新型綠色建筑材料的應用及發展趨勢

劉新華

摘 要：建筑業作為國民經濟中的一個重要基礎產業，在經歷了數十年的摸索和發展后，與以往相比有了長足的進步，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建材的高消耗、環境污染等問題。本文以綠色建筑材料在土木工程中的應用為主題展開研究，介紹綠色建筑材料的概念及特點，論述了新型綠色建筑材料的應用現狀，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展趨勢。

關鍵詞：綠色建材；新材料；可持續發展；循環利用

1 前言

綠色建材是一種綠色、健康、安全、無污染、生態環保的建材，隨著人們生活品質的不斷提升，人們越來越重視綠色建材的使用。隨著建筑業的快速發展，新型綠色建材需求越來越大，常規建材已難以適應目前建筑業的發展需求，而且在應用中也逐步顯現出許多問題。在我國建設行業中，要充分關注和大力發展新型綠色建材，這不僅是為了節省資源和能量，也是為了貫徹節能社會發展的要求。因此，在充分認識綠色建材對建筑業的重要意義時，應盡量選用綠色建材，并在確保建材用量的前提下，加強綠色施工技術和新工藝的應用，確保綠色建材的發展。

2綠色建筑材料的特點

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

與常規建材比較，綠色建材具有節能、低碳等優勢。在制造綠色建材時，所采用的原料主要是固體廢料，從而達到回收利用，節約能源和保護環境；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生任何的影響。綠色環保建筑材料具有下列特征：

（1）綠色節能性：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，還可以達到對固體廢物的無害化處置，同時還能兼顧綠色和節約的優點。

（2）循環利用性：綠色建材經過適當的加工，經過檢驗后可以重新應用到土建工程中，取得了良好的社會效益。

（3）環境友好性：在建設項目中采用綠色環保建材，可以保證在建設中不會產生任何的危害，而且對周圍的環境也是十分有益的。

（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。

3新型綠色建筑材料的應用現狀

3.1新型綠色建筑材料在頂端設計中的應用

作為一種新型綠色建材，它不僅在機械方面表現得更為出色，而且對周圍的生態環境也沒有太大的損害，因此在實際應用中有著很大的應用前景。從以往工作的實踐看來，目前環保建材的使用較為成熟，然而其在頂層的運用至今尚需深入探討。首先，要使頂端設計的綠色建材更具合理性，必須要對頂端設計的工程項目進行全面的認識與剖析，確定其真正的需求，并能有效地選擇當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，而在設計中，既要兼顧建筑的建筑技術，又要兼顧城市的規劃，還要兼顧到建筑頂端設計的流線的流暢性，對于某些具有特定頂部形態的建筑，工作人員還要從新型綠色建材的特性入手，確定其能否達到特定形態的頂部構造要求，并盡量采用環保建材；從城市的規劃角度來看，頂端設計結構一般都是在空中，這樣才能在眾多的建筑項目中鶴立雞群，所以在頂端設計的時候，工人們可以根據頂端結構的特點來調整頂端的形狀，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用

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

4新型綠色建筑材料的具體應用

在我國，綠色建筑材料的發展已進入了一個新的階段。當前，我國發展“綠色”的經濟技術標準包括：節地、節能、節水、節材和環保等。

4.1外墻的節能設計

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

在綠色建筑的外墻節能隔熱工程中，為了防止火災，必須盡量減少采用某些無機隔熱材料。無機隔熱材料具有良好的防火效果，但也有一些缺陷，比如珍珠石的質量很高，易吸收水分，容易引起墻體裂縫等。由于有機與無機材料之間的矛盾，提出了一種新型的有機-無機復合墻體隔熱材料。這種新型的原料生產成本高，缺乏市場競爭力。但是，它的發展潛力和優越性仍然非常顯著。

4.2外墻的節能設計

門窗是建筑物的外部防護構件，其開放部分不僅要達到屋面的采光和透氣要求，而且要達到節能效果。有資料顯示，目前國內的窗體能源消耗約40%，相當于世界上其他發達國家的2%-3%，其中最主要的因素是玻璃鋼。

當前，中空玻璃、真空玻璃和Low-E玻璃是當前綠色建筑的節能設計的重要組成部分。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的發展而迅速發展的，現在已經成為了建筑行業的主流，但它的缺點在于生產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，如果有蒸汽進入到空心層，就會對照明的影響很大，而且損壞后很難再進行替換，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特的吸音膜，它的隔音性能非常好。但是，由于我國的技術成熟程度和規模化程度，我國的真空玻璃還處于起步狀態，與空心玻璃相比，它的制程更加的繁瑣，而且投資也比較高，不宜大規模應用。本文就當前生產節能型玻璃所面臨的問題，提出：一是要加強產品的質量關，保證產品的品質，健全有關的工業標識和國家標識，并加以實施；同時，要注意選擇新的材質、新的制造方法、改進技術、減少生產費用、注意回收再利用、綜合多種不同玻璃的節能和隔熱性能，開發出更適用于今后的環保工程。

5 新型綠色建筑材料的發展趨勢

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（即轉變的溫度）下會產生相變的形態，并通過相變的方式來吸收或放出許多的相變潛熱，因此可以實現熱量的儲存或釋放。相變介質由于其儲存密度高、儲存能近似等溫、過程易于控制等特點，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境中發生變化。以固-液相變為例子，當被加熱至熔融時，會發生由固體向液體轉變，在此期間，物質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，使其發生由液體向固體的反向轉變。在這兩個轉變中，所存儲或放出的熱量叫做相位潛熱。在物質形態改變之前，物質本身的溫度基本保持不變，而在轉變結束之前，它會產生較大的熱量，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列出了不同于常規絕緣體的不同特性。由此可以看到，相變技術在節約能源和隔熱上具有明顯的優越性。

當前，固-固相變蓄熱體和固-液相變儲熱器是當前綠色節能型建筑的重要組成部分，固-固相變蓄熱體分為三大類：無機鹽、多元醇、高分子交聯型；固-液相變蓄熱體分為三大類：無機型、有機型和高分子型。

在固-固相變蓄熱型儲熱體中，以無機鹽為代表的是以各種結晶形式存在的各種形式的無機鹽為基礎，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，因而很難用于實際工程。多元醇相變物質具有大的相變焓和高的轉變溫度，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。它的缺點是：超過一定的轉變溫度，就會從固體轉變為可塑性結晶，由于塑料結晶水蒸氣壓力大，易于提純，因此必須采用密閉的容器，使得固-固相變的優點很難得到最大的利用。采用聚合物交聯型相變儲熱器，解決了傳統的不交聯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，應用前景廣闊。

5.2納米材料

基于納米技術和納米顆粒的新型建材，不但可以彌補現有建材的一些缺點，而且可以充分利用現有建材的性能和性能，為今后的綠色建材發展提供了有益的參考。目前，納米材料主要應用于環保、太陽能轉換、混凝土材料改性、智能開發、門窗玻璃和周邊防護結構等。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點，但由于其廣泛應用于建筑，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用與發展還需要進一步完善。

納米材料是一種新型的綠色建材，它在建筑材料、建筑結構設計、加固改造等領域都具有重要的作用，但是它自身所散發出來的微細粒子對動物和動物都會產生不可忽略的傷害。當前，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行預防，對納米建材廢料的凈化與處理進行提純和分類，并制定相應的行業規范以減少對人體的危害；在此基礎上，充分發揮納米材料的特性，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；加強對材料回收、利用和再加工工藝的改進，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境污染。

6結 語

近幾年來國內外建筑行業大力發展和推廣綠色建筑材料，在我國，綠色建筑材料的發展已進入了一個新的階段。當前，我國發展“綠色”的經濟技術標準包括：節地、節能、節水、節材和環保等。本文對當前國內外使用的幾種綠色建材進行了總結，并對其中的問題進行了簡單的剖析，并提出了今后的發展方向：

（1）注重多種材料的復合使用。研制開發復合材料，包括物理材料與化學材料的復合，有機材料與無機材料的復合等，以彌補某種單一材料所存在的缺陷，發揮材料各自的優勢，改善其工作性能。

（2）注重材料的循環利用。建筑作為自然環境的一部分，只有注重建筑材料的循環利用，未來的建筑才能朝著低碳、綠色的方向發展。將新型材料應用于建筑中，不僅要關注其是否帶來建筑能耗的減少，還要強調能源和材料循環化利用，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）開發研制新材料、新技術以改善現有材料在綠色建筑應用中的缺陷和不足。關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、多功能化的方向發展，并確保產品有益于人體健康，改善生活環境。

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