新型墙材建筑节能材料技术研究

邹明妍

(长安大学 建筑学院，陕西 西安 710018)

新型墙材建筑节能材料技术研究

邹明妍

(长安大学 建筑学院，陕西 西安 710018)

随着资源危机越来越严重，节能减排成为社会发展要解决的重点问题，节能建筑也逐渐受到社会认可，并在逐步推广；同时，相关的科研机构加大了研发力度，开发出了各种新型建筑节能材料，本文对这些新型的建筑节能材料进行了研究。

建筑节能技术；高效节能窗；植草水泥

随着我国经济的快速发展，建设了很多新型建筑，应用了大量的新型材料。根据相关的调查结果显示，在“十二五”期间，我国的新城镇建筑面积将达到40～50亿m2[1]，随着建筑耗能的逐渐增多，到2020年，我国的建筑能耗将达到全国总能耗的40%[2]。此外，由于我国的能源利用率相对于发达国家来说较低，因此建筑的节能减排对于我国的可持续发展非常重要。建筑节能在国外发展较早，比如瑞典的“明日之城”，是一个以被动式住宅为主的低碳社区[3]，德国的建筑节能改造也提高了建筑的节能水平[4]。我国应吸取国外的先进经验，并根据实际现状因地制宜，不断发展和吸收新的技术。建筑节能技术的重点就是降低室内外的热交换，这样夏季可以使室内空调的制冷效果更持久，冬季则达到更好的保温效果。建筑节能中使用的新型建材一般在外墙门窗、外墙面和屋顶3个地方，因此，只有加强节能建材在这些方面的应用研究，才能不断提高建筑的节能效果。

1 新型墙体材料主导产品

新型墙体材料包括砖、砌砖和板类，其具有如下特点：新型墙体材料采用的生产技术不污染环境，制造工艺耗能较低；产品设计的核心理念是改善环境和提高生活质量；产品具备良好的防水性能、耐久性能、防霉性能、隔热保温性能和防火阻燃性能等。本文主要对加气混凝土砌砖、烧结煤矸石砖、混凝土小型空心砌砖、纸面石膏板和建筑垃圾砖的产品特点和生产能耗进行了分析。

1.1 产品特点分析

加气混凝土砌砖是一种新型的建筑材料，具有良好的保温隔热性能，其质量较轻，防火性能优良，抗震能力较好。实践证明，厚度为20 cm的加气混凝土墙体的隔热性能要显著优于厚度为24 cm的砖墙体的隔热性能，其保温效果与厚度为49 cm的粘土砖墙体相同。由于其质量较轻，使用这种建筑材料的墙体要比普通砖混结构建筑的自重至少降低40%；但是，其也存在一些缺点，如砂浆粘接不牢固、干燥收缩值较大以及强度较低。

烧结煤矸石砖的耐酸碱、抗折和耐压性能都显著高于粘土砖。从建筑成本上说，使用烧结煤矸石砖，砌墙和粉刷前不用浇水，节省水费和人工费，降低了建筑成本；并且，由于此砖的硬度高，在运输过程中不易产生耗损[5-6]。

混凝土小型空心砌砖具备自重轻、抗震性能好、热工性能良好、砌筑方便、施工效率高和墙面平整度好等特点，可用于非承重墙和多层建筑的承重墙。这种砖可以利用工业废渣和天然轻集料资源，降低砌块生产的环境污染问题，减少生产成本；但其也存在一些问题，如块体易破损、相对较重和易收缩变形等，如果处理不当，砌体容易出现漏水、开裂等一系列的质量问题。

纸面石膏板是一种板材，其主要原料是建筑石膏、纤维和适量的添加剂构成的板芯，特制的板纸构成护面。其具备优良的性能，如隔热、隔声、加工性能强、质量轻和施工简单。其在生产过程中的耗能较低，生产相同单位的纸面石膏板和水泥可以节省78%能耗。采用纸面石膏板作为隔墙，质量仅为同等厚度砌块墙体的1/10，砖墙的1/15，利于结构抗震，并能有效降低结构主体和基础造价。

建筑垃圾砖的主要原料是建筑垃圾，实现了建筑垃圾的废物利用，促进了建筑业的可持续发展。建筑垃圾砖的抗压性能较好，优于粘土砖，砌体各项功能指标达到了国家的要求标准，但是自重偏大，只能用于7层以下的砌体承重结构的内外墙。其隔热保温性能不好，导热性能偏高，收缩率指标比粘土实心砖高出20%左右，在使用过程中应采用相应的技术措施改善此问题。

1.2 生产能耗计算

本文对上述几种新型节能材料的能耗进行了计算，其生产耗能包括原材料生产能耗、运输能耗和新型墙体材料的生产能耗(包括煤耗、电耗和蒸汽消耗等)。查阅相关资料，确定墙体材料生产能耗计算模型为：

H=∑(miCi+miTiSi)+e+h+x

(1)

式中，H是1 m3墙材的综合生产能耗(折标煤)，单位为kg/m3；Ci是某项原材料在开采和加工过程中的综合能耗(折标煤)，单位为kg/t；mi为每生产1 m3产品时所需某项原材料的量，单位为t；Si是某项原材料运入工厂的运输距离，单位为102km；Ti是某项原材料在运入工厂过程的运输能耗(折标煤) ，单位为kg /t·102km；h是每生产1 m3产品的热耗(折标煤) ，单位为kg；e是每生产1 m3产品的电耗(折标煤) ，单位为kg；x是其他特殊因素，如水泥袋能耗和其他附加能耗等，需折算成1 m3墙材的消耗标煤量，单位为kg。

1标砖生产能耗计算公式如下：

(2)

根据质量配合比，计算出生产1 m3墙材需要的每种原料的质量如下：

mi=mbi

(3)

式中，m是墙材密度，单位为t/m3；mi是每生产1 m3墙材产品时需要的某种原材料的量，单位为t；Bi是每生产1 m3墙材产品时一项原材料的配合百分比。

根据式1～式3，计算得到加气混凝土砌砖、烧结煤矸石砖、混凝土小型空心砌砖、纸面石膏板和建筑垃圾砖5类墙材的生产能耗，见表1。

表1 各类新型墙材生产能耗计算结果

从表1可以看出，5种新型墙材的生产能耗从高到低依次为：加气混凝土砌砖、建筑垃圾砖、混凝土小型空心砌砖、纸面石膏板和烧结煤矸石砖。这说明轻质板材类和煤矸石烧结砖的能耗较低，可以大力推广，从而建设新型节约型社会；轻质板材类由于其自重低，适合在高层建筑中应用，降低建筑耗能。此外，对于一些耗能较高的新型墙材，仍然具备节能空间，可以通过改进生产技术和工艺来降低生产能耗。

2 新型墙体材料的工程实例效益分析(以加气混凝土砌砖为例)

建设1幢居民住宅楼，1梯2户，地上6层，地下1层，占地530 m2，每层高2.8 m，地下为停车场，层高4.5 m，总建筑面积3 000 m2。本文只对施工过程中的成本进行分析，施工采用的新型墙体材料为加气混凝土砌砖，施工过程效益分析包括节约原材料、缩短施工工期和降低基础造价3个方面。

2.1 节约原材料

因加气混凝土砌砖的体积要比实心粘土砖大，因此，施工过程中可以减少原材料的使用，如钢筋、水泥和毛石等，其用量见表2。从表2可以看出，采用加气混凝土砌砖和传统的实心粘土砖相比，可节约水泥用量为48.72 t/ km3，节约钢筋用量为2.91 t/ km3，节约毛石用量为 84.6 t/ km3。

表2 主要材料用量 (t/ km3)

2.2 缩短施工工期

该工程的施工人员为 20 人，实际工期为60 d。根据相关国家标准，每人的平均工资为150元/d。实心粘土砖的砌筑和搬运十分耗时，工人的劳动强度大，采用加气混凝土砌砖可减少4个施工人员，可节约3.6万元。

2.3 降低基础造价

加气混凝土砌砖质量轻，和传统的粘土砖相比，一般情况下可节约建筑物总造价的5%以上。

通过上述分析可知，使用新型的墙体材料可以有效降低施工成本，因此，应大力推广新型墙体材料。

3 新型建筑节能材料的下一步发展

通过上述分析可知，使用新型的建筑材料可以有效降低建筑的施工费用，但是部分新型材料的生产能耗较高；因此，应改善生产工艺技术，降低能耗。新型墙体材料的生产技术应进行改革和创新，推进新型墙体产品的结构调整，加大产业转型升级，推动节能环保绿色墙材的发展，推动建筑企业的可持续发展，主要从下述2个方面进行：1)加快构建新型墙材行业发展体系，根据国家和地方政府提出的新型建筑工业化的发展要求，推进新型墙材的构配件生产工厂化、标准化产品设计、科学化组织管理及机械化施工，推动行业升级，提高建筑行业的层次，不断促进建筑的工业化发展；2)快速推进新型墙材行业的绿色发展，资源是墙体材料发展的基础，根据国家发布的《绿色建筑行动方案》，大力发展绿色建材，提高建筑废弃物的利用率，如尾矿、污水处理，污泥、建筑垃圾、城市建筑废弃土等的研究利用，可以节约原生态资源，符合国家的可持续发展要求，实现墙材行业的生态环保型转变，比如，混凝土砌块和混凝土砖，如果在2种墙材的生产中加入粉煤灰，可显著降低其产运能耗，如果掺入60%粉煤灰，可以在原有的基础上降低生产能耗14.5%。

4 结语

目前，我国建筑应用的新型节能保温材料较少，主要是因为应用这些材料会提高建设成本；因此，政府应该加大节能的宣传力度，认真研究建筑体系，并制定一些优惠政策，综合分析其经济效益，逐步扩大新型建筑材料的应用。此外，相关的科研机构还要加大研发力度，研究出更多的新型建筑材料，使其节能、低碳、环保，以满足不同地区，不同建筑的节能需求。

[1] 中国科学院可持续发展战略研究组. 中国可持续发展战略研究报告 2011 [M]．北京：科学出版社，2011.

[2] 于萍，陈效逑，任放．国外低碳住区的建设实践——以瑞典“明日之城”示范住区为例 [J]．中国房地产，2011(4)：76-80.

[3] 秦静．美日德建筑节能立法及其启示研究[D]．武汉：中国地质大学，2010.

[4] 张彦林，曾令荣，吴雪樵．浅谈德国既有建筑节能改造[J].建筑设计与施工，2012(3):65.

[5] 谢可望.高效节能窗发展技术[J].住宅产业,2010,12(5):61.

[6] 徐浩,和茜,刘家琦.绿色建筑玻璃类型及特性研究[J].原材料·玻璃,2011,8(4):124.

责任编辑李思文

ResearchonNewWallMaterialsandEnergy-savingBuildingTechnology

ZOU Mingyan

(School of Architecture, Chang′an University, Xi′an 710018，China)

With the growing of more and more serious crisis of resources , energy conservation has become the key issues to be addressed and social development , energy-efficient buildings are gradually being recognized by society, and gradually extended , at the same time, the relevant research institutions increase research and development efforts, and developed a variety of new energy-saving building materials, these new building energy-saving materials were studied in the paper.

building energy-saving technologies , energy efficient windows, grass cement

TU 5

：A

邹明妍(1993-)，女，本科，主要从事建筑学等方面的研究。

2015-01-12