1、土木工程新材料系列2.引言“环保、生态、绿色、健康”已成为21世纪人们生活的主题概念。其中“绿色”成为人们现代生活的主要追求。绿色食品、绿色消费、绿色照明、绿色建材、绿色家装等新名词的出现,使21世纪即将成为一个“绿色”时代。但这里所讲的“绿色”并非一般意义上的立体绿化、屋顶花园或是一种颜色,而是一种无害标志、环保标志。人们要居住绿色建筑物,就必须使用绿色建材。3.绿色建材的涵义国际学术界将绿色材料定义为:绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中,对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料,也称之为“环境调和材料”。绿色建材又称生态建材、环保建材和健康建材等。它是指
2、采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。4.绿色建材具有以下特征:(1)其生产所用原料尽可能少用天然资源,大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物。(2)采用低能耗制造工艺和无环境污染的生产技术。(3)在产品配制或生产过程中,不得使用甲醛、卤化物（氟化物、氯化物、溴化物、碘化物以及某些卤素互化物）溶剂或芳香族碳氢化合物;产品中不得含有汞及其化合物;不得使用铅、镉、铬等各种金属及其化合物的颜料和添加剂。(4)产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨,即产品应有益于人体健康,具有多功能化,如抗菌、灭菌
3、、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。(5)产品可循环或回收再利用,无污染环境的废弃物5.国内外绿色建材的历史近年来,欧、美、日等工业发达国家对绿色建材的发展非常重视。(1)德国的环境标志计划始于1977年,是世界最早的环境标志计划。德国开发的“蓝天使”标志的建材产品,侧重于对环境危害大的产品入手,取得了很好的环境效益。如推出了一种无毒、无味、对人体无害的水性建筑涂料,在获得“蓝天使”标志后,很快就占据了市场,使传统的溶剂型建筑涂料逐渐被淘汰,其环境效益相当明显,仅原西德每年少排放有机溶剂40 000 t。(2)北欧各国如丹麦、芬兰、冰岛、挪威、瑞典等国于1989
4、年实施了统一的北欧环境标志。为了促进绿色建材的发展,丹麦推出了“健康建材”(HMB)标准,规定所出售的建材产品除在使用说明书上标出产品质量标准以外,还必须标出健康指标。瑞典已正式实施新的建筑法规,规定用于室内的建筑材料必须实行安全标签制。瑞典的地面材料业很发达,每年都有大量出口,出口厂家已自觉地在产品说明书上标出产品在4周和26周TVOC,以及室内有机化合物空气浓度指导限值。(3)英国是研究开发绿色建材较早的欧洲国家之一。早在1991年,英国建筑研究院(BRE)曾对建筑材料及家具等室内用品对室内空气质量产生的有害影响进行了研究,对室内空气质量的控制、防治提出了提议,并着手研究开发了一些绿色建筑
5、材料。(4)加拿大是积极推动和发展绿色建材的北美国家。加拿大的Ecologic环境标志计划即“环境选择”始于1998年,规定材料有机物散发总量(TVOC),水基涂料的TVOC指标为250 g/L,是针对高光泽磁漆规定的,现在多数水基涂料的TVOC在100 150 g/L范围内。此外,水基涂料不得使用含芳香族、甲醛、汞等物质。(5)美国是较早提出环境标志的国家,但均由地方组织实施,至今还没有国家统一的标志。美国环保局(EPA)正在开展应用于住宅室内空气质量控制的研究计划,一些州已开始实施有关材料的环境标志计划。美国的建筑涂料已过渡到以水基涂料为主。美国有关单位制定出地毯标志计划,规定4-PC的最
6、大散发量为0.1mg/m2h,甲醛为0.05mg/m2h,苯乙烯为0.4 mg/m2h。（6）我国于20世纪90年代起开始对绿色建材进行了较为广泛的研究,并开始进行材料的绿色环保认证,取得了一定的效果。但由于生产力水平、科研水平等方面的原因,无论是在绿色产品的品质或绿色建材的严格认证和管理等方面,都相对落后于世界先进水平。6.土木工程绿色建筑材料种类高性能混凝土材料利用废弃混凝土生产的绿色混凝土.加气混凝土合成纤维混凝土多孔预制块植栽混凝土6.土木工程绿色建筑材料种类高性能混凝土材料。高性能混凝土是一种新型的高技术的混凝土，其大幅度的提高常规混凝土性能的基础上，具有优良的耐久性、适用性、工作性
7、、各种力学性能、体积稳定性和经济合理性等性能。高性能混凝土除采用优质水泥、水、集料外，还必须采用低水胶比掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成。1.混凝土利用废弃混凝土生产的绿色混凝土。现在大量的研究表明,废弃混凝土可用作再生混凝土的骨料，也可取代部分优质石灰石生产水泥。将废弃混凝土清洗、破碎、分级并按一定比例配合后得到的骨料称为“再生骨料”，将再生骨料作为部分或全部骨料配置的混凝土成为“再生混凝土”。实验表明再生混凝土的抗压强度可满足设计要求,其它力学性能指标和耐久性指标与普通混凝土基本接近（抗压强度、弹性模量有所降低），用水量比普通
8、混凝土多.加气混凝土。加气混凝土（其中一类）是以石英沙为基础，以水泥和石灰为胶凝材料，以石膏为硬化剂，铝粉为发泡剂，经高温高压养护后形成的多孔状材料。合成纤维混凝土。合成纤维混凝土现已得到广泛应用。对增强混凝土早期抗拉强度，防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂纹，减少表面裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。多孔预制块植栽混凝土。植栽混凝土有连续的空隙，在空隙部分，使用特殊的工艺技术填充无机培养土、肥料和种子等混合生长基料，施工后，种子发芽和生长所需要的水分，除靠保存在生长基料中的雨水外，还可吸收植栽混凝土下面的基层培养土中的水分，不需要另外
9、浇水，这样既实现了绿化，有能防止构筑物表面被污染和侵蚀。植栽混凝土还具有相当好的透水性能，雨水可向地下渗透，这样有可以补充地下水资源，有可以减少城市市政雨水管道的排水压力。2.木材 木材成为现代绿色建材的亮点，其随着技术的进步出现了许多新的使用形式。彩色木材：利用先进的染色技术，使原生树木中所没有的色彩渗透在木材组织中，形成彩色木材。它又可分为两种，一种先天着色木材。即在树木生长各个时期，往树木根部浇灌或在树干部位灌注无害的水溶性配色营养液，色彩沿树木内部导管传输并被吸收、着色，形成彩色的木纹。另一种是后天着色木材。即选择富于纹理的木材切片，先脱色处理，然后染上合适的颜色。彩色木材适合作家具、
10、天花板、墙面等大面积表面装饰，别有情调。瓷化木材：用饱含钡离子的化学溶液浸泡木材使钡离子扩散、渗透到木材组织和细胞内，采用一定的工艺处理过程，木材变成瓷化木材。瓷化木材疏水、稳定、阻燃性能优异。经喷射火焰试验，不出火苗几乎无烟，只产生低度碳化。这种超级阻燃木材适合大厅家具和装饰，适合车辆内部尤其是大型公共娱乐场所的内部装修。塑化木材：将乙烯类树脂加压注入木材内部，形成塑化木材。塑化木材具有很强的压缩、弯曲、剪切综合强度，大大地缩小了诸如劈裂等缺陷，具有很强的耐磨强度和硬度。塑化木材将广泛用于地板装修工程中。疏水木材：疏水木材在潮湿空气中膨胀率只有普通木材的一半，吸水率只有普通木材的1/5，疏水
11、材料的原理是将木材中亲水性的活性羟基转化成疏水性的乙酰基。疏水木材可以用作浴室内装修、桌面和船舶内家具等，还可用于露天的装修。3.保温隔热材料 保温材料根据其在围护结构的使用部位不同，可分为内、外保温隔热材料；根据其状态的不同分为板块状、浆体状保温隔热材料。保温隔热材料的主要性能指标有：导热系数、表观密度、压缩强度、尺寸变化率、吸水率、水蒸气渗透系数、粘结强度、氧指数。板块状保温隔热是材料，可以用于内、外保温工程；以其形状的特点，具有使用简便、能保证保温隔热层的厚度要求，性能比较稳定。优良的板块状保温隔热材料有：发泡型聚苯乙烯板（EPS），挤出型聚苯乙烯板（XPS），岩棉板，玻璃棉板等不同材料。浆体状保温隔热材料目前主要用于外墙内保温，也用于隔墙和分户墙的保温隔热。浆体状材料有两种类型，以胶凝材料为主的固化型和以水分蒸发为主的干燥型。其主要成分是由聚苯粒、矿物纤维、硅酸盐为主的多种材料，经一定的生产工艺复合而成的轻质保温材料。此外保温隔热材料还包括其它一些常用材料：空隙性材料，如空心砖、加气混凝土块；断桥隔热铝合金窗框，用导热性远远低于铝的隔条将铝型材隔断，形成铝材隔热条铝材组成的铝合金门窗型材；LOWE低辐射保温玻璃、中空玻璃、夹胶玻璃等。
