论文部分内容阅读
摘 要：论文通过对新型节能环保材料的发展趋势及其在建筑工程中应用的分析，总结归纳了新型保温材料、节能门窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的资源化等和建筑节能息息相关的四个方面目前的使用现状，并对其以后的发展提出了建议。指出新型节能环保型建筑材料是建筑材料的未来发展方向。
关键词：节能环保；复合保温隔热；镀膜低辐射玻璃；生态水泥；建筑垃圾资源化
The construction of energy-efficient design of new energy-saving environmental protection material
Zhang Cai-li，Song Xiao-qing
（Zhongyuan University of Technology School of Civil Engineering， Zhengzhou 450007）
Abstract： through the analysis on development trend of new energy saving and environmental protection materials and its application in construction engineering， and summarizes the current status of using four party is using new type of thermal insulation materials， energy-saving windows and doors， cement and fly ash， construction waste resources and building energy saving face， and puts forward some suggestions on the development of in the future. Pointed out that the new energy-saving and environment-friendly building materials is the future development direction of building materials.
Keywords： energy saving； composite insulation； coated low-E glass； ecological cement； construction waste recycling
我国建筑技术的不断深入发展使得建筑节能的标准也在不断提高，在深入研究和推广应用先进节能技术的基础上，采用新型的节能环保材料，对推动我国在建筑领域内节能工作的进展，推广建筑节能环保材料在建筑工程中的应用具有重要意义。
1.新型建筑材料的发展趋势。
新型环保型建筑材料是建材产品发展的必然趋势。‘环保’不仅只是考虑地球资源与环境方面的因素，也要保证材料在生产与使用过程中资源和能源的节省。环保型建筑材料的发展应具有以下特征[1]：
1.1节约能源、降低能耗
与传统建材相比，新型建材不仅要降低自然资源的消耗和能耗，而且能使大量的工业废弃物得到合理的开发与利用。新型建材不仅不会对人类的生存环境造成污染，而是有益于人体的健康，有助于改善建筑功能。
1.2减少二次污染
积极利用可循环使用的建筑材料可以减少垃圾掩埋的压力和节省自然资源建筑物到达使用期限后，其材料应能自然降解或转换对自然环境具有友好性符合可持续发展的原则。
1.3对现有材料进行新的加工处理
环保型建筑材料的发展在于新材料的运用，而新材料的运用主要是对一些材料进行新的技术处理，提高其强度和抗毁坏度，以达到作为建筑材料的要求。
2.新型节能环保材料在建筑工程中的应用。
建筑节能的主要目的就是降低建筑耗能，我们这里所说的建筑节能，是指在满足人们正常生活、学习和工作需要的前提下，在建筑规划、建筑设计、建筑材料生产和使用、建筑设备选型和使用及建筑物施工和投产过程中，采用新材料达到降低建筑耗能的目的。结合目前建筑工程应用新技术、新材料的实践，就新型保温材料、节能门窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的资源化谈几点体会：
2.1新型保温材料
采用新型的保温材料，对推动我国在建筑领域内节能工作的进展，推广建筑保温材料在建筑工程中的应用具有重要意义。现有保温材料主要有无机保温材料和有机保温材料。无机保温材料丰要有珍珠岩、蛭石、硅酸钙、发泡水泥、矿棉、玻璃纤维等[2]。与有机保温材料相比，无机保温材料的导热系数偏大，保温热效果稍差，但防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，使用寿命低；有机保温材料则主要有发泡聚苯板、挤塑聚苯板、喷涂酚醛树脂、酚醛树脂泡沫板等；有机保温材料的导热系数小，保温效果良好，但是，它们都容易燃烧，一旦发生火灾，会加快火焰的蔓延，而且有大量的有毒气体排出。另外，有机保温材料不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全性差。
本文正试图提供一种兼具无机及有机保温材料的特点，将酚醛树脂与耐火材料特点结合，制备出一种有机/无机复合保温隔热材料，解决了轻质后耐火材料的资源化问题，降低外墙保温材料的制造成本，加强外墙保温材料的阻燃性，减少有害气体释放，降低热阻，具有重要经济和社会意义。提供一种以酚醛树脂和轻质耐火材料回收料为主要原料，添加适量的憎水、固化、润滑和增韧剂等助剂，采用热压成型方法，制备一种耐火回收料和酚醛树脂复合的保温材料。该复合保温材料兼有有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的强度高、阻燃之优点。 与现有保温材料及制备方法相比，该材料具有如下优点：
（1）与其他的复合保温材料相比，采用轻质耐火材料回收料，回收料经过高温服役，呈现多孔结构大大增强了与酚醛树脂材料的结合强度；多孔结构还能降低复合后的热导率；高温煅烧清除了无机颗粒中的低熔点物、挥发物等有损保温、阻燃效果的成份，提高阻燃性。
（2）与现有有机保温材料相比，克服了有机保温材料的易燃、强度低、抗老化性差、使用寿命短的缺点，结合了有机保温材料和耐火颗粒料的质轻、导热系数低的优点。
（3）与现有无机保温材料相比，克服了无机保温材料的与有机物界面面积小，结合强度低，低熔点、挥发性成分含量高、导热系数大、保温效果差的缺点，保留了无机保温材料的防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、使用寿命长的优点。
（4）使用回收耐火材料，目前耐火材料的回收问题尚未商业化，回收成本低。将复合耐火板的成本降低到原来的30-50%。
（5）性能指标：
阻燃等级A级。
2.2节能门窗和节能玻璃
从目前节能门窗的发展来看，门窗的制作材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料，如铝合金—木材复合、铝合金—塑料复合、玻璃钢等。目前我国市场上主要的节能门窗有PVC门窗、UPVC门窗铝木复合门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。就玻璃钢门窗而言，玻璃钢（FRP纤维增强塑料）门窗是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基础材料，经拉挤工艺生产出的型材经过组装制作成的门窗。玻璃钢门窗是继木、钢、铝、塑之后的又一代新型门窗。其型材具有极高的强度和极低的膨胀系数，具有广阔的发展前景[2]。
除结构外，对门窗节能性能影响最大的是玻璃的性能。目前，国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。镀膜低辐射玻璃是近年来发展起来的新型节能玻璃，镀膜玻璃是指在玻璃表面涂覆一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，通过镀膜以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求[3]。玻璃镀膜改变了玻璃对光线、电磁波的反射率、折射率、吸收率及其他表面性质，赋予玻璃表面其他性能。既可以保证室内的能见度，又能减少冬季室内热量向外发散，还能控制夏季户外热量过多的进入室内，提供舒适的居住生活环境，将是未来节能玻璃的主要应用品种。
2.3水泥的发展和粉煤灰的利用
水泥工业在我国建材行业中耗能最大，随着水泥工业的发展，其对环境的影响也已由无节制排放污染物发展到对自身产生的污染物尽量回收利用，而且正在全方位地扩大利废功能，利用其它工业废物来代替传统的矿物原料、燃料。至此生态水泥的产生解决了这些工业废弃物所带来的环境影响问题。所谓生态水泥就是广泛利用各种废弃物，包括各种工业废料、废渣及城市垃圾制造的一种生态材料。这种水泥能够降低废弃物处理的负荷，既解决了废弃物造成的污染，又把生活垃圾和工业废气物作为原材料，变成有用的建设资源，从而降低了生产成本[4]。
粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性，可以作为多种建材的生产原料。粉煤灰的利用范围非常广泛，可以用在冶金、精细化工、道路建设、机场跑道建设以及建材等领域。目前美国已经开始利用粉煤灰原料开始替代传统建筑材料，用于墙板、空心石柱，替代砖瓦，利用F级粉煤灰制造过火砖，利用粉煤灰与纤维合成复合材料生产墙体材料，以100%粉煤灰生产高性能砌块。目前粉煤灰使用主要在以下两方面：一是粉煤灰外墙装饰板，利用70%的粉煤灰加30%的高分子材料制成的房屋外墙护角板，市场前景很好；二是粉煤灰仿制天然石，使用100%粉煤灰添加少量添加剂制造，非常适合国内使用。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题，同时还可以解决这种工业废弃物造成的污染问题。今后在粉煤灰综合利用方面，需要重点开发研究的前沿技术课题有大掺量粉煤灰制品，各种免烧结、免蒸养自然养护工艺的粉煤灰砖制品和粉煤灰陶粒等[5]。
2.4建筑垃圾资源化
在我国，建筑垃圾的资源化利还处于初级阶段。其基本思路均为将建筑垃圾进行分选，从而进行分类利用。在实际的应用方面，真正规模化利用建筑垃圾的报道目前国内还很少。
建筑垃圾资源化是指采取管理和技术从建筑垃圾中回收有用的物质和能源。它包括以下三方面的内容。
（1）物质回收：指从建筑垃圾中回收二次物质不经过加工直接使用，例如，从建筑垃圾中回收废塑料、废金属、废竹木、废纸板、废玻璃等；
（2）物质转换：物质转换是指利用建筑垃圾制取新形态的物质。例如，利用混凝土块生产再生混凝土骨料；利用房屋面沥青作沥青道路的铺筑材料等；
（3）能量转换：能量转换是指从建筑垃圾处理过程中回收能量。例如，通过建筑垃圾中废塑料、废纸板和废竹木的焚烧处理回收热量。近几年，我国在建筑垃圾开发利用方面投入了相当大的资金，不少地区将建筑垃圾作为一种再生资源，对固体废弃物加以筛分、破碎后制成建筑垃圾砖或垃圾砖取代传统黏土实心砖作为砌体材料，净化了环境，节约了能源，保护了土地资源，是一种具有经济效益和社会效益的产品，从而使建筑业走上了一条良性循环的经济模式，成为建筑业可持续发展的动力。
3.总结
随着我国现代化进程的进一步推进和节能思想的深入人心，建筑节能必将成为未来节能研究的焦点。新型节能环保型建筑材料代表了建筑材料的未来发展方向，符合世界发展趋势和人类发展的需要。新型节能环保型建筑材料将一直更新，有毒害的材料不断减少，新的绿色建材产品不断涌现。它的应用遍布各行各业。新型节能环保型建材不断开发应用必将促进人类的发展与进步。我们相信通过推广环保型建筑材料，应用现代科学技术，一定能使我国的建筑业朝着绿色、环保和节能的方向发展。
参考文献
[1] 李文硕.新型节能环保材料在建筑设计中的运用[J].城市建设理论研究，2012.22.
[2] 陈红波.建筑材料环保问题浅析[J].城市建设理论研究，2012.34.
[3] 姚寿山、孔令辉.低辐射镀膜玻璃及其应用[J].材料开发与应用，2002.17（6）.
[4] 陈香林.浅析新型节能型建筑材料的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2009.10.
[5] 马红侠.发展新型节能建筑材料的必要性及现状[J].甘肃科技，2009.25（18）.
关键词：节能环保；复合保温隔热；镀膜低辐射玻璃；生态水泥；建筑垃圾资源化
The construction of energy-efficient design of new energy-saving environmental protection material
Zhang Cai-li，Song Xiao-qing
（Zhongyuan University of Technology School of Civil Engineering， Zhengzhou 450007）
Abstract： through the analysis on development trend of new energy saving and environmental protection materials and its application in construction engineering， and summarizes the current status of using four party is using new type of thermal insulation materials， energy-saving windows and doors， cement and fly ash， construction waste resources and building energy saving face， and puts forward some suggestions on the development of in the future. Pointed out that the new energy-saving and environment-friendly building materials is the future development direction of building materials.
Keywords： energy saving； composite insulation； coated low-E glass； ecological cement； construction waste recycling
我国建筑技术的不断深入发展使得建筑节能的标准也在不断提高，在深入研究和推广应用先进节能技术的基础上，采用新型的节能环保材料，对推动我国在建筑领域内节能工作的进展，推广建筑节能环保材料在建筑工程中的应用具有重要意义。
1.新型建筑材料的发展趋势。
新型环保型建筑材料是建材产品发展的必然趋势。‘环保’不仅只是考虑地球资源与环境方面的因素，也要保证材料在生产与使用过程中资源和能源的节省。环保型建筑材料的发展应具有以下特征[1]：
1.1节约能源、降低能耗
与传统建材相比，新型建材不仅要降低自然资源的消耗和能耗，而且能使大量的工业废弃物得到合理的开发与利用。新型建材不仅不会对人类的生存环境造成污染，而是有益于人体的健康，有助于改善建筑功能。
1.2减少二次污染
积极利用可循环使用的建筑材料可以减少垃圾掩埋的压力和节省自然资源建筑物到达使用期限后，其材料应能自然降解或转换对自然环境具有友好性符合可持续发展的原则。
1.3对现有材料进行新的加工处理
环保型建筑材料的发展在于新材料的运用，而新材料的运用主要是对一些材料进行新的技术处理，提高其强度和抗毁坏度，以达到作为建筑材料的要求。
2.新型节能环保材料在建筑工程中的应用。
建筑节能的主要目的就是降低建筑耗能，我们这里所说的建筑节能，是指在满足人们正常生活、学习和工作需要的前提下，在建筑规划、建筑设计、建筑材料生产和使用、建筑设备选型和使用及建筑物施工和投产过程中，采用新材料达到降低建筑耗能的目的。结合目前建筑工程应用新技术、新材料的实践，就新型保温材料、节能门窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的资源化谈几点体会：
2.1新型保温材料
采用新型的保温材料，对推动我国在建筑领域内节能工作的进展，推广建筑保温材料在建筑工程中的应用具有重要意义。现有保温材料主要有无机保温材料和有机保温材料。无机保温材料丰要有珍珠岩、蛭石、硅酸钙、发泡水泥、矿棉、玻璃纤维等[2]。与有机保温材料相比，无机保温材料的导热系数偏大，保温热效果稍差，但防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，使用寿命低；有机保温材料则主要有发泡聚苯板、挤塑聚苯板、喷涂酚醛树脂、酚醛树脂泡沫板等；有机保温材料的导热系数小，保温效果良好，但是，它们都容易燃烧，一旦发生火灾，会加快火焰的蔓延，而且有大量的有毒气体排出。另外，有机保温材料不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全性差。
本文正试图提供一种兼具无机及有机保温材料的特点，将酚醛树脂与耐火材料特点结合，制备出一种有机/无机复合保温隔热材料，解决了轻质后耐火材料的资源化问题，降低外墙保温材料的制造成本，加强外墙保温材料的阻燃性，减少有害气体释放，降低热阻，具有重要经济和社会意义。提供一种以酚醛树脂和轻质耐火材料回收料为主要原料，添加适量的憎水、固化、润滑和增韧剂等助剂，采用热压成型方法，制备一种耐火回收料和酚醛树脂复合的保温材料。该复合保温材料兼有有机保温材料的导热系数低和无机保温材料的强度高、阻燃之优点。 与现有保温材料及制备方法相比，该材料具有如下优点：
（1）与其他的复合保温材料相比，采用轻质耐火材料回收料，回收料经过高温服役，呈现多孔结构大大增强了与酚醛树脂材料的结合强度；多孔结构还能降低复合后的热导率；高温煅烧清除了无机颗粒中的低熔点物、挥发物等有损保温、阻燃效果的成份，提高阻燃性。
（2）与现有有机保温材料相比，克服了有机保温材料的易燃、强度低、抗老化性差、使用寿命短的缺点，结合了有机保温材料和耐火颗粒料的质轻、导热系数低的优点。
（3）与现有无机保温材料相比，克服了无机保温材料的与有机物界面面积小，结合强度低，低熔点、挥发性成分含量高、导热系数大、保温效果差的缺点，保留了无机保温材料的防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、使用寿命长的优点。
（4）使用回收耐火材料，目前耐火材料的回收问题尚未商业化，回收成本低。将复合耐火板的成本降低到原来的30-50%。
（5）性能指标：
阻燃等级A级。
2.2节能门窗和节能玻璃
从目前节能门窗的发展来看，门窗的制作材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料，如铝合金—木材复合、铝合金—塑料复合、玻璃钢等。目前我国市场上主要的节能门窗有PVC门窗、UPVC门窗铝木复合门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。就玻璃钢门窗而言，玻璃钢（FRP纤维增强塑料）门窗是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基础材料，经拉挤工艺生产出的型材经过组装制作成的门窗。玻璃钢门窗是继木、钢、铝、塑之后的又一代新型门窗。其型材具有极高的强度和极低的膨胀系数，具有广阔的发展前景[2]。
除结构外，对门窗节能性能影响最大的是玻璃的性能。目前，国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。镀膜低辐射玻璃是近年来发展起来的新型节能玻璃，镀膜玻璃是指在玻璃表面涂覆一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，通过镀膜以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求[3]。玻璃镀膜改变了玻璃对光线、电磁波的反射率、折射率、吸收率及其他表面性质，赋予玻璃表面其他性能。既可以保证室内的能见度，又能减少冬季室内热量向外发散，还能控制夏季户外热量过多的进入室内，提供舒适的居住生活环境，将是未来节能玻璃的主要应用品种。
2.3水泥的发展和粉煤灰的利用
水泥工业在我国建材行业中耗能最大，随着水泥工业的发展，其对环境的影响也已由无节制排放污染物发展到对自身产生的污染物尽量回收利用，而且正在全方位地扩大利废功能，利用其它工业废物来代替传统的矿物原料、燃料。至此生态水泥的产生解决了这些工业废弃物所带来的环境影响问题。所谓生态水泥就是广泛利用各种废弃物，包括各种工业废料、废渣及城市垃圾制造的一种生态材料。这种水泥能够降低废弃物处理的负荷，既解决了废弃物造成的污染，又把生活垃圾和工业废气物作为原材料，变成有用的建设资源，从而降低了生产成本[4]。
粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性，可以作为多种建材的生产原料。粉煤灰的利用范围非常广泛，可以用在冶金、精细化工、道路建设、机场跑道建设以及建材等领域。目前美国已经开始利用粉煤灰原料开始替代传统建筑材料，用于墙板、空心石柱，替代砖瓦，利用F级粉煤灰制造过火砖，利用粉煤灰与纤维合成复合材料生产墙体材料，以100%粉煤灰生产高性能砌块。目前粉煤灰使用主要在以下两方面：一是粉煤灰外墙装饰板，利用70%的粉煤灰加30%的高分子材料制成的房屋外墙护角板，市场前景很好；二是粉煤灰仿制天然石，使用100%粉煤灰添加少量添加剂制造，非常适合国内使用。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题，同时还可以解决这种工业废弃物造成的污染问题。今后在粉煤灰综合利用方面，需要重点开发研究的前沿技术课题有大掺量粉煤灰制品，各种免烧结、免蒸养自然养护工艺的粉煤灰砖制品和粉煤灰陶粒等[5]。
2.4建筑垃圾资源化
在我国，建筑垃圾的资源化利还处于初级阶段。其基本思路均为将建筑垃圾进行分选，从而进行分类利用。在实际的应用方面，真正规模化利用建筑垃圾的报道目前国内还很少。
建筑垃圾资源化是指采取管理和技术从建筑垃圾中回收有用的物质和能源。它包括以下三方面的内容。
（1）物质回收：指从建筑垃圾中回收二次物质不经过加工直接使用，例如，从建筑垃圾中回收废塑料、废金属、废竹木、废纸板、废玻璃等；
（2）物质转换：物质转换是指利用建筑垃圾制取新形态的物质。例如，利用混凝土块生产再生混凝土骨料；利用房屋面沥青作沥青道路的铺筑材料等；
（3）能量转换：能量转换是指从建筑垃圾处理过程中回收能量。例如，通过建筑垃圾中废塑料、废纸板和废竹木的焚烧处理回收热量。近几年，我国在建筑垃圾开发利用方面投入了相当大的资金，不少地区将建筑垃圾作为一种再生资源，对固体废弃物加以筛分、破碎后制成建筑垃圾砖或垃圾砖取代传统黏土实心砖作为砌体材料，净化了环境，节约了能源，保护了土地资源，是一种具有经济效益和社会效益的产品，从而使建筑业走上了一条良性循环的经济模式，成为建筑业可持续发展的动力。
3.总结
随着我国现代化进程的进一步推进和节能思想的深入人心，建筑节能必将成为未来节能研究的焦点。新型节能环保型建筑材料代表了建筑材料的未来发展方向，符合世界发展趋势和人类发展的需要。新型节能环保型建筑材料将一直更新，有毒害的材料不断减少，新的绿色建材产品不断涌现。它的应用遍布各行各业。新型节能环保型建材不断开发应用必将促进人类的发展与进步。我们相信通过推广环保型建筑材料，应用现代科学技术，一定能使我国的建筑业朝着绿色、环保和节能的方向发展。
参考文献
[1] 李文硕.新型节能环保材料在建筑设计中的运用[J].城市建设理论研究，2012.22.
[2] 陈红波.建筑材料环保问题浅析[J].城市建设理论研究，2012.34.
[3] 姚寿山、孔令辉.低辐射镀膜玻璃及其应用[J].材料开发与应用，2002.17（6）.
[4] 陈香林.浅析新型节能型建筑材料的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2009.10.
[5] 马红侠.发展新型节能建筑材料的必要性及现状[J].甘肃科技，2009.25（18）.