綠色建筑材料在土木工程中的運用

黃興超, 鄭衍旭

（1淳安縣住房保障和房屋征收服務中心，浙江杭州 311700；2浙江宏通建設有限公司，浙江杭州 311700）

自混凝土面世以來，建筑工程的發展越發迅速，近年來建筑工程的數量呈倍數發展。混凝土原材料來源廣泛、極佳的可塑性和良好的力學性能，以及經濟成本極低的特點使得其在建筑工程中被廣泛應用，然而混凝土生產和應用過程都會產生極大的粉塵污染，使得周圍環境受到影響［1］。值得注意的是，傳統建筑材料的應用不僅會造成資源的浪費，并且對環境的影響也較大。隨著近年來大氣污染和溫室效應越發明顯的趨勢，人們對于環保的追求愈發濃厚，綠色材料的開發和應用不僅可以一定程度上實現對資源的回收和重新利用，更可以在施工階段減輕環境的污染，并且現階段的綠色材料在施工過程中也有著一定優勢，可提高建筑工程的整體質量，促進建筑工程的可持續發展［2］。

1 綠色建筑材料涵義及特點

綠色建筑材料是經由現代清潔技術所生產的新型建筑材料，其原材料大多為無法利用的廢棄物，在生產過程中避免了傳統建材的粉塵污染，且施工過程簡單易行，失效后的回收也較為簡易，因此可以實現生產-施工-回收過程的零污染［3］。雖然綠色建材脫胎于傳統建材，但其與傳統建材相比具有種類多、能耗低、施工簡單等優勢，不僅可以在功能和性能上替代傳統建材，并且有著更為卓越的使用效率和應用角度。按照國家發展改革委和國家住房城鄉建設部對建筑工程的最新評估修訂的《綠色建筑行動方案》對綠色建筑和綠色建材的定義，綠色建筑是在建筑工程穩定服役的期間內，整體建筑都需要達到最大化對資源的節約利用和對環境的友好性質，而綠色建材則是無污染并且提供良好無害功能的環保建材［4］。

現階段建筑領域對綠色建筑材料的應用對經濟發展和社會進步兩個方面均有著明顯的助力，這主要體現在綠色建筑材料滿足了新時代下的民眾的追求和需求，環保節能的建筑物有益于人們的身心環境，提升工作效率。且綠色建筑材料的優良性能也保障了建筑物的多功能性。然而綠色建筑材料的標準較為嚴苛，需要具備以下三個特點：其一，綠色建筑材料的原料通常是由廢棄的工業制品或材料制成，以減少資源的浪費并且減少經濟成本；其二，綠色建材需要保證在服役過程中沒有污染和有毒物質的產生，保證安全性；最后，需要保證回收過程的可行性，實現零污染的閉環［5］。

2 綠色建筑材料分類及應用現狀

現階段對于綠色材料的設計和開發設計多個方面，根據自身的應用范圍和承擔的功能可以分為節能型和安全型等，為保證建筑工程的功能完整性和穩定性，以及保證資源的合理利用和減少浪費，綠色建筑材料需要根據不同的建筑功能和建筑工程所處的服役環境進行選取。以下介紹市場上常見的綠色建筑材料。

2.1 保溫隔熱材料

常見的綠色建材的生產原材料和生產工藝使得其通常具有多孔結構，多孔結構使得材料通常具有較為穩定的保溫性能。保溫材料的選擇可以有效延緩建筑物內的溫度交換，使建筑物可以達到冬暖夏涼的效果，并且可以降低夏天使用空調的能耗問題［6］。而在綠色建材中，常見的保溫隔熱材料有聚苯類保溫材料和防火彩鋼這兩種主要產品。聚苯類保溫材料是以廢棄的有機聚苯乙烯等材料制成，實現對有機工業廢物的回收利用，且有機材料的穩定性較佳，使用壽命長。而防火彩鋼板則是以經過發泡處理后的水泥基材料為主制成的板狀材料，兼具水泥基材料高強度和高可塑性的同時，具有密度小、抗震等特點，均衡的性能使得防火彩鋼板成為土木工程領域中使用較為廣泛的材料，但缺點是其制造工藝較為復雜，使得成本較為高昂［7］。

2.2 新型墻體材料

除了應用在夾層和屋頂的保溫隔熱材料之外，建筑物保溫系統也同樣需要考慮到墻體材料。常見的綠色建材分類下墻體材料的保溫體系的鋪設主要以外涂覆外墻保溫板或者是構建雙層墻體等方式進行。市場上現流行的外墻保溫板以菱鎂質泡沫材料和巖棉、玻璃棉材料為主，而雙層墻體的構建則是為了將保溫材料置于墻體中間來達到保溫體系的完整性［8］。

2.3 裝飾材料

傳統的裝飾材料以油漆和木材為主，油漆中含有的甲醛較多難以發散，危害人體健康，而以硅藻泥為主的新型裝飾材料則是以純天然材料為主制得，具有豐富的微量元素，且硅藻泥的吸附性較強，不危害人體健康的同時更可以吸附裝修中的有害物質。液態壁紙作為有別于硅藻泥類產品的水性涂料，不僅具有傳統油漆的整潔和穩定特性，還擁有防潮和抗污的能力，穩定服役的同時不易開裂，維持建筑的美觀性［9］。

3 土木工程施工中綠色建筑材料的實際應用

3.1 外墻施工

在建筑工程中，建材的選擇往往需要考慮到多方面的因素，在開展工程之前，相關人員會對建筑物進行分析。對于綠色建筑而言，建筑物通常在綠色環保的設計理念下具有一定的節能效果，最為常見且應用最為廣泛的就是保溫系統。而對于外墻而言，建筑工程不僅需要滿足保溫節能等特點，更需要滿足建筑物的基礎特性如防水、防火等。在前文中提到了雙層外墻設計或外墻涂覆保溫材料等是較為流行的設計。然而基于經濟方面的考慮，加氣混凝土砌塊是對于保溫外墻設計的一個優質可選項，作為以保溫砂漿和空氣為保溫介質的加氣混凝土砌塊的造價僅比混凝土稍高，而選用的保溫砂漿通常為高分子材料或無機保溫材料，安全無污染［10］。

除了選用保溫材料作為墻體材料外，在外墻框架搭建完成后也可以選用金屬飾面來對墻面進行美觀度上的優化和保溫效果的升級，同時金屬飾面的包裹使得墻面水分流失減少，降低施工成本。同樣的外墻包裹材料還有聚氨酯泡沫等，通過對墻根和梁柱等建筑節點的包裹不僅可以提升保溫性能，還能一定程度上防止混凝土的開裂［11］。

3.2 屋頂施工

對于建筑物的屋頂設計而言，屋頂材料的選擇需要考慮到兩個重點問題，其一，屋頂材料所服役的環境隨季節變化較為頻繁且明顯，夏天的高溫和日光直曬對屋頂材料具有較大的破壞作用，需要材料具有較為優良的穩定性，其二，則是屋頂材料對夏季高溫的隔熱效果。隨著光伏技術的改良，太陽能材料的選擇則成為節能建筑中較為重要的一環，將太陽能電池板和太陽能熱水器等多種利用自然能量的器件鋪設在屋頂，不僅有著隔熱的功能，也能減少用戶對電量的消耗［12］。除此之外，為了使屋頂具有良好的隔熱降噪功能，為達到建筑屋頂隔熱35mm的倒置隔熱層，加上如人工草皮、隔熱涂層等外涂覆式設計，就可以將夏季室內的溫度降低3~5 ℃。并且，屋頂中受太陽輻射最為嚴重的部分可以添加反射隔熱涂料來延長屋頂材料的耐久性以及加強隔熱效果。值得注意的是，屋頂的設計不僅要考慮隔熱，冷熱交替和環境的影響也會對材料的結構有一定程度的破壞，因此屋頂經常會發生漏水等問題，部件之間的連接處可以選用彈性較大的高分子結構膠防止部件的變形，綠色植物的選用則更能體現綠色建筑的特征以及美觀度［13］。

3.3 門窗施工

門窗有別與墻體材料和屋頂材料，不僅需要考慮熱交換和噪音的隔絕，更需要注意自然光對室內的透過程度，針對門窗來合理設計自然采光可以降低燈具的依賴性，最大化對照明方面的資源進行節約。故而門窗材料的選用在合理的門窗設計下，額外為門窗的功能性進行提升。其中，中空玻璃和鍍膜玻璃是玻璃材料中降低熱交換和噪音隔絕的兩大主流應用，以中空玻璃為例，在不影響光源透過率的前提下中空玻璃的傳熱系數高達2.1W/(m2?K)，而鍍膜玻璃對光源的遮擋效果可達70%以上。對建筑物采用恰當的工藝，不僅可以實現降低夏季強烈光輻射造成的高溫，也可以實現充分利用冬季對室內的保溫作用，從而降低建筑的使用能耗［14］。

4 結語

節能設計依然是建筑領域對綠色生活理念的重要體現，隨著綠色材料技術的快速發展和成熟，節能效率已經有了較為明顯的提高，然而現階段我國綠色材料的設計仍有較大不足，材料的選擇十分有限，且針對新能源技術的開發和利用仍然是較為薄弱環節。我們需要不斷地創新和發展更為環保、更具功能化的綠色材料，在兼具建筑工程美觀性和舒適性的前提下，貫徹節能環保的理念，提高建筑的整體節能效果，兼顧經濟、舒適和安全三個基本要求下，盡可能達到綠色節能的新型生活方式，促進建筑工程領域的節能環保發展。