基于“双碳”目标下新型墙体材料的应用现状与发展趋势.pdf

第 22 卷 第 7 期2023 年 7 月中国建筑金属结构CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTUREVol22 No7Jul20231410 引言近年来，随着城镇化步伐的加快取土烧砖毁地和节约土地资源的矛盾更加突出。特别是在“双碳”目标的推动下，采用优质新型墙体材料建造房屋并按节能标准要求采取保温措施，可以有效改善建筑功能，提高舒适度，降低建筑能，推进墙体材料革新和推广节能建筑成为建筑行业发展的必然选择。在“双碳”目标的推动下，越来越多的学者开始对新型墙体材料的推广和应用方面做出了研究工作，胡自成等1 认为在设定条件下，增大相变材料质量潜热，有利于减小相变墙体的表面温度波动和厚度，而提高相变材料导热系数，可提升相变墙体的表面热流。樊智轩等2认为复合墙体外表面材料的密度对其内表面温度的影响较小，峰值温度的升高速率随材料导热系数增大而减小，峰值温度出现时刻的提前速率随材料导热系数的增大而减小，均呈指数函数规律变化，峰值温度的降低速率随材料比热增大而减小，峰值温度出现时刻的延后速率随材料比热的增大而减小，均呈指数函数规律变化。张磊等3认为水泥改性生土材料具有良好的吸湿性，水泥掺量的增加能够提升材料的吸湿能力，但对水蒸气透过性不利。随着对新型材料的研究的深入，越来越多的学者认为，新型墙体材料的推广，对建筑行业实现“双碳”目标具有一定的推动作用。本文在此基础上，综合了其他学者的观点，将新型墙体材料与环保相结合，为新型墙体材料的推广提供理论支撑。1“双碳”目标下新型墙体材料的分类与产品性能1.1 新型材料的分类新型墙体材料是一种区别于传统的砖瓦、灰砂石等，由粉煤灰、煤矸石、石粉、炉渣、竹炭等主要成分作为原材料的墙材新品种。一般可分为新型砖、砌块、板材等，具有有效减少环境污染4，节约生产成本5，减轻建筑自身重量6，增加房屋使用面积以及有利于抗震7和抗火性8等特点。新型墙体材料如表 1 所示。1.2 产品性能（1）新型墙体材料属于不燃材料，在生产和使用过程中执行材料 A 级防火标准，新型墙体材料具有安全、防火和使用寿命较长的性能，具有较强的抗开裂、抗空鼓、抗脱落，抗风压、抗冲击、耐候性能佳等特点，由于保温层和基层墙面的粘合性较强，在高温情况下，不会产生因膨胀而引起的开裂、空鼓的现象发生，同时在冬季低温的情况下也不会因冷缩造成墙体脱落现象发生。（2）施工工期短新型墙体材料可以袋装运到工地，具有加工便捷的特点，不需要设置专业的区域进行加工，只需要加水进行搅拌即可直接用于各种墙体的装饰，可以一次性达到施工效果，因此，新型墙体材料可以有效地降低施工工期，提高施工的工作效率，节约劳动成本。2 新型墙体材料的应用现状2.1 新型墙体材料的应用本文根据第 1 章的分类情况，从新型砖、砌块和板材三个方面对新型墙体材料的应用进行介绍。砖类新型墙体材料属于较为常见的新型材料之一。（1）新型砖材一般是由烧结实心黏土砖过渡到以工业废渣为原材料的烧结砖和土烧砖，被广泛应用于住宅、办公楼、厂房等工业和民用框架结构建筑。（2）砌块类墙体材料主要包含水泥基类墙体砌块、黏土硅酸盐类墙体砌块、黏土硅酸盐类墙体砌块。属于建筑中心属于核心墙体材料之一。一般应用在楼层较低的承重墙较于其他类型的材料具有较好的建筑成效，同时也具有良好的保温效果，可用于屋面保温层。（3）板材类墙体主要包括石膏基类墙体板材、金作者简介：万孝军（1978-），男，副教授，高级工程师，研究方向：建筑工程；市政工程；公路工程。基于“双碳”目标下新型墙体材料的应用现状与发展趋势万孝军（江苏农林职业技术学院后勤基建处，江苏 句容 212400）摘 要：在“双碳”目标的推动下，建筑行业的材料选择趋于节能化、环保化的发展趋势，在三“双碳”目标下，对新型墙体材料的研究逐渐增多，但是对于整体应用情况和发展趋势的研究处于初始阶段，本文通过介绍“双碳”目标下新型墙体材料的分类，从应用情况、问题和解决措施方向分析新型墙体材料的应用现状，阐述了“双碳”目标下新型墙体材料在建筑施工过程应用的主要问题，并提出有效的解决方案，对其发展趋势做出预测。研究结果表明：新型墙体材料在建筑行业的发展中具有重要意义。关键词：新型墙体材料；“双碳”目标；墙体革新中图分类号：TU50 文献标识码：ADOI：10.20080/ki.ISSN1671-3362.2023.07.048142中国建筑金属结构2023 年属类复合墙体板材、水泥基类复合墙体板材、钢丝网架类夹芯复合墙体板材。具备防火防潮、隔音隔热等功能，通常被应用于工业建筑和民用建筑过程中。2.2 新型墙体材料应用中存在的问题“双碳”目标下，能源危机的日趋加剧，如何节约能源和更加有效利用能源成为人们追求的目标和研究的热点。目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的 40%，在我国建筑能耗约占全国总能耗的 27.8%。随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。人们对居住环境的舒适要求越来越高，建筑能耗大幅增高，造成能源消耗过快，用电量猛增。而我国目前严重缺电，仅夏季空调用电量高峰负荷相当于 2.5 个三峡电站满负荷出力，空调耗电形势极其严峻。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。为解决这一问题，在本领域的学者进行的深层次的探讨。马玉林等9认为相变储能墙体面临着相变温度不适宜、储能能力低、构建形式多但缺乏性能对比分析等问题，任重等10 提出适用于多种约束作用下开孔冷弯薄壁型钢组合墙体的压弯承载力计算公式，并验证了模型的准确性，进而考虑覆板材料和龙骨几何特征对组合墙体进行参数分析。隋学敏等11 针对寒冷地区住宅建筑墙体保温的需求，表 1 新型墙体材料分类和执行标准分类执行标准新型砖水泥基类墙体砖多孔砖GB/T 25779-2010标准砖黏土类墙体砖多孔砖GB 13544-2011黏土-硅酸盐类墙体砖烧结普通砖 GB 5101-2003烧结煤研石多孔砖GB 13544-2011烧结粉煤灰多孔砖GB 13544-2011烧结页岩多孔砖GB 13544-2011烧结页岩空心砖GB/T 13545-2014烧结尾矿多孔砖GB 13544-2011烧结赤泥、淤泥多孔砖GB 13544-2011硅酸盐类墙体砖蒸压粉煤灰砖JC/T 239-2014蒸压灰砂砖、空心砖GB/T 26541-2011 蒸压灰砂砖、空心砖 -GB 11945-1999JC/T 637-2009新型砌块水泥基类墙体砌块蒸压加气混凝土砌块GB/T 11968-2020普通混凝土小型空心砌块GB/T 8239-2014轻集料混凝土小型空心砌块GB/T15229-2011自保温混凝土复合砌块JG/T407-2013黏土-硅酸盐类墙体砌块烧结页岩空心砌块GB/T 13545-2014烧结粉煤灰空心砌块GB/T 13545-2014 石膏砌块 -JC/T698-2010新型板材水泥基类墙体板材建筑隔墙用轻质条板JG/T 169-2016蒸压加气混凝土板GB/T 15762-2020温石棉硅酸钙板JC/T 564.2-2018石膏基类墙体板材石膏空心条板JC/T 829-2010纸面石膏板GB/T 9775-2008自保温脱硫石膏空心砌块JC/T 698-2010金属类复合墙体板材金属面聚苯乙烯夹芯板GB/T 23932-2009金属面硬质聚氨酯夹芯板GB/T 23932-2009金属面岩棉、矿渣棉夹芯板GB/T 23932-2009水泥基类复合墙体板材纤维增强硅酸盐聚氨酯夹芯板JC 623-1996温石棉硅酸钙板JC/T 564.2-2018蜂窝芯复合墙板JC 623-1996钢丝网架类夹芯复合墙体板材CL 钢筋焊接网架板JC 623-1996钢丝网架聚苯乙烯夹芯板JC 623-1996钢丝网架水泥珍珠岩夹芯板JC 623-1996143第 7 期中国建筑金属结构设计了 7 种混凝土复合自保温砌块方案，采用有限元分析软件ANSYS 对砌块传热过程进行数值分析。本文在前人研究成果的基础上，对新型墙体材料应用进行分析，总结出新型墙体材料的应用存在：（1）产品结构不合理.产品结构不合理是新型墙体材料应用过程中的主要问题，集中表现在：混凝土砖和烧结砖类所占比例较大，板材类所占比例过低；混凝土砖产能过剩，销售和效益情况较差；产能分布不均且适用的板材类墙体材料较少；产品结构有待优化。（2）新型墙体材料的推广力度较差，人们对建筑节能高效、性能优异的新型墙体材料了解和认识具有一点的局限性，特别是在一些乡镇农村等偏远地区中黏土砖仍然占有一定的比重。2.3 解决措施2.3.1 合理调节墙体材料的产品结构在新型墙体材料的生产过程中，进行产品结构优化，引导建筑材料加工公司，根据新型墙体材料的各种特征和应用范围，有的放矢地提出生产计划。合理地调节墙体材料的产品结构能够使建筑材料生产企业得到更大的优化，避免造成产量不足和生产过剩的现象发生，同时也有利于“双碳”目标的实现。2.3.2 加大新型墙体材料的推广力度由于人们对新型墙体材料的认识不足，部分工程管理人员，在施工管理过程中，对新型材料的认识和应用范围不清楚，造成新型墙体材料的应用严重不足，因此，必须加大对新型墙体材料的推广力度，通过对新型墙体材料的推广，材料生产企业，要做好新型墙体材料的知识讲座，增加人们对新型墙体材料的认识，逐渐普及新型墙体材料的相关知识。3 新型墙体材料的未来发展趋势随着新型材料的逐渐普及，越来越多的学者开始对新型墙应用效果进行研究，李建光等12认为较大幅度提高外围护墙体的节能保温效率、降低成本并减少建筑垃圾的产生，同时也表明围护墙体主材自身的热工性能直接决定着外围护墙体子系统整体的节能指标及投资。为了研究烧结页岩多孔砖砌体结构在冻融循环下抗剪强度的变化规律，王锐等13采用 LE 砌体沿通缝截面抗剪强度的试验方法，对比分析不同冻融循环次数下砂浆与砌体的强度衰减和损失情况，得到冻融循环下烧结页岩多孔砖砌体的抗剪强度衰减规律及表达式。张少杰等14认为铝粉对于气孔率和力学性能的影响较大，甲基硅酸钠对于吸水率和软化系数的影响较大.同时有机硅、聚羧酸减水剂及柠檬酸对于吸水率、凝结时间、力学性能等均有不同程度的影响。由此可见，新型墙体材料的未来将会进入持续稳定发展，通用式产品的引进与更新也会更快。3.1 新型墙体材料将会持续稳定发展随着人们对环保要求的逐渐提高和“双碳”目标的理念深入人心，新型墙体材料逐渐被人们所接受，新型墙体材料也逐渐在建筑行业得到普及，主要表现在：（1）“双碳”目标下，越来越多的建筑企业要求采用新型墙体材料；（2）生产新型墙体材料的企业逐渐趋向稳定，一些低级的企业逐渐被淘汰，一些优质企业的订单日益增多，为新型墙体材料行业的发展带来了良性循环，因此，当前一段时间，甚至在未来建筑行业的发展过程中，新型墙体材料将会呈现持续稳定发展的趋势。3.2 产品的引进和更新将会更快随着市场经济的发展，技术不断地会更新换代，建筑行业对新型墙体材料质量的要求也会逐渐提高，在市场经济的引导下，必然会给新型墙体材料企业带来技术的必然更新，否则，将会在时代的发展中逐步淘汰。面对产品的引进和更新的加快，新型墙体材料企业应不断进行产品的更新和换代工作，时刻保持对质量的严控把关，拒绝低水平重复建设，拒绝造成新的资源和能源浪费。4 结论通过对新型墙体材料的研究，以及总结前人研究成果，可以得出以下结论：（1）新型墙体材料的普及是大势所趋，在未来的发展过程中，新型墙体材料将逐渐代替传统的墙体材料；（2）随着社会的不断发展，墙体材料的不断普及，在一定时间内，新型墙体材料将趋于稳定。（3）新型墙体材料市场的逐渐扩大，必然引起新一轮的材料生产企业的竞争，如何在竞争中永葆不败，就必须在技术上不断创新。参考文献1 胡自成,杨晨,郭兴龙,等.低质水套管式相变墙体的热性能模拟J.江苏大学学报:自然科学版,2023,44(02):242-248.2 樊智轩,赵运超,蒋达华,等.复合墙体外表面材料性能对隔热效果的影响 J.科学技术与工程,2022,22(19):8452-8458.3 张磊,桑国臣,崔晓玲,等.水泥改性生土材料热湿性能及周期性边界下墙体温湿度分布特性J.西安理工大学学报,2022,38(01):96-104.4 孙思佳,刘乐群.多维界面冲压空芯刨花板的保温隔热与隔声性能 J.林业工程学报,2022,7(02):59-64.5 张治成,贾铖修,孙晓燕,等.智能增材建造与传统施工建造混凝土结构物化阶段碳排放比较分析 J.混凝土,2022(05):74-77+83.6 丁祥鸿,冯世进.固结作用下非均质隔离墙中污染物二维运移规律研究 J.岩土工程学报,2022,44(03):584-590.7 吴长,陈星宏,刘家乐.轻钢龙骨-黄麻纤维生物基面板组合墙体抗震性能分析 J.兰州理工大学学报,2022,48(05):126-133.8 梁建国,曾祥康,杨凡,等.双 C 型冷弯薄壁复合墙板系统抗火性能研究 J.消防科学与技术,2022,41(03):339-342.9 马玉林,李皖皖,年永乐.高潜热相变砂浆与相变板墙体性能对比研究 J.热科学与技术,2022,21(04):337-346.10 任重,杨碧伟,何文福,等.考虑覆板承载的开孔冷弯薄壁型钢组合墙体压弯性能研究 J.工程抗震与加固改造,2022,44(03):30-39+29.11 隋学敏,龚书宽,徐彪,等.混凝土复合自保温砌块热工性能研究与优化设计 J.建筑科学与工程学报,2022,39(01):87-96.12 李建光,童丽萍.黄河淤泥多孔砖在居住建筑节能设计中的应用J.施工技术,2008,37(10):47-4913 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