新型绿色建筑结构材料在低层住宅中的适用性研究

引言

随着全球可持续发展理念的深入推进，建筑行业作为能源消耗与碳排放的重点领域，向绿色化、低碳化转型已成为必然趋势。低层住宅作为城乡建筑的重要组成部分，其建设过程中对传统结构材料的过度依赖，不仅加剧了资源消耗和环境污染，也难以满足现代社会对居住品质和生态效益的追求。

一、新型绿色建筑结构材料的类型与特性

1.1 典型材料分类及核心性能

新型绿色建筑结构材料按原料与工艺可分为三类。生物质基结构材料以天然生物质为原料，如竹材、秸秆复合板材等。竹材具有较高的抗弯强度和韧性，纹理致密且结构均匀，适合作为承重构件；秸秆复合板材通过秸秆纤维与环保胶黏剂复合而成，质轻且保温性能良好，多用于非承重墙体。再生无机材料主要包括再生骨料混凝土、工业废渣砌块等。再生骨料混凝土由废弃混凝土破碎筛分后的骨料制备，保留了一定的抗压性能，可用于低层住宅的基础或墙体；工业废渣砌块以矿渣、粉煤灰等工业废弃物为主要原料，具有较好的耐久性和抗渗性，适用于墙体砌筑。

1.2 材料性能的影响因素

原材料性能决定了最终制品的性能。生物质材料中纤维密度和纤维长度决定了材料的力学性能，纤维密度高且纤维长的生物质原材制备的材料强度更大；再生材料骨料级配不好时，会使混凝土的强度降低，可通过筛分级配方法提高混凝土材料性能。材料性能通过加工方法发生改变，不同成型工艺使生物质制成品的密度有差别，高压成型工艺制备的秸秆复合板材比常压成型的秸秆复合板材更密实、强度更大、防潮性能更突出；不同的养护工艺对水泥基材料的影响很大，温湿度适中的养护环境能促使水化反应充分进行，材料的强度更好；温湿度条件会加剧生物质材料的胀缩变形，在潮湿的环境会发霉腐烂；酸、碱等腐蚀性物质会腐蚀再生骨料混凝土，影响混凝土材料的耐久性能，需要采取针对性的保护措施。

二、低层住宅对结构材料的性能要求

2.1 结构安全性能要求

首先，力学性能是底线，建筑材料应能够达到低层住宅的基本力学需求，有抗压强度来承载上部结构自重，有足够抗弯、抗剪强度来抵抗水平力，能保证结构中的墙体、楼板等构件在使用时不会发生破坏。其次，结构安全性，要有足够的抗变形性能，在长期荷载作用下挠度不超过控制指标，在保证结构正常使用方面要有足够的强度，连接的节点的强度应达到要求，不能因节点位移过大，造成整体结构失稳破坏。其三，耐久性，在自然环境中长期的使用不会明显降低耐久性，对于生物质材料应能够有效防止虫蛀、腐蚀，在混凝土材料方面应防止受到风化、侵蚀性材料的影响而降低其耐久性，从而影响低层住宅的正常使用。

2.2 功能适用性要求

隔断传热性关系到室内的温度舒适性和节能，材料应满足建筑节能设计规范的要求，降低建筑物外热内外传递速率，使房屋在各气候区保持舒适的温度环境，达到节能降耗的目的。防火、防潮性能，材料应具有一定的防火极限，当室内发生火灾时，可以有效延缓火灾的进一步扩散，防止由于室内湿度高时引起材料腐败变质、建筑结构发生破坏或者生成霉菌而危害居民身体健康。工艺性，主要考虑建筑的建造施工过程，材料应具有合适的规格及适宜的体积和质量，方便运输、施工等，材料的加工制造不得太复杂，适合低层建筑施工现场的制约性。

2.3 经济与环境效益要求

成本方面综合分析，材料的采购成本要与其供应成本对应的低层住宅工程建设的经济预算协调统一，施工时人工、机械费用也要充分考虑，与原采用材料相比具有一定的经济性价比或承受范围内可以接受的成本变化。生命周期全链条环境负荷最小，在材料的生产、运输、使用、废弃等过程中减少二氧化碳的排放，节约资源，废弃物可以被循环利用或者自然分解，符合绿色建筑的生态原理。

三、新型绿色结构材料在低层住宅中的应用方案

3.1 材料选型策略

气候区适材适建。根据寒冷地区的建筑功能选材需要满足保温性，在外墙宜选用秸秆复合板材 + 再生骨料混凝土，秸秆板材作为保温层、混凝土作为强度层；在屋面上宜选用纤维增强绿色水泥基，强度与隔热性能兼备。建筑功能适材适建。根据承重墙力学性能高选用竹材梁柱、再生骨料混凝土墙体，竹梁柱截面大小根据荷载要求确定，再生混凝土墙体厚度在 240～370mm ；非承重隔墙宜采用秸秆复合板材、再生石膏板，厚度控制在 100～150mm ，减轻结构自重；在楼板宜选纤维增强绿色水泥基材料预制板，跨度较小的区域可采用竹材组合楼板，强度与隔声兼得。

3.2 施工技术适配性优化

竹木结构节点连接处要加固增强，榫卯连接配合绿色环保的胶黏材料来加固节点的连接，关键节点加装金属连接件（不锈钢螺栓、角钢），增加连接抗剪力；节点在安装时留有足够的伸缩缝，防止因温度改变导致节点变形。复合材料与传统的工艺的配合则要注意衔接。纤维增强绿色水泥基材料与一般混凝土的连接面进行凿毛，涂界面剂增强粘结作用；植物纤维 - 塑料复合型材连接在墙体上时可以采用膨胀螺栓，螺栓间距 300-500mm ，以免型材受力不均；施工时，需要针对材料性质对工具以及方法进行调整。竹材使用专门的锯片进行切割，秸秆复合板材在安装的过程中不能用过大外力，以防板材破裂。

3.3 质量控制与验收标准

进场材料：对生物质材料的进场进行检验，包括其外观质量，对于竹材，应进行外观检验，检查材料有无腐烂、虫蛀，对于秸秆复合板，应检查其表面是否平整，有无空心，并抽检力学性质，如竹材顺纹抗压强度、秸秆板的抗折强度。施工全过程：对于再生混凝土的浇筑，应使用振捣棒捣固，确保振捣密实，同时应抽查再生混凝土的强度，可采用回弹法进行强度的抽查。再生混凝土浇捣时，在测了混凝土浇捣的密实度，并在质检时，同时抽查再生混凝土的强度，宜使用回弹法进行检查再生混凝土的强度。对于竹木结构的复合材料，材料间的拼接，应检查其紧密性，因为此时材料间拼接口较难处理，如果材料之间产生缝隙，在竣工验收时，不能进行严实密闭，如遇下雨，会造成材料的潮湿和建筑的渗漏；若为冬季，则可能造成建筑的失热，并造成通风，进而造成室内的潮湿或失温。隐蔽工程：对于竹木结构的隐蔽工程，在进行验收时，宜做好影像收集，如再生混凝土浇捣时，可检测基础底部的再生骨料混凝土的强度等，并记录再生混凝土浇捣的结果，可利用回弹仪或超声波检测仪进行检测。对竹木结构的再生混凝土的保温措施进行热流计法的检测，检测其保温材料导热系数是否达到国家标准，对竹木结构的防水材料进行淋水法的检验，是否满足相应的防水要求。

结语

新型绿色建筑结构材料在低层住宅中的应用是实现建筑可持续发展的重要途径。明确不同材料的类型与特性，把握影响其性能的关键因素，结合低层住宅对材料在安全、功能、经济及环境等方面的要求，制定科学合理的应用方案，包括适宜的材料选型、优化的施工技术和严格的质量控制，能够有效提升新型绿色结构材料在低层住宅中的适用性。

参考文献

[1] 广东工业大学高性能新型绿色建筑材料及结构研究团队 [J]. 广东工业大学学报 ,2024,41(02):139.

[2] 李伟杰 . 新农村发展绿色建筑的几个问题探讨 [J]. 安徽农业科学 ,2011,39(20):12371-12372.