淺談現代新型建材在工程中的應用

劉文寬 舒亞飛

（中建七局第四建筑有限公司，陜西 西安 710000）

由于新型建材種類比較多，且功能不同，為了充分發揮出建材效果，需要采用科學的措施，以此實現綠色環保、節能降耗目標，從根本上促進建筑行業發展。在現代技術支持下，促進經濟發展。城市現代化進程日益加快，為建筑行業帶來較多發展機遇。為了抓住發展機遇，滿足城市化發展要求，需要研發新型建材，全面提升施工效率。建筑材料性能質量，對建筑工程質量影響非常大。

1 新型建材在工程中應用的意義

1.1 節約資源

在建筑工程建設中，存在嚴重的材料浪費問題，多是由于材料選擇不合理，導致材料尺寸、標準不滿足標準要求，加大資源損失率。通過應用新型建筑材料，可以優化建筑工程結構設計[1]。新型建筑材料，可以降低成本支出，環境保護力度強，可以避免資源浪費，滿足可持續發展目標。

1.2 改善居住環境

對常規建筑材料，只注重降低材料成本。技術應用期間，逐漸暴露出建筑材料不足與缺陷，質量缺陷比較多，會嚴重影響人體健康與環境。在建筑工程設計中，應用低成本、低質量材料。當遭受自然災害侵襲時，極易導致建筑損毀，還會影響人體健康[2]。因此，合理選擇建筑材料，可以減少污染影響，加強工程質量與效果，同時可以發揮出保溫、防潮效果，建設優質居住環境。

2 項目概況

某建筑工程為公共建筑項目，建筑總面積：25821.81m2；室內裝修區域面積：9117.5 ㎡；地上6 層：建筑面積12130.64m2，裝修面積9117.5m2。為了執行地區綠色節能建筑建設要求，該建筑均采用節能綠色真空玻璃，該文就綠色真空玻璃應用問題展開討論。

3 綠色真空玻璃

玻璃功能在于采光和通風，在建筑物中屬于重要建筑材料。然而，傳統玻璃無法阻絕紫外線，也不能按照氣溫變化，對室內溫度進行調整，因此作用效果不佳。但是，應用新型綠色真空玻璃，既可以降低建筑能耗，也可以發揮出隔熱隔音效果，為人們提供安全舒適環境，有效過濾紫外線，減少不良影響[3]。圖1 為真空玻璃結構圖。

圖1 真空玻璃構造圖

玻璃幕墻與窗戶能源消耗，占據建筑總能源消耗的50%，基本滿足超低能耗要求。建筑幕墻與窗戶，必須滿足節能化要求。為了實現玻璃幕墻與窗戶節能化效益，應當選用優質節能玻璃。當前所常用的節能玻璃就是真空玻璃，節能效益明顯高于中空玻璃。中空玻璃在玻璃之間預留0.1mm 真空層，實現保溫絕熱效果。真空層內部包括合金支撐物，確保玻璃可以承受大氣壓強，內質合金支撐物不會對玻璃透光性造成影響。在玻璃邊緣使用玻璃焊料燒接，能夠保證玻璃內部真空度。

經過長期應用實踐可知，真空玻璃的隔熱保溫性能優勢顯著。真空玻璃具備較高熱阻效應，防結霜、防結露作用明顯。當濕度條件相同時，真空玻璃結露溫度比較低，因此可推廣應用于寒冷地區。在應用真空玻璃時，能夠避免出現普通中空玻璃內結露問題。真空玻璃的隔聲性能優，在中低頻段，真空玻璃防噪聲性能明顯高于中空玻璃。真空玻璃的抗風壓能力顯著，厚度與面積條件相同時，開展抗風壓試驗可知，真空玻璃抗風壓性能明顯優于中空玻璃。應用真空玻璃時，還可以發揮出可靠性、穩定性、持久性優勢。參考中空玻璃模擬環境、壽命試驗，做好紫外線照射試驗、高濕高溫試驗、氣候循環試驗，結果顯示，真空玻璃熱阻變化小于2%。通過相關試驗檢測可知，真空玻璃內支撐合金材料，金屬疲勞度長達50a，明顯優于建筑使用壽命[4]。真空玻璃厚度最小可達6mm，無須改變住宅窗框，可以直接進行安裝操作，有效減少窗框材料。真空玻璃材質，噪聲污染非常低，因此值得推廣應用。

4 綠色真空玻璃在建筑工程中的應用

4.1 應用標準

圍護結構是建筑節能的關鍵部位。由于建筑物的圍護結構隔熱保溫性能差，導致冬季采暖、夏季空調制冷能耗高。大面積使用玻璃幕墻的公共建筑能耗更高。因此，國家和地方關于建筑節能的標準中都硬性規定了各個朝向的窗墻面積比，這是為了限制建筑能耗而采取的方法。玻璃對現代建筑的作用十分重要，不可或缺。在搬運和安裝綠色真空玻璃時，嚴禁撞擊和震動。同時要避免硬物在玻璃表面劃痕，以免造成不良損傷，縮短真空玻璃使用壽命。真空玻璃封邊部分，嚴禁外露使用。在使用真空玻璃之前，應確保排氣管與保護帽面對室內。當室內外溫度差大于50℃時，則應當采用復合真空玻璃。對普通真空玻璃，應采用垂直安裝模式。

4.2 真空玻璃性能參數

真空玻璃是一種新型節能玻璃。它基于保溫瓶原理，將2片玻璃四周密封，之間形成0.1mm～0.2mm 的薄真空層。由于沒有氣體傳熱，內表面又有起保溫瓶銀膜作用的透明低輻射膜，使真空玻璃的保溫隔熱性能比中空玻璃好得多。真空玻璃的傳熱系數K值可以低至0.6W/（m2·K）以下，與保溫墻體的熱工性能相近。隔熱保溫的同時，還具有隔聲降噪、防結露、提高舒適度等特性。真空玻璃與中空玻璃的區別如表1 所示。真空玻璃可以由不同厚度、不同品種或不同功能的玻璃構成。真空玻璃也因此具有不同的傳熱系數和遮陽系數，以滿足不同氣候地區的熱工要求。真空玻璃的主要性能參數見表2。

表1 真空玻璃與中空玻璃區別

表2 真空玻璃性能參數

4.3 室內環境質量

4.3.1 噪聲

真空玻璃的計權隔聲量在36dB 以上，復合真空玻璃更可達40dB 以上。使用真空玻璃窗或幕墻，可以有效隔絕室外噪聲，改善室內聲環境。

4.3.2 防結露真空玻璃的超強保溫隔熱性能，可以完全隔絕室內外環境溫度，抗結露因子＞75。即使在室外零下20℃的寒冷冬季，玻璃室內表面的溫度與室內空氣的溫差，也不會超過5℃，遠高于結露溫度。

4.3.3 舒適度

真空玻璃超強的隔熱保溫性能易于維持室內的恒溫和恒濕。玻璃室內表面溫度與室溫相差小于3℃～5℃，杜絕了嚴重的冷熱輻射現象，減少了窗前溫度梯度，顯著提高了室內環境舒適度。

5 現代新型建材在工程中的應用

對公共建筑來說，空調制冷、采暖系統消耗較大，且以幕墻傳熱消耗為主，尤其是大面積玻璃幕墻建筑。某地區圖書館圍護結構，以玻璃幕墻設計為主，聯合節能挑戰。為了滿足建筑外形設計要求，1 樓共享大廳，應用高通透性單層玻璃。按照相關計算額抗震和，玻璃幕墻傳熱系數小于1.86W/M，滿足公共建筑節能設計要求。在改造設計中，通過以下措施，有效彌補以下不足：第一，單層玻璃幕墻，面積比例為9.1%；注重幕墻保溫性，以復合真空玻璃材料為主。第二，分析陽光對室內空間的影響，天窗部位設置電動遮陽簾。通過應用真空玻璃，以對流、輻射、傳導方式，降低熱量傳遞，傳熱系數小于0.8W/m2·K，計權隔聲量高于42dB。復合真空玻璃，能夠滿足節能需求。將圖書館主樓可透視部分，應用真空玻璃方式，可以減少電能使用，資金節約量高達28 萬元。表3～表4 為性能參數。

表3 中空玻璃、真空玻璃幕墻性能參數

表4 中空玻璃與真空玻璃能源消耗

6 綠色真空玻璃的未來發展

真空玻璃具備綜合性能優勢，可以推廣應用到綠色建筑高端門窗中。真空玻璃產業的專利技術、產業化水平高，因此必須加大應用重視度。政府部門注重支持真空玻璃產業化發展，不僅要提升建筑節能標準，合理應用節能產品，還需要支持真空玻璃產業化發展，以此促進新型建材技術發展[5]。在玻璃深加工處理中，綠色真空玻璃屬于新型模式，可以有效應用到綠色建筑設計中。綠色真空玻璃屬于行業新事物，必須做好全方位探究與分析，當前關于綠色真空玻璃的應用問題如下：第一，壽命問題。真空玻璃壽命問題，包括真空壽命、力學壽命。采用技術工藝，可以有效確保真空壽命。值得注意的是，告辭廠家生產的綠色真空玻璃，出廠前都必須進行嚴格化檢測，以免出現不合格假冒產品，影響市場競爭秩序。嚴格監督和管理粗制真空玻璃，例如產品未使用吸氣劑，也沒有進行高溫排氣處理，全面保證綠色真空玻璃的性能與質量。針對力學壽命，注重產品優化設計，落實科學生產工藝，制造半鋼化真空玻璃、鋼化真空玻璃，可以顯著提升綠色真空玻璃力學強度。通過復合中空，夾膠方式，可以顯著提升安全性能。第二，成本問題。社會各界比較關注綠色真空玻璃的價格問題，復合型真空玻璃、三玻兩腔中空玻璃，成本價格差異比較小，綠色真空玻璃具備較高性價比，采用自動化技術，有助于提升成品率，推廣應用新材料、新工業制造的綠色真空玻璃。在未來發展中，綠色真空玻璃的降價空間比較大。第三，供應問題。綠色真空玻璃的產業化發展，可以有效處理產品供應問題。部分真空玻璃生產企業，研發出自動化生產線。完成前期調試測試之后，設計產能達到每年60 萬m2。因此在未來發展中，綠色真空玻璃的性價比持續升高，并且設計大量新型生產線，并投入試驗階段。第四，工程應用。通過工程應用，能夠對產品標準予以檢驗。當前所生產的綠色真空玻璃，在多數建筑領域得以廣泛應用。例如天恒大廈，是第一個全真空玻璃大廈，整個玻璃幕墻均選用綠色真空玻璃。如圖2 所示。當前，多數建筑工程都開始廣泛應用綠色真空比例，表5 為簡單列舉的建筑工程應用案例。

圖2 天恒大廈外觀圖

表5 綠色真空比例項目應用統計

展望綠色真空玻璃的未來發展趨勢，討論綠色真空玻璃在建筑工程中的應用創新。在未來發展中，能夠與光伏玻璃聯合起來，實現一體化應用。光伏玻璃在我國的發展歷史長，該類玻璃是利用層壓入太陽電池，通過太陽輻射發電，具備電流引出裝置，電纜特種玻璃。如圖3 所示。光伏玻璃美觀性強，且透光性能顯著，可以發揮出節能優勢，且無需應用燃料，噪聲污染非常低[6]。光伏玻璃可以劃分為薄膜型、晶體硅型。注重雙面玻璃電池間隙、邊緣空隙控制，能夠制作光伏玻璃，透光率約為5%～80%。光伏組玻璃，多應用到非高溫地區。薄膜光伏玻璃輕巧，厚度不大，可以進行彎曲處理，具備良好弱光性，發電效果強，電池轉化效率低。

圖3 光伏玻璃結構示意圖

將光伏真空玻璃應用到建筑工程中，能夠建造光伏建筑一體化，不僅可以為建筑提供電能，還可以發揮出建筑結構功能，屬于節能減排重要表現。但是，在建筑體系中，應用光伏真空玻璃的難度較大。單一光伏玻璃，無法滿足建筑使用要求，在保溫、隔熱降噪方面，光伏玻璃應用優勢不及普通玻璃，因此需要聯合綠色真空玻璃。

將光伏真空玻璃應用到建筑工程中，能夠將建筑作為光伏真空玻璃載體，有效起到支撐作用。在生產流水線上，可以批量化生產太陽能電池板，整體造價低廉，不僅可以應用到建筑結構中，也可以單獨安裝使用。但是，光伏真空玻璃也存在缺陷與不足，不能完全代替建筑材料，且太陽能電池板和建筑材料相互重疊，會產生資源浪費現象，增加施工建設成本。

光伏真空玻璃，可以與建筑工程高度集成。光伏真空玻璃為建筑材料，因此成為建筑工程重要組成部分。光伏真空玻璃與建筑集成技術，具備較高的應用要求，不僅能夠實現發電功能，還需要發揮出結構強度、保溫、防水效果[7]。為了提升光伏建筑一體化水平，必須重視光伏真空玻璃使用情況，將其作為建筑工程重要組成，可以代替建筑結構，例如建筑立面、門窗、屋頂板等，提升光伏真空玻璃在建筑體系中的應用價值。在建筑工程中，注重強調光伏真空玻璃應用優勢，能夠與建筑工程實現設計、施工、竣工驗收同步化。

例如某地區建設的公共建筑，屬于光伏真空玻璃一體化建筑，由太陽能實現建筑供電。公共建筑涉及上千塊太陽能電池板，可以產生較多建立，不僅可以滿足公共建筑內部電力供應，還可以為周邊居民提供電力服務。將光伏真空玻璃應用到建筑體系中，有助于緩解電力能源使用，降低煤炭燃燒發電的不良污染影響。因此，光伏真空玻璃的發展，能夠展示出建筑一體化發展趨勢，為建筑行業發展提供新方向。

7 結語

綜上所述，在現代技術的支持下，城市化發展速度加快。建筑行業獲得較多的發展機遇，同時也面臨較多挑戰。為了緊抓發展機遇，滿足城市現代化發展要求，需要研發新型建筑材料，并且將其應用到工程建設中，全面提升施工建設效率。建筑材料性能質量，對建筑工程質量安全影響非常大。由于時代發展特征與要求不同，因此建筑風格差異也比較大。按照建筑風格走向、功能需求，注重開發新型建筑材料，可以滿足建筑工程發展要求，減少建筑施工的能源消耗，全面提升工程建設效益，應用價值顯著。