新型綠色建筑材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

劉新華

摘 要：建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)中的一個重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)歷了數(shù)十年的摸索和發(fā)展后，與以往相比有了長足的進(jìn)步，無論是施工工藝還是管理方式，都在不斷地完善，在土木工程中新型綠色建材的大量使用，可以有效地解決傳統(tǒng)建材的高消耗、環(huán)境污染等問題。本文以綠色建筑材料在土木工程中的應(yīng)用為主題展開研究，介紹綠色建筑材料的概念及特點(diǎn)，論述了新型綠色建筑材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過對比新型綠色建筑材料性能和特性，得出我國新型綠色建材的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：綠色建材；新材料；可持續(xù)發(fā)展；循環(huán)利用

1 前言

綠色建材是一種綠色、健康、安全、無污染、生態(tài)環(huán)保的建材，隨著人們生活品質(zhì)的不斷提升，人們越來越重視綠色建材的使用。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，新型綠色建材需求越來越大，常規(guī)建材已難以適應(yīng)目前建筑業(yè)的發(fā)展需求，而且在應(yīng)用中也逐步顯現(xiàn)出許多問題。在我國建設(shè)行業(yè)中，要充分關(guān)注和大力發(fā)展新型綠色建材，這不僅是為了節(jié)省資源和能量，也是為了貫徹節(jié)能社會發(fā)展的要求。因此，在充分認(rèn)識綠色建材對建筑業(yè)的重要意義時，應(yīng)盡量選用綠色建材，并在確保建材用量的前提下，加強(qiáng)綠色施工技術(shù)和新工藝的應(yīng)用，確保綠色建材的發(fā)展。

2綠色建筑材料的特點(diǎn)

“綠色建材”被稱為“生態(tài)建材、環(huán)保建材、衛(wèi)生建材”，是利用潔凈的技術(shù)，采用大量的工業(yè)或城鎮(zhèn)固體廢物，制造出無毒害、無污染、無放射性、有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康的建材?！熬G色”不是城市立體綠化、屋頂花園等，它是一種對環(huán)境有益的建筑材料，它可以使人類的生存和未來的環(huán)境得到改善，同時又不會影響到周圍的生態(tài)。

與常規(guī)建材比較，綠色建材具有節(jié)能、低碳等優(yōu)勢。在制造綠色建材時，所采用的原料主要是固體廢料，從而達(dá)到回收利用，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境；其次，綠色建材不含有任何有害的成分，不會對周圍的空氣和人體產(chǎn)生任何的影響。綠色環(huán)保建筑材料具有下列特征：

（1）綠色節(jié)能性：綠色建材不僅可以在施工中有效地減少能耗和建材的消耗，而且在制造綠色建材的同時，還可以達(dá)到對固體廢物的無害化處置，同時還能兼顧綠色和節(jié)約的優(yōu)點(diǎn)。

（2）循環(huán)利用性：綠色建材經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸?，?jīng)過檢驗(yàn)后可以重新應(yīng)用到土建工程中，取得了良好的社會效益。

（3）環(huán)境友好性：在建設(shè)項(xiàng)目中采用綠色環(huán)保建材，可以保證在建設(shè)中不會產(chǎn)生任何的危害，而且對周圍的環(huán)境也是十分有益的。

（4）多功能性：在土木工程中，綠色建材的使用不僅有其獨(dú)特的絕熱性能，而且還能起到抗菌、除臭、屏蔽有害射線等多種作用，極大地提高了人們的居住品質(zhì)。

3新型綠色建筑材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1新型綠色建筑材料在頂端設(shè)計中的應(yīng)用

作為一種新型綠色建材，它不僅在機(jī)械方面表現(xiàn)得更為出色，而且對周圍的生態(tài)環(huán)境也沒有太大的損害，因此在實(shí)際應(yīng)用中有著很大的應(yīng)用前景。從以往工作的實(shí)踐看來，目前環(huán)保建材的使用較為成熟，然而其在頂層的運(yùn)用至今尚需深入探討。首先，要使頂端設(shè)計的綠色建材更具合理性，必須要對頂端設(shè)計的工程項(xiàng)目進(jìn)行全面的認(rèn)識與剖析，確定其真正的需求，并能有效地選擇當(dāng)前市場上常用的新型綠色建材，使其在施工過程中起到更大的積極的效果。例如，在目前的城市建設(shè)土地日益短缺的情況下，高樓大廈像是雨后春筍一樣冒了出來，而在設(shè)計中，既要兼顧建筑的建筑技術(shù)，又要兼顧城市的規(guī)劃，還要兼顧到建筑頂端設(shè)計的流線的流暢性，對于某些具有特定頂部形態(tài)的建筑，工作人員還要從新型綠色建材的特性入手，確定其能否達(dá)到特定形態(tài)的頂部構(gòu)造要求，并盡量采用環(huán)保建材；從城市的規(guī)劃角度來看，頂端設(shè)計結(jié)構(gòu)一般都是在空中，這樣才能在眾多的建筑項(xiàng)目中鶴立雞群，所以在頂端設(shè)計的時候，工人們可以根據(jù)頂端結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來調(diào)整頂端的形狀，使之與整個城市的總體布局保持一致。

3.2新型綠色建筑材料在外部施工中的應(yīng)用

而對于整個建筑施工來說，除了頂層結(jié)構(gòu)以外，還可以分為外部施工和內(nèi)部施工，而外部施工的施工難度比較大，施工周期也比較漫長，使用環(huán)保建材可以有效地提高外部施工質(zhì)量，優(yōu)化外部結(jié)構(gòu)。另外，與常規(guī)建材比較，新型綠色建材在保溫、環(huán)保等方面表現(xiàn)得更為顯著，因而在建筑外墻施工中采用環(huán)保建材有著顯著的實(shí)用意義。由于我國幅員遼闊，自然條件和氣候特點(diǎn)各不相同，建筑工程的外在條件和要求也各不相同，因此工作人員應(yīng)充分了解各地區(qū)的差異，并對綠色建筑材料進(jìn)行合理的使用。比如，在南方的室外進(jìn)行建筑的時候，必須要充分的考慮南方一年四季都是高溫多雨的特點(diǎn)，同時還要考慮到室內(nèi)的悶熱和濕氣，選擇一種具有通風(fēng)、散熱、除濕功能的環(huán)保建材，來隔絕外界的熱量和太陽的輻射，降低室內(nèi)溫度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

4新型綠色建筑材料的具體應(yīng)用

在我國，綠色建筑材料的發(fā)展已進(jìn)入了一個新的階段。當(dāng)前，我國發(fā)展“綠色”的經(jīng)濟(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保等。

4.1外墻的節(jié)能設(shè)計

建筑外墻是建筑的主體，其目的是為了改進(jìn)建筑的熱力學(xué)特性，也就是人們普遍認(rèn)為的建筑外墻應(yīng)該具備很好的絕熱作用。表1列出了各種絕熱物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)和不足，以及它們的最大工作溫度。結(jié)果表明：目前我國的保溫材料有無機(jī)保溫材料、有機(jī)保溫材料、有機(jī)無機(jī)保溫材料等。該隔熱層具有良好的抗壓力、防滲性能，質(zhì)量輕、耐腐蝕、使用壽命長、安裝拆卸方便、熱傳導(dǎo)率較小，但其使用溫度較低，極易引起火災(zāi)。

在綠色建筑的外墻節(jié)能隔熱工程中，為了防止火災(zāi)，必須盡量減少采用某些無機(jī)隔熱材料。無機(jī)隔熱材料具有良好的防火效果，但也有一些缺陷，比如珍珠石的質(zhì)量很高，易吸收水分，容易引起墻體裂縫等。由于有機(jī)與無機(jī)材料之間的矛盾，提出了一種新型的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合墻體隔熱材料。這種新型的原料生產(chǎn)成本高，缺乏市場競爭力。但是，它的發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)越性仍然非常顯著。

4.2外墻的節(jié)能設(shè)計

門窗是建筑物的外部防護(hù)構(gòu)件，其開放部分不僅要達(dá)到屋面的采光和透氣要求，而且要達(dá)到節(jié)能效果。有資料顯示，目前國內(nèi)的窗體能源消耗約40%，相當(dāng)于世界上其他發(fā)達(dá)國家的2%-3%，其中最主要的因素是玻璃鋼。

當(dāng)前，中空玻璃、真空玻璃和Low-E玻璃是當(dāng)前綠色建筑的節(jié)能設(shè)計的重要組成部分。空心玻璃是用兩到三個以上的夾氣或惰性氣體形成的，它不但可以減小傳熱，而且隔熱性能也很好。中空玻璃是近幾年來伴隨著房地產(chǎn)的發(fā)展而迅速發(fā)展的，現(xiàn)在已經(jīng)成為了建筑行業(yè)的主流，但它的缺點(diǎn)在于生產(chǎn)和處理過程比較繁瑣，如果兩塊玻璃板的密封有問題，或者兩塊玻璃板的質(zhì)量不好，會在某種意義上影響到它的隔熱性能，如果有蒸汽進(jìn)入到空心層，就會對照明的影響很大，而且損壞后很難再進(jìn)行替換，所以無法再使用。與空心玻璃相比，后端的真空玻璃具有更小的換熱性能和隔熱性能。

真空玻璃本身就是一種獨(dú)特的吸音膜，它的隔音性能非常好。但是，由于我國的技術(shù)成熟程度和規(guī)?；潭?，我國的真空玻璃還處于起步狀態(tài)，與空心玻璃相比，它的制程更加的繁瑣，而且投資也比較高，不宜大規(guī)模應(yīng)用。本文就當(dāng)前生產(chǎn)節(jié)能型玻璃所面臨的問題，提出：一是要加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)，保證產(chǎn)品的品質(zhì)，健全有關(guān)的工業(yè)標(biāo)識和國家標(biāo)識，并加以實(shí)施；同時，要注意選擇新的材質(zhì)、新的制造方法、改進(jìn)技術(shù)、減少生產(chǎn)費(fèi)用、注意回收再利用、綜合多種不同玻璃的節(jié)能和隔熱性能，開發(fā)出更適用于今后的環(huán)保工程。

5 新型綠色建筑材料的發(fā)展趨勢

5.1相變材料

相變材料是一種特殊的性能材料，其在一定的相位（即轉(zhuǎn)變的溫度）下會產(chǎn)生相變的形態(tài)，并通過相變的方式來吸收或放出許多的相變潛熱，因此可以實(shí)現(xiàn)熱量的儲存或釋放。相變介質(zhì)由于其儲存密度高、儲存能近似等溫、過程易于控制等特點(diǎn)，特別適合于處理能源供需不平衡問題。

“相變材料可以在特定的環(huán)境中發(fā)生變化。以固-液相變?yōu)槔樱?dāng)被加熱至熔融時，會發(fā)生由固體向液體轉(zhuǎn)變，在此期間，物質(zhì)會吸收并貯存許多潛在熱量；在相變體的降溫過程中，將蓄積的熱釋放到周圍的空氣中，使其發(fā)生由液體向固體的反向轉(zhuǎn)變。在這兩個轉(zhuǎn)變中，所存儲或放出的熱量叫做相位潛熱。在物質(zhì)形態(tài)改變之前，物質(zhì)本身的溫度基本保持不變，而在轉(zhuǎn)變結(jié)束之前，它會產(chǎn)生較大的熱量，盡管其本身的溫度沒有改變，但是它所能吸收和放出的熱量非常大。”表2列出了不同于常規(guī)絕緣體的不同特性。由此可以看到，相變技術(shù)在節(jié)約能源和隔熱上具有明顯的優(yōu)越性。

當(dāng)前，固-固相變蓄熱體和固-液相變儲熱器是當(dāng)前綠色節(jié)能型建筑的重要組成部分，固-固相變蓄熱體分為三大類：無機(jī)鹽、多元醇、高分子交聯(lián)型；固-液相變蓄熱體分為三大類：無機(jī)型、有機(jī)型和高分子型。

在固-固相變蓄熱型儲熱體中，以無機(jī)鹽為代表的是以各種結(jié)晶形式存在的各種形式的無機(jī)鹽為基礎(chǔ)，具有較高的溫度變化范圍，具有較高的溫度變化范圍，適用于較高的溫度儲存和溫度控制，因而很難用于實(shí)際工程。多元醇相變物質(zhì)具有大的相變焓和高的轉(zhuǎn)變溫度，適合中高溫儲藏和控制溫度，但在低溫條件下貯存能量的作用并不是很好。它的缺點(diǎn)是：超過一定的轉(zhuǎn)變溫度，就會從固體轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤苄越Y(jié)晶，由于塑料結(jié)晶水蒸氣壓力大，易于提純，因此必須采用密閉的容器，使得固-固相變的優(yōu)點(diǎn)很難得到最大的利用。采用聚合物交聯(lián)型相變儲熱器，解決了傳統(tǒng)的不交聯(lián)型聚合物相變儲熱器不易成型的缺陷，增加了相變蓄熱性，便于處理，應(yīng)用前景廣闊。

5.2納米材料

基于納米技術(shù)和納米顆粒的新型建材，不但可以彌補(bǔ)現(xiàn)有建材的一些缺點(diǎn)，而且可以充分利用現(xiàn)有建材的性能和性能，為今后的綠色建材發(fā)展提供了有益的參考。目前，納米材料主要應(yīng)用于環(huán)保、太陽能轉(zhuǎn)換、混凝土材料改性、智能開發(fā)、門窗玻璃和周邊防護(hù)結(jié)構(gòu)等。納米材料具有良好的伸縮性、防水性、抗異物粘附性、除臭、殺菌、防塵、絕熱等特性。納米材料雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于其廣泛應(yīng)用于建筑，會向大氣中排放大量人造納米粒子，對人體健康造成危害，對環(huán)境造成污染。

表3列出了某些常見的建筑納米材料，它們的優(yōu)勢以及它們對植物和動物的毒性。納米材料對動物和動物的危害是非常大的，因此，納米材料在今后的綠色建筑中的應(yīng)用與發(fā)展還需要進(jìn)一步完善。

納米材料是一種新型的綠色建材，它在建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、加固改造等領(lǐng)域都具有重要的作用，但是它自身所散發(fā)出來的微細(xì)粒子對動物和動物都會產(chǎn)生不可忽略的傷害。當(dāng)前，要從根本上控制納米材料對建筑物造成的傷害，就必須從根本上加以治理。其具體做法為：在制造過程中，對各種工藝過程中的物料進(jìn)行預(yù)防，對納米建材廢料的凈化與處理進(jìn)行提純和分類，并制定相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范以減少對人體的危害；在此基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮納米材料的特性，降低納米粒子的用量，提高納米材料的使用年限，確保在整個材料生命周期的安全性；加強(qiáng)對材料回收、利用和再加工工藝的改進(jìn)，研制新型材料回收再利用，以減少因材料替換而造成的二次環(huán)境污染。

6結(jié) 語

近幾年來國內(nèi)外建筑行業(yè)大力發(fā)展和推廣綠色建筑材料，在我國，綠色建筑材料的發(fā)展已進(jìn)入了一個新的階段。當(dāng)前，我國發(fā)展“綠色”的經(jīng)濟(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保等。本文對當(dāng)前國內(nèi)外使用的幾種綠色建材進(jìn)行了總結(jié)，并對其中的問題進(jìn)行了簡單的剖析，并提出了今后的發(fā)展方向：

（1）注重多種材料的復(fù)合使用。研制開發(fā)復(fù)合材料，包括物理材料與化學(xué)材料的復(fù)合，有機(jī)材料與無機(jī)材料的復(fù)合等，以彌補(bǔ)某種單一材料所存在的缺陷，發(fā)揮材料各自的優(yōu)勢，改善其工作性能。

（2）注重材料的循環(huán)利用。建筑作為自然環(huán)境的一部分，只有注重建筑材料的循環(huán)利用，未來的建筑才能朝著低碳、綠色的方向發(fā)展。將新型材料應(yīng)用于建筑中，不僅要關(guān)注其是否帶來建筑能耗的減少，還要強(qiáng)調(diào)能源和材料循環(huán)化利用，盡可能使用廢棄物回收利用加 工而成的再生能源，少使用天然能源。

（3）開發(fā)研制新材料、新技術(shù)以改善現(xiàn)有材料在綠色建筑應(yīng)用中的缺陷和不足。關(guān)注新型建筑材料在其全壽命周期的使用過程中對空氣、水體、土壤以及生物體的影響，趨利避害，使建筑材料朝著多元化、多功能化的方向發(fā)展，并確保產(chǎn)品有益于人體健康，改善生活環(huán)境。

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