绿色建筑材料在土木工程中的运用

黄兴超, 郑衍旭

（1淳安县住房保障和房屋征收服务中心，浙江杭州 311700；2浙江宏通建设有限公司，浙江杭州 311700）

自混凝土面世以来，建筑工程的发展越发迅速，近年来建筑工程的数量呈倍数发展。混凝土原材料来源广泛、极佳的可塑性和良好的力学性能，以及经济成本极低的特点使得其在建筑工程中被广泛应用，然而混凝土生产和应用过程都会产生极大的粉尘污染，使得周围环境受到影响［1］。值得注意的是，传统建筑材料的应用不仅会造成资源的浪费，并且对环境的影响也较大。随着近年来大气污染和温室效应越发明显的趋势，人们对于环保的追求愈发浓厚，绿色材料的开发和应用不仅可以一定程度上实现对资源的回收和重新利用，更可以在施工阶段减轻环境的污染，并且现阶段的绿色材料在施工过程中也有着一定优势，可提高建筑工程的整体质量，促进建筑工程的可持续发展［2］。

1 绿色建筑材料涵义及特点

绿色建筑材料是经由现代清洁技术所生产的新型建筑材料，其原材料大多为无法利用的废弃物，在生产过程中避免了传统建材的粉尘污染，且施工过程简单易行，失效后的回收也较为简易，因此可以实现生产-施工-回收过程的零污染［3］。虽然绿色建材脱胎于传统建材，但其与传统建材相比具有种类多、能耗低、施工简单等优势，不仅可以在功能和性能上替代传统建材，并且有着更为卓越的使用效率和应用角度。按照国家发展改革委和国家住房城乡建设部对建筑工程的最新评估修订的《绿色建筑行动方案》对绿色建筑和绿色建材的定义，绿色建筑是在建筑工程稳定服役的期间内，整体建筑都需要达到最大化对资源的节约利用和对环境的友好性质，而绿色建材则是无污染并且提供良好无害功能的环保建材［4］。

现阶段建筑领域对绿色建筑材料的应用对经济发展和社会进步两个方面均有着明显的助力，这主要体现在绿色建筑材料满足了新时代下的民众的追求和需求，环保节能的建筑物有益于人们的身心环境，提升工作效率。且绿色建筑材料的优良性能也保障了建筑物的多功能性。然而绿色建筑材料的标准较为严苛，需要具备以下三个特点：其一，绿色建筑材料的原料通常是由废弃的工业制品或材料制成，以减少资源的浪费并且减少经济成本；其二，绿色建材需要保证在服役过程中没有污染和有毒物质的产生，保证安全性；最后，需要保证回收过程的可行性，实现零污染的闭环［5］。

2 绿色建筑材料分类及应用现状

现阶段对于绿色材料的设计和开发设计多个方面，根据自身的应用范围和承担的功能可以分为节能型和安全型等，为保证建筑工程的功能完整性和稳定性，以及保证资源的合理利用和减少浪费，绿色建筑材料需要根据不同的建筑功能和建筑工程所处的服役环境进行选取。以下介绍市场上常见的绿色建筑材料。

2.1 保温隔热材料

常见的绿色建材的生产原材料和生产工艺使得其通常具有多孔结构，多孔结构使得材料通常具有较为稳定的保温性能。保温材料的选择可以有效延缓建筑物内的温度交换，使建筑物可以达到冬暖夏凉的效果，并且可以降低夏天使用空调的能耗问题［6］。而在绿色建材中，常见的保温隔热材料有聚苯类保温材料和防火彩钢这两种主要产品。聚苯类保温材料是以废弃的有机聚苯乙烯等材料制成，实现对有机工业废物的回收利用，且有机材料的稳定性较佳，使用寿命长。而防火彩钢板则是以经过发泡处理后的水泥基材料为主制成的板状材料，兼具水泥基材料高强度和高可塑性的同时，具有密度小、抗震等特点，均衡的性能使得防火彩钢板成为土木工程领域中使用较为广泛的材料，但缺点是其制造工艺较为复杂，使得成本较为高昂［7］。

2.2 新型墙体材料

除了应用在夹层和屋顶的保温隔热材料之外，建筑物保温系统也同样需要考虑到墙体材料。常见的绿色建材分类下墙体材料的保温体系的铺设主要以外涂覆外墙保温板或者是构建双层墙体等方式进行。市场上现流行的外墙保温板以菱镁质泡沫材料和岩棉、玻璃棉材料为主，而双层墙体的构建则是为了将保温材料置于墙体中间来达到保温体系的完整性［8］。

2.3 装饰材料

传统的装饰材料以油漆和木材为主，油漆中含有的甲醛较多难以发散，危害人体健康，而以硅藻泥为主的新型装饰材料则是以纯天然材料为主制得，具有丰富的微量元素，且硅藻泥的吸附性较强，不危害人体健康的同时更可以吸附装修中的有害物质。液态壁纸作为有别于硅藻泥类产品的水性涂料，不仅具有传统油漆的整洁和稳定特性，还拥有防潮和抗污的能力，稳定服役的同时不易开裂，维持建筑的美观性［9］。

3 土木工程施工中绿色建筑材料的实际应用

3.1 外墙施工

在建筑工程中，建材的选择往往需要考虑到多方面的因素，在开展工程之前，相关人员会对建筑物进行分析。对于绿色建筑而言，建筑物通常在绿色环保的设计理念下具有一定的节能效果，最为常见且应用最为广泛的就是保温系统。而对于外墙而言，建筑工程不仅需要满足保温节能等特点，更需要满足建筑物的基础特性如防水、防火等。在前文中提到了双层外墙设计或外墙涂覆保温材料等是较为流行的设计。然而基于经济方面的考虑，加气混凝土砌块是对于保温外墙设计的一个优质可选项，作为以保温砂浆和空气为保温介质的加气混凝土砌块的造价仅比混凝土稍高，而选用的保温砂浆通常为高分子材料或无机保温材料，安全无污染［10］。

除了选用保温材料作为墙体材料外，在外墙框架搭建完成后也可以选用金属饰面来对墙面进行美观度上的优化和保温效果的升级，同时金属饰面的包裹使得墙面水分流失减少，降低施工成本。同样的外墙包裹材料还有聚氨酯泡沫等，通过对墙根和梁柱等建筑节点的包裹不仅可以提升保温性能，还能一定程度上防止混凝土的开裂［11］。

3.2 屋顶施工

对于建筑物的屋顶设计而言，屋顶材料的选择需要考虑到两个重点问题，其一，屋顶材料所服役的环境随季节变化较为频繁且明显，夏天的高温和日光直晒对屋顶材料具有较大的破坏作用，需要材料具有较为优良的稳定性，其二，则是屋顶材料对夏季高温的隔热效果。随着光伏技术的改良，太阳能材料的选择则成为节能建筑中较为重要的一环，将太阳能电池板和太阳能热水器等多种利用自然能量的器件铺设在屋顶，不仅有着隔热的功能，也能减少用户对电量的消耗［12］。除此之外，为了使屋顶具有良好的隔热降噪功能，为达到建筑屋顶隔热35mm的倒置隔热层，加上如人工草皮、隔热涂层等外涂覆式设计，就可以将夏季室内的温度降低3~5 ℃。并且，屋顶中受太阳辐射最为严重的部分可以添加反射隔热涂料来延长屋顶材料的耐久性以及加强隔热效果。值得注意的是，屋顶的设计不仅要考虑隔热，冷热交替和环境的影响也会对材料的结构有一定程度的破坏，因此屋顶经常会发生漏水等问题，部件之间的连接处可以选用弹性较大的高分子结构胶防止部件的变形，绿色植物的选用则更能体现绿色建筑的特征以及美观度［13］。

3.3 门窗施工

门窗有别与墙体材料和屋顶材料，不仅需要考虑热交换和噪音的隔绝，更需要注意自然光对室内的透过程度，针对门窗来合理设计自然采光可以降低灯具的依赖性，最大化对照明方面的资源进行节约。故而门窗材料的选用在合理的门窗设计下，额外为门窗的功能性进行提升。其中，中空玻璃和镀膜玻璃是玻璃材料中降低热交换和噪音隔绝的两大主流应用，以中空玻璃为例，在不影响光源透过率的前提下中空玻璃的传热系数高达2.1W/(m2•K)，而镀膜玻璃对光源的遮挡效果可达70%以上。对建筑物采用恰当的工艺，不仅可以实现降低夏季强烈光辐射造成的高温，也可以实现充分利用冬季对室内的保温作用，从而降低建筑的使用能耗［14］。

4 结语

节能设计依然是建筑领域对绿色生活理念的重要体现，随着绿色材料技术的快速发展和成熟，节能效率已经有了较为明显的提高，然而现阶段我国绿色材料的设计仍有较大不足，材料的选择十分有限，且针对新能源技术的开发和利用仍然是较为薄弱环节。我们需要不断地创新和发展更为环保、更具功能化的绿色材料，在兼具建筑工程美观性和舒适性的前提下，贯彻节能环保的理念，提高建筑的整体节能效果，兼顾经济、舒适和安全三个基本要求下，尽可能达到绿色节能的新型生活方式，促进建筑工程领域的节能环保发展。