【好文推荐】新型节能环保材料在建筑工程中的应用

摘要：地球现有的资源已经无法完全保障人类的生存发展，与此同时，环境污染问题严重，也对人类的健康生存造成了严重威胁。而节能环保材料则是通过对资源的优化制作而成的无污染的健康材料……

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新型节能环保材料在建筑工程中的应用

王泽明，顾曈，徐宇辉

（中国联合工程有限公司，浙江杭州，310000）

作者简介：王泽明（1990— ），男。研究方向：建筑设计与实践，新技术在工业建筑、民用建筑上的推广。

摘要

节能环保是当今时代发展的主题，也是国家对建筑工程行业的要求。现阶段，随着相关法律法规以及技术标准的不断完善，促使人们对建筑工程节能环保提出了更高的标准和要求。通过应用新型节能环保材料，不仅能有效降低建筑工程中的能耗污染，实现建筑行业的可持续发展，更有助于控制工程投资和造价。基于此，文章对新型节能环保材料进行了概述，分析了其在建筑工程中应用的必要性，介绍了常用的新型节能环保材料及其具体应用，探讨了其未来的发展方向，以供参考。

关键词

建筑工程；节能环保材料；高性能防水密封材料

引言

地球现有的资源已经无法完全保障人类的生存发展，与此同时，环境污染问题严重，也对人类的健康生存造成了严重威胁。而节能环保材料则是通过对资源的优化制作而成的无污染的健康材料。通过将其运用到各类工程中，不仅可以有效地提高资源的利用率，而且还能有效地增强对环境的保护力度。因此，相关的各类工程部门应树立正确的绿色施工意识，将其合理地运用到各类工程中，促进城市的绿色建设与进一步发展[1]。

新型节能环保材料概述

新型节能环保材料是新时期使用新兴技术研究制造创新的具备节能、环保、废物利用等特征的材料，将其运用在建筑施工中，能够改善建筑物的功能。另外，部分经过特殊处理的材料还可以改善建筑物的室内、室外功能，是新型建筑节能环保材料中的一部分。其在类型上可划分为墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、高强度结构材料等几种。其特点如下。

①在通常情况下，节能环保材料的制作对技术和工艺的要求相对比较高，对能源资源的消耗比较低，能够更好地避免环境污染问题。

②节能环保材料的应用对能源的消耗相对较少，当前大多数材料在使用过程中产生的能耗相对较低，而且其强度高、防水性能良好，在施工过程中，这类材料的搬运费要远远低于传统材料。

③从材料的性能层面分析，相比于传统建筑材料，节能环保材料表现优异。比如，轻质高强混凝土和传统混凝土相比，轻质混凝土的强度更高，而且表观密度为1 560～1 950 kg/m3，相比于传统混凝土减轻了20%～40%，强度可以达到甚至是超过普通混凝土的强度等级[2]。

新型节能环保材料在建筑工程中应用的必要性

2.1 节能环保材料是建筑工程的物质基础

与节能环保材料相关的指标有材料规格、品种、色彩以及质量等多个方面，各项性能指标都是材料种类的具体体现。根据其参数指标的不同，可将材料划分为多种类型，建筑物的耐久性、适用性以及艺术性也会在很大程度上受到这些性能指标的影响。加大对节能环保材料的创新和发展力度，是实现城乡建设，改善居住条件的关键[3]。

2.2 有利于控制建筑工程投资和造价

为充分发挥节能环保材料的使用效果，在具体应用时必须重视自然环境和经济发展的规律，从全局角度出发，以达到全面提升社会效益的目的。在整个建筑工程项目中，材料费用的投入占到了总投资的50%～60%，尤其是特殊材料，其费用消耗更高。因此，合理使用节能环保材料不仅能大大降低工程项目造价，同时还具有拓宽材料应用广度的作用，有利于普及节能环保材料的应用优势[4]。

建筑工程中常用的新型节能环保材料

3.1 高性能防水密封材料

高性能防水密封材料是保障绿色节能环保建筑气密性和水密性的关键材料。绿色节能环保建筑内每个居住单元应具有包绕整个建筑采暖体积、连续完整的气密层。选用高质量高寿命的防水密封材料，建立高效的防水密封系统，已成为被动式低能耗建筑的标准配置。建筑涉及的高性能防水密封材料包括防水卷材、防水隔汽膜、防水透汽膜等产品，具体如下。

（1）高性能防水卷材。高性能防水卷材是绿色节能环保建筑所必需的关键基础材料，应用于绿色节能环保建筑屋面、地下室、厨卫、墙体等的防水工程，主要产品有改性沥青防水卷材和高分子防水卷材。其中，改性沥青防水卷材主要分为弹性体改性沥青防水卷材和塑性体改性沥青防水卷材，其已替代传统防水卷材产品，成为防水卷材的主导产品；高分子防水卷材主要有TPO、EPDM、PVC、HDPE等，是未来防水卷材发展的主流，市场需求将逐渐增加。

（2）防水隔汽膜、防水透汽膜。防水隔汽膜和防水透汽膜是绿色节能环保建筑专用的核心材料，多被应用于绿色节能环保建筑门窗洞口接缝的室内、外侧，可防止室外水分进入门窗与结构的缝隙。同时，还可以使结构内水汽自由蒸发，在加强建筑气密性、水密性的同时解决结露发霉问题，保护围护结构热工性能，达到节能降耗目的，保证建筑工程质量，同时延长建筑的使用寿命[5]。

3.2 高效节能保温材料

保温系统是建筑节能保温的核心，而高效保温材料是绿色节能环保建筑实现建筑节能目标的核心材料。我国绿色节能环保建筑一般保温层厚度为150～300 mm，典型高层绿色节能环保建筑所需的额外保温层占用的面积约为建筑面积的2%～4%。

按照我国建筑防火规范和绿色节能环保建筑相关标准要求，目前我国绿色节能环保建筑主要采用的保温材料包括岩棉板、模塑聚苯板、挤塑聚苯板、石墨聚苯板、聚氨酯板、真空绝热板和气凝胶毡等。参考我国《绿色建材评价保温系统材料》（T/CECS 10032—2019）[6]三星级标准要求，模塑聚苯板、挤塑聚苯板（带表皮）、岩棉外墙板、聚氨酯板导热系数分别能够达到0.032 W/（m·K）、0.025 W/（m·K）、0.038 W/（m·K）以及0.022 W/（m·K），这些高效保温材料的应用对提高绿色节能环保建筑外围护结构的保温隔热性能具有重要作用。

在我国获得PHI认证的52个被动房项目中，多数项目采用岩棉和模塑聚苯板作为围护结构保温材料。高效保温材料应用以北京首开国樾·天晟项目为例。该项目位于北京密云新城，绿色节能环保建筑示范面积达3×104 m2，是密云区第一个超低能耗建筑示范工程、北京市首个“超低能耗建筑示范社区”，获得了中国超低能耗建筑认证、中国绿建三星认证、美国LEED金级认证、德国PHI认证等四大认证。该项目使用了高效保温系统，在建筑外墙加装隔热垫块，并在其外侧使用聚氨酯保温板。聚氨酯板具有质轻、隔热、保温、吸声和减震等优良性能，机械性能好，不吸水，高温下不产生有害气体，是重要的建筑节能保温隔热材料[7]。图1为聚氨酯保温板外墙保温层结构示意图。

3.3 高强度结构材料

（1）高强度钢材。高强度钢材具有韧性好、延展性和焊接性优良等特点，一般来说，其屈服强度都会超过420 MPa。相较于传统的钢材，高强度钢材的受力性非常好，而且可以为钢材行业创造大量的社会效益与经济效益，在各种跨度大的超高层建筑中，高强度钢材钢结构的使用解决了很多问题，已经被广泛应用于国内外各种大型的建筑工程中。除了在建筑中的应用之外，高强度钢材也被广泛应用在桥梁施工中，国外很多桥梁工程都采用了高强度钢材钢结构。如德国由杜塞尔多夫设计修建的莱茵河大桥，整座大桥采用屈服强度460的高强度钢材，利用桥塔顶部的箱型连接钢梁，焊接出V形。一般来说，大桥的修筑会使用到屈服强度460、厚度80 mm的高强度钢材，这些钢材会被应用在截面桥梁和连接构件上，除了这些地方以外，大桥的桥塔也会采用屈服强度为460的高强度钢材，相比于构件上的钢材，桥塔的钢材会更加厚。同时，利用不同厚度和屈服强度的钢材进行建筑设计也可以获得很好的效果。

需要注意的是，高强钢材在施工前一定要经过严格的检验和抽样，保证屈服的强度和抗拉伸强度等参数都在标准范围内，伸长率和弯曲性能、重量偏差等也都符合标准，同时要注意高强钢材的品种是不是和相关的牌号一样，不能搞错或搞混，严禁随意使用不同品种的钢材。因为钢材的长相差不多，不易区分，在进行钢材管理时按照品种和使用的区域进行划分，将同样的钢材堆放在一起，严格地进行分类管理，否则会造成非常严重的后果。对于企业来说，要对员工展开培训，让员工明确分类的重要性，然后更好地进行分类处理和加工，从而选择合适的焊接材料。

（2）铝合金模板。铝合金模板近年来在建筑行业被认可、推广，展现出了自身强大的优势，颠覆了传统周转材料在高层建筑中应用的优势。第一，铝合金模板自身质量轻、强度高，在安装过程中一个人就能拼装，不需要机械设备辅助，施工非常简单，效率很高。第二，按照深化图纸进行施工，每个位置的墙板模板及配件均标识得非常清楚，只需要对普通工人进行集中培训就能上岗拼装，不需要技术工人，有效地降低了人工成本。第三，铝合金模板表面较为平滑，混凝土成型后垂直度和平整度都很好，能够达到免抹灰清水墙交付的标准，达到节材降本的效果。第四，较传统木模板而言，铝合金材质的模板在使用过程中不会大面积更换模板，且可以回收再利用，不产生废料，符合低碳、节能、绿色施工的理念。第五，铝合金模板防锈蚀能力强，可使用的周期较长。第六，铝合金模板具有良好的阻燃性，高层建筑施工过程中发生火灾的主要可燃物就是周转材料，使用铝合金模板从源头上降低了火灾发生的风险。第七，铝合金模板引入了早拆支撑体系，大大提高了模板的周转率，改变了传统木模板需要同时配备三层梁、板模板的施工模式[8]。

铝合金模板体系构成包括墙柱模板、梁模板、楼面板模板以及楼面支撑模板等，模板材料均为铝合金型材，同时配备模板背楞、支撑构件以及连接销等。具体安装流程为：施工前准备工作—测量放线—安装墙柱模板—安装梁模板—安装节点模板及吊模—模板安装加固、验收工序—模板拆除工序及传递。在安装铝模时严格按照工艺流程和模板编码，保证其拼接严密及水电预留位置准确；对梁结构边线、墙柱结构边线、墙根楼面标高线进行严格控制；铝模板表面整洁、脱模剂涂抹均匀、销钉等连接件紧固完好、混凝土振捣合格且振捣过程未触碰到模板结构；在安装结构模板时，在四个时间节点对模板进行校验，分别为墙柱模板安装后、顶板模板安装后、浇筑混凝土前和混凝土浇筑过程中，通过保证模板体系的平整度和垂直度，避免对混凝土结构成型质量产生影响。为保证施工质量、进度及安全性，根据现场作业条件，对模板体系拆除时间进行严格控制[9]。

新型节能环保材料的发展方向

在我国未来的建筑业中，发展绿色建筑材料可为建设节能型、环保型社会提供基础。传统的建筑材料已经无法满足人们的需求，随着社会对建筑质量要求的不断提高，在生活中，需要确保绿色建筑材料的安全，不断强化制造工艺的监督力度，防止绿色建筑材料中含有对居民有害的物质，在建筑、装饰行业提高绿色建筑材料的环保性和节能性，为民众创造绿色、安全、环保、舒适的居住环境。

4.1 资源节约型、环境友好型建筑材料

我国建筑行业在最近几年得到了飞速发展，虽然获得了可观的经济利益，但在极大程度上造成了能源消耗和环境污染的问题，所以在发展新型节能环保材料的过程中，一定要注意降低能源消耗和保护环境。在新型节能环保材料的研究过程中，应加强对废弃建筑材料的重新利用，通过对旧资源的有效回收，可以减少对新资源的开采，同时还能减少对环境的污染。

4.2 多功能型节能环保材料

传统的建筑材料一般有水泥、玻璃、木材、砂石、石灰等建筑材料，这些材料在使用过程中能耗过大，安全性考虑较少，功能单一，满足不了当今民众追求高质量生活的基本要求。随着民众需求的提高和科学的进步，在我国建筑业发展的过程中，科研人员需要加快对多功能型节能环保材料的研究进度，其具有轻质高强和多功能的特点，具体表现为隔音绝热效果好、轻质易施工、环保节能、抗静电防射线、防火自洁、重复利用率高[10]。

结语

建筑行业生产过程中会产生各种能源消耗，为满足当前社会发展的需要，在施工中应用新型节能环保材料，可以起到减少建筑消耗的作用。建筑工程从施工到竣工的多个环节，每一个环节都需要在满足行业需求的基础上做好合理的设计，明确施工各方面的管理，从而实现建筑行业的节能降耗。