制造纤维结构的碳纤维和用于大型结构的 3D 打印的特殊塑料。在执行方面，正在开发的机器人技术可以通过建筑信息模型 (BIM) [2] 等计算机程序中的数据将人工输入减少到最低限度并在场外完成施工。