浅谈现代新型建材在工程中的应用

刘文宽 舒亚飞

（中建七局第四建筑有限公司，陕西 西安 710000）

由于新型建材种类比较多，且功能不同，为了充分发挥出建材效果，需要采用科学的措施，以此实现绿色环保、节能降耗目标，从根本上促进建筑行业发展。在现代技术支持下，促进经济发展。城市现代化进程日益加快，为建筑行业带来较多发展机遇。为了抓住发展机遇，满足城市化发展要求，需要研发新型建材，全面提升施工效率。建筑材料性能质量，对建筑工程质量影响非常大。

1 新型建材在工程中应用的意义

1.1 节约资源

在建筑工程建设中，存在严重的材料浪费问题，多是由于材料选择不合理，导致材料尺寸、标准不满足标准要求，加大资源损失率。通过应用新型建筑材料，可以优化建筑工程结构设计[1]。新型建筑材料，可以降低成本支出，环境保护力度强，可以避免资源浪费，满足可持续发展目标。

1.2 改善居住环境

对常规建筑材料，只注重降低材料成本。技术应用期间，逐渐暴露出建筑材料不足与缺陷，质量缺陷比较多，会严重影响人体健康与环境。在建筑工程设计中，应用低成本、低质量材料。当遭受自然灾害侵袭时，极易导致建筑损毁，还会影响人体健康[2]。因此，合理选择建筑材料，可以减少污染影响，加强工程质量与效果，同时可以发挥出保温、防潮效果，建设优质居住环境。

2 项目概况

某建筑工程为公共建筑项目，建筑总面积：25821.81m2；室内装修区域面积：9117.5 ㎡；地上6 层：建筑面积12130.64m2，装修面积9117.5m2。为了执行地区绿色节能建筑建设要求，该建筑均采用节能绿色真空玻璃，该文就绿色真空玻璃应用问题展开讨论。

3 绿色真空玻璃

玻璃功能在于采光和通风，在建筑物中属于重要建筑材料。然而，传统玻璃无法阻绝紫外线，也不能按照气温变化，对室内温度进行调整，因此作用效果不佳。但是，应用新型绿色真空玻璃，既可以降低建筑能耗，也可以发挥出隔热隔音效果，为人们提供安全舒适环境，有效过滤紫外线，减少不良影响[3]。图1 为真空玻璃结构图。

图1 真空玻璃构造图

玻璃幕墙与窗户能源消耗，占据建筑总能源消耗的50%，基本满足超低能耗要求。建筑幕墙与窗户，必须满足节能化要求。为了实现玻璃幕墙与窗户节能化效益，应当选用优质节能玻璃。当前所常用的节能玻璃就是真空玻璃，节能效益明显高于中空玻璃。中空玻璃在玻璃之间预留0.1mm 真空层，实现保温绝热效果。真空层内部包括合金支撑物，确保玻璃可以承受大气压强，内质合金支撑物不会对玻璃透光性造成影响。在玻璃边缘使用玻璃焊料烧接，能够保证玻璃内部真空度。

经过长期应用实践可知，真空玻璃的隔热保温性能优势显著。真空玻璃具备较高热阻效应，防结霜、防结露作用明显。当湿度条件相同时，真空玻璃结露温度比较低，因此可推广应用于寒冷地区。在应用真空玻璃时，能够避免出现普通中空玻璃内结露问题。真空玻璃的隔声性能优，在中低频段，真空玻璃防噪声性能明显高于中空玻璃。真空玻璃的抗风压能力显著，厚度与面积条件相同时，开展抗风压试验可知，真空玻璃抗风压性能明显优于中空玻璃。应用真空玻璃时，还可以发挥出可靠性、稳定性、持久性优势。参考中空玻璃模拟环境、寿命试验，做好紫外线照射试验、高湿高温试验、气候循环试验，结果显示，真空玻璃热阻变化小于2%。通过相关试验检测可知，真空玻璃内支撑合金材料，金属疲劳度长达50a，明显优于建筑使用寿命[4]。真空玻璃厚度最小可达6mm，无须改变住宅窗框，可以直接进行安装操作，有效减少窗框材料。真空玻璃材质，噪声污染非常低，因此值得推广应用。

4 绿色真空玻璃在建筑工程中的应用

4.1 应用标准

围护结构是建筑节能的关键部位。由于建筑物的围护结构隔热保温性能差，导致冬季采暖、夏季空调制冷能耗高。大面积使用玻璃幕墙的公共建筑能耗更高。因此，国家和地方关于建筑节能的标准中都硬性规定了各个朝向的窗墙面积比，这是为了限制建筑能耗而采取的方法。玻璃对现代建筑的作用十分重要，不可或缺。在搬运和安装绿色真空玻璃时，严禁撞击和震动。同时要避免硬物在玻璃表面划痕，以免造成不良损伤，缩短真空玻璃使用寿命。真空玻璃封边部分，严禁外露使用。在使用真空玻璃之前，应确保排气管与保护帽面对室内。当室内外温度差大于50℃时，则应当采用复合真空玻璃。对普通真空玻璃，应采用垂直安装模式。

4.2 真空玻璃性能参数

真空玻璃是一种新型节能玻璃。它基于保温瓶原理，将2片玻璃四周密封，之间形成0.1mm～0.2mm 的薄真空层。由于没有气体传热，内表面又有起保温瓶银膜作用的透明低辐射膜，使真空玻璃的保温隔热性能比中空玻璃好得多。真空玻璃的传热系数K值可以低至0.6W/（m2·K）以下，与保温墙体的热工性能相近。隔热保温的同时，还具有隔声降噪、防结露、提高舒适度等特性。真空玻璃与中空玻璃的区别如表1 所示。真空玻璃可以由不同厚度、不同品种或不同功能的玻璃构成。真空玻璃也因此具有不同的传热系数和遮阳系数，以满足不同气候地区的热工要求。真空玻璃的主要性能参数见表2。

表1 真空玻璃与中空玻璃区别

表2 真空玻璃性能参数

4.3 室内环境质量

4.3.1 噪声

真空玻璃的计权隔声量在36dB 以上，复合真空玻璃更可达40dB 以上。使用真空玻璃窗或幕墙，可以有效隔绝室外噪声，改善室内声环境。

4.3.2 防结露真空玻璃的超强保温隔热性能，可以完全隔绝室内外环境温度，抗结露因子＞75。即使在室外零下20℃的寒冷冬季，玻璃室内表面的温度与室内空气的温差，也不会超过5℃，远高于结露温度。

4.3.3 舒适度

真空玻璃超强的隔热保温性能易于维持室内的恒温和恒湿。玻璃室内表面温度与室温相差小于3℃～5℃，杜绝了严重的冷热辐射现象，减少了窗前温度梯度，显著提高了室内环境舒适度。

5 现代新型建材在工程中的应用

对公共建筑来说，空调制冷、采暖系统消耗较大，且以幕墙传热消耗为主，尤其是大面积玻璃幕墙建筑。某地区图书馆围护结构，以玻璃幕墙设计为主，联合节能挑战。为了满足建筑外形设计要求，1 楼共享大厅，应用高通透性单层玻璃。按照相关计算额抗震和，玻璃幕墙传热系数小于1.86W/M，满足公共建筑节能设计要求。在改造设计中，通过以下措施，有效弥补以下不足：第一，单层玻璃幕墙，面积比例为9.1%；注重幕墙保温性，以复合真空玻璃材料为主。第二，分析阳光对室内空间的影响，天窗部位设置电动遮阳帘。通过应用真空玻璃，以对流、辐射、传导方式，降低热量传递，传热系数小于0.8W/m2·K，计权隔声量高于42dB。复合真空玻璃，能够满足节能需求。将图书馆主楼可透视部分，应用真空玻璃方式，可以减少电能使用，资金节约量高达28 万元。表3～表4 为性能参数。

表3 中空玻璃、真空玻璃幕墙性能参数

表4 中空玻璃与真空玻璃能源消耗

6 绿色真空玻璃的未来发展

真空玻璃具备综合性能优势，可以推广应用到绿色建筑高端门窗中。真空玻璃产业的专利技术、产业化水平高，因此必须加大应用重视度。政府部门注重支持真空玻璃产业化发展，不仅要提升建筑节能标准，合理应用节能产品，还需要支持真空玻璃产业化发展，以此促进新型建材技术发展[5]。在玻璃深加工处理中，绿色真空玻璃属于新型模式，可以有效应用到绿色建筑设计中。绿色真空玻璃属于行业新事物，必须做好全方位探究与分析，当前关于绿色真空玻璃的应用问题如下：第一，寿命问题。真空玻璃寿命问题，包括真空寿命、力学寿命。采用技术工艺，可以有效确保真空寿命。值得注意的是，告辞厂家生产的绿色真空玻璃，出厂前都必须进行严格化检测，以免出现不合格假冒产品，影响市场竞争秩序。严格监督和管理粗制真空玻璃，例如产品未使用吸气剂，也没有进行高温排气处理，全面保证绿色真空玻璃的性能与质量。针对力学寿命，注重产品优化设计，落实科学生产工艺，制造半钢化真空玻璃、钢化真空玻璃，可以显著提升绿色真空玻璃力学强度。通过复合中空，夹胶方式，可以显著提升安全性能。第二，成本问题。社会各界比较关注绿色真空玻璃的价格问题，复合型真空玻璃、三玻两腔中空玻璃，成本价格差异比较小，绿色真空玻璃具备较高性价比，采用自动化技术，有助于提升成品率，推广应用新材料、新工业制造的绿色真空玻璃。在未来发展中，绿色真空玻璃的降价空间比较大。第三，供应问题。绿色真空玻璃的产业化发展，可以有效处理产品供应问题。部分真空玻璃生产企业，研发出自动化生产线。完成前期调试测试之后，设计产能达到每年60 万m2。因此在未来发展中，绿色真空玻璃的性价比持续升高，并且设计大量新型生产线，并投入试验阶段。第四，工程应用。通过工程应用，能够对产品标准予以检验。当前所生产的绿色真空玻璃，在多数建筑领域得以广泛应用。例如天恒大厦，是第一个全真空玻璃大厦，整个玻璃幕墙均选用绿色真空玻璃。如图2 所示。当前，多数建筑工程都开始广泛应用绿色真空比例，表5 为简单列举的建筑工程应用案例。

图2 天恒大厦外观图

表5 绿色真空比例项目应用统计

展望绿色真空玻璃的未来发展趋势，讨论绿色真空玻璃在建筑工程中的应用创新。在未来发展中，能够与光伏玻璃联合起来，实现一体化应用。光伏玻璃在我国的发展历史长，该类玻璃是利用层压入太阳电池，通过太阳辐射发电，具备电流引出装置，电缆特种玻璃。如图3 所示。光伏玻璃美观性强，且透光性能显著，可以发挥出节能优势，且无需应用燃料，噪声污染非常低[6]。光伏玻璃可以划分为薄膜型、晶体硅型。注重双面玻璃电池间隙、边缘空隙控制，能够制作光伏玻璃，透光率约为5%～80%。光伏组玻璃，多应用到非高温地区。薄膜光伏玻璃轻巧，厚度不大，可以进行弯曲处理，具备良好弱光性，发电效果强，电池转化效率低。

图3 光伏玻璃结构示意图

将光伏真空玻璃应用到建筑工程中，能够建造光伏建筑一体化，不仅可以为建筑提供电能，还可以发挥出建筑结构功能，属于节能减排重要表现。但是，在建筑体系中，应用光伏真空玻璃的难度较大。单一光伏玻璃，无法满足建筑使用要求，在保温、隔热降噪方面，光伏玻璃应用优势不及普通玻璃，因此需要联合绿色真空玻璃。

将光伏真空玻璃应用到建筑工程中，能够将建筑作为光伏真空玻璃载体，有效起到支撑作用。在生产流水线上，可以批量化生产太阳能电池板，整体造价低廉，不仅可以应用到建筑结构中，也可以单独安装使用。但是，光伏真空玻璃也存在缺陷与不足，不能完全代替建筑材料，且太阳能电池板和建筑材料相互重叠，会产生资源浪费现象，增加施工建设成本。

光伏真空玻璃，可以与建筑工程高度集成。光伏真空玻璃为建筑材料，因此成为建筑工程重要组成部分。光伏真空玻璃与建筑集成技术，具备较高的应用要求，不仅能够实现发电功能，还需要发挥出结构强度、保温、防水效果[7]。为了提升光伏建筑一体化水平，必须重视光伏真空玻璃使用情况，将其作为建筑工程重要组成，可以代替建筑结构，例如建筑立面、门窗、屋顶板等，提升光伏真空玻璃在建筑体系中的应用价值。在建筑工程中，注重强调光伏真空玻璃应用优势，能够与建筑工程实现设计、施工、竣工验收同步化。

例如某地区建设的公共建筑，属于光伏真空玻璃一体化建筑，由太阳能实现建筑供电。公共建筑涉及上千块太阳能电池板，可以产生较多建立，不仅可以满足公共建筑内部电力供应，还可以为周边居民提供电力服务。将光伏真空玻璃应用到建筑体系中，有助于缓解电力能源使用，降低煤炭燃烧发电的不良污染影响。因此，光伏真空玻璃的发展，能够展示出建筑一体化发展趋势，为建筑行业发展提供新方向。

7 结语

综上所述，在现代技术的支持下，城市化发展速度加快。建筑行业获得较多的发展机遇，同时也面临较多挑战。为了紧抓发展机遇，满足城市现代化发展要求，需要研发新型建筑材料，并且将其应用到工程建设中，全面提升施工建设效率。建筑材料性能质量，对建筑工程质量安全影响非常大。由于时代发展特征与要求不同，因此建筑风格差异也比较大。按照建筑风格走向、功能需求，注重开发新型建筑材料，可以满足建筑工程发展要求，减少建筑施工的能源消耗，全面提升工程建设效益，应用价值显著。