利用建筑垃圾、廢棄泡沫等城市固體廢棄物能讓建筑變得冬暖夏涼？百年老建筑也能充分利用可再生資源？環(huán)境與建筑學(xué)院劉衛(wèi)東教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊通過技術(shù)攻關(guān)，讓這些設(shè)想都變成了現(xiàn)實(shí)。團(tuán)隊就像是建筑的“診療醫(yī)生”，通過科學(xué)“體檢”， 根據(jù)建筑的安全性、節(jié)能水平、歷史建筑保護(hù)的需要等指標(biāo)，創(chuàng)新“治療手段”，進(jìn)行一體化、綠色化的加固改造，讓老建筑煥發(fā)出勃勃生機(jī)，實(shí)現(xiàn)了建筑全生命周期的健康診斷和可持續(xù)性康復(fù)。

變廢為寶 創(chuàng)新綠色“診療”技術(shù)

改造后的老建筑變得冬暖夏涼，像是裝了智能溫度調(diào)節(jié)器，你或許不敢相信，這是塑料泡沫在發(fā)揮作用。

劉衛(wèi)東教授團(tuán)隊針對老建筑墻體隔熱保溫的需求，以及改造現(xiàn)場作業(yè)面小、施工難度大的現(xiàn)實(shí)情況，創(chuàng)新了防火型噴射聚合物保溫砂漿墻體節(jié)能與加固改造工藝，發(fā)明了小機(jī)具噴射設(shè)備，結(jié)合分層噴射工藝，在墻體內(nèi)側(cè)噴射防火型聚合物保溫砂漿。劉衛(wèi)東教授介紹說：“在保溫砂漿材料的選擇上，我們嘗試了廢棄泡沫輕質(zhì)材料，讓墻體結(jié)構(gòu)層能夠及時吸收、釋放熱量，從而達(dá)到冬暖夏涼的效果，使建筑更加綠色環(huán)保?！币源藖韺?shí)現(xiàn)節(jié)能與建筑一體化、節(jié)能與加固改造的綠色化。

日常生活中令人煩惱的白色污染，制成混合砂漿， “搖身一變”成了老建筑的保溫層，不僅能起到支撐作用，有效減少和防止溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，消除磚砌墻體常見的裂縫，還相當(dāng)于給老建筑穿上了“防護(hù)服”——雨、雪、有害氣體、紫外線等都被阻隔在外。

此外，團(tuán)隊也沒有“放過”數(shù)量龐大的建筑垃圾?！拔覀兺ㄟ^把建筑垃圾分類處置，把其中的廢棄混凝土制成再生骨料，讓它們成為新的混凝土砂石骨料?！眲⑿l(wèi)東教授說。這些再生骨料從廢棄的老建筑里來，又回到“需要幫助”的老建筑身上去，實(shí)現(xiàn)了拆除及加固與再利用一體化。針對開裂的老建筑，這群建筑“醫(yī)生”也積極開發(fā)廢棄混凝土和工業(yè)固體廢棄物的資源化再利用技術(shù)，研制出了既能降低裂縫發(fā)展，又有助于自身愈合的混凝土材料。

“對癥治療” 提高歷史建筑的健康值

漫步上海街頭，除了高大的梧桐樹，讓人印象最深的就是這一幢幢歷史建筑了。海派文化在這里扎根，歷史建筑里留存著這座城市的歷史風(fēng)貌和文化肌理，而它們的維護(hù)卻一直是個行業(yè)“痛點(diǎn)”。

“這些老建筑里，不乏歷史文化建筑，我們就一直在探索，如何對它們進(jìn)行系統(tǒng)性地保護(hù)利用，延續(xù)城市文脈，改善里面居民的居住條件”。劉衛(wèi)東教授說道。其實(shí)早在2006年，劉衛(wèi)東教授團(tuán)隊就參與了學(xué)校滬江國際文化園歷史建筑的修繕工作，從一磚一瓦里去研究建筑結(jié)構(gòu)?！皩τ跉v史建筑，先‘健康診斷’，后才能‘對癥治療’，為此我們無數(shù)次跑市場，終于功夫不負(fù)有心人，‘淘’到了與歷史建筑同年生產(chǎn)的磚塊，熬制了糯米粥黏土石灰砂，從材料到工藝，盡量去還原歷史建筑當(dāng)年的砌筑工藝。

通過這樣的還原，來檢測歷史建筑的安全性、耐久性，預(yù)估這些歷史建筑的使用壽命等，團(tuán)隊鑒定出了歷史建筑的承載狀態(tài)，從而更好地“對癥下藥”，最終“修舊如故”地保留了百年歷史建筑的特色，有效地保護(hù)了學(xué)校和城市的歷史文脈。

有情懷還不夠，技術(shù)突破才是關(guān)鍵?！霸趯v史建筑的‘治療’中，不僅要掌握不同建筑物的特性，最重要的是既不能破壞建筑的原有風(fēng)格，又能更好地實(shí)現(xiàn)加固和改善?！睘榇?，團(tuán)隊又研制出了與建筑一體化的太陽能利用與地源熱泵節(jié)能技術(shù)，在充分利用太陽能的情況下，將太陽能裝置進(jìn)行“隱身”，讓老建筑保持它們最初的模樣，實(shí)現(xiàn)了太陽能與建筑一體化的構(gòu)想。劉衛(wèi)東教授介紹：“我們還通過雙環(huán)路型太陽能供暖換熱復(fù)合裝置，把收集的太陽能用輔助熱源環(huán)路輸送到需要供熱的地方，大大提高了太陽能全年利用率。”

授權(quán)發(fā)明專利13項，學(xué)術(shù)論文87篇，其中SCI/EI收錄42篇……正是因為團(tuán)隊對老建筑的一腔熱情和孜孜不倦的技術(shù)攻關(guān)，近幾年團(tuán)隊的科研成果碩果累累。劉衛(wèi)東教授領(lǐng)銜的建筑“醫(yī)生”們，為老建筑的節(jié)能與“健康”想出了種種“處方”，研究成果已經(jīng)在5家企業(yè)的既有公共建筑節(jié)能與加固改造工程中得到了應(yīng)用，節(jié)能與加固綠色化改造面積132.7萬平方米，近三年直接經(jīng)濟(jì)效益新增產(chǎn)值3.23億元，這些“處方”正讓越來越多的老建筑變得更加“節(jié)能健康”。

“目前團(tuán)隊正以‘只爭朝夕時不我待’的干勁，整合產(chǎn)學(xué)研用一體化的優(yōu)勢，互補(bǔ)資源，為我校沖擊國家科技進(jìn)步獎、適應(yīng)新時代學(xué)科建設(shè)發(fā)展的需求、為我校申報土木工程一級學(xué)科博士點(diǎn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”劉衛(wèi)東教授說道。

文：李卉云

視頻：李新宇 王驍哲