新型绿色建筑材料的应用及发展趋势

刘新华

摘 要：建筑业作为国民经济中的一个重要基础产业，在经历了数十年的摸索和发展后，与以往相比有了长足的进步，无论是施工工艺还是管理方式，都在不断地完善，在土木工程中新型绿色建材的大量使用，可以有效地解决传统建材的高消耗、环境污染等问题。本文以绿色建筑材料在土木工程中的应用为主题展开研究，介绍绿色建筑材料的概念及特点，论述了新型绿色建筑材料的应用现状，通过对比新型绿色建筑材料性能和特性，得出我国新型绿色建材的发展趋势。

关键词：绿色建材；新材料；可持续发展；循环利用

1 前言

绿色建材是一种绿色、健康、安全、无污染、生态环保的建材，随着人们生活品质的不断提升，人们越来越重视绿色建材的使用。随着建筑业的快速发展，新型绿色建材需求越来越大，常规建材已难以适应目前建筑业的发展需求，而且在应用中也逐步显现出许多问题。在我国建设行业中，要充分关注和大力发展新型绿色建材，这不仅是为了节省资源和能量，也是为了贯彻节能社会发展的要求。因此，在充分认识绿色建材对建筑业的重要意义时，应尽量选用绿色建材，并在确保建材用量的前提下，加强绿色施工技术和新工艺的应用，确保绿色建材的发展。

2绿色建筑材料的特点

“绿色建材”被称为“生态建材、环保建材、卫生建材”，是利用洁净的技术，采用大量的工业或城镇固体废物，制造出无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建材。“绿色”不是城市立体绿化、屋顶花园等，它是一种对环境有益的建筑材料，它可以使人类的生存和未来的环境得到改善，同时又不会影响到周围的生态。

与常规建材比较，绿色建材具有节能、低碳等优势。在制造绿色建材时，所采用的原料主要是固体废料，从而达到回收利用，节约能源和保护环境；其次，绿色建材不含有任何有害的成分，不会对周围的空气和人体产生任何的影响。绿色环保建筑材料具有下列特征：

（1）绿色节能性：绿色建材不仅可以在施工中有效地减少能耗和建材的消耗，而且在制造绿色建材的同时，还可以达到对固体废物的无害化处置，同时还能兼顾绿色和节约的优点。

（2）循环利用性：绿色建材经过适当的加工，经过检验后可以重新应用到土建工程中，取得了良好的社会效益。

（3）环境友好性：在建设项目中采用绿色环保建材，可以保证在建设中不会产生任何的危害，而且对周围的环境也是十分有益的。

（4）多功能性：在土木工程中，绿色建材的使用不仅有其独特的绝热性能，而且还能起到抗菌、除臭、屏蔽有害射线等多种作用，极大地提高了人们的居住品质。

3新型绿色建筑材料的应用现状

3.1新型绿色建筑材料在顶端设计中的应用

作为一种新型绿色建材，它不仅在机械方面表现得更为出色，而且对周围的生态环境也没有太大的损害，因此在实际应用中有着很大的应用前景。从以往工作的实践看来，目前环保建材的使用较为成熟，然而其在顶层的运用至今尚需深入探讨。首先，要使顶端设计的绿色建材更具合理性，必须要对顶端设计的工程项目进行全面的认识与剖析，确定其真正的需求，并能有效地选择当前市场上常用的新型绿色建材，使其在施工过程中起到更大的积极的效果。例如，在目前的城市建设土地日益短缺的情况下，高樓大厦像是雨后春笋一样冒了出来，而在设计中，既要兼顾建筑的建筑技术，又要兼顾城市的规划，还要兼顾到建筑顶端设计的流线的流畅性，对于某些具有特定顶部形态的建筑，工作人员还要从新型绿色建材的特性入手，确定其能否达到特定形态的顶部构造要求，并尽量采用环保建材；从城市的规划角度来看，顶端设计结构一般都是在空中，这样才能在众多的建筑项目中鹤立鸡群，所以在顶端设计的时候，工人们可以根据顶端结构的特点来调整顶端的形状，使之与整个城市的总体布局保持一致。

3.2新型绿色建筑材料在外部施工中的应用

而对于整个建筑施工来说，除了顶层结构以外，还可以分为外部施工和内部施工，而外部施工的施工难度比较大，施工周期也比较漫长，使用环保建材可以有效地提高外部施工质量，优化外部结构。另外，与常规建材比较，新型绿色建材在保温、环保等方面表现得更为显著，因而在建筑外墙施工中采用环保建材有着显著的实用意义。由于我国幅员辽阔，自然条件和气候特点各不相同，建筑工程的外在条件和要求也各不相同，因此工作人员应充分了解各地区的差异，并对绿色建筑材料进行合理的使用。比如，在南方的室外进行建筑的时候，必须要充分的考虑南方一年四季都是高温多雨的特点，同时还要考虑到室内的闷热和湿气，选择一种具有通风、散热、除湿功能的环保建材，来隔绝外界的热量和太阳的辐射，降低室内温度，从而达到节能的目的。

4新型绿色建筑材料的具体应用

在我国，绿色建筑材料的发展已进入了一个新的阶段。当前，我国发展“绿色”的经济技术标准包括：节地、节能、节水、节材和环保等。

4.1外墙的节能设计

建筑外墙是建筑的主体，其目的是为了改进建筑的热力学特性，也就是人们普遍认为的建筑外墙应该具备很好的绝热作用。表1列出了各种绝热物质的优点和不足，以及它们的最大工作温度。结果表明：目前我国的保温材料有无机保温材料、有机保温材料、有机无机保温材料等。该隔热层具有良好的抗压力、防渗性能，质量轻、耐腐蚀、使用寿命长、安装拆卸方便、热传导率较小，但其使用温度较低，极易引起火灾。

在绿色建筑的外墙节能隔热工程中，为了防止火灾，必须尽量减少采用某些无机隔热材料。无机隔热材料具有良好的防火效果，但也有一些缺陷，比如珍珠石的质量很高，易吸收水分，容易引起墙体裂缝等。由于有机与无机材料之间的矛盾，提出了一种新型的有机-无机复合墙体隔热材料。这种新型的原料生产成本高，缺乏市场竞争力。但是，它的发展潜力和优越性仍然非常显著。

4.2外墙的节能设计

门窗是建筑物的外部防护构件，其开放部分不仅要达到屋面的采光和透气要求，而且要达到节能效果。有资料显示，目前国内的窗体能源消耗约40%，相当于世界上其他发达国家的2%-3%，其中最主要的因素是玻璃钢。

当前，中空玻璃、真空玻璃和Low-E玻璃是当前绿色建筑的节能设计的重要组成部分。空心玻璃是用两到三个以上的夹气或惰性气体形成的，它不但可以减小传热，而且隔热性能也很好。中空玻璃是近几年来伴随着房地产的发展而迅速发展的，现在已经成为了建筑行业的主流，但它的缺点在于生产和处理过程比较繁琐，如果两块玻璃板的密封有问题，或者两块玻璃板的质量不好，会在某种意义上影响到它的隔热性能，如果有蒸汽进入到空心层，就会对照明的影响很大，而且损坏后很难再进行替换，所以无法再使用。与空心玻璃相比，后端的真空玻璃具有更小的换热性能和隔热性能。

真空玻璃本身就是一种独特的吸音膜，它的隔音性能非常好。但是，由于我国的技术成熟程度和规模化程度，我国的真空玻璃还处于起步状态，与空心玻璃相比，它的制程更加的繁琐，而且投资也比较高，不宜大规模应用。本文就当前生产节能型玻璃所面临的问题，提出：一是要加强产品的质量关，保证产品的品质，健全有关的工业标识和国家标识，并加以实施；同时，要注意选择新的材质、新的制造方法、改进技术、减少生产费用、注意回收再利用、综合多种不同玻璃的节能和隔热性能，开发出更适用于今后的环保工程。

5 新型綠色建筑材料的发展趋势

5.1相变材料

相变材料是一种特殊的性能材料，其在一定的相位（即转变的温度）下会产生相变的形态，并通过相变的方式来吸收或放出许多的相变潜热，因此可以实现热量的储存或释放。相变介质由于其储存密度高、储存能近似等温、过程易于控制等特点，特别适合于处理能源供需不平衡问题。

“相变材料可以在特定的环境中发生变化。以固-液相变为例子，当被加热至熔融时，会发生由固体向液体转变，在此期间，物质会吸收并贮存许多潜在热量；在相变体的降温过程中，将蓄积的热释放到周围的空气中，使其发生由液体向固体的反向转变。在这两个转变中，所存储或放出的热量叫做相位潜热。在物质形态改变之前，物质本身的温度基本保持不变，而在转变结束之前，它会产生较大的热量，尽管其本身的温度没有改变，但是它所能吸收和放出的热量非常大。”表2列出了不同于常规绝缘体的不同特性。由此可以看到，相变技术在节约能源和隔热上具有明显的优越性。

当前，固-固相变蓄热体和固-液相变储热器是当前绿色节能型建筑的重要组成部分，固-固相变蓄热体分为三大类：无机盐、多元醇、高分子交联型；固-液相变蓄热体分为三大类：无机型、有机型和高分子型。

在固-固相变蓄热型储热体中，以无机盐为代表的是以各种结晶形式存在的各种形式的无机盐为基础，具有较高的温度变化范围，具有较高的温度变化范围，适用于较高的温度储存和温度控制，因而很难用于实际工程。多元醇相变物质具有大的相变焓和高的转变温度，适合中高温储藏和控制温度，但在低温条件下贮存能量的作用并不是很好。它的缺点是：超过一定的转变温度，就会从固体转变为可塑性结晶，由于塑料结晶水蒸气压力大，易于提纯，因此必须采用密闭的容器，使得固-固相变的优点很难得到最大的利用。采用聚合物交联型相变储热器，解决了传统的不交联型聚合物相变储热器不易成型的缺陷，增加了相变蓄热性，便于处理，应用前景广阔。

5.2纳米材料

基于纳米技术和纳米颗粒的新型建材，不但可以弥补现有建材的一些缺点，而且可以充分利用现有建材的性能和性能，为今后的绿色建材发展提供了有益的参考。目前，纳米材料主要应用于环保、太阳能转换、混凝土材料改性、智能开发、门窗玻璃和周边防护结构等。纳米材料具有良好的伸缩性、防水性、抗异物粘附性、除臭、杀菌、防尘、绝热等特性。纳米材料虽然具有许多优点，但由于其广泛应用于建筑，会向大气中排放大量人造纳米粒子，对人体健康造成危害，对环境造成污染。

表3列出了某些常见的建筑纳米材料，它们的优势以及它们对植物和动物的毒性。纳米材料对动物和动物的危害是非常大的，因此，纳米材料在今后的绿色建筑中的应用与发展还需要进一步完善。

纳米材料是一种新型的绿色建材，它在建筑材料、建筑结构设计、加固改造等领域都具有重要的作用，但是它自身所散发出来的微细粒子对动物和动物都会产生不可忽略的伤害。当前，要从根本上控制纳米材料对建筑物造成的伤害，就必须从根本上加以治理。其具体做法为：在制造过程中，对各种工艺过程中的物料进行预防，对纳米建材废料的净化与处理进行提纯和分类，并制定相应的行业规范以减少对人体的危害；在此基础上，充分发挥纳米材料的特性，降低纳米粒子的用量，提高纳米材料的使用年限，确保在整个材料生命周期的安全性；加强对材料回收、利用和再加工工艺的改进，研制新型材料回收再利用，以减少因材料替换而造成的二次环境污染。

6结 语

近几年来国内外建筑行业大力发展和推广绿色建筑材料，在我国，绿色建筑材料的发展已进入了一个新的阶段。当前，我国发展“绿色”的经济技术标准包括：节地、节能、节水、节材和环保等。本文对当前国内外使用的几种绿色建材进行了总结，并对其中的问题进行了简单的剖析，并提出了今后的发展方向：

（1）注重多种材料的复合使用。研制开发复合材料，包括物理材料与化学材料的复合，有机材料与无机材料的复合等，以弥补某种单一材料所存在的缺陷，发挥材料各自的优势，改善其工作性能。

（2）注重材料的循环利用。建筑作为自然环境的一部分，只有注重建筑材料的循环利用，未来的建筑才能朝着低碳、绿色的方向发展。将新型材料应用于建筑中，不仅要关注其是否带来建筑能耗的减少，还要强调能源和材料循环化利用，尽可能使用废弃物回收利用加 工而成的再生能源，少使用天然能源。

（3）开发研制新材料、新技术以改善现有材料在绿色建筑应用中的缺陷和不足。关注新型建筑材料在其全寿命周期的使用过程中对空气、水体、土壤以及生物体的影响，趋利避害，使建筑材料朝着多元化、多功能化的方向发展，并确保产品有益于人体健康，改善生活环境。

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