新型節(jié)能復合墻體材料在建筑環(huán)保設計中的應用

李 季

(中煤科工重慶設計研究院(集團)有限公司，重慶 400042)

新時期下，我國建筑工程發(fā)展速度全面提升和規(guī)模不斷擴大的同時，對生態(tài)環(huán)境的污染也越來越嚴重。為實現(xiàn)社會長久建設目標，在房屋建筑設計期間，應該讓意識到節(jié)能環(huán)保的意義，將施工部設計與節(jié)能理念銜接。同時對新型節(jié)能墻體材料靈活應用，提高建筑工程節(jié)能環(huán)保效果，降低工程建設成本，為建筑工程的綠色發(fā)展奠定堅實基礎。

1 新型節(jié)能墻體材料在建筑環(huán)保設計中的常見類型特點

1.1 新型節(jié)能墻體材料在房屋建筑環(huán)保設計中的特點

新型墻體材料一般具有保溫、隔熱、輕質(zhì)、高強、節(jié)土、節(jié)能、利廢、保護環(huán)境、改善建筑功能和增加房屋使用面積等一系列優(yōu)點，其中相當一部分品種屬于綠色建材。一些新型墻體材料輔以一定的空氣間層，不但降低容重，保溫性能也大大改善；燒結空心磚就比實心制品有著更好的保溫隔熱功能。大部分新型墻體材料都會使墻體厚度減薄，可以提高使用面積。

1.2 新型節(jié)能墻體材料在房屋建筑環(huán)保設計中的常見類型

新型墻體材料主要包括：磚、板、塊。在目前的砌筑建筑中，磚的使用量最廣泛、最多。

復合墻體

復合墻體材料有很多,其中應用較多的有石膏或水泥輕質(zhì)隔墻板、彩鋼板、加氣混凝土砌塊、鋼絲網(wǎng)架泡沫板、小型混凝士空心砌塊、石膏板、石膏砌塊、陶粒砌塊、燒結多孔磚、頁巖磚、實心混凝土磚、PC大板、水平孔混凝土墻板、活性炭墻體、新型隔墻板等。新型墻體材料是區(qū)別于傳統(tǒng)的磚瓦、灰砂石等傳統(tǒng)的墻材新品種，包括的品種和門類很多。從功能上分，有墻體材料、裝飾材料、門窗材料、保溫材料、防水材料、隔音材料、粘接和密封材料，以及與其配套的各種五金件、塑料件及各種輔助材料等。從材質(zhì)上分，不但有天然材料，還有化學材料、金屬材料、非金屬材料等。復合墻體是由混凝空腔和其他承重能力偏低的材料組合而成。在應用這種墻體過程中，能夠在保證達到承重要求前提下，再復合其他高性能的材料，以此達到豐富墻體功能的目的。在我國北方地區(qū)的建筑中喜歡應用復合墻體，可以實現(xiàn)承重和保溫的雙重功能。在利用小型空心砌塊期間，其中的空心薄壁構件會降低豎縫的抗剪強度，導致砂漿飽滿度不能達到既定要求，整體性較差。為改變這一現(xiàn)象，可以加強對現(xiàn)澆混凝土樓蓋方法的應用，確保房屋建筑的抗震性，整體性能得到全面改善。

建筑塊材

磚、砌塊以及石材是建筑結構中的塊材，根據(jù)不同的結構形式其作用也不同。比如磚混結構(部分磚木結構)中部分的墻體采用磚砌筑，能承受上部荷載的，叫承重墻。而在框架結構中，基本上這類塊材都起到填充隔斷的作用，不承受上部荷載，叫非承重墻(例如隔墻)。建筑塊材的數(shù)量多且發(fā)展速度快，在工程施工的中的應用比較普遍?，F(xiàn)階段，建筑塊材主要以2種類型存在：建筑砌塊和混凝土空心磚。建筑砌塊指大于標準黏土磚的砌塊，在房屋建筑環(huán)保設計應用此類節(jié)能墻體，呈現(xiàn)出來的優(yōu)勢較多，不僅能將施工勞動力釋放出來，減輕人員的施工壓力和負擔，也能促進施工質(zhì)量和效率的提升。利用建筑砌塊對以往黏土磚加以代替，可從源頭對自熱資源的壓力進行緩解，避免對生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞，增強工程設計經(jīng)濟性以及施工有效性。混凝土空心磚是目前一種全新的墻體材料，與普通的砌塊和黏土磚不同，這種類型的墻體抗剪強度高，對房屋建筑墻體穩(wěn)定性和安全性的提升有很大促進作用，值得廣泛運用和推廣；如圖1所示為具體加氣混凝土砌塊。

圖1 加氣混凝土砌塊Fig.1 Aerated concrete block

輕質(zhì)板材

輕質(zhì)板材是房屋建筑環(huán)保設計中應用比較頻繁的墻體，其中包含的類型頗多，具有節(jié)能環(huán)保的特征。板的種類主要有：石膏空心條板、鍍鋅鋼絲網(wǎng)復合輕質(zhì)夾心板、金屬面聚苯乙烯夾芯板、鋼絲網(wǎng)架水泥聚苯夾芯板、工業(yè)廢渣混凝土空心隔墻條板、秸稈鎂質(zhì)水泥輕質(zhì)隔墻條板等。與普通的墻體不同，輕質(zhì)板材是由低成本的物體加工而成，諸如農(nóng)業(yè)廢棄物、工藝廢渣等。在房屋建筑工程建設中利用此類墻體，不僅不會消耗大量能源資源，還能起到對生態(tài)環(huán)境保護的目的，有助于設計經(jīng)濟性和環(huán)保性的增強，對房屋建筑工程可持續(xù)進程的深入推進大有裨益。

2 新型節(jié)能墻體材料在建筑中的應用現(xiàn)狀

相比于一些發(fā)達國家，我國新型節(jié)能墻體材料在房屋建筑環(huán)保設計中的應用時間不長，環(huán)保節(jié)能材料市場還有很大發(fā)展空間。并且我國相關企業(yè)在發(fā)展過程中，生產(chǎn)材料的設備存在滯后性，不能對設備及時更新和優(yōu)化，對先進設備的引進和應用力度不高，導致生產(chǎn)過程粗糙，良品率遲遲得不到提升。在房屋建筑工程項目實施階段，施工人員的專業(yè)能力和水平亟待提升，不能對新型節(jié)能墻體材料靈活使用。在眾多不良因素的干擾下，新型節(jié)能墻體材料的成本偏高，再加之施工人員技術方面欠缺，使得材料很難在建筑工程中廣泛利用與推廣。在節(jié)能環(huán)保理念的深入實施下，我國對節(jié)能環(huán)保型建筑材料的投入越來越大，研究力度也不斷提升，相關法律法規(guī)愈發(fā)健全，力求新型節(jié)能墻體材料能夠在我國建材市場中占有更大份額，可以憑借最合適的價格和良性功能應用到房屋建筑工程中；如表1所示為不同墻體材料在不同構造方式單元墻體的平均傳熱系數(shù)。為將新型節(jié)能墻體材料的作用發(fā)揮到最大，在今后發(fā)展過程中，應該主動轉變傳統(tǒng)思想觀念，對相關配套技術加大研究，開發(fā)出能與我國建筑節(jié)能要求相吻合的高強度、高性能且高經(jīng)濟效益的新型節(jié)能墻體材料，提升設計有效性，改善施工環(huán)境并提高施工質(zhì)量。

表1 不同墻體材料不同構造方式的單元墻體平均傳熱系數(shù)Tab.1 Average heat transfer coefficient of unit wall with different wall materials and different construction methods W/(m2·K)

3 新型節(jié)能墻體材料在房屋建筑環(huán)保設計原則

在對房屋建筑環(huán)保設計過程中，要想將新型節(jié)能墻體材料的價值發(fā)揮到最大，提升設計的合理性、環(huán)保性和經(jīng)濟性。首先要充分掌握對房屋建筑的周邊情況，對當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、周圍環(huán)境等綜合考量。同時依照建筑物的朝向，對所需要的條件、建筑功能等因素系統(tǒng)分析，明確這些因素對房屋建筑設計的調(diào)整和適用效果。在房屋建筑環(huán)保設計階段，經(jīng)常會涉及到墻體的隔熱保溫、采光遮陽等，并且各個因素之間的聯(lián)系緊密。因此，為保證設計工作能順利進行，應該根據(jù)工程的建設標準進行設計，讓房屋建筑墻體能夠滿足節(jié)能要求，避免出現(xiàn)能源、資源浪費問題，真正實現(xiàn)建筑工程綠色環(huán)保目標。

在對房屋建筑正式設計期間，必須本著科學性原則，從新型節(jié)能墻體類型、材料選擇等角度考量，對各方面因素系統(tǒng)研究，權衡新型節(jié)能墻體材料性能、功能等的優(yōu)點與缺點，保證房屋建筑設計更為規(guī)范、提升設計效果，為后續(xù)建筑工程的順利實施奠定基礎。為滿足節(jié)能環(huán)保需求，在開展房屋建筑設計工作過程中，還要將國家現(xiàn)行的節(jié)能政策法律法規(guī)作為設計原則，結合房屋建筑的實際施工環(huán)境，并在遵循地方規(guī)定的基礎上，讓設計達到最低能耗目的，強化用戶的居住體驗。此外，還要本著經(jīng)濟性原則，在設計階段，從經(jīng)濟性角度思考，合理使用聚苯乙烯塑料，科學地進行加工和處理，讓其能夠成為最小的顆粒，制作成保溫砂漿并灌注，確保墻體過厚所導致的墻皮脫落等問題能夠有效規(guī)避，提高施工質(zhì)量，節(jié)約工程設計建設成本。

4 新型節(jié)能墻體材料在房屋建筑環(huán)保設計中應用

4.1 建筑框架結構

在房屋建筑環(huán)保設計中，鑒于建筑物框架結構的不同，需要有針對性地應用墻體材料，合理制定設計方案；具體框架柱處構造做法如圖2所示。如果房屋主體框架是混凝土分層澆筑的剪力墻結構，那么在建筑樓層板外部位置對框架布置和安裝，借助連接構件形成扣板式栓，為幕墻板的安裝提供輔助作用。倘若房屋的主體框架是全鋼結構，那么將框架布置在干鋼架外沿，最后利用上述方式對幕墻板進行安裝。在設置連接點期間，可以結合墻板的質(zhì)量加以設置，通過螺栓式連接辦法完成連接工作。在此期間，做好防退絲工作，諸如利用防退絲螺母等。在對不同建筑物框架結構外立面環(huán)保設計階段，必須對安裝工作尺寸嚴格把控，增強墻板連接構件與框架的吻合程度，避免出現(xiàn)預應力過載等問題。

圖2 框架柱處構造做法Fig.2 Construction method of frame column

4.2 保溫系統(tǒng)

我國人口眾多，在社會發(fā)展和建設中，要想讓人們的日常需求得到滿足，不可避免會消耗大量能源資源。相比之下，我國人均能源占有率偏低，因此在綠色發(fā)展理念的深入落實下，必須強化對能源資源的節(jié)約，降低資源浪費問題的概率。

內(nèi)保溫

這種設計是在外墻節(jié)結構內(nèi)部對保溫系統(tǒng)實施覆蓋處理。具體分析如下：

(1)酚醛泡沫板材料。此種材料屬于熱固性材料，即便遇到明火也不會有濃煙產(chǎn)生，阻燃性高。在房屋建筑環(huán)保設計中，這種材料主要是通過對硬質(zhì)酚醛保溫板處理的方式獲取，因為材料的結構蓬松，可以作為隔音材料應用到設計中。此類材料沒有太大的導熱系數(shù)、耐腐蝕和耐酸性強。與以往普通的建筑材料比較，酚醛泡沫板的密度不大，能實現(xiàn)對承重材料負荷整體減輕的目。在材料生產(chǎn)卡開發(fā)期間，無氟發(fā)泡技術的環(huán)保性能高。但將酚醛泡沫板應用到房屋建筑環(huán)保設計中，存在的缺陷較為顯著，強度無法達到工程設計要求。為確保房屋建筑設計和使用要求能得到滿足，需要將一層無機材料粘貼在表面或者內(nèi)部，致使施工成本加大。并且應用酚醛泡沫板后再粘貼有一定質(zhì)量的建筑材料，包括瓷磚等，牢固性不強，一旦在外力的影響下很容易出現(xiàn)脫落問題。此外酚醛泡沫板出現(xiàn)粉化的概率大，再加上其中包含有毒物質(zhì)，如甲醛等；因此，在內(nèi)墻中的使用價值不高。

(2)復合發(fā)泡水泥板。該種材料的原材料在市場上比較常見，主要有硅酸鹽水泥，對水泥進行發(fā)泡處理后會獲得多孔且蓬松的水泥板材，不僅強度高、穩(wěn)定性強，還具有耐腐蝕和耐火的特性。這類板材的密度不大，體積小且不需要復雜的施工流程，應用工藝簡單、易于操作，能滿足房屋建筑環(huán)保設計要求。但由于材料的空隙較多，導致復合發(fā)泡水泥板不具備良好的抗彎性能，很容易出現(xiàn)板材碎裂問題，致使板材粘接度下降，增大水泥差的抗?jié)B性能和吸水率。因此在房屋建筑環(huán)保設計過程中，該種材料最好不要應用在潮濕環(huán)境，以免影響設計效果和應用質(zhì)量。

(3)聚苯乙烯保溫板。若從保溫板的發(fā)泡成型工藝角度劃分，主要可以分為2種類型：模塑型和擠塑型。這種板材有良好的穩(wěn)定性，服役時間長，常規(guī)條件下能達到40年以上，抗腐蝕性強且不容易出現(xiàn)老化問題。該模式是近年來開發(fā)的新型材料；與模塑型的材料比較，擠塑型能在原有功能的基礎上進一步改進，優(yōu)化以往材料應用過程中存在的缺陷，改進繁雜的成型工藝，增強空隙的緊密度，即便處在低導熱系數(shù)環(huán)境，防潮抗?jié)B能力也能達到設計標準和要求。

(4)真空絕熱板。此類材料的組成部分主要分為2種：填充材料和表皮層。在進行內(nèi)部材料填充過程中，可以借助無機芯材完成，諸如礦物棉等，抽出內(nèi)部的空氣，讓其處在真空條件并封裝，最終形成真空絕熱板。在房屋建筑環(huán)保設計過程中，可以借助材料良好的保溫性能增強墻體的保溫效果。同時真空絕熱板的耐火性強，在節(jié)能效果一致的基礎上，這種材料的厚度不大，只有1 cm左右。雖然真空絕熱板展現(xiàn)出的優(yōu)勢很多，但在房屋建筑工程項目開展階段，不能對真空絕熱板的尺寸隨意切割；否則，很容易出現(xiàn)保溫性能下降、空鼓等問題，不利于房屋建筑環(huán)保設計效果的提升。

外保溫

與房屋建筑內(nèi)保溫設計相比，外保溫的操作難度大，需要花費的時間長，還要對各個細節(jié)加強控制。為提升房屋建筑環(huán)保設計有效性，在對材料的選擇上，應該從不同角度分析，保證材料具有較強的隔熱、抗裂、防腐以及防火等性能。外墻保溫材料的施工應該簡單易行，對于外保溫材料生產(chǎn)廠家來說，應該加強對節(jié)能環(huán)保及性能優(yōu)越的阻燃型外墻保溫材料深入研究，確保材料的節(jié)能環(huán)保性能可以增強，讓外墻保溫施工實現(xiàn)節(jié)能目標。同時，在房屋建筑環(huán)保設計環(huán)節(jié)，應該結合房屋建筑的整體情況，有針對性地對保溫材料進行利用。從房屋建筑工程的整體層面考量，外墻外保溫技術的應用范圍廣且價值高，除了能與新建筑工程配合進行功能化設計之外，還可以應用在老舊建筑物的改造設計中。在搭配方面，外保溫系統(tǒng)的構造合理，在對保溫功能整體承擔的基礎上，還能實現(xiàn)對建筑物主體部分的緩沖和保護，避免因為建筑物中金屬材料出現(xiàn)熱巧效應。在當前的房屋建筑環(huán)保設計環(huán)節(jié)，石棉板等應用頻率較高的新型節(jié)能墻體材料。當然，也可以利用苯塑顆粒，將顆粒制作成小顆粒，粒徑為1～4 mm，之后，將其制作成保溫材料。在此過程中，要將建筑的實際現(xiàn)狀作為基礎，適當添加外加劑。

4.3 隔音系統(tǒng)

為滿足建筑節(jié)能環(huán)保要求，在對房屋建筑環(huán)保設計過程中，應該加大對噪聲問題重視，合理制定隔音措施。在對新型節(jié)能墻體材料應用期間，可以選擇結構蓬松且孔隙率大的材料進行設計，這類材料能對聲音有效阻隔，保證居民可以在安靜且舒適的環(huán)境中生活，增強用戶的居住體驗。在房屋建筑環(huán)保設計期間，可以加強對發(fā)泡塑料隔聲板等的利用。

5 結語

綜合而言，在房屋建筑工程中，外墻承載了大部分荷載，是工程中不可缺少的結構組成。外墻的功能較多，不僅在承載方面發(fā)揮重要作用，保溫效果也非常好。因此,在生態(tài)環(huán)境不斷惡化的當下，應該強化對新型節(jié)能墻體材料的研究，與房屋建筑環(huán)保設計結合，提升工程設計有效性，減少對環(huán)境污染和破壞，提高房屋建筑工程的經(jīng)濟和社會效益，實現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標。