新型节能复合墙体材料在建筑环保设计中的应用

李 季

(中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司，重庆 400042)

新时期下，我国建筑工程发展速度全面提升和规模不断扩大的同时，对生态环境的污染也越来越严重。为实现社会长久建设目标，在房屋建筑设计期间，应该让意识到节能环保的意义，将施工部设计与节能理念衔接。同时对新型节能墙体材料灵活应用，提高建筑工程节能环保效果，降低工程建设成本，为建筑工程的绿色发展奠定坚实基础。

1 新型节能墙体材料在建筑环保设计中的常见类型特点

1.1 新型节能墙体材料在房屋建筑环保设计中的特点

新型墙体材料一般具有保温、隔热、轻质、高强、节土、节能、利废、保护环境、改善建筑功能和增加房屋使用面积等一系列优点，其中相当一部分品种属于绿色建材。一些新型墙体材料辅以一定的空气间层，不但降低容重，保温性能也大大改善；烧结空心砖就比实心制品有着更好的保温隔热功能。大部分新型墙体材料都会使墙体厚度减薄，可以提高使用面积。

1.2 新型节能墙体材料在房屋建筑环保设计中的常见类型

新型墙体材料主要包括：砖、板、块。在目前的砌筑建筑中，砖的使用量最广泛、最多。

复合墙体

复合墙体材料有很多,其中应用较多的有石膏或水泥轻质隔墙板、彩钢板、加气混凝土砌块、钢丝网架泡沫板、小型混凝士空心砌块、石膏板、石膏砌块、陶粒砌块、烧结多孔砖、页岩砖、实心混凝土砖、PC大板、水平孔混凝土墙板、活性炭墙体、新型隔墙板等。新型墙体材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等传统的墙材新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、隔音材料、粘接和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。从材质上分，不但有天然材料，还有化学材料、金属材料、非金属材料等。复合墙体是由混凝空腔和其他承重能力偏低的材料组合而成。在应用这种墙体过程中，能够在保证达到承重要求前提下，再复合其他高性能的材料，以此达到丰富墙体功能的目的。在我国北方地区的建筑中喜欢应用复合墙体，可以实现承重和保温的双重功能。在利用小型空心砌块期间，其中的空心薄壁构件会降低竖缝的抗剪强度，导致砂浆饱满度不能达到既定要求，整体性较差。为改变这一现象，可以加强对现浇混凝土楼盖方法的应用，确保房屋建筑的抗震性，整体性能得到全面改善。

建筑块材

砖、砌块以及石材是建筑结构中的块材，根据不同的结构形式其作用也不同。比如砖混结构(部分砖木结构)中部分的墙体采用砖砌筑，能承受上部荷载的，叫承重墙。而在框架结构中，基本上这类块材都起到填充隔断的作用，不承受上部荷载，叫非承重墙(例如隔墙)。建筑块材的数量多且发展速度快，在工程施工的中的应用比较普遍。现阶段，建筑块材主要以2种类型存在：建筑砌块和混凝土空心砖。建筑砌块指大于标准黏土砖的砌块，在房屋建筑环保设计应用此类节能墙体，呈现出来的优势较多，不仅能将施工劳动力释放出来，减轻人员的施工压力和负担，也能促进施工质量和效率的提升。利用建筑砌块对以往黏土砖加以代替，可从源头对自热资源的压力进行缓解，避免对生态环境造成污染和破坏，增强工程设计经济性以及施工有效性。混凝土空心砖是目前一种全新的墙体材料，与普通的砌块和黏土砖不同，这种类型的墙体抗剪强度高，对房屋建筑墙体稳定性和安全性的提升有很大促进作用，值得广泛运用和推广；如图1所示为具体加气混凝土砌块。

图1 加气混凝土砌块Fig.1 Aerated concrete block

轻质板材

轻质板材是房屋建筑环保设计中应用比较频繁的墙体，其中包含的类型颇多，具有节能环保的特征。板的种类主要有：石膏空心条板、镀锌钢丝网复合轻质夹心板、金属面聚苯乙烯夹芯板、钢丝网架水泥聚苯夹芯板、工业废渣混凝土空心隔墙条板、秸秆镁质水泥轻质隔墙条板等。与普通的墙体不同，轻质板材是由低成本的物体加工而成，诸如农业废弃物、工艺废渣等。在房屋建筑工程建设中利用此类墙体，不仅不会消耗大量能源资源，还能起到对生态环境保护的目的，有助于设计经济性和环保性的增强，对房屋建筑工程可持续进程的深入推进大有裨益。

2 新型节能墙体材料在建筑中的应用现状

相比于一些发达国家，我国新型节能墙体材料在房屋建筑环保设计中的应用时间不长，环保节能材料市场还有很大发展空间。并且我国相关企业在发展过程中，生产材料的设备存在滞后性，不能对设备及时更新和优化，对先进设备的引进和应用力度不高，导致生产过程粗糙，良品率迟迟得不到提升。在房屋建筑工程项目实施阶段，施工人员的专业能力和水平亟待提升，不能对新型节能墙体材料灵活使用。在众多不良因素的干扰下，新型节能墙体材料的成本偏高，再加之施工人员技术方面欠缺，使得材料很难在建筑工程中广泛利用与推广。在节能环保理念的深入实施下，我国对节能环保型建筑材料的投入越来越大，研究力度也不断提升，相关法律法规愈发健全，力求新型节能墙体材料能够在我国建材市场中占有更大份额，可以凭借最合适的价格和良性功能应用到房屋建筑工程中；如表1所示为不同墙体材料在不同构造方式单元墙体的平均传热系数。为将新型节能墙体材料的作用发挥到最大，在今后发展过程中，应该主动转变传统思想观念，对相关配套技术加大研究，开发出能与我国建筑节能要求相吻合的高强度、高性能且高经济效益的新型节能墙体材料，提升设计有效性，改善施工环境并提高施工质量。

表1 不同墙体材料不同构造方式的单元墙体平均传热系数Tab.1 Average heat transfer coefficient of unit wall with different wall materials and different construction methods W/(m2·K)

3 新型节能墙体材料在房屋建筑环保设计原则

在对房屋建筑环保设计过程中，要想将新型节能墙体材料的价值发挥到最大，提升设计的合理性、环保性和经济性。首先要充分掌握对房屋建筑的周边情况，对当地的地质条件、周围环境等综合考量。同时依照建筑物的朝向，对所需要的条件、建筑功能等因素系统分析，明确这些因素对房屋建筑设计的调整和适用效果。在房屋建筑环保设计阶段，经常会涉及到墙体的隔热保温、采光遮阳等，并且各个因素之间的联系紧密。因此，为保证设计工作能顺利进行，应该根据工程的建设标准进行设计，让房屋建筑墙体能够满足节能要求，避免出现能源、资源浪费问题，真正实现建筑工程绿色环保目标。

在对房屋建筑正式设计期间，必须本着科学性原则，从新型节能墙体类型、材料选择等角度考量，对各方面因素系统研究，权衡新型节能墙体材料性能、功能等的优点与缺点，保证房屋建筑设计更为规范、提升设计效果，为后续建筑工程的顺利实施奠定基础。为满足节能环保需求，在开展房屋建筑设计工作过程中，还要将国家现行的节能政策法律法规作为设计原则，结合房屋建筑的实际施工环境，并在遵循地方规定的基础上，让设计达到最低能耗目的，强化用户的居住体验。此外，还要本着经济性原则，在设计阶段，从经济性角度思考，合理使用聚苯乙烯塑料，科学地进行加工和处理，让其能够成为最小的颗粒，制作成保温砂浆并灌注，确保墙体过厚所导致的墙皮脱落等问题能够有效规避，提高施工质量，节约工程设计建设成本。

4 新型节能墙体材料在房屋建筑环保设计中应用

4.1 建筑框架结构

在房屋建筑环保设计中，鉴于建筑物框架结构的不同，需要有针对性地应用墙体材料，合理制定设计方案；具体框架柱处构造做法如图2所示。如果房屋主体框架是混凝土分层浇筑的剪力墙结构，那么在建筑楼层板外部位置对框架布置和安装，借助连接构件形成扣板式栓，为幕墙板的安装提供辅助作用。倘若房屋的主体框架是全钢结构，那么将框架布置在干钢架外沿，最后利用上述方式对幕墙板进行安装。在设置连接点期间，可以结合墙板的质量加以设置，通过螺栓式连接办法完成连接工作。在此期间，做好防退丝工作，诸如利用防退丝螺母等。在对不同建筑物框架结构外立面环保设计阶段，必须对安装工作尺寸严格把控，增强墙板连接构件与框架的吻合程度，避免出现预应力过载等问题。

图2 框架柱处构造做法Fig.2 Construction method of frame column

4.2 保温系统

我国人口众多，在社会发展和建设中，要想让人们的日常需求得到满足，不可避免会消耗大量能源资源。相比之下，我国人均能源占有率偏低，因此在绿色发展理念的深入落实下，必须强化对能源资源的节约，降低资源浪费问题的概率。

内保温

这种设计是在外墙节结构内部对保温系统实施覆盖处理。具体分析如下：

(1)酚醛泡沫板材料。此种材料属于热固性材料，即便遇到明火也不会有浓烟产生，阻燃性高。在房屋建筑环保设计中，这种材料主要是通过对硬质酚醛保温板处理的方式获取，因为材料的结构蓬松，可以作为隔音材料应用到设计中。此类材料没有太大的导热系数、耐腐蚀和耐酸性强。与以往普通的建筑材料比较，酚醛泡沫板的密度不大，能实现对承重材料负荷整体减轻的目。在材料生产卡开发期间，无氟发泡技术的环保性能高。但将酚醛泡沫板应用到房屋建筑环保设计中，存在的缺陷较为显著，强度无法达到工程设计要求。为确保房屋建筑设计和使用要求能得到满足，需要将一层无机材料粘贴在表面或者内部，致使施工成本加大。并且应用酚醛泡沫板后再粘贴有一定质量的建筑材料，包括瓷砖等，牢固性不强，一旦在外力的影响下很容易出现脱落问题。此外酚醛泡沫板出现粉化的概率大，再加上其中包含有毒物质，如甲醛等；因此，在内墙中的使用价值不高。

(2)复合发泡水泥板。该种材料的原材料在市场上比较常见，主要有硅酸盐水泥，对水泥进行发泡处理后会获得多孔且蓬松的水泥板材，不仅强度高、稳定性强，还具有耐腐蚀和耐火的特性。这类板材的密度不大，体积小且不需要复杂的施工流程，应用工艺简单、易于操作，能满足房屋建筑环保设计要求。但由于材料的空隙较多，导致复合发泡水泥板不具备良好的抗弯性能，很容易出现板材碎裂问题，致使板材粘接度下降，增大水泥差的抗渗性能和吸水率。因此在房屋建筑环保设计过程中，该种材料最好不要应用在潮湿环境，以免影响设计效果和应用质量。

(3)聚苯乙烯保温板。若从保温板的发泡成型工艺角度划分，主要可以分为2种类型：模塑型和挤塑型。这种板材有良好的稳定性，服役时间长，常规条件下能达到40年以上，抗腐蚀性强且不容易出现老化问题。该模式是近年来开发的新型材料；与模塑型的材料比较，挤塑型能在原有功能的基础上进一步改进，优化以往材料应用过程中存在的缺陷，改进繁杂的成型工艺，增强空隙的紧密度，即便处在低导热系数环境，防潮抗渗能力也能达到设计标准和要求。

(4)真空绝热板。此类材料的组成部分主要分为2种：填充材料和表皮层。在进行内部材料填充过程中，可以借助无机芯材完成，诸如矿物棉等，抽出内部的空气，让其处在真空条件并封装，最终形成真空绝热板。在房屋建筑环保设计过程中，可以借助材料良好的保温性能增强墙体的保温效果。同时真空绝热板的耐火性强，在节能效果一致的基础上，这种材料的厚度不大，只有1 cm左右。虽然真空绝热板展现出的优势很多，但在房屋建筑工程项目开展阶段，不能对真空绝热板的尺寸随意切割；否则，很容易出现保温性能下降、空鼓等问题，不利于房屋建筑环保设计效果的提升。

外保温

与房屋建筑内保温设计相比，外保温的操作难度大，需要花费的时间长，还要对各个细节加强控制。为提升房屋建筑环保设计有效性，在对材料的选择上，应该从不同角度分析，保证材料具有较强的隔热、抗裂、防腐以及防火等性能。外墙保温材料的施工应该简单易行，对于外保温材料生产厂家来说，应该加强对节能环保及性能优越的阻燃型外墙保温材料深入研究，确保材料的节能环保性能可以增强，让外墙保温施工实现节能目标。同时，在房屋建筑环保设计环节，应该结合房屋建筑的整体情况，有针对性地对保温材料进行利用。从房屋建筑工程的整体层面考量，外墙外保温技术的应用范围广且价值高，除了能与新建筑工程配合进行功能化设计之外，还可以应用在老旧建筑物的改造设计中。在搭配方面，外保温系统的构造合理，在对保温功能整体承担的基础上，还能实现对建筑物主体部分的缓冲和保护，避免因为建筑物中金属材料出现热巧效应。在当前的房屋建筑环保设计环节，石棉板等应用频率较高的新型节能墙体材料。当然，也可以利用苯塑颗粒，将颗粒制作成小颗粒，粒径为1～4 mm，之后，将其制作成保温材料。在此过程中，要将建筑的实际现状作为基础，适当添加外加剂。

4.3 隔音系统

为满足建筑节能环保要求，在对房屋建筑环保设计过程中，应该加大对噪声问题重视，合理制定隔音措施。在对新型节能墙体材料应用期间，可以选择结构蓬松且孔隙率大的材料进行设计，这类材料能对声音有效阻隔，保证居民可以在安静且舒适的环境中生活，增强用户的居住体验。在房屋建筑环保设计期间，可以加强对发泡塑料隔声板等的利用。

5 结语

综合而言，在房屋建筑工程中，外墙承载了大部分荷载，是工程中不可缺少的结构组成。外墙的功能较多，不仅在承载方面发挥重要作用，保温效果也非常好。因此,在生态环境不断恶化的当下，应该强化对新型节能墙体材料的研究，与房屋建筑环保设计结合，提升工程设计有效性，减少对环境污染和破坏，提高房屋建筑工程的经济和社会效益，实现建筑行业可持续发展目标。