新型環保建筑材料在房建工程中的應用

安愛峰

(山西興城建設工程有限公司，山西 太原 030000)

房屋建設領域因其專業多、建設周期長、材料需求量大等特性而具有很高的能耗特征，其能源消耗量已經達到了世界能源消耗量的30%左右，并且還在不斷增加。在我國，建筑廢棄物的年產量高達35億t，但其資源利用率卻不到5%[1]。目前，我國城市建設中存在著大量的建設廢棄物，這些廢棄物對城市地表土壤、河流和地下水等環境的污染問題。同時，目前國內每年新增建筑較多，其中絕大部分都面臨著圍護結構隔熱性能差、空調采暖工效不高、終端換熱效率不高等高能耗問題。為了改善我國建筑業的高耗能狀況，適應大跨度，大荷載，高塔式結構，超深層現代施工特征[2]，新型環保建材的開發與應用，是當前全社會亟待解決的重大課題，有著廣泛的市場前景。

環保建材是材料科學的一個重要發展趨勢，是當今建設項目的關鍵材料。在世界范圍內，新的環保建材又被稱作環保建材和生態建材，它的特點是生產不產生污染，功能實用，外觀美觀，對人類和環境沒有毒性影響等特性。在30年前，西方發達國家就已經對新型環保建材給予了足夠的重視，并在實際工作中，對新型保溫材料、節能材料及絕緣材料等進行了大量的使用，從而使建筑業的成本得到了極大的降低，同時還提升了資源的利用率。但是，在這一領域，我國的研究卻相對滯后，遠遠落后于發達國家。本文對目前我國房屋建筑行業中環保建材的主要使用現狀作了簡要介紹，并對今后環保建材的發展方向作了展望。

1 新型環保建筑材料的概念及特性

新型環保建筑材料屬于一種比較籠統的一種泛化概念，但在建設工程業界對其有比較清晰的界定，它通常是一種與傳統砂石或磚瓦等建材的新型材料類別，包括新型墻體、防水密封、保溫隔熱以及裝飾裝修等材料[3]。在整個生命周期中，包括原材料收集、生產制造、使用、循環利用等方面，對周圍的生態系統產生的不利沖擊要降到最低，并對人體的身體有益，必須具有“環境調和”的作用。

總的來說，與常規的建材相比較，新的環境友好的建材應該具有低能耗，低污染，多功能等優點。新的環保建筑材料是當代科學技術發展的結果，其特征主要有：1)在力學性能、使用年限和功能性等幾個層面上，符合建筑物的應用需求；2)環保，與可持續發展相一致。也就是在使用的過程中，不產生破壞生態、污染環境的有毒物質，從而可以降低碳排放，減少對地球的生態負擔，并可以實現可持續的利用；3)具備創造一個舒適健康的環境，給人們一個溫暖的生活環境的素質和能力。

2 常用新型環保建筑材料的分類與簡介

2.1 新型混凝土

新型混凝土是向混凝土原料中添加了諸如纖維、礦物質等添加劑而形成的一種建筑材料。通過對其進行改性，既可以提高其各項性能，又可以減少其對環境的污染。例如，具有凈化空氣和調節環境溫濕度功能的硅藻混凝土，被廣泛應用于高端裝飾和裝修項目；摻有各種礦物的彩色混凝土，可以根據空氣中的水分而改變其顏色；利用該泡沫技術生產的水泥具有質量輕、環境友好、造價低等優點；它具有良好的抗旱性能，在工程建設中被普遍采用。

2.2 新型復合纖維材料

隨著我國土木工業的不斷發展以及材料科技的不斷進步，各種新的復合材料在建筑領域得到了廣泛的應用，而新的復合材料以新型復合纖維材料為主。它是一種高強度，輕質，耐腐蝕的新型建材。它具有良好的可塑性和其他一些特點，特別適用于高端裝修和高層輕質建筑。例如，在建筑業中，最受歡迎的就是FRP，它采用的是塑膠纖維和強化纖維，具有輕質、高強度、耐磨等優點。雖然不產生環境污染，但也有一些缺點，如生產工藝復雜，產量低，價格高。所以，一般都是在中高檔的裝飾中使用。隨著工藝的不斷完善及成本的不斷降低，這種新型陶瓷材料將會在更多的領域中被廣泛使用。

2.3 新型石膏，自保溫磚，復合保溫材料

近年來，伴隨著對新型建筑的大力推行，新型石膏、自保溫砌塊、復合保溫材料等新型建筑材料在市場上不斷出現，它們具有良好的整體特性，尤其適用于生產各種預制組裝式結構件或裝飾件，以及臨時用房。此外，這種新的金屬還具備良好的耐候性和加工性能。將其用于建筑施工，不但可以大大地改善施工質量，而且可以大大地減少施工成本，而且還可以達到“環保”、“生態”的目的。

2.4 光伏太陽能板

在高緯度地區的鄉村自建住房的房頂上，采用光電太陽能板等建材，可以達到節約能源、減少排放的目的。另外，在保證住戶用電的前提下，將太陽能電池片接入到國家的電力系統中，為安裝單位創造了可觀的經濟效益。在西部邊遠的鄉村，人們以焚燒稻草作為主要的供暖手段。在我國西部邊遠山區推廣使用太陽電池可從根本上緩解我國農田燃燒帶來的空氣污染。

3 新型環保建筑材料在房建工程中的應用

3.1 植物纖維材料

在土木建筑中，一座大樓的頂部通常是整體的裝飾。為了凸顯其自身的特點，建筑物的頂部往往被加工成各種形狀，這就需要具有良好的柔性、可塑性和穩定性。以其優越的性能和環保的特點，在屋頂的裝飾中得到了越來越多的運用。例如，當建筑師在進行“M”字形屋頂的時候，常規的建材的塑性和延展性都不能滿足建造的需要，如果采用這種新建材，既可以保證建造的環保，又可以獲得更加優美的外觀。

作物的纖維性物質，一般是由秸稈、廢棄的木材和竹子組成的。我國地域廣闊，是一個農業強國，在我國，有非常多的作物，竹子、木材等，它們都是可再生的生物能源。利用這種新的環保建筑材料來取代傳統的磚瓦和砌塊，可以極大地節約自然資源，降低能源消耗。

此外，與常規的完工的木質材料和竹子材料相比較，使用這種材料生產出來的建筑材料不但更加的適合可持續發展的概念，還具有高強度、零污染的特點，具有明顯的社會與經濟效益，例如，一種新型的環保建筑材料NFPR(植物纖維增強樹脂基復合材料)的機械性質，并從聲學、阻燃性、耐老化以及有毒物質的釋放等角度，對其在室內隔音屏障、裝飾材料等領域的功能性使用特征進行了歸納，并提出了NFPR環保材料在建筑用紡織品中的未來發展方向。

新型環保材料憑借著環境友好、節能低碳的特征，已經得到廣泛的研究和應用[4]。但是，由于受到了應用環境的限制，其應用領域還是比較有限的，比如小型莊園、農場等。所以，可以利用復合工藝來擴大它的應用環境，從而獲得更好的發展。

3.2 粉煤灰質材料

環保墻材有加氣混凝土砌塊，EPS磚，混凝土空心磚，模板混凝土等。加氣混凝土磚是一種具有輕質、隔熱、抗震、節能的多孔混凝土制品。EPS的磚塊是用聚氨酯泡沫材料制作的，聚氨酯泡沫材料是用輕質聚氨酯材料，灰泥和混凝土材料制作的。EPS磚塊對環境友好，節約能源。空心度為40%～70%，其特點是：輕質、防火、隔音、保溫、防滲，抗震；它具有使用壽命長，無污染，節能等優點，并作為主體建筑，可以極大地改善建筑的承載力。水泥空心磚是從工業廢棄物中提取出來的，是現代建筑市場上非常需要的一種節能、環境友好的建材。

粉煤灰是火力發電廠燃煤鍋爐排放的一種工業廢料，它的排放量很大，帶來了灰塵和其他環境的污染。通過對粉煤灰進行資源化，將其用于生產燒結磚與墻地磚等建筑材料，不僅可以對工業廢渣進行高效利用，還可以解決傳統制磚工藝造成的資源消耗問題，從而實現變廢為寶。

雖然粉煤灰制備的各種類型的磚受力有一定的限制，其硬度和剛性略低于混凝土磚，但是其性能價格比在非承重墻體中的使用價值較高。在非承載墻體中使用了蒸煮粉煤灰磚，并利用組合式圈梁形成柱提高了墻體的抗震能力，從而有效地擴大了蒸煮粉煤灰磚的適用范圍[5]。采用粉煤灰加氣混凝土砌塊，將其用作高層建筑的內襯墻體，并進行實驗比較，研究其自重輕、施工周期短的特點。目前，粉煤灰質的建筑墻體已經得到了很大的推廣，除了以上提到的非承載式墻體，它還被用于地面磚和節能墻板。

3.3 泡沫玻璃

新建材的市場結構復雜，建材品種繁多。很多建筑企業在進行建筑外墻保溫工程的設計時，都會對建筑材料進行全方位的調研，以性能價格比為主要的參考標準。當前，傳統的建筑外墻保溫技術都是在外墻上加一層保溫層，利用多種材料的結合方式進行保溫。該方法的總體運作流程簡單，但成效明顯，可以在工程施工中推廣使用。在不同的區域內，不同的氣候條件存在著明顯的差別。若在房屋墻壁內加一層隔熱墻，則可使房屋的耐寒性得到很大改善。另外，在建筑物的外墻上增加一些隔熱材料，也可以使建筑物的室外空間得到很好的利用。同時，在此基礎上，對建筑保溫墻體進行后期維修，不會對居民的工作、生活產生太大的影響。

泡沫玻璃是一種以廢棄玻璃、瓶罐碎片等為原料，加入發泡劑、改性劑、助劑，在高溫下進行攪拌與熔融，是一種典型的廢棄物資源化產品。該產品的制備工藝既可實現對工業廢渣的高效利用，又無廢水、廢氣及廢渣的排放，具有顯著的環境保護效果，是一種極具發展前景的新型環保建材。

除了具有顯著的節能、隔熱性能之外，泡沫玻璃材料的內部填充了大量的1～2mm的氣泡微孔，這讓它具有了一定的隔音、降噪能力。在用于吸聲的過程中，通常采用開孔的泡沫玻璃，利用水泥砂漿等粘結劑將其與結構底座結合，可以在潮濕或振動的環境下長期使用，但是一些研究表明，在某些情況下，普通的泡沫玻璃還無法達到降噪的效果。對此，一些學者提出了改善高溫煅燒過程，增加了材料的開空度，進而改善了吸聲性。一些研究人員通過在原有的玻璃泡沫的表面穿孔來提高其吸聲性能。

3.4 膜材料

隨著人類生活水平的提高，環境保護意識的提高，新的環保建材被越來越多的用于建設項目。將新型環保建筑材料應用于土木工程的外部建設，既可以節省建設費用，又可以提升建筑的美觀度和隔熱性能。在西北地區，外墻保溫是一項非常重要的工程。選用具有良好隔熱性能的材料，能夠保證室內溫度比較穩定，在冬天，在城市供熱時，可以降低二氧化碳的排放，同時還可以防止燃燒煤、秸稈造成的空氣污染，從而實現節能、環保的目標。為使建筑物的外墻具備高抗震、高保溫等環保節能特征，建筑企業往往會在外墻的設計中對新型環保建材進行合理的選用，進而達到對資源進行高效回收的目的。

被譽為“第5代建筑材料”的薄膜，它的特點是：透光性好，重量輕，強度高，具有抗紫外線等特性，并且具有良好的防火、保溫性能，還可以進行循環再利用，屬于比較前沿的一種新型環保建筑材料。用于建筑的復合型薄膜材料，具有良好的化學穩定性、環保、無污染、高的透光率、節約了照明成本，因此被廣泛地用于大型公眾建筑。例如：北京水立方，上海的體育場，深圳的寶安體育場等等。以上海世博會意大利館內墻、福建青口文化中心和杭州五洲國際廣場為例，對單層、雙層和多層空氣墊的ETFE薄膜結構進行了詳細的分析，并提出ETFE薄膜以其輕質、環保和環保的突出特點，在今后的發展中具有更加廣泛的應用前景。在城市建設中，由于薄膜具有厚度極薄、自清潔性能好、張力小等特點，在城市建設中得到了廣泛的應用。具有大跨度、高透光性等優點，與現代建材的應用要求相匹配，在城市綜合體、大型公共建筑中具有很大的應用前景。但該技術存在著燃燒時會產生毒氣、操作時需充入空氣保持壓力等問題，造成了造價高昂、隔音效果不佳等問題。當遇到下雨或有冰雹時，異常噪音會比較大。所以，在進行消防安全設計時，必須綜合考慮使用場合、成本和消防要求等多種因素。

4 新型環保建筑材料的推廣應用建議

上述內容主要分析了我國新型環保建筑材料的現狀與基本情況，筆者將對新型環保建筑材料的實際應用問題進行全面分析，以期解決新型環保建筑材料在實際推廣應用中的各種問題。

4.1 確立環保發展思想，推動新的環保的建材

新型環保建材是適應新時代生產力快速發展的產品，其推廣應用要在完善的市場體系下，將市場需求與新型環保建材的特點相結合，自十八大以后，環保、協調、可持續發展已成為國家經濟和社會發展的主題，對建設行業的環境保護給予了空前的關注。所以，順應這一發展潮流，不斷開發、應用更多更好的環保建材，已是建筑業發展的必然趨勢。因此，我認為，國家和有關部門應該采用分階段推進的策略，從北上廣三個一線城市開始，逐漸向二三線城市推進。

4.2 以環保建材為核心，實現銷售結構的優化

要推動新一代環保建材產業的發展，建材制造商必須加強對建材的質量控制和設計，從根本上提高建材的功能性，凸顯建材的核心價值；完善“產、銷、用”一體化發展格局。針對這一問題，有關行業協會應起到積極的引導作用，以自己的知識產權為核心，以發展自己的技術和市場為導向，在此基礎上，致力于建立一條新的環保材料的產業鏈。有關部門要堅持市場導向，制定引導方針，逐步增加新建材的使用比例，持續優化生產和銷售結構；從而保證新的環保建材產業的健康發展。

4.3 加強科技研究與開發，增強核心競爭能力

建材的研究與開發耗時較長，在此過程中，企業既要積極地投入到土木建材的研究開發中，又要充分地整合和使用眾多的科研單位和科研機構的資源。所以，有關部門應該將科研機構、高校、企業的技術資源進行整合，開發出先進技術，并將其應用到具有優勢的項目中，從而促進國內建材研發技術的新突破。同時，要根據國內的國情，積極引進和改進國外的先進技術，使其達到更高的技術層次。

4.4 制定相應的扶持措施，加速推進環保建材的推廣和使用

目前，無論是國家還是市場，都將重點放在了對工程技術的運用與研發上，而制定的相關政策也將重點放在了促進新型環保建材的使用上。因此，相關的主管單位與各地政府要根據本地的具體條件，及時制定相應的新原料補助措施；建立健全新建材應用標準的相關政策體系。鼓勵、引導更多的用戶采用新建材，為環保建材在市場及實踐中的應用和推廣提供更多的便利。

4.5 強化整體規劃，打造環保建材制造中心

要想普及和使用環保建材，就必須有一個優良的生產設施做載體。對此，有關單位要根據實際情況，從整體上進行科學的設計。在一些經濟基礎比較好的國家中，要與一些產業龍頭公司展開重點的協作，一起探討構建出一種新型環保建筑材料的產業集群(生產基地)，讓這種新型環保建筑材料的生產、加工、銷售全產業鏈更加完善，從而構建出一個地區的核心競爭力，從而達到雙方的雙贏。

4.6 加強市場分割，建立起一套新的環保建材的行銷制度

加強市場體制的劃分，推動新型環保建材逐漸替代常規建材，是建立新型環保建材市場的主要措施。有關部門和行業協會要始終堅持以市場為導向的原則，對市場的布局進行更多地優化，對市場的劃分進行改進，構建出一個具有中低檔次、分布平衡的新型環保建筑市場體系。各部門及有關企業要加強宣傳，充分利用廣播、電視、兩微一端等媒體的優勢，對新物質進行宣傳，為廣大群眾打下良好的基礎。同時，還可以通過與其他公司合作，共同組織有關的專題展會，以促進更多的公司對環保建材的重視和應用。

5 新型環保建筑材料的發展方向

目前，隨著科學技術的不斷進步和人們對房屋建筑的需求不斷增加，房屋建筑工程向“高、大、深”方向發展，高溫、海洋、地下等苛刻的施工條件對房屋建筑材料的性能也有了新的需求，再加上“碳中和”、“碳達峰”的大背景，傳統的建筑材料已經不能適應現代建筑的需求，因此，研究開發和應用新型環保建材成為必然[6]。

“無毒”、“無污染”是人們追求的“環保”的要求，而“輕質”、“高強度”則是提高建筑質量的一種重要手段。所以，將來的環境友好型建材應該是低污染、輕質高強的建材；具有配套化、勞動強度小等特點。從總體上看，環保建材的開發趨勢有如下。

1)節省能源。在生產、運輸和使用的各個環節中，需要較少的自然資源和有限的不可再生能源，并且能夠進行資源循環，降低對地球生態的負擔，采用環保水泥，環保玻璃等環保材料。

2)環保類型。隨著人類對環境保護的認識日益提高，傳統的會對環境造成危害的建筑材料將會被淘汰，而對環境友好和健康無害的建筑材料將會成為今后發展的主要方向，比如可降解塑料、人造麥秸稈等。

3)通用性強。隨著建筑功能的多樣化，對新材料的開發也提出了多樣化的需求。對保溫等提出了要求，同時還應該具備抗菌、防霉、除臭以及自清潔等多種現代化功能，比如防蟲蛀材料、防銹鋼筋、免抹灰清水混凝土等。

4)智能式。伴隨著科學技術的不斷發展，人們越來越傾向于向智能方向發展，智能材料也越來越受到人們的關注和開發。智能材料指的是，材料本身具有一定的感知和調整能力，比如自我診斷、破壞預報、變形自調整或者震后自修復等。與此同時，智能材料還可以進行再生利用，比如變形感知混凝土、智能調光玻璃、自恢復鋼柱腳等。

6 結語

在建筑工程日益復雜和不斷變化的今天，常規建筑材料已很難再達到其對建筑工程的要求，同時其節能環保和可持續發展的缺陷日益凸顯。新型環保建筑材料在施工過程中污染小，在使用過程中不會對人類及周邊的環境造成任何傷害，并且節能低碳，具有重量輕、強度高等優點，與當今高聳、大跨、重載等建筑的建筑特征相吻合，適用于海上、高空、地下等惡劣的建筑環境，也是進行現代建筑的重要依據。本文重點闡述了植物纖維材料、粉煤灰質材料、泡沫玻璃以及薄膜材料等在建筑施工中的運用，并提出了今后發展的重點，這將有助于推動新型環保建材的進一步開發與使用。