土木工程材料在綠色建筑中的應(yīng)用

韓國(guó)強(qiáng)

摘要：現(xiàn)代土木建設(shè)工程的發(fā)展態(tài)勢(shì)決定了其逐步朝著復(fù)雜化、規(guī)模性建設(shè)的方向變化，這也進(jìn)一步對(duì)項(xiàng)目施工的各方要素提出了更高的要求。施工材料在土木工程項(xiàng)目中起著基礎(chǔ)性作用，是綠色建筑高質(zhì)量施工中必不可少的關(guān)鍵要素，尤其是新型材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)符合現(xiàn)代化綠色建筑理念和實(shí)踐策略。本文根據(jù)綠色建筑的發(fā)展理念和實(shí)踐，對(duì)新型土木材料應(yīng)用的必要性展開了分析，并探討了新型綠色材料的發(fā)展趨勢(shì)和具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：綠色建筑施工;土木工程材料;優(yōu)勢(shì);應(yīng)用實(shí)踐

引言

土木建設(shè)工程中，材料是最基本也是最主要的組成成分。經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境的變化以及新型科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展使得土木工程建設(shè)也出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)，不論是從建筑主體結(jié)構(gòu)還是內(nèi)飾裝潢，都基于新的綠色環(huán)保發(fā)展理念而產(chǎn)生變化。傳統(tǒng)建筑材料也需要隨之更新優(yōu)化，這樣才能從根本上保障綠色建筑的深層次發(fā)展和實(shí)踐。因此，對(duì)土木工程行業(yè)來說，新型綠色材料的實(shí)踐應(yīng)用具有重要的研究?jī)r(jià)值。

1新型綠色建筑材料特點(diǎn)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)一體化建設(shè)的加快，土木建設(shè)工程的規(guī)模日益擴(kuò)大，這一態(tài)勢(shì)必然有利有弊。而環(huán)境友好型社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)要求建筑行業(yè)需提出新的發(fā)展技術(shù)來支撐“綠色節(jié)能”理念的實(shí)施，這必然會(huì)衍生出新的發(fā)展要素。城市土建工程是社會(huì)生態(tài)環(huán)境形勢(shì)變化的主要影響因素，因此相關(guān)配套技術(shù)的研發(fā)是必然趨勢(shì)，且迫在眉睫。

“綠色建筑材料”是在國(guó)際學(xué)術(shù)界針對(duì)當(dāng)前建筑業(yè)發(fā)展理念而提出的新型土建施工用原料類型。綠色建筑材料的具體定義為：原料采取、產(chǎn)品制造、使用或循環(huán)以及廢料處理環(huán)節(jié)中對(duì)地球環(huán)境負(fù)荷最小或利于人類健康的材料[1]。新型綠色建筑材料是當(dāng)前土建行業(yè)綠色節(jié)能發(fā)展到一定階段而出現(xiàn)的產(chǎn)物，是未來土建工程發(fā)展的必要生產(chǎn)要素。其主要利用清潔生產(chǎn)技術(shù)，具備凈化、吸收、促進(jìn)健康等環(huán)保功能，盡可能應(yīng)用農(nóng)業(yè)廢料以及城市固體廢物等有機(jī)物質(zhì)，降低了對(duì)自然資源和能源的過度使用，有利于材料的循環(huán)利用、處理和回收。同時(shí)該類材料能夠最大限度體現(xiàn)出低污染、無毒無害的特點(diǎn)，因此也稱為環(huán)境和諧型材料。這類材料無論是從材料自身，還是從應(yīng)用層面上講都具有非常廣的價(jià)值空間，特別是當(dāng)前土建市場(chǎng)積極推進(jìn)綠色建設(shè)理念，無害、環(huán)保型土建材料自然受到了越來越多建筑企業(yè)的重視。

在土木工程領(lǐng)域中，新型綠色材料的特點(diǎn)可概括為以下幾點(diǎn)：

（1）相比于傳統(tǒng)類型材料，綠色建筑材料在能源以及自然資源上面的消耗值相對(duì)更低，不容易產(chǎn)生較大范圍的環(huán)境污染，同時(shí)新型材料在生產(chǎn)制造過程中具備較高標(biāo)準(zhǔn)，制造工藝水平較高，使用質(zhì)量有所保障，并且能體現(xiàn)較高的資源利用率。

（2）綠色環(huán)保型建筑材料具備美觀、實(shí)用性兼具的特點(diǎn)，具有多樣性，能夠在一定程度上有效改善建筑居民的生產(chǎn)、生活環(huán)境狀態(tài)，提升其生活品質(zhì)。

（3）相較于普通建筑材料，綠色環(huán)保建材的綜合性能要高出很多[2]。這將從根本上保證建筑工程的建成質(zhì)量和使用年限。例如，改良后的輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土材料應(yīng)用在建筑主體結(jié)構(gòu)的施工中，能有效防治部分病害問題，使用性能較強(qiáng)，有效降低建筑后期維修、修繕概率。

（4）絕大多數(shù)綠色環(huán)保建筑材料具有強(qiáng)度高、防水、輕質(zhì)、隔熱、調(diào)溫等基礎(chǔ)功能，可有效集中資源配置，在施工過程中準(zhǔn)確降低能耗，且滿足后期居民使用功能。

（5）綠色建筑材料的原材料主要為城市或工業(yè)固體廢棄物、廢渣及尾礦[3]，一定程度上增加了資源循環(huán)利用功能，減少?gòu)U棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的二次污染。

因此，總結(jié)來說，綠色環(huán)保建材的應(yīng)用可以有效整合低污染、低能耗資源，降低對(duì)環(huán)境的污染程度，有效提升資源利用率，推動(dòng)綠色建筑實(shí)踐發(fā)展。與此同時(shí)，政府和建設(shè)企業(yè)對(duì)于新型材料的研發(fā)和材料生產(chǎn)技術(shù)的推廣、應(yīng)用將有效促進(jìn)土木工程市場(chǎng)的供給側(cè)改革，穩(wěn)步發(fā)展可持續(xù)戰(zhàn)略，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)快速、穩(wěn)固發(fā)展。

2新型土木材料的應(yīng)用意義

2.1滿足消費(fèi)者環(huán)保需求

建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)活動(dòng)本質(zhì)上就是一種商品活動(dòng)。而施工階段是商品制造生產(chǎn)的過程，生產(chǎn)質(zhì)量決定其銷售狀態(tài)。也就是說，綠色建筑的實(shí)踐應(yīng)用活動(dòng)要想進(jìn)一步發(fā)展，建設(shè)企業(yè)首先要保證其項(xiàng)目的生產(chǎn)要素符合當(dāng)前消費(fèi)者心理需求，才能獲取理想的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能、環(huán)保理念正在不斷深化中，面對(duì)日益多變的自然環(huán)境，消費(fèi)者在選擇房屋時(shí)，也越來越看重其使用功能是否滿足低能耗、低污染的標(biāo)準(zhǔn)。新型綠色材料的應(yīng)用能夠進(jìn)一步突顯建筑材料在建筑工程中的作用，以更加美觀、實(shí)用且便捷的形式為居民帶來更多便利之處。

2.2進(jìn)一步完善材料市場(chǎng)機(jī)制

先進(jìn)理念和實(shí)踐技術(shù)的協(xié)同發(fā)展為建筑市場(chǎng)的多元化發(fā)展提供了更多可能性。新型土木建筑材料是傳統(tǒng)材料的升級(jí)版，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)材料市場(chǎng)的不足，其應(yīng)用能夠滿足房屋建筑性能和功能的雙重標(biāo)準(zhǔn)，符合綠色建筑的發(fā)展趨勢(shì)?；诖?，為滿足綠色建筑的實(shí)踐需求，建筑材料市場(chǎng)必定會(huì)緊跟環(huán)境變化，從材料方面滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，注重技術(shù)性創(chuàng)新，一定程度上提高我國(guó)環(huán)保節(jié)能材料的品質(zhì)，積極推動(dòng)材料市場(chǎng)多元化發(fā)展。

2.3符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型基本要求

土木工程新材料的研發(fā)也推動(dòng)了我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。以當(dāng)前國(guó)家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)形勢(shì)來說，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要逐漸向高端、生態(tài)、可持續(xù)等方向發(fā)展[4]?；诖?，我國(guó)必須要針對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式實(shí)施轉(zhuǎn)變和改革，加強(qiáng)主體社會(huì)發(fā)展質(zhì)量[5]。針對(duì)土木建筑行業(yè)，新型綠色材料的應(yīng)用符合我國(guó)建筑業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型特征，我國(guó)也根據(jù)當(dāng)前形勢(shì)，公布了新型環(huán)保材料在綠色建筑項(xiàng)目中的相關(guān)文件，同時(shí)也積極鼓勵(lì)建設(shè)企業(yè)實(shí)施材料技術(shù)的創(chuàng)新和改革活動(dòng)，這有助于我國(guó)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型。

3新型土木工程材料在綠色建筑中的具體運(yùn)用

3.1新型混凝土材料

目前我國(guó)土木工程項(xiàng)目施工中常用到的新型混凝土材料主要為智能混凝土和高性能混凝土。

首先，混凝土是土建工程施工中的重要材料之一，造價(jià)較低，應(yīng)用范圍廣，適用性強(qiáng)，但缺點(diǎn)也非常明顯，傳統(tǒng)的混凝土材料產(chǎn)生的大量揚(yáng)塵、有害物質(zhì)等極易造成施工地環(huán)境污染，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)攪拌加工的形式也容易產(chǎn)生噪聲污染。此外，傳統(tǒng)混凝土的自我修復(fù)能力、穩(wěn)固性能也相對(duì)較弱。智能混凝土是一種改良式的混凝土材料。它以原混凝土為主要基礎(chǔ)，添加功能材料后性能發(fā)生改變，具備智能感知、智能調(diào)節(jié)和自我修復(fù)的特點(diǎn)，使用效果更好，在綠色建筑中的應(yīng)用愈加廣泛。目前智能混凝土的應(yīng)用類型包括自感應(yīng)混凝土和自修復(fù)混凝土，均取得了較為顯著的研究成果，在綠色建筑中發(fā)揮重要作用。

以自感應(yīng)混凝土為例。自感應(yīng)混凝土在原有的混凝土基礎(chǔ)上，加入了部分導(dǎo)電材料（碳和金屬物質(zhì)為主），進(jìn)而具有自我感應(yīng)能力，是一種復(fù)合型的智能混凝土材料。拿碳纖維物質(zhì)來說，混合碳纖維后的混凝土基材的性狀發(fā)生了變化，其電阻變化與內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密相連。一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷時(shí)，自感應(yīng)混凝土的體積電導(dǎo)率將會(huì)呈不可逆下降的趨勢(shì)，技術(shù)人員可在維護(hù)、檢修時(shí)利用這一功能，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)混凝土狀態(tài)變化，盡快掌握建筑物結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)。目前這類混凝土的理論實(shí)踐已有重大突破，逐步將在實(shí)際施工中有所應(yīng)用。

其次，高性能混凝土主要包括三大類：

（1）低強(qiáng)混凝土。此類混凝土有抑制建筑結(jié)構(gòu)裂縫的作用，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，目前已普遍使用。

（2）輕質(zhì)混凝土。輕質(zhì)混凝土原材料為輕骨料、工業(yè)固體廢料等，澆筑成型，是一種新型土木工程材料，具有質(zhì)輕、多孔隙的特點(diǎn)，滲透性強(qiáng)，保溫隔熱性能好。由于其質(zhì)量非常輕，在施工過程中可起到減輕主體結(jié)構(gòu)荷載的作用。

（3）活性微粉混凝土。相比于傳統(tǒng)混凝土，活性微粉混凝土反應(yīng)活度更高，環(huán)保性能有所提升?；钚晕⒎刍炷劣眉?xì)砂代替骨料，縮減其占比，加強(qiáng)了材料的粘結(jié)度，具備高延展性。但此類土木材料的研發(fā)成本較高，工藝復(fù)雜，實(shí)踐應(yīng)用范圍仍較小。

3.2新型墻體材料

與傳統(tǒng)墻體材料相比，新型墻體材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加明顯，主要表現(xiàn)在：①生產(chǎn)成本低，節(jié)約資源;②對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染程度低，符合綠色建筑環(huán)境友好型發(fā)展目標(biāo);③新墻體材料自重減少，抗震性能提高的同時(shí)更具備美觀性。

從使用功能劃分，新型墻體材料包含墻體、門窗、裝飾、隔音保溫材料。從使用性能上看，新型墻體材料是一種不燃材料，防火性能非常高，具備較高的安全性，大大降低后期維護(hù)成本。新型建筑墻體材料的儲(chǔ)熱系數(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度都有了很大的提升，這使得建筑墻體具有更好的隔熱、延展性能，解決了墻體保溫材料的易開裂的問題，增加了建筑的使用壽命。

新型墻體材料主要包括新型復(fù)合墻板材料和新型砌筑材料兩大類：

（1）新型復(fù)合墻板材料：新型復(fù)合墻板材料具有質(zhì)量輕、成本低、環(huán)保等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可適用于內(nèi)外墻和屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)。目前我國(guó)新型復(fù)合墻板加工工藝主要為：固定機(jī)械立模法和擠壓成型地模法。新型復(fù)合墻板材料可有效減少施工勞動(dòng)力，降低建筑工程成本。以輕質(zhì)隔墻板為例，它是一種以純硅酸鹽水泥為主要成分的三合一墻板結(jié)構(gòu)，中間的材料為聚苯乙烯顆粒和少量的無機(jī)化學(xué)添加劑，形成了板體多孔隙的特點(diǎn)，大大增加隔板的隔音性能。新型復(fù)合墻板的應(yīng)用從一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)墻板功能單一、成本高、施工效率低的問題，為建筑材料市場(chǎng)的多元性發(fā)展提供了新要素。

（2）新型砌筑材料：為了減少墻體的傳熱率，砌筑結(jié)構(gòu)墻體所用的材料必須具備隔熱性能優(yōu)異的特點(diǎn)，同時(shí)保證導(dǎo)熱系數(shù)保持在低數(shù)值范圍內(nèi)，從而降低墻體的傳熱量。

4新型土木工程材料發(fā)展趨勢(shì)

隨著綠色建筑的推廣與應(yīng)用，新型土木建筑材料的特征也更加明顯，形成了具有代表性的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

（1）新型土木材料逐步具備環(huán)境友好型特征。未來的土木工程施工中，材料的使用將更加突顯其對(duì)環(huán)境的保護(hù)性，同時(shí)建筑的使用功能更加注重人與環(huán)境的結(jié)合。無輻射、無污染的綠色材料的運(yùn)用符合我國(guó)環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)社會(huì)的戰(zhàn)略目標(biāo)，降低房屋建筑對(duì)環(huán)境的二次污染。因此，目前使用范圍較廣的聚氨酯材料將有更大的升值空間，其無味、無毒的特點(diǎn)將逐步取代橡膠、塑料以及尼龍等傳統(tǒng)材料。

（2）新型土木材料將更大程度上具有資源節(jié)約的特征。傳統(tǒng)施工工程對(duì)混凝土的大量使用導(dǎo)致出現(xiàn)了相當(dāng)程度的揚(yáng)塵、噪聲污染。新型綠色建筑材料通過利用輕質(zhì)高性能的新型混凝土材料，利用二次處理利用，減少了對(duì)傳統(tǒng)資源的持續(xù)浪費(fèi)。

（3）新型復(fù)合材料的應(yīng)用成為未來研究重點(diǎn)。土建工程的復(fù)雜性決定了未來施工工程將形成更嚴(yán)格的用料標(biāo)準(zhǔn)，尤其是預(yù)制式建設(shè)工程和集成化的材料生產(chǎn)方式對(duì)建筑原材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求更高。復(fù)合型材料可以將不同材料之間的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，合理發(fā)揮其優(yōu)缺點(diǎn)，提升材料性能，是未來土木工程材料優(yōu)化的重點(diǎn)。

（4）新型土木材料走向能源節(jié)約的發(fā)展趨勢(shì)。節(jié)能建筑材料主要利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，將各種施工活動(dòng)中的固體廢料進(jìn)行加工和改造，維持材料性能的同時(shí)盡可能減少原材料的浪費(fèi)。例如，利用破碎玻璃、發(fā)泡劑、改進(jìn)添加劑等制劑做成的玻璃泡沫材料屬于無機(jī)無金屬玻璃材料，其主要利用處理技術(shù)，將廢料進(jìn)行二次加工，減少其在應(yīng)用以及后期工程投入使用以后的能源消耗。這類新材料可用于各種惡劣環(huán)境，具有抗菌、防火、調(diào)溫、除臭、防輻射、防靜電等特點(diǎn)。

土木工程材料的使用必須根據(jù)不同類型建筑要求、形式來進(jìn)行選擇，保證建筑材料質(zhì)量的同時(shí)，還需要考慮到材料的適用范圍。同時(shí)，在新型材料的運(yùn)用過程中，還需充分結(jié)合相關(guān)分析處理技術(shù)，在建筑設(shè)計(jì)階段充分分析施工材料的特點(diǎn)，保障施工的有效性，避免后期因材料使用不當(dāng)出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題。除此之外，雖然新型建筑材料可有效減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本，但并非所有結(jié)構(gòu)施工都要使用新型材料，這要在項(xiàng)目建設(shè)初期進(jìn)行勘察和判斷，一切新型材料的應(yīng)用應(yīng)以建筑施工要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。對(duì)于企業(yè)來說，要積極思考如何利用土建建設(shè)的優(yōu)勢(shì)，合理利用各種綠色建材，推進(jìn)綠色材料研發(fā)，為我國(guó)土木工程可持續(xù)發(fā)展提供更深厚的基礎(chǔ)動(dòng)力。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，土建工程材料已經(jīng)在綠色節(jié)能方面展開了各類實(shí)踐活動(dòng)，也取得了不錯(cuò)的成效。綠色建筑項(xiàng)目施工的基本原則便是“綠色環(huán)保”，新型土木材料的前景可以說非常廣，其應(yīng)用不但響應(yīng)了國(guó)家積極推進(jìn)綠色建筑的建設(shè)要求，同時(shí)其有效應(yīng)用能夠更好彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工材料的缺點(diǎn)，降低建筑材料使用過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的消極影響，有效提升建筑整體建設(shè)效益。因此，在今后的現(xiàn)代化工程建設(shè)中，新型綠色建筑材料的縱深應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱靜微，劉海濱，柴祥，黃小亮，潘澤真.土木工程材料新進(jìn)展及其應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（10）：106-107.

[2]陳代云.在土木工程施工中綠色建筑材料的應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2019（08）：43-44.

[3]華夏.土木工程材料在綠色建筑中的應(yīng)用[J].磚瓦，2020（09）：90+92.

[4]胡波.關(guān)于綠色建筑材料在土木工程施工中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（16）：120-121.