浅析新型环保建筑材料在房建工程中的应用

王佳伟

（山东科技大学，山东泰安 271000）

房屋建筑工程行业由于涉及专业多、建造周期长以及建材需求大等特点，往往能耗巨大，其资源消耗量已占全球总消耗的约30%，且逐年递增。据统计，我国建筑业每年产生的建筑垃圾达35亿吨，而资源化利用率则不足5%[1]。大量的建筑垃圾无法得到科学处理，对地表土、河流及地下水等造成严重污染。与此同时，我国当前每年新产生近20亿平方米建筑，且大多存在能耗大的问题，如围护结构保温效果不佳、空调采暖系统运行工效差、末端换热效率低等。为缓解建筑行业的高能耗现状，并适应大跨、重载、高耸、超深的现代化工程特点[2]，研发应用新型环保建筑材料已成为全社会的迫切需要，是解决世界范围内环境污染问题的重要举措，具有广阔的市场潜力。

新型环保建筑材料是材料学科发展的重要方向，也是现代建筑工程关键性的物质基础。在国际上，新型环保建筑材料也被称为绿色建材、生态建材，具有制造生产无污染或少污染、功能实用、外表美观、对人体或环境无毒害作用等特点，要求其性能应当环保、健康。西方发达国家早在30年前就开始重视并开发新型环保建材，并在实践中大量应用了新型保温材料、节能材料及绝缘材料等，大幅降低了建筑业的成本，提高了资源利用率。而我国在这方面起步较晚，与发达国家存在较大差距。本文就新型环保建筑材料在房建工程领域的主要应用情况进行分析，并指出未来新型环保建筑材料发展的主要趋势。

1 新型环保建筑材料的概念及特性

新型环保建筑材料是较为笼统的一种泛化概念，但建筑工程业内对其有较为明确的定义，一般指不同于传统砂石或砖瓦等建材的新型材料品类，具体包括新型墙体、防水密封、保温隔热以及装饰装修等材料[3]。在全寿命周期内，如原料采集、生产制作、实际应用以及回收处理等环节，新型环保建材对周边环境造成的负面影响应当最小，且有利于人类健康，要求具备“环境调和”的功能。

一般而言，新型环保建筑材料相比传统建材应当具有能耗低、污染少及功能多的优势。作为现代科技发展的成果，新型环保建筑材料的特性主要包括：（1）在力学性能、服役年限以及功能属性方面，满足建筑物的使用要求。（2）符合可持续发展的理念，对生态环境友好。即在使用过程中不产生破坏生态、污染环境的有害物质，降低碳排放，减少对地球的生态负荷，并能实现再生利用。（3）具有营造舒适、健康环境的品质与能力，为人类提供温馨的生存空间。

2 新型环保建筑材料在房建工程中的应用

2.1 植物纤维材料

植物纤维材料主要是指农作物收获后剩下的废料，如秸秆、废弃的木材或竹材等。我国幅员辽阔，属于农业大国，北方的玉米秸秆和南方的竹木等植物纤维产量极其丰富，且均为可再生生物资源。将植物纤维材料作为新型环保建材替代传统砖瓦、砌块等进行应用，能大幅节约自然资源、减少能源消耗，如赵玉荣[4]阐述了植物纤维自保温外墙在保障房项目中应用的工作原理与优势，分析了其节能特性与防火效果。

同时，相比传统成品木材和竹材，采用植物纤维材料制得的建材不仅更符合可持续发展理念，而且在性能上也具备高强度、零污染的优势，社会与经济效益显著，如王春红等[5]研究了新型环保建材NFPR（植物纤维增强树脂基复合材料）的力学性能，并从声学、阻燃性、耐老化以及有害物质释放等方面总结了其功能化应用特性，包括室内隔音屏障、装饰材料等，并指出了NFPR绿色材料在建筑用纺织品中的应用前景。

然而，植物纤维材料虽凭借环境友好、节能低碳的特性得到了一定程度的研究与应用[6]，但受限于应用环境，其使用范围相对较为局限，如小型庄园、农场等，因此可进一步通过复合工艺拓宽其应用环境，以实现更好的发展。

2.2 粉煤灰质材料

粉煤灰主要是火电厂锅炉燃烧后产生的工业废渣，每年的排放量巨大，若得不到科学处理，将不仅侵占耕地，还会产生粉尘等环境污染问题。通过对粉煤灰开展资源化利用，将其用于制造烧结砖与墙地砖等建筑材料，则既有效利用了工业废渣，又避免了传统制砖过程导致的资源消耗问题，实现变废为宝。

利用粉煤灰制作的各型号砖块承载能力有限，硬度与刚度相比混凝土砌块稍低，但在非承重墙应用方面具有优异的性价比。如文波等[7]将蒸压粉煤灰砌块用于建筑的非承重砖墙，并通过采用装配式圈梁构造柱的工艺提升其抗震性能，有效拓展了蒸压粉煤灰砖墙的应用范围。李华等[8]在框架结构的高层建筑施工中，将粉煤灰加气混凝土砌块作为填充墙进行应用，并通过试验对比，验证粉煤灰加气混凝土砌块相比传统其他材料具有自重轻、施工周期短等优势。

目前，粉煤灰质材料已取得较为广泛的应用，除上述非承重填充墙外，在地砖以及节能墙板等领域也有较好的实施效果。如张帆等[9]在常压烧结条件下，利用工业废渣粉煤灰和无机碳酸钾制备获得粉煤灰陶瓷墙地砖，并分析了烧结工艺对地砖性能的影响及应用效果。杨成梅[10]提出一种纳米材料改性的粉煤灰轻质节能墙板，并探讨了力学性能与抗压强度，为粉煤灰轻质墙板的应用提供了参考。

2.3 泡沫玻璃

泡沫玻璃属于无机非金属材料，制作原材主要为废旧玻璃、瓶罐碎片等，通过掺加发泡剂、改性剂和促进剂并经高温混合熔化而成，是废物利用的典型产物。其制作过程不仅有效利用了工业废渣，而且不产生废水、废气和废渣，环保效益突出，在新型环保建筑材料市场中潜力巨大。

在隔热保温领域，泡沫玻璃被誉为“不须更换的永久性环保绝热材料”，尤其在建筑围护节能方面得到了广泛应用，如黄洪亮等[11]、李森等[12]分别介绍了泡沫玻璃材料在建筑外墙保温与屋顶隔热中的应用情况，验证了泡沫玻璃材料优异的保温节能特性。

除节能保温性能优势突出外，泡沫玻璃材料内部充填有大量直径为1~2 mm气泡微孔，使得其具备一定的隔音降噪性能。作为吸声材料应用时，主要是将开孔型泡沫玻璃通过水泥砂浆等黏结剂粘接于结构基底，可长期服役于潮湿或振动的环境中，但有研究指出普通泡沫玻璃尚不足以满足部分场合的噪声控制要求。为此，有部分学者通过改进高温焙烧工艺，提高材料开孔率，从而提升吸声性能[13]；也有研究者采取在原泡沫玻璃材料的迎声面上进行打孔的措施，制备出更高吸声系数的高效泡沫玻璃材料[14]。

2.4 膜材料

膜材料被称为“第五代建材”，具有透光性好、自重轻、强度高、抗紫外线等特点，且防火、保温性能优异，能够回收再利用，是较为前沿的一种新型环保建筑材料。建筑用复合膜材料化学性能稳定，对环境和人体友好，其高透光率也能节省照明费用，在大型公共建筑中得到广泛应用，如北京水立方（国家游泳中心）、上海八万人体育场、深圳宝安体育场等。赵永茂[15]为实现造型大气、自由柔美的设计效果，在某厂房大型雨棚设计中采用膜结构形式，着重分析了膜结构与土建结构的施工细部处理，并指出了膜材料在防水方面的优异效果。张英[16]结合上海世博会意大利馆内墙面、福建青口文体中心、杭州五洲国际广场等多个膜结构项目的应用案例，总结阐述了ETFE膜结构在建筑中的多样化应用形式，如单层、双层或多层气枕式等，指出ETFE膜凭借轻质、绿色、环保的突出特性，在未来必将拥有更广阔的应用前景。

随着城市化进程的不断推进，膜材料以其超薄厚度、自洁性良好、张力小、可大跨度设计以及高透光性等特点，很好地契合了现代化建材的应用需求，在城市综合体、大型公共建筑中应用潜力巨大。然而膜材料在发生火灾时会释放有毒气体，且在运行中需要充气以维持气压，导致成本偏高，同时其隔声性能也较差，在遭遇雨天或冰雹天气时将产生较严重的异响。因此，在设计时应考虑使用场合、造价以及防火需求等多方面因素。

3 新型环保建筑材料的发展方向

当前，随着科技水平的提高和人类活动的进一步需要，房建工程项目逐渐趋于“高、大、深”发展，高温、海洋以及地下等严苛的施工环境也对建筑材料提出了新的要求，结合碳中和、碳达峰的时代背景，传统建材已无法满足现代化建设要求，新型环保建筑材料的研发与应用势在必行。

无毒无害是人类对建材的绿色环保需求，轻质高强是提升建筑品质的重要途径。因此，未来的新型环保建筑材料应具有低污染、轻质、高强、配套化以及劳动强度低等特点。概括而言，新型环保建筑材料的主要发展方向包括以下几点。

（1）资源节约型。要求在生产、运输与使用过程中消耗更少的自然资源，节约有限的非再生能源，并能实现资源化回收利用，减少对地球的生态负荷，保持可持续发展，如生态水泥、绿色玻璃等。

（2）环境友好型。随着人们环保意识的不断增强，传统产生有毒有害物质的建材将逐渐退出市场，环境友好、对健康无害是未来新型环保建筑材料发展的主流，如可降解塑料、人造麦秸板等。

（3）多功能型。建筑功能趋于多样化，要求新的材料也需要多元化发展，不仅需要满足基本的承载、隔断、降噪、保温等要求，还应当具备抗菌、防霉、除臭以及自清洁等多种现代化功能，如防虫蛀材料、防锈钢筋、免抹灰清水混凝土等。

（4）智能型。随着科技水平的进步，人类社会的智能化发展趋势逐步显现，与此同时，智能化材料也开始得到重视和发展。智能化材料即材料自身具备一定的感知和调整能力，如自我诊断、破坏预告、变形自调整或者震后自修复等，同时也能够再生利用，如变形感知混凝土、智能调光玻璃、自恢复钢柱脚等。

4 结语

在现代化房建工程施工过程中，传统建材越来越难以满足各种极端环境工况下的应用需求，同时在节能环保以及可持续发展方面的弊端也越来越难以忽视。新型环保建筑材料具有生产过程少污染、使用期间对人体或环境无毒害作用、节能低碳以及轻质高强等特点，非常契合当前高耸、大跨、重载等工程建设特点，适应于海洋、高空、地下等各种严苛的项目服役环境，是现代化工程建设的物质基础。

本文主要介绍了植物纤维材料、粉煤灰质材料、泡沫玻璃以及膜材料等几种新型环保建筑材料在房建工程中的应用情况，指出了未来发展的主要方向，有利于促进新型环保建筑材料在现代化房建工程施工中的进一步发展与应用。