方虎

（山西三建集團有限公司，山西長治 046011）

1 建筑工程施工中的綠色環(huán)保材料發(fā)展歷程

綠色環(huán)保材料在建筑領域的應用始于20 世紀初，那時人們開始意識到自然資源的有限性和環(huán)境保護的重要性。早期的應用主要集中在使用天然材料和回收材料上，例如，天然木材、石材以及回收的鋼鐵和玻璃[1]。進入20 世紀末，隨著技術的進步和環(huán)保意識的提升，綠色環(huán)保材料開始得到更廣泛的認可和應用。在這一時期，一些關鍵的技術革新促進了綠色材料的發(fā)展，如高性能隔熱材料的研發(fā)、低揮發(fā)性有機化合物（VOC）涂料和黏合劑的推廣等。同時，各國政府和國際組織開始制定相關的環(huán)保建筑標準和認證體系，如LEED、BREEAM 等，為綠色環(huán)保材料的應用提供了標準和指導。

21 世紀以來，綠色環(huán)保材料在建筑工程施工中的應用進入了快速發(fā)展階段。材料的種類和功能更加多樣化，如采用納米技術改良的材料、生物基材料以及通

過改進生產(chǎn)過程減少環(huán)境影響的材料等。隨著技術的不斷進步和社會對環(huán)保的日益重視，綠色環(huán)保材料在建筑工程施工中的應用將更加廣泛，對促進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的貢獻也將更加顯著。

2 建筑工程施工中的綠色環(huán)保材料應用要點

2.1 高性能隔熱材料的應用

在建筑工程施工中，高性能隔熱材料的應用是提高建筑能效、降低能耗的重要手段。其中，聚氨酯泡沫（PU）因其卓越的隔熱性能、輕質及施工便捷性而廣泛應用于建筑墻體、屋頂以及地面的隔熱。聚氨酯泡沫的導熱系數(shù)低至0.022W/（m·K），遠低于傳統(tǒng)的隔熱材料如礦物棉[約0.035W/（m·K）]和聚苯乙烯泡沫[EPS，約0.038W/（m·K）]，使得其在相同隔熱效果下所需的材料厚度更薄[2]。以一棟建筑的外墻為例，采用聚氨酯泡沫作為隔熱材料時，僅需設定厚度為10cm，即可達到優(yōu)良的隔熱效果，而若使用EPS 材料，則可能需要增加至13cm 厚度以達到相同的隔熱性能。高性能隔熱材料與傳統(tǒng)隔熱材料性能對比如表1 所示。

表1 高性能隔熱材料與傳統(tǒng)隔熱材料性能對比

聚氨酯泡沫在施工中的靈活性也為其在綠色建筑中的應用提供了便利。通過現(xiàn)場噴涂的方式，聚氨酯泡沫可以無縫貼合于各種形狀和結構的建筑表面，有效避免了傳統(tǒng)隔熱材料中常見的接縫熱橋問題。此外，聚氨酯泡沫具有良好的抗壓性和穩(wěn)定性，密度一般在30～60kg/m3，不僅能夠承受一定的結構負荷，還能在建筑物的整個使用周期內(nèi)保持其形狀和隔熱性能，有效延長建筑物的使用壽命。

2.2 生態(tài)透水混凝土的應用

生態(tài)透水混凝土，以其獨特的環(huán)保與功能性特征，在建筑工程施工中扮演著至關重要的角色，尤其是在城市雨水管理和緩解城市熱島效應方面。透水混凝土的設計理念主要基于其高透水性能，能夠有效地促進地面水的自然滲透和地下水的補給。此類混凝土通常由粗骨料、細骨料、水泥和水按特定比例混合而成，不添加或少量添加細骨料以保持混凝土孔隙率較高，孔隙率通常在15%～25%，使得水分能夠通過混凝土直接滲透到地面以下。

生態(tài)透水混凝土的透水速率是衡量其性能的關鍵指標，透水速率一般可達到300mm/h 以上，遠高于傳統(tǒng)非透水路面材料[3]。例如，一條采用了透水率為300mm/h的生態(tài)透水混凝土鋪設的長200m、寬5m 的人行道，即便在每小時100mm 的暴雨條件下，人行道表面也幾乎不會有積水現(xiàn)象，有效減輕了城市排水系統(tǒng)的壓力。此外，相比于傳統(tǒng)混凝土，透水混凝土的壓強強度雖稍低，但仍可滿足大多數(shù)城市道路和人行道的標準要求，其壓強強度范圍在3.5MPa～20MPa，完全能夠承受人行及非重載車輛的壓力。生態(tài)透水混凝土與傳統(tǒng)混凝土性能對比如表2 所示。

表2 生態(tài)透水混凝土與傳統(tǒng)混凝土性能對比

生態(tài)透水混凝土的應用不僅限于改善城市排水條件，還包括對城市熱島效應的緩解。由于其表面能夠保持一定的濕潤度，通過水分的蒸發(fā)冷卻作用，透水混凝土能夠在一定程度上降低地表溫度[4]。數(shù)據(jù)顯示，透水混凝土鋪裝的表面溫度，相比于傳統(tǒng)混凝土或瀝青鋪裝，在夏季可低2～4℃，對于減輕城市熱島效應具有顯著效果。此外，透水混凝土的環(huán)保特性還體現(xiàn)在其對雨水的收集與利用上，通過設置集水系統(tǒng)，收集透過透水混凝土的雨水，經(jīng)過簡單處理后可用于城市綠化或路面清洗，進一步提高了水資源的利用效率。

2.3 太陽能光伏材料的應用

太陽能光伏系統(tǒng)的核心是光伏板，其性能將直接影響整個系統(tǒng)的發(fā)電效率和應用效果。以一種常用的單晶硅光伏板為例，該板的標準尺寸為1650mm×992mm，厚度為40mm，每塊板的重量大約為19kg。單晶硅光伏板的平均轉換效率為18%～22%，這意味著它能將18%～22%的太陽能轉換為電能。在技術規(guī)格方面，這種光伏板的最大功率點（Pmax）為300W，其開路電壓（Voc）約為39.5V，而最大功率點電壓（Vmp）則為31.0V，最大功率點電流（Imp）為9.68A。這些指標都是評估光伏板性能和選擇合適光伏系統(tǒng)的關鍵依據(jù)。單晶硅光伏板的主要性能參數(shù)如表3 所示。

表3 單晶硅光伏板的主要性能參數(shù)

在某商業(yè)建筑的屋頂安裝了這種單晶硅光伏板，總安裝容量為200kW。根據(jù)該地區(qū)的平均日照時長大約為5h，可以計算該光伏系統(tǒng)的理論日發(fā)電量為200kW×5h=1000kW·h。然而，實際發(fā)電量還需要考慮環(huán)境因素（溫度、遮陰）和系統(tǒng)損耗。若總損耗率為15%，則實際日發(fā)電量約為850kW·h。年發(fā)電量則為850kW·h×365=310250kW·h，足以滿足該建筑部分能源需求，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，同時顯著降低能源成本。此外，考慮到經(jīng)濟效益，安裝光伏系統(tǒng)的初始投資成本包括光伏板、逆變器（將直流電轉換為交流電的設備）、支架系統(tǒng)以及安裝費用。以該項目為例，總投資成本約為5 元/W，總成本為100 萬元。根據(jù)當前電價0.1 元/（kW·h）計算，年節(jié)省電費約為15 萬元?？紤]到光伏系統(tǒng)的使用壽命可達25 年以上，長期來看，這種投資具有顯著的經(jīng)濟回報和環(huán)境效益。

2.4 低輻射玻璃的應用

在建筑工程中，低輻射（Low-E）玻璃因其卓越的節(jié)能性能而越來越受到重視。低輻射玻璃通過在玻璃表面涂覆多層金屬或金屬氧化物薄膜，能有效反射室內(nèi)紅外線，同時允許可見光穿透，從而減少能量損失，提高建筑的能效。采用鍍銀技術的雙層鍍膜Low-E 玻璃是一種常用的低輻射玻璃產(chǎn)品，這種玻璃的可見光透射率高達70%，而其太陽能總透射率僅為40%，這意味著它能有效減少太陽輻射熱量的進入，降低建筑內(nèi)部的冷卻負荷[5]。此外，該Low-E 玻璃的U 值（熱傳導系數(shù)）為1.8W/（m2·K），相比普通玻璃的5.8W/（m2·K）大幅降低，顯著提高了隔熱性能，減少了室內(nèi)熱量的流失。在冬季，這種低輻射玻璃能有效保持室內(nèi)熱量，減少供暖需求；而在夏季，通過反射外部熱量，減少空調的冷卻需求，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。雙層鍍膜Low-E 玻璃與傳統(tǒng)玻璃性能對比如表4 所示。

表4 雙層鍍膜Low-E 玻璃與傳統(tǒng)玻璃性能對比

通過這種高效能的玻璃材料，不僅提升了建筑的環(huán)保和節(jié)能標準，也為建筑用戶創(chuàng)造了更加舒適健康的室內(nèi)環(huán)境。通過上述分析對比可見，低輻射玻璃在建筑工程中的應用不僅體現(xiàn)了其出色的節(jié)能減排性能，也展現(xiàn)了現(xiàn)代建筑材料技術的進步。

3 建筑工程施工中綠色環(huán)保材料的創(chuàng)新與發(fā)展

3.1 墻體保溫材料的創(chuàng)新與發(fā)展

近年來，墻體保溫材料的創(chuàng)新主要集中在提升材料的環(huán)保性能、耐久性以及保溫效率。例如，采用多孔輕質材料如膨脹聚苯乙烯（EPS） 和擠塑聚苯乙烯（XPS）的發(fā)展，這些材料以其優(yōu)異的保溫隔熱性能、低吸水率和長期的穩(wěn)定性，成為墻體保溫的首選。同時，技術創(chuàng)新如納米技術的應用，進一步改善了這些保溫材料的熱導率，使其在更薄的材料厚度下達到更高的保溫效果。例如，通過在EPS 中加入納米級氣凝膠粒子，熱導率可以降低至0.018W/（m·K），相比傳統(tǒng)EPS材料的0.03～0.04W/（m·K）大幅降低。此外，環(huán)境友好型材料的研發(fā)，如基于再生纖維或天然植物纖維的保溫板，不僅具有良好的保溫性能，還能通過其生命周期減少對環(huán)境的影響。這些材料的開發(fā)和應用，不僅響應了綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的趨勢，也為建筑工程施工提供了更多的選擇，以適應不同的氣候條件和建筑需求。

3.2 保溫隔熱材料的創(chuàng)新與發(fā)展

保溫隔熱材料在建筑工程施工中的創(chuàng)新，著重于實現(xiàn)更高的能效標準和滿足嚴格的環(huán)保要求。最新的發(fā)展趨勢包括使用相變材料（PCM）、真空絕熱板（VIP）和高反射性涂料等。相變材料能夠在室內(nèi)溫度變化時吸收和釋放熱量，有效平衡日夜溫差，從而減少能源消耗；而真空絕熱板提供了一種超薄且高效的隔熱解決方案，其熱導率可以低至0.004W/（m·K），極大優(yōu)于傳統(tǒng)保溫材料。高反射性涂料則通過反射太陽光的熱能，減少建筑物吸收的熱量，降低冷卻負荷。這些材料和技術的創(chuàng)新，不僅提高了建筑的能源效率，還有助于創(chuàng)造更舒適健康的室內(nèi)環(huán)境，對于應對全球氣候變暖和節(jié)能減排具有重要意義。

3.3 裝飾裝修材料的創(chuàng)新與發(fā)展

在裝飾裝修材料領域，創(chuàng)新主要集中在環(huán)保、低排放和可持續(xù)性上。市場上新興的綠色環(huán)保材料，如竹材、再生木材和低揮發(fā)性有機化合物（VOC）的涂料和黏合劑，正成為越來越受歡迎的選擇。竹材因其快速生長和可再生性，成為地板和墻面裝飾的理想材料；再生木材利用廢棄的木材資源，減少了對新資源的需求；低VOC 涂料和黏合劑則顯著減少了室內(nèi)空氣污染，提高了居住環(huán)境的健康性。此外，數(shù)字化印刷技術的應用，使得環(huán)保型材料也能實現(xiàn)個性化和多樣化的裝飾效果，滿足現(xiàn)代消費者對美觀與環(huán)保并重的需求。通過這些創(chuàng)新材料的應用，建筑裝飾裝修不僅能實現(xiàn)良好的視覺效果，還能確保室內(nèi)環(huán)境的健康和可持續(xù)性，符合現(xiàn)代綠色建筑的發(fā)展方向。

4 結語

本文通過深入研究綠色環(huán)保材料在建筑工程中的應用，展示了其在推進建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面的重要作用。本文不僅概述了綠色材料在不同階段的發(fā)展情況，還通過實際應用的分析展示了其在實踐中應用的效果。盡管存在成本和技術上的挑戰(zhàn)，但通過不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，這些材料必然會在未來實現(xiàn)更廣泛使用，從而為建筑行業(yè)的綠色轉型提供有效支持。