建筑功能材料设计原理（戎志丹）建筑功能材料

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1、能源形势及建筑节能的必要性能源是人类社会赖以生存发展的基本条件，能源的利用大大地推动了人类科学经济的进步并且不断提高人民的生活水平。然而，人类对能源的需求不断增长,能源的消耗速度不断加快，使得能源危机已经凸显并受到国际社会的广泛关注。全球能源问题已经成为影响世界能源形势和经济发展的重要因素。面对能源资源冇限，新能源的开发和利用刚刚起步这一紧张局面,对已有能源的节约利用成为了许多国家关注的重点。1992年“联合国环境与发展大会”在巴西里约热内卢召开，“可持续发展”这一重要思想在世界范围内达成共识。进而“节能”又被称为继石油、煤炭、天然气、核能之后的第五大能源。节约能源和资源

2、是实现人类可持续发展的重要手段之一。建筑耗能约占社会总耗能的30%-40%,其中住宅耗能占到建筑耗能的70%。我国正处于城镇化进程的加速阶段，民用建筑发展的鼎盛时期。目前，我国每年城乡新建建筑竣工而积约15・20亿m2,预计到2020年底，全国房屋建筑而积将新增250至300亿m2[l],每年所消耗的能源量相当于1.2万亿度电和4.1亿吨标煤，再加上节能技术落后等方血产生的能源浪费，我国单位建筑能耗比同等气候条件下的其他国家高出2-3倍[2][3]。如此巨大的能源消耗量使得我国的节能减排工作面临十分艰巨地挑战。面对在高速经济下能源需求总量仍将持续膨胀这一现状，如何有效地提

3、升建筑节能水平，保持能源的可持续发展是我们目前乃至今后面临的一个重大问题。党中央在“十一五”规划中提出要实现单位GDP的能耗降低20%的目标。如果按照建筑能耗占社会商品能耗的30%计算，仅建筑节能一项就可降低单位GDP能耗15%[4],可见我国建筑节能具有很大潜力，应当作为节能工作的重屮之重。为实现国民经济的可持续发展，建筑节能势在必行。我国建筑节能发展的目标三个阶段：第一阶段节能30%其标准是在保证室内环境参数指标不变的前提下，住宅通用设计如暖通空调和电力照明所消耗的热力和电力能源在以往的基础上节省30%o第二阶段节能50%的标准指在当地1980-1981年的住宅通用设

4、计耗能水平的基础上将能源消耗量降低50%第三阶段65%提高的部分完全是由提高围护结构的保温隔热性能，降低建筑物的耗热量来实现为此，节能65%的标准给建筑围护结构提出了新的要求，相应地，屋顶、外墙、门窗、地下室顶板、阳台等承担45%的能耗，就需要引入新的外墙体保温材料和节能保温技术，门窗的玻璃要求采用中空双层形式，同时耍保证目前使用的铝合金窗、塑钢窗具有良好的密封性，屋顶要加设保温层等(建筑节能材料部分)环保节能建材大致可以分为以下三种：(1)以各种工业废渣为主要原料的新型节能墙体材料取代以粘土为主要材料的实心砖。⑵以优质塑钢门窗及复合塑料管道为主的新型化学节能建材将逐步实

5、现“以塑代木、以塑代钢”。(3)具有保温、隔热、静音功能的玻璃钢将成为建筑门窗的主体建材。2儿种新型环保节能建建材2.1粉煤灰粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业废渣。我国粉煤灰排放量每年不断递增，粉煤灰堆放不仅占地面积大，而且严重威胁生态环境,处置粉煤灰的一个有效办法是将粉煤灰应用于建材。利用粉煤灰代替部分黏土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等,而掺加粉煤灰生产的陶质制品是很有发展前途的新型环保节能建筑材料。利用粉煤灰不仅能变废为宝,还能节约土地资源。利用粉煤灰主产的主要建材产品有粉煤灰水泥、烧结粉煤灰砖、粉煤灰陶粒、粉煤灰面砖等。2.1.1粉煤灰水泥

6、粉煤灰主要由活性SiO2和AI2O3组成,因而可替代黏土组分配料用于水泥生产。用粉煤灰水泥不仅具有经济效益，还具有社会效益。目前，国内已研制出硅酸三钙水泥、硫铝酸钙水泥、低比重油井水泥、早强型水泥等，有的水泥中粉煤灰的掺量可达75%o除此之外，粉煤灰中含有一定量未燃烧的碳粒，用粉煤灰配料还能节省燃料。2.1.2粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土泛指掺加粉煤灰的混凝土。实践证明，在配制混凝土混合料时掺入一定数量和质量的粉煤灰，可达到节约水泥、改善混凝土性能、提高混凝土制品质量和工程质量、降低制品生产成本和工程造价的目的。2.1.3粉煤灰烧结砖烧结粉煤灰砖是以粉煤灰和黏土为主要原料,再

7、辅以其他工业废渣，经配料、混合、成型、干燥及焙烧等工序而成的一种新型墙体材料。与普通黏土砖相比,烧结的粉煤灰砖具有减轻建筑负荷、降低劳动强度、保护环境、节约能耗等优点。2.2玻璃钢玻璃钢凭借其优异的性能，在建筑环保节能方面的应用口益受到人们的青睐。玻璃钢主要有以下优点:（1）轻质高强，力学性能好玻璃钢具有比强度尚、比模量大、抗疲劳性能及减振性能好等优点。（2）可设计性优良，玻璃钢的成型工艺灵活，其结构和性能具有很强的可设计性。（3）优良的耐化学药品性，玻璃钢与普通金属的电化学腐蚀机理不同,因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等