建筑工程施工中的绿色环保材料应用研究

方虎

（山西三建集团有限公司，山西长治 046011）

1 建筑工程施工中的绿色环保材料发展历程

绿色环保材料在建筑领域的应用始于20 世纪初，那时人们开始意识到自然资源的有限性和环境保护的重要性。早期的应用主要集中在使用天然材料和回收材料上，例如，天然木材、石材以及回收的钢铁和玻璃[1]。进入20 世纪末，随着技术的进步和环保意识的提升，绿色环保材料开始得到更广泛的认可和应用。在这一时期，一些关键的技术革新促进了绿色材料的发展，如高性能隔热材料的研发、低挥发性有机化合物（VOC）涂料和黏合剂的推广等。同时，各国政府和国际组织开始制定相关的环保建筑标准和认证体系，如LEED、BREEAM 等，为绿色环保材料的应用提供了标准和指导。

21 世纪以来，绿色环保材料在建筑工程施工中的应用进入了快速发展阶段。材料的种类和功能更加多样化，如采用纳米技术改良的材料、生物基材料以及通

过改进生产过程减少环境影响的材料等。随着技术的不断进步和社会对环保的日益重视，绿色环保材料在建筑工程施工中的应用将更加广泛，对促进环境可持续发展的贡献也将更加显著。

2 建筑工程施工中的绿色环保材料应用要点

2.1 高性能隔热材料的应用

在建筑工程施工中，高性能隔热材料的应用是提高建筑能效、降低能耗的重要手段。其中，聚氨酯泡沫（PU）因其卓越的隔热性能、轻质及施工便捷性而广泛应用于建筑墙体、屋顶以及地面的隔热。聚氨酯泡沫的导热系数低至0.022W/（m·K），远低于传统的隔热材料如矿物棉[约0.035W/（m·K）]和聚苯乙烯泡沫[EPS，约0.038W/（m·K）]，使得其在相同隔热效果下所需的材料厚度更薄[2]。以一栋建筑的外墙为例，采用聚氨酯泡沫作为隔热材料时，仅需设定厚度为10cm，即可达到优良的隔热效果，而若使用EPS 材料，则可能需要增加至13cm 厚度以达到相同的隔热性能。高性能隔热材料与传统隔热材料性能对比如表1 所示。

表1 高性能隔热材料与传统隔热材料性能对比

聚氨酯泡沫在施工中的灵活性也为其在绿色建筑中的应用提供了便利。通过现场喷涂的方式，聚氨酯泡沫可以无缝贴合于各种形状和结构的建筑表面，有效避免了传统隔热材料中常见的接缝热桥问题。此外，聚氨酯泡沫具有良好的抗压性和稳定性，密度一般在30～60kg/m3，不仅能够承受一定的结构负荷，还能在建筑物的整个使用周期内保持其形状和隔热性能，有效延长建筑物的使用寿命。

2.2 生态透水混凝土的应用

生态透水混凝土，以其独特的环保与功能性特征，在建筑工程施工中扮演着至关重要的角色，尤其是在城市雨水管理和缓解城市热岛效应方面。透水混凝土的设计理念主要基于其高透水性能，能够有效地促进地面水的自然渗透和地下水的补给。此类混凝土通常由粗骨料、细骨料、水泥和水按特定比例混合而成，不添加或少量添加细骨料以保持混凝土孔隙率较高，孔隙率通常在15%～25%，使得水分能够通过混凝土直接渗透到地面以下。

生态透水混凝土的透水速率是衡量其性能的关键指标，透水速率一般可达到300mm/h 以上，远高于传统非透水路面材料[3]。例如，一条采用了透水率为300mm/h的生态透水混凝土铺设的长200m、宽5m 的人行道，即便在每小时100mm 的暴雨条件下，人行道表面也几乎不会有积水现象，有效减轻了城市排水系统的压力。此外，相比于传统混凝土，透水混凝土的压强强度虽稍低，但仍可满足大多数城市道路和人行道的标准要求，其压强强度范围在3.5MPa～20MPa，完全能够承受人行及非重载车辆的压力。生态透水混凝土与传统混凝土性能对比如表2 所示。

表2 生态透水混凝土与传统混凝土性能对比

生态透水混凝土的应用不仅限于改善城市排水条件，还包括对城市热岛效应的缓解。由于其表面能够保持一定的湿润度，通过水分的蒸发冷却作用，透水混凝土能够在一定程度上降低地表温度[4]。数据显示，透水混凝土铺装的表面温度，相比于传统混凝土或沥青铺装，在夏季可低2～4℃，对于减轻城市热岛效应具有显著效果。此外，透水混凝土的环保特性还体现在其对雨水的收集与利用上，通过设置集水系统，收集透过透水混凝土的雨水，经过简单处理后可用于城市绿化或路面清洗，进一步提高了水资源的利用效率。

2.3 太阳能光伏材料的应用

太阳能光伏系统的核心是光伏板，其性能将直接影响整个系统的发电效率和应用效果。以一种常用的单晶硅光伏板为例，该板的标准尺寸为1650mm×992mm，厚度为40mm，每块板的重量大约为19kg。单晶硅光伏板的平均转换效率为18%～22%，这意味着它能将18%～22%的太阳能转换为电能。在技术规格方面，这种光伏板的最大功率点（Pmax）为300W，其开路电压（Voc）约为39.5V，而最大功率点电压（Vmp）则为31.0V，最大功率点电流（Imp）为9.68A。这些指标都是评估光伏板性能和选择合适光伏系统的关键依据。单晶硅光伏板的主要性能参数如表3 所示。

表3 单晶硅光伏板的主要性能参数

在某商业建筑的屋顶安装了这种单晶硅光伏板，总安装容量为200kW。根据该地区的平均日照时长大约为5h，可以计算该光伏系统的理论日发电量为200kW×5h=1000kW·h。然而，实际发电量还需要考虑环境因素（温度、遮阴）和系统损耗。若总损耗率为15%，则实际日发电量约为850kW·h。年发电量则为850kW·h×365=310250kW·h，足以满足该建筑部分能源需求，减少对传统能源的依赖，同时显著降低能源成本。此外，考虑到经济效益，安装光伏系统的初始投资成本包括光伏板、逆变器（将直流电转换为交流电的设备）、支架系统以及安装费用。以该项目为例，总投资成本约为5 元/W，总成本为100 万元。根据当前电价0.1 元/（kW·h）计算，年节省电费约为15 万元。考虑到光伏系统的使用寿命可达25 年以上，长期来看，这种投资具有显著的经济回报和环境效益。

2.4 低辐射玻璃的应用

在建筑工程中，低辐射（Low-E）玻璃因其卓越的节能性能而越来越受到重视。低辐射玻璃通过在玻璃表面涂覆多层金属或金属氧化物薄膜，能有效反射室内红外线，同时允许可见光穿透，从而减少能量损失，提高建筑的能效。采用镀银技术的双层镀膜Low-E 玻璃是一种常用的低辐射玻璃产品，这种玻璃的可见光透射率高达70%，而其太阳能总透射率仅为40%，这意味着它能有效减少太阳辐射热量的进入，降低建筑内部的冷却负荷[5]。此外，该Low-E 玻璃的U 值（热传导系数）为1.8W/（m2·K），相比普通玻璃的5.8W/（m2·K）大幅降低，显著提高了隔热性能，减少了室内热量的流失。在冬季，这种低辐射玻璃能有效保持室内热量，减少供暖需求；而在夏季，通过反射外部热量，减少空调的冷却需求，从而实现节能减排的目的。双层镀膜Low-E 玻璃与传统玻璃性能对比如表4 所示。

表4 双层镀膜Low-E 玻璃与传统玻璃性能对比

通过这种高效能的玻璃材料，不仅提升了建筑的环保和节能标准，也为建筑用户创造了更加舒适健康的室内环境。通过上述分析对比可见，低辐射玻璃在建筑工程中的应用不仅体现了其出色的节能减排性能，也展现了现代建筑材料技术的进步。

3 建筑工程施工中绿色环保材料的创新与发展

3.1 墙体保温材料的创新与发展

近年来，墙体保温材料的创新主要集中在提升材料的环保性能、耐久性以及保温效率。例如，采用多孔轻质材料如膨胀聚苯乙烯（EPS） 和挤塑聚苯乙烯（XPS）的发展，这些材料以其优异的保温隔热性能、低吸水率和长期的稳定性，成为墙体保温的首选。同时，技术创新如纳米技术的应用，进一步改善了这些保温材料的热导率，使其在更薄的材料厚度下达到更高的保温效果。例如，通过在EPS 中加入纳米级气凝胶粒子，热导率可以降低至0.018W/（m·K），相比传统EPS材料的0.03～0.04W/（m·K）大幅降低。此外，环境友好型材料的研发，如基于再生纤维或天然植物纤维的保温板，不仅具有良好的保温性能，还能通过其生命周期减少对环境的影响。这些材料的开发和应用，不仅响应了绿色建筑和可持续发展的趋势，也为建筑工程施工提供了更多的选择，以适应不同的气候条件和建筑需求。

3.2 保温隔热材料的创新与发展

保温隔热材料在建筑工程施工中的创新，着重于实现更高的能效标准和满足严格的环保要求。最新的发展趋势包括使用相变材料（PCM）、真空绝热板（VIP）和高反射性涂料等。相变材料能够在室内温度变化时吸收和释放热量，有效平衡日夜温差，从而减少能源消耗；而真空绝热板提供了一种超薄且高效的隔热解决方案，其热导率可以低至0.004W/（m·K），极大优于传统保温材料。高反射性涂料则通过反射太阳光的热能，减少建筑物吸收的热量，降低冷却负荷。这些材料和技术的创新，不仅提高了建筑的能源效率，还有助于创造更舒适健康的室内环境，对于应对全球气候变暖和节能减排具有重要意义。

3.3 装饰装修材料的创新与发展

在装饰装修材料领域，创新主要集中在环保、低排放和可持续性上。市场上新兴的绿色环保材料，如竹材、再生木材和低挥发性有机化合物（VOC）的涂料和黏合剂，正成为越来越受欢迎的选择。竹材因其快速生长和可再生性，成为地板和墙面装饰的理想材料；再生木材利用废弃的木材资源，减少了对新资源的需求；低VOC 涂料和黏合剂则显著减少了室内空气污染，提高了居住环境的健康性。此外，数字化印刷技术的应用，使得环保型材料也能实现个性化和多样化的装饰效果，满足现代消费者对美观与环保并重的需求。通过这些创新材料的应用，建筑装饰装修不仅能实现良好的视觉效果，还能确保室内环境的健康和可持续性，符合现代绿色建筑的发展方向。

4 结语

本文通过深入研究绿色环保材料在建筑工程中的应用，展示了其在推进建筑行业可持续发展方面的重要作用。本文不仅概述了绿色材料在不同阶段的发展情况，还通过实际应用的分析展示了其在实践中应用的效果。尽管存在成本和技术上的挑战，但通过不断的创新与发展，这些材料必然会在未来实现更广泛使用，从而为建筑行业的绿色转型提供有效支持。