穆文媛

1 綠色建筑及綠色建筑材料

1.1 綠色建筑

建筑物是人類在生產(chǎn)和生活各類活動中為了順應自然環(huán)境而修建的各種遮蔽物，綠色建筑是在綠色生態(tài)理念指導下建造的建筑物，能夠為人類提供舒適的空間[1]。發(fā)展綠色建筑的主要目的是盡量減少能源和資源的消耗，減少對生態(tài)的損害，運用新的建造技術和高性能建筑材料來提高人們的生活質(zhì)量。合理使用綠色建筑材料，不僅可以營造健康、舒適的環(huán)境，還可以節(jié)省能源，降低運營成本，提高使用者的居住品質(zhì)。在建筑設計過程中，不僅要考慮建筑環(huán)境、建筑形態(tài)、設施條件、施工工藝、建筑材料及使用管理等因素對建筑的影響，還要考慮施工過程中產(chǎn)生的費用[2]。

1.2 綠色建筑材料

綠色建筑材料是指利用工農(nóng)業(yè)固體廢棄物，通過清潔技術生產(chǎn)出的無毒無害并能回收利用的建筑材料。綠色建筑材料有3 個特征：第一，有效利用工業(yè)廢棄物，變廢為寶，降低建筑材料能源消耗對環(huán)境的污染；第二，采取低污染的生產(chǎn)方式，降低環(huán)境負擔；第三，達到使用年限后可以加工后循環(huán)使用。

2 國內(nèi)綠色建筑材料發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 相關法律法規(guī)不完善

目前，《中華人民共和國建筑法》《節(jié)約能源法》《民用建筑節(jié)能條例》等法律法規(guī)為我國開展節(jié)能減排工作提供了法律支撐。然而，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，原來的技術和判斷標準也在不斷變化，各地雖然根據(jù)實際情況也修訂了地方性法規(guī)，但國家層面卻沒有新的立法，缺乏上位法依據(jù)。

另外，由于各地經(jīng)濟發(fā)展水平不同，對綠色建筑和綠色建筑材料的重視程度不一樣，因此采取的激勵措施也存在較大差異[3]。

2.2 缺少統(tǒng)一的標準

當前，國內(nèi)外對建筑材料的稱呼不一致，也沒有一套完整、權威的評價體系。發(fā)展綠色建筑項目需要一定比例的綠色建筑建材，環(huán)保部門批準的綠色建筑材料種類較少，主要強調(diào)的是環(huán)境保護的特性，側(cè)重于檢測材料中的有毒物質(zhì)是否超標，并不能充分體現(xiàn)綠色建筑材料的其他特性，且對其他具體功能缺乏評價標準。因此，建立一套適合我國建筑材料開發(fā)體系的綠色建筑材料評估系統(tǒng)已成為當務之急[4]。

2.3 綠色建筑材料的銷量受多因素影響

自從綠色建筑材料進入市場，健康環(huán)保的建筑材料受到建筑業(yè)的廣泛重視，很多企業(yè)都在宣傳綠色、環(huán)保的建筑材料。但由于綠色建材市場魚龍混雜，人們無法有效甄別名目繁多的建材產(chǎn)品，綠色建筑材料是否環(huán)保缺乏權威機構的鑒定，高品質(zhì)的綠色建材也因科技含量高、價格貴而影響了銷售量。

2.4 綠色建筑材料的研發(fā)難以緊跟建設需求

近年來，國內(nèi)綠色建筑材料的研發(fā)仍處于初級階段，科研經(jīng)費不足，創(chuàng)新能力較弱，導致綠色建筑行業(yè)的發(fā)展受到影響。目前，大多數(shù)建筑材料企業(yè)以中低檔綠色建筑材料為主，較少使用高科技材料，材料開發(fā)與市場需求出現(xiàn)了脫節(jié)。

3 應用綠色建筑材料的必要性

（1）可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要?？沙掷m(xù)發(fā)展理念應從經(jīng)濟、人口、社會、資源與環(huán)境等方面綜合考慮，一切從實際出發(fā)，尋找適合建筑行業(yè)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色道路。發(fā)展綠色建筑是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的內(nèi)在需要，而綠色建筑材料的使用有利于節(jié)能減排、保護環(huán)境，促進土木工程建筑的可持續(xù)發(fā)展，給項目帶來持久的利益。

（2）國家經(jīng)濟結構調(diào)整的要求。傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展模式已經(jīng)不符合目前社會發(fā)展的要求，為此我國開始轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式，建設環(huán)保型社會。同時，我國正在積極促進各個行業(yè)轉(zhuǎn)型，采用新型綠色建筑材料代替能耗過大、污染過大的傳統(tǒng)建筑材料。

（3）符合消費者的消費需求。如今，人們對自身健康越來越重視，對生活環(huán)境和配套設施的環(huán)保要求也越來越高，從而對建筑材料有了新需求。例如，在土木建筑中使用無毒無害且具有綠色性和循環(huán)性的綠色建筑材料，不僅可以保障居民的正當消費權益，還符合人們的心理需求。

4 綠色建筑材料的功能

4.1 具有保溫隔濕功能

近年來，我國高層建筑火災事故的發(fā)生率極高，而外墻隔熱材料的防火性能差是導致火災事故頻發(fā)的一個重要原因。而把綠色建筑材料應用于建筑外部不僅可以起到很好的保溫隔濕作用，還能更好地防火。例如，我國南北方氣候不同，北方寒冷地區(qū)使用綠色建筑材料可以起到很好的保溫效果；南方天氣炎熱潮濕，使用綠色建筑材料不但可以起到隔濕效果，而且可以過濾一部分熱量，減少空調(diào)的使用時間。

4.2 具有環(huán)保功能

傳統(tǒng)建筑材料的資源損耗很大，而且施工時會給周圍環(huán)境造成污染，是重要的污染源。不僅如此，傳統(tǒng)建筑材料經(jīng)過風吹、日曬、雨淋會因自然侵蝕而縮短使用壽命，造成施工外圍環(huán)境污染，加重當前的溫室效應，而綠色建筑材料應用于室內(nèi)裝修中，具有一定的環(huán)保功能。例如，常見的綠色環(huán)保涂料可以減少甲醛和其他有毒有害化學成分對人體的傷害，門窗中使用綠色建筑材料可以有效提高采光、保溫、隔音效果，常用的如鋁合金隔熱材料、鋁木復合保溫材料等均具有環(huán)保功能。由于綠色建筑材料具有可再生性，裝修剩余的材料也不會對環(huán)境造成二次污染，因此應用在人流量大的公共場所設施中可以避免釋放有毒氣體，最大限度保障人們的健康。

綠色建筑材料具有能耗小、無污染、耐水性強、強度高以及重量輕等特點，被廣泛應用于建筑施工中。與傳統(tǒng)材料相比，綠色建筑材料雖說制造成本較高，但施工中材料浪費現(xiàn)象鮮少發(fā)生，還具有輕質(zhì)、高強和速凝等性能，有很高的能源利用率，而且其原材料是工程邊角料與工廠廢棄物等，避免了二次污染，有效改善了人們的生活環(huán)境[5]。

5 綠色建筑材料的研究和應用

5.1 泡沫混凝土的研究和應用

粉煤灰是一種工業(yè)副產(chǎn)品，如果長期堆積不僅會造成資源浪費，而且對周圍的環(huán)境也會造成嚴重影響。將一定比例的粉煤灰加入泡沫混凝土中，既能調(diào)節(jié)混凝土的配合比，又能減少混凝土的用量，減少水泥熟料產(chǎn)物生產(chǎn)過程中的碳排放量。同時，粉煤灰能夠顯著提高一般水泥基體的力學特性，二次水化后產(chǎn)生的膠狀產(chǎn)品不僅可以作為填料，還可以作為黏合物進一步改善泡沫混凝土的致密程度。另外，在混凝土中加入一定比例的粉煤灰，可以有效減少泡沫混凝土水化放熱帶來的不利影響，從而改善泡沫混凝土的抗開裂性能。

通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，大部分粉煤灰是表面平滑的球狀粒子（圖1），減少了標定濃度所需的水分，可以有效減少泡沫混凝土的孔隙，提高混凝土的強度和耐用性。但是水泥中摻入粉煤灰的比例也有一定要求，若摻入過量粉煤灰則會導致泡沫混凝土的強度下降，影響實際使用。

圖1 粉煤灰在顯微鏡下的狀態(tài)

5.2 新型泡沫混凝土的研究和應用

不同的土木工程施工環(huán)境對混凝土材料的性能提出了不同的要求，泡沫混凝土在施工中的應用越來越趨向于輕質(zhì)、一體化、多功能及高耐久性[6]。

5.2.1 輕質(zhì)泡沫混凝土

研制新型的輕質(zhì)泡沫混凝土（圖2）主要是為了進一步減小輕質(zhì)泡沫混凝土的致密程度，提高隔熱效果，方便制備、運輸和安裝。不僅如此，輕質(zhì)泡沫混凝土因其具有良好的特性，被廣泛應用于節(jié)能墻體材料中，例如可以運用在擋土墻、修建運動場和田徑跑道、夾芯構件、管線回填以及貧混凝土填層中，還可以用于屋面邊坡、園林綠化等方面。

圖2 輕質(zhì)泡沫混凝土

但生產(chǎn)中的水泥砂漿崩塌現(xiàn)象會導致泡沫破碎產(chǎn)生連接孔，從而引發(fā)沉陷等問題，因此可以利用促凝劑、消泡劑、增稠劑以及穩(wěn)定劑等來改善泡沫的特性。輕質(zhì)泡沫混凝土作為傳統(tǒng)保溫、防水、找坡材料的替代品，具有較好的保溫隔熱效果，通過現(xiàn)場澆注施工將保溫層、防水層、保護層、找平層以及找坡層一次成型，有效降低工程造價[7]。

5.2.2 保溫結構一體化新型墻板

單種材料的泡沫混凝土墻板很難實現(xiàn)強度和性能的統(tǒng)一，針對以上問題研究人員研制出復合墻板、保溫砌塊等新型墻體，其中復合墻板的結構形式為“三明治”（圖3），因其在預制過程中將保溫層夾在兩層墻板中間像三明治而得名，外墻板分為飾面層、保溫層、結構層三層，通過連接件（材質(zhì)為高強玻璃纖維）將飾面層、保溫層、結構層拉結成一個整體，在生產(chǎn)時一次成型，從而實現(xiàn)外墻板結構裝飾保溫一體化。

圖3 “三明治”復合墻板

通過對泡沫混凝土復合墻體進行隔熱、保溫等方面的研究，現(xiàn)在基本上達到了墻體的抗壓、隔熱等要求。另外，外墻建筑保溫能力是建筑物結構壽命周期中一項關鍵的技術指標，傳統(tǒng)外貼型保溫板施工質(zhì)量受粘結砂漿、保溫釘材質(zhì)和工人施工技術等影響，容易出現(xiàn)外墻保溫剝落的情況。這種保溫結構一體化新型墻板已經(jīng)廣泛應用到各種高度的居住和公共建筑。

5.2.3 摻入納米復合材料的泡沫混凝土

納米復合材料擁有傳統(tǒng)材料不具備的獨特性能，在泡沫混凝土中摻入納米復合材料可以生產(chǎn)出高性能、多用途的新型建筑材料。性能良好的納米金屬氧化物和無機納米材料已經(jīng)在水泥砼行業(yè)得到有效研發(fā)和應用。納米復合材料能夠同泡沫混凝土中的砂漿、礦物摻和材料等構成很好的粒徑組合，從而增強了泡沫混凝土的整體性和力學強度，改善了泡沫混凝土整體的抗?jié)B性能與耐久性，并提高了泡沫混凝土材料的物理性能，如耐磨耗性、導電性、導熱性等，使混凝土基材向高性能和多用途方向發(fā)展[8]。采用這種方式生產(chǎn)出來的高性能建筑材料，可以滿足機場、鐵路、隧道、核電站、水電站以及港口等重大工程項目的需求。

6 結語

綠色建筑材料因具有保濕、隔熱、環(huán)保等性能被廣泛應用于建筑行業(yè)中，同時也能滿足人們?nèi)招略庐惖南M需求，因此采用綠色建筑材料進行土建工程建設是當務之急。在此背景下，我國要積極研發(fā)新型綠色建筑材料，并不斷拓寬其在施工中的應用范圍。