土木工程材料在绿色建筑中的应用

韩国强

摘要：现代土木建设工程的发展态势决定了其逐步朝着复杂化、规模性建设的方向变化，这也进一步对项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项目中起着基础性作用，是绿色建筑高质量施工中必不可少的关键要素，尤其是新型材料的应用优势符合现代化绿色建筑理念和实践策略。本文根据绿色建筑的发展理念和实践，对新型土木材料应用的必要性展开了分析，并探讨了新型绿色材料的发展趋势和具体应用。

关键词：绿色建筑施工;土木工程材料;优势;应用实践

引言

土木建设工程中，材料是最基本也是最主要的组成成分。经济社会环境的变化以及新型科学技术的迅速发展使得土木工程建设也出现了新的发展趋势，不论是从建筑主体结构还是内饰装潢，都基于新的绿色环保发展理念而产生变化。传统建筑材料也需要随之更新优化，这样才能从根本上保障绿色建筑的深层次发展和实践。因此，对土木工程行业来说，新型绿色材料的实践应用具有重要的研究价值。

1新型绿色建筑材料特点

随着社会经济的发展和城镇一体化建设的加快，土木建设工程的规模日益扩大，这一态势必然有利有弊。而环境友好型社会发展的目标要求建筑行业需提出新的发展技术来支撑“绿色节能”理念的实施，这必然会衍生出新的发展要素。城市土建工程是社会生态环境形势变化的主要影响因素，因此相关配套技术的研发是必然趋势，且迫在眉睫。

“绿色建筑材料”是在国际学术界针对当前建筑业发展理念而提出的新型土建施工用原料类型。绿色建筑材料的具体定义为：原料采取、产品制造、使用或循环以及废料处理环节中对地球环境负荷最小或利于人类健康的材料[1]。新型绿色建筑材料是当前土建行业绿色节能发展到一定阶段而出现的产物，是未来土建工程发展的必要生产要素。其主要利用清洁生产技术，具备净化、吸收、促进健康等环保功能，尽可能应用农业废料以及城市固体废物等有機物质，降低了对自然资源和能源的过度使用，有利于材料的循环利用、处理和回收。同时该类材料能够最大限度体现出低污染、无毒无害的特点，因此也称为环境和谐型材料。这类材料无论是从材料自身，还是从应用层面上讲都具有非常广的价值空间，特别是当前土建市场积极推进绿色建设理念，无害、环保型土建材料自然受到了越来越多建筑企业的重视。

在土木工程领域中，新型绿色材料的特点可概括为以下几点：

（1）相比于传统类型材料，绿色建筑材料在能源以及自然资源上面的消耗值相对更低，不容易产生较大范围的环境污染，同时新型材料在生产制造过程中具备较高标准，制造工艺水平较高，使用质量有所保障，并且能体现较高的资源利用率。

（2）绿色环保型建筑材料具备美观、实用性兼具的特点，具有多样性，能够在一定程度上有效改善建筑居民的生产、生活环境状态，提升其生活品质。

（3）相较于普通建筑材料，绿色环保建材的综合性能要高出很多[2]。这将从根本上保证建筑工程的建成质量和使用年限。例如，改良后的轻质高强混凝土材料应用在建筑主体结构的施工中，能有效防治部分病害问题，使用性能较强，有效降低建筑后期维修、修缮概率。

（4）绝大多数绿色环保建筑材料具有强度高、防水、轻质、隔热、调温等基础功能，可有效集中资源配置，在施工过程中准确降低能耗，且满足后期居民使用功能。

（5）绿色建筑材料的原材料主要为城市或工业固体废弃物、废渣及尾矿[3]，一定程度上增加了资源循环利用功能，减少废弃物对生态环境的二次污染。

因此，总结来说，绿色环保建材的应用可以有效整合低污染、低能耗资源，降低对环境的污染程度，有效提升资源利用率，推动绿色建筑实践发展。与此同时，政府和建设企业对于新型材料的研发和材料生产技术的推广、应用将有效促进土木工程市场的供给侧改革，稳步发展可持续战略，促进我国建筑行业快速、稳固发展。

2新型土木材料的应用意义

2.1满足消费者环保需求

建筑工程项目的建设活动本质上就是一种商品活动。而施工阶段是商品制造生产的过程，生产质量决定其销售状态。也就是说，绿色建筑的实践应用活动要想进一步发展，建设企业首先要保证其项目的生产要素符合当前消费者心理需求，才能获取理想的经济效益。节能、环保理念正在不断深化中，面对日益多变的自然环境，消费者在选择房屋时，也越来越看重其使用功能是否满足低能耗、低污染的标准。新型绿色材料的应用能够进一步突显建筑材料在建筑工程中的作用，以更加美观、实用且便捷的形式为居民带来更多便利之处。

2.2进一步完善材料市场机制

先进理念和实践技术的协同发展为建筑市场的多元化发展提供了更多可能性。新型土木建筑材料是传统材料的升级版，可以弥补传统材料市场的不足，其应用能够满足房屋建筑性能和功能的双重标准，符合绿色建筑的发展趋势。基于此，为满足绿色建筑的实践需求，建筑材料市场必定会紧跟环境变化，从材料方面满足施工标准，注重技术性创新，一定程度上提高我国环保节能材料的品质，积极推动材料市场多元化发展。

2.3符合国家经济转型基本要求

土木工程新材料的研发也推动了我国市场经济的进一步发展。以当前国家经济结构形势来说，我国的经济发展需要逐渐向高端、生态、可持续等方向发展[4]。基于此，我国必须要针对传统的经济发展模式实施转变和改革，加强主体社会发展质量[5]。针对土木建筑行业，新型绿色材料的应用符合我国建筑业结构转型特征，我国也根据当前形势，公布了新型环保材料在绿色建筑项目中的相关文件，同时也积极鼓励建设企业实施材料技术的创新和改革活动，这有助于我国建筑行业的转型。

3新型土木工程材料在绿色建筑中的具体运用

3.1新型混凝土材料

目前我国土木工程项目施工中常用到的新型混凝土材料主要为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，造价较低，应用范围广，适用性强，但缺点也非常明显，传统的混凝土材料产生的大量扬尘、有害物质等极易造成施工地环境污染，同时现场搅拌加工的形式也容易产生噪声污染。此外，传统混凝土的自我修复能力、稳固性能也相对较弱。智能混凝土是一种改良式的混凝土材料。它以原混凝土为主要基础，添加功能材料后性能发生改变，具备智能感知、智能调节和自我修复的特点，使用效果更好，在绿色建筑中的应用愈加广泛。目前智能混凝土的应用类型包括自感应混凝土和自修复混凝土，均取得了较为显著的研究成果，在绿色建筑中发挥重要作用。

以自感应混凝土为例。自感应混凝土在原有的混凝土基础上，加入了部分导电材料（碳和金属物质为主），进而具有自我感应能力，是一种复合型的智能混凝土材料。拿碳纤维物质来说，混合碳纤维后的混凝土基材的性状发生了变化，其电阻变化与内部结构紧密相连。一旦结构出现损伤时，自感应混凝土的体积电导率将会呈不可逆下降的趋势，技术人员可在维护、检修时利用这一功能，准确监测混凝土状态变化，尽快掌握建筑物结构的力学状态。目前这类混凝土的理论实践已有重大突破，逐步将在实际施工中有所应用。

其次，高性能混凝土主要包括三大类：

（1）低强混凝土。此类混凝土有抑制建筑结构裂缝的作用，制作工艺简单，成本低廉，目前已普遍使用。

（2）轻质混凝土。轻质混凝土原材料为轻骨料、工业固体废料等，浇筑成型，是一种新型土木工程材料，具有质轻、多孔隙的特点，渗透性强，保温隔热性能好。由于其质量非常轻，在施工过程中可起到减轻主体结构荷载的作用。

（3）活性微粉混凝土。相比于传统混凝土，活性微粉混凝土反应活度更高，环保性能有所提升。活性微粉混凝土用细砂代替骨料，缩减其占比，加强了材料的粘结度，具备高延展性。但此类土木材料的研发成本较高，工艺复杂，实践应用范围仍较小。

3.2新型墙体材料

与传统墙体材料相比，新型墙体材料的应用优势更加明显，主要表现在：①生产成本低，节约资源;②对生态环境的污染程度低，符合绿色建筑环境友好型发展目标;③新墙体材料自重减少，抗震性能提高的同时更具备美观性。

从使用功能划分，新型墙体材料包含墙体、门窗、装饰、隔音保溫材料。从使用性能上看，新型墙体材料是一种不燃材料，防火性能非常高，具备较高的安全性，大大降低后期维护成本。新型建筑墙体材料的储热系数、粘结强度都有了很大的提升，这使得建筑墙体具有更好的隔热、延展性能，解决了墙体保温材料的易开裂的问题，增加了建筑的使用寿命。

新型墙体材料主要包括新型复合墙板材料和新型砌筑材料两大类：

（1）新型复合墙板材料：新型复合墙板材料具有质量轻、成本低、环保等应用优势，可适用于内外墙和屋顶等结构。目前我国新型复合墙板加工工艺主要为：固定机械立模法和挤压成型地模法。新型复合墙板材料可有效减少施工劳动力，降低建筑工程成本。以轻质隔墙板为例，它是一种以纯硅酸盐水泥为主要成分的三合一墙板结构，中间的材料为聚苯乙烯颗粒和少量的无机化学添加剂，形成了板体多孔隙的特点，大大增加隔板的隔音性能。新型复合墙板的应用从一定程度上弥补了传统墙板功能单一、成本高、施工效率低的问题，为建筑材料市场的多元性发展提供了新要素。

（2）新型砌筑材料：为了减少墙体的传热率，砌筑结构墙体所用的材料必须具备隔热性能优异的特点，同时保证导热系数保持在低数值范围内，从而降低墙体的传热量。

4新型土木工程材料发展趋势

随着绿色建筑的推广与应用，新型土木建筑材料的特征也更加明显，形成了具有代表性的几个发展趋势：

（1）新型土木材料逐步具备环境友好型特征。未来的土木工程施工中，材料的使用将更加突显其对环境的保护性，同时建筑的使用功能更加注重人与环境的结合。无辐射、无污染的绿色材料的运用符合我国环境友好型经济社会的战略目标，降低房屋建筑对环境的二次污染。因此，目前使用范围较广的聚氨酯材料将有更大的升值空间，其无味、无毒的特点将逐步取代橡胶、塑料以及尼龙等传统材料。

（2）新型土木材料将更大程度上具有资源节约的特征。传统施工工程对混凝土的大量使用导致出现了相当程度的扬尘、噪声污染。新型绿色建筑材料通过利用轻质高性能的新型混凝土材料，利用二次处理利用，减少了对传统资源的持续浪费。

（3）新型复合材料的应用成为未来研究重点。土建工程的复杂性决定了未来施工工程将形成更严格的用料标准，尤其是预制式建设工程和集成化的材料生产方式对建筑原材料的质量标准要求更高。复合型材料可以将不同材料之间的特点进行结合，合理发挥其优缺点，提升材料性能，是未来土木工程材料优化的重点。

（4）新型土木材料走向能源节约的发展趋势。节能建筑材料主要利用先进科学技术，将各种施工活动中的固体废料进行加工和改造，维持材料性能的同时尽可能减少原材料的浪费。例如，利用破碎玻璃、发泡剂、改进添加剂等制剂做成的玻璃泡沫材料属于无机无金属玻璃材料，其主要利用处理技术，将废料进行二次加工，减少其在应用以及后期工程投入使用以后的能源消耗。这类新材料可用于各种恶劣环境，具有抗菌、防火、调温、除臭、防辐射、防静电等特点。

土木工程材料的使用必须根据不同类型建筑要求、形式来进行选择，保证建筑材料质量的同时，还需要考虑到材料的适用范围。同时，在新型材料的运用过程中，还需充分结合相关分析处理技术，在建筑设计阶段充分分析施工材料的特点，保障施工的有效性，避免后期因材料使用不当出现建筑结构质量问题。除此之外，虽然新型建筑材料可有效减少环境污染，降低生产成本，但并非所有结构施工都要使用新型材料，这要在项目建设初期进行勘察和判断，一切新型材料的应用应以建筑施工要求和相关标准作为依据。对于企业来说，要积极思考如何利用土建建设的优势，合理利用各种绿色建材，推进绿色材料研发，为我国土木工程可持续发展提供更深厚的基础动力。

5结束语

综上所述，土建工程材料已经在绿色节能方面展开了各类实践活动，也取得了不错的成效。绿色建筑项目施工的基本原则便是“绿色环保”，新型土木材料的前景可以说非常广，其应用不但响应了国家积极推进绿色建筑的建设要求，同时其有效应用能够更好弥补传统施工材料的缺点，降低建筑材料使用过程中对环境产生的消极影响，有效提升建筑整体建设效益。因此，在今后的现代化工程建设中，新型绿色建筑材料的纵深应用已成为必然趋势。

参考文献

[1]朱静微，刘海滨，柴祥，黄小亮，潘泽真.土木工程材料新进展及其应用[J].科学技术创新，2020（10）：106-107.

[2]陈代云.在土木工程施工中绿色建筑材料的应用研究[J].建材与装饰，2019（08）：43-44.

[3]华夏.土木工程材料在绿色建筑中的应用[J].砖瓦，2020（09）：90+92.

[4]胡波.关于绿色建筑材料在土木工程施工中的应用研究[J].科学技术创新，2019（16）：120-121.