二、三十年后的建筑材料是什么?

      二十世紀(jì)的現(xiàn)代主義稱，所有的建筑都是用三種材料組成的——混凝土、鋼材、玻璃。玻璃工業(yè)一直在改革創(chuàng)新，從而產(chǎn)生了立面工程學(xué)這樣的專業(yè)。玻璃的開發(fā)研究已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的熔化工藝，進(jìn)入涂層技術(shù)、太陽能控制技術(shù)、微電子線路綜合技術(shù)。

      但30年后這種所謂的煙囪工業(yè)將扮演什么角色？30年后的鋼鐵產(chǎn)業(yè)又將如何？新材料能否超越混凝土和鋼鐵？

      有些專家指出，30年后的建筑材料還是鋼材，300年以內(nèi)的建筑材料都將是鋼材。除非有人指出一種可以建100層樓房的材料，而這種材料和鋼材一樣既堅(jiān)固又經(jīng)濟(jì)，否則，鋼材將永遠(yuǎn)無法取代。很明顯，他們對(duì)鋼材在本世紀(jì)的主導(dǎo)地位非常有信心。

      鋼鐵產(chǎn)業(yè)的改革處于停頓狀態(tài)，因?yàn)樗陌l(fā)展依賴于諸多供應(yīng)渠道以及廉價(jià)能源。本世紀(jì)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)預(yù)言了幾項(xiàng)重大趨勢(shì)，大部分與綜合產(chǎn)業(yè)改革有關(guān)。建筑師們將更加關(guān)心環(huán)境與鋼鐵、混凝土以及建筑垃圾處理的問題。

      提高鋼材的質(zhì)量需要大幅度減少炭元素，但假設(shè)可以完全消除炭元素的話，至少還需要幾十年時(shí)間。短時(shí)期內(nèi)，循環(huán)使用鋼材是一個(gè)有效的方法。有些專家斷言，鋼材是唯一一種幾乎全部回收使用的材料。事實(shí)上，從廢墟上回收的廢鋼有95％可以按原等級(jí)重復(fù)使用。當(dāng)被3000度高溫熔化時(shí)，鋼材就失去了從前的記憶，可以被制造成另一種完全不同的東西。事實(shí)上，從世界貿(mào)易中心廢墟回收上來的20萬噸鋼材已經(jīng)用來生產(chǎn)一艘新潛水艇甲板。鋼鐵產(chǎn)業(yè)預(yù)言，到2030年，樓房、汽車和許多產(chǎn)品制造都將使用回收鋼材。

    混凝土是無可非議的最古老的建筑材料，它的建筑歷史已經(jīng)上千年。雖然它本身較為堅(jiān)硬、輕巧，更易于加固，但混凝土的成份一直沒有變化——水泥、沙子、水以及聚合劑。混凝土成本低，耐用，在有創(chuàng)造性的人手中，它是一種能夠創(chuàng)造美的材料。更重要的事實(shí)是，美國(guó)的整個(gè)基礎(chǔ)建筑都依賴于混凝土。據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計(jì)，混凝土是世界上使用最廣泛的人造材料，作為被人類使用最多的物質(zhì)，混凝土的地位僅次于水。全世界混凝土的年產(chǎn)量達(dá)到60億噸，地球人平均每人一噸多。美國(guó)的混凝土年產(chǎn)量達(dá)到美國(guó)人均2.5噸。

      人們有理由設(shè)想，混凝土產(chǎn)業(yè)的明天將像混凝土產(chǎn)品本身一樣堅(jiān)固和保險(xiǎn)。為了保證混凝土無所不在的地位，美國(guó)混凝土產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)雄心勃勃的未來計(jì)劃，稱為《2030遠(yuǎn)景》，該計(jì)劃明確了研究領(lǐng)域，包括哪些領(lǐng)域的研究需要和兄弟產(chǎn)業(yè)、政府、學(xué)術(shù)界共同來完成。

      為了實(shí)現(xiàn)這一遠(yuǎn)景，美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)與美國(guó)能源署工業(yè)技術(shù)辦公室以及其他獨(dú)立組織合作制定了一項(xiàng)大綱，稱為《2030路標(biāo)》：美國(guó)混凝土工業(yè)技術(shù)路標(biāo)。路標(biāo)承認(rèn)混凝土工業(yè)對(duì)未來社會(huì)所造成的負(fù)擔(dān)，許多與能源和環(huán)境有關(guān)，混凝土工業(yè)將通過不懈的努力和新產(chǎn)品研發(fā)來減輕對(duì)社會(huì)造成的負(fù)擔(dān)。例如，水泥和混凝土產(chǎn)品制造業(yè)須消耗大量能源，2000年的燃料和電力消耗費(fèi)用大約在15億美元。

      改進(jìn)的高性能混凝土（HPC）將提高生產(chǎn)、交貨和建筑工地的效率。纖維強(qiáng)化HPC結(jié)構(gòu)將成為建低成本住宅倍受歡迎的材料。另外，他們提出優(yōu)先研發(fā)防火、防爆、抗震住宅和商業(yè)建筑材料。

      混凝土工業(yè)正在尋找新材料，這是他們從事研究的動(dòng)力。強(qiáng)化混凝土的非金屬選擇排在優(yōu)先地位。在2003年，全球市場(chǎng)對(duì)防腐纖維強(qiáng)化塑料（FRP）和炭纖維的興趣不斷增長(zhǎng)。為了節(jié)省運(yùn)輸能源，他們同時(shí)還在當(dāng)?shù)貙ふ乙恍┵Y源。當(dāng)前他們正通過重復(fù)使用高堿性廢水、回收利用各種材料以及混凝土廢品把混凝土變成一種環(huán)保材料。到2030年，各種混凝土的優(yōu)秀系列產(chǎn)品將滿足環(huán)保的需求。由于這些材料的問世，預(yù)埋工藝和新材料的應(yīng)用將更加需要專家的指導(dǎo)，包括建筑師和工程師。

      鑒于材料研發(fā)的興起以及建筑本身的復(fù)雜性，工程師的角色已經(jīng)拓寬，尤其是在建筑領(lǐng)域和立面工程學(xué)中。上個(gè)世紀(jì)，工程師基本扮演沉默的顧問角色，他們默默無聞地幫助建筑師用混凝土、鋼鐵和玻璃完成一座座建筑。那時(shí)他們是合作關(guān)系?，F(xiàn)在工程師和建筑師變成了真正的協(xié)作關(guān)系。

      2030年工程學(xué)將是一門新興建筑學(xué)，因?yàn)橄冗M(jìn)的技術(shù)技能使得工程師越來越深入地研究設(shè)計(jì)程序。