綠色建筑與生態(tài)材料

27十二月2023綠色建筑與生態(tài)材料本節(jié)提綱1、化學(xué)與材料2、綠色建筑與發(fā)展歷程3、基于LCA的綠色建筑設(shè)計(jì)概念4、生命周期評(píng)價(jià)框架與實(shí)例5、綠色建筑與相關(guān)新材料應(yīng)用6、視頻、課堂報(bào)告模板、投稿模板2

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化學(xué)與材料

1.1化學(xué)與金屬材料1.2化學(xué)與無(wú)機(jī)非金屬材料1.3化學(xué)與有機(jī)高分子材料1.4化學(xué)與復(fù)合材料3材料(material)：經(jīng)過(guò)某種加工后具有一定組成，結(jié)構(gòu)和性能，適合于某種用途的物質(zhì)。

人類使用材料的歷史經(jīng)歷了七個(gè)年代：公元前10萬(wàn)年石器時(shí)代公元前3000年青銅器時(shí)代公元前1000年鐵器時(shí)代公元前0年水泥時(shí)代1800年鋼時(shí)代1950年硅時(shí)代1990年新材料時(shí)代4從性能上可分為：

結(jié)構(gòu)材料:具有一定強(qiáng)度、韌性和塑性等力學(xué)性能的材料。

功能材料:具有電、磁、光、聲和熱等特殊效應(yīng)和功能的材料。從組成上可分為：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料等。51.復(fù)合材料概論2.復(fù)合材料的技術(shù)性能3.重要的復(fù)合材料化學(xué)與復(fù)合材料4納米材料6

復(fù)合材料(compositematerial)是有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾種不同材料，通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料。或者說(shuō)是由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料組合而成的多相固體材料。1

復(fù)合材料概論7復(fù)合材料由兩部分組成：基體相(連續(xù)相)和增強(qiáng)相(分散相)?；w相是連續(xù)相材料，把改善性能的增強(qiáng)相材料粘結(jié)在一起，起粘結(jié)劑的作用。增強(qiáng)相大部分是高強(qiáng)物質(zhì)，起提高強(qiáng)度或韌性的作用。8復(fù)合材料按增強(qiáng)相形狀可分為三類：

1纖維增強(qiáng)復(fù)合材料2層合增強(qiáng)復(fù)合材料3顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料9按基體相材料類型可分為三類：1樹脂基復(fù)合材料2金屬基復(fù)合材料3陶瓷基復(fù)合材料10

1.比強(qiáng)度和比模量高比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度與密度之比）和比模量(彈性模量與密度之比)高，說(shuō)明材料輕而且剛性大。

2.良好的抗疲勞性能

疲勞是材料在循環(huán)應(yīng)力作用下的性質(zhì)。復(fù)合材料能有效地阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展。2復(fù)合材料的技術(shù)性能11

3.減振性能好在工作過(guò)程中振動(dòng)問(wèn)題十分突出，復(fù)合材料為多相系統(tǒng)，大量的界面對(duì)振動(dòng)有反射吸收作用。且自振動(dòng)頻率高，不易產(chǎn)生共振。

4.高溫性能好復(fù)合材料在高溫下強(qiáng)度和模量基本不變。12以樹脂為基體，玻璃纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。玻璃纖維是由熔融的玻璃經(jīng)快速拉伸,冷卻所形成的纖維。玻璃纖維增強(qiáng)工程塑料即玻璃鋼。(1)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料1.纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3重要的復(fù)合材料13

由于玻璃鋼比重小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐燃且成型性能好，現(xiàn)已廣泛用于汽車車身、氧氣瓶、輕型船體及石油化工的管道、閥門等。缺點(diǎn)是剛性差，易變形，耐熱性能差，易老化。

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碳纖維增強(qiáng)材料與樹脂基體組成的材料稱為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。這類材料保持了玻璃鋼的許多優(yōu)點(diǎn)，而且性能優(yōu)于玻璃鋼。因此可作宇宙飛行器的外層材料，人造衛(wèi)星和火箭的機(jī)架、殼體等。(2)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料15

硼纖維是一種強(qiáng)度、剛度均比碳纖維高的纖維。硼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是硼纖維增強(qiáng)材料與樹脂基體組成的復(fù)合材料。用作高溫材料，但因?yàn)閮r(jià)格昂貴，應(yīng)用受到限制。主要用于航空工業(yè)。(3)硼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料16

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雙層金屬?gòu)?fù)合材料是將特性不同的兩種金屬，用膠合或者熔合鑄造、熱壓、焊接、噴涂等方法復(fù)合在一起以滿足某種性能要求的材料。(1)雙層金屬?gòu)?fù)合材料2.層合增強(qiáng)復(fù)合材料18

夾層復(fù)合材料是性質(zhì)完全不同的表面材料與芯材復(fù)合而成的一種材料。(2)夾層復(fù)合材料19

顆粒復(fù)合材料是一種或多種材料的顆粒均勻分散在基體材料內(nèi)所組成的材料。3.顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料尼龍6/粘土納米復(fù)合材料205.4.4納米材料根據(jù)人類的需要，逐個(gè)操縱原子來(lái)制造產(chǎn)品，這是人類關(guān)于納米技術(shù)最早的夢(mèng)想。1981年，掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope)的發(fā)明，向人類揭示了一個(gè)可見的原子世界，極大的促進(jìn)和推動(dòng)了納米技術(shù)的快速發(fā)展。211990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)(NanoScienceandTechnology,簡(jiǎn)稱NST)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩召開，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。

最初納米材料(Nano

material)是指粒徑為1100nm的超細(xì)顆粒和由超細(xì)顆粒構(gòu)成的薄膜和固體。現(xiàn)在，廣義地納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。22納米材料既不同于宏觀物體，又不同于微觀粒子，正好處于中間地帶。具有納米尺度的物質(zhì)由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，使納米材料具有許多特殊的性能。碳納米管23(1)小尺寸效應(yīng)：當(dāng)顆粒尺寸減小到納米量級(jí)時(shí)，一定條件下導(dǎo)致材料宏觀物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。由于比表面積大大增加，使納米材料具有極強(qiáng)的吸附能力。如光吸收顯著增強(qiáng)；納米陶瓷可以被彎曲，其塑性變形可達(dá)100%；納米微粒的熔點(diǎn)低于塊狀金屬，如塊狀金熔點(diǎn)為1337K，而2nm的金微粒的熔點(diǎn)只有600K。1.納米材料的性能24(2)表面效應(yīng)：指納米粒子表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比，隨粒徑的變小而急劇增大后所引起性質(zhì)上的變化。例如，5nm的粒子，表面原子占50%；而2nm的粒子，表面原子占80%。表面原子增加，使表面能增高，大大增強(qiáng)了納米粒子的化學(xué)活性，使其在催化、吸附等方面具有常規(guī)材料無(wú)法比擬的優(yōu)越性。25

(3)量子尺寸效應(yīng)：隨著粒子由宏觀尺寸進(jìn)入納米范圍，準(zhǔn)連續(xù)能帶將分裂為分立的能級(jí)，能級(jí)間的距離隨粒子尺寸減小而增大，這種能級(jí)能隙變寬的現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。這種量子尺寸效應(yīng)導(dǎo)致納米粒子具有與宏觀物質(zhì)截然不同的反常特性。例如，粒徑為20nm的銀微粒在溫度為1K時(shí)出現(xiàn)由導(dǎo)體變?yōu)榻^緣體的現(xiàn)象。26(4)宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。掃描隧道顯微鏡的基本原理就是基于量子隧道效應(yīng).宏觀量子隧道效應(yīng)限定了磁帶、磁盤進(jìn)行信息存儲(chǔ)的時(shí)間極限。272

納米材料的制備納米微粒的制備方法有很多種，按反應(yīng)性質(zhì)可分為物理法、化學(xué)法；按制備系統(tǒng)和狀態(tài)又可分為氣相法、液相法和固相法三大類。28

氣相法是直接利用氣體或通過(guò)各種手段將物質(zhì)變成氣體，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化學(xué)變化，最后在冷卻過(guò)程中凝聚長(zhǎng)大形成納米微粒的方法。氣相法包括蒸發(fā)法、化學(xué)氣相反應(yīng)法、化學(xué)氣相凝聚(沉淀)法和濺射法等。

29化學(xué)氣相反應(yīng)法中的等離子體化學(xué)氣相合成是目前最先進(jìn)的一種方法，其制備過(guò)程為：產(chǎn)生等離子體→原料蒸發(fā)→化學(xué)反應(yīng)→冷卻凝聚→顆粒捕集→尾氣處理我國(guó)近來(lái)利用該法成功地合成出納米Si3N4粉體，平均粒度為20nm，純度達(dá)97%。30化學(xué)氣相沉淀法:在制備SiC-C納米復(fù)合材料時(shí),采用SiCl4-C3H8-H2系統(tǒng),在Si/C比為0~2.8的條件下,最佳溫度為1600K時(shí),可獲得SiC-C納米級(jí)粉體.31液相法是以均相溶液為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)各種途經(jīng)使溶質(zhì)和溶劑分離，溶質(zhì)形成一定形狀和大小的顆粒，熱解后得到納米微粒。液相法包括沉淀法、水解法、噴霧法、乳液法、溶膠—凝膠法、電解法、溶劑蒸發(fā)法和熔融法等。

32水解法(金屬醇鹽法)：金屬醇鹽是金屬與醇類物質(zhì)反應(yīng)，生成含M-O-C鍵的金屬有機(jī)化合物，例如，M+xROH→M(OR)x+x/2H2金屬醇鹽能溶于有機(jī)溶劑，加水后很容易分解成金屬的氧化物、水氧化物和水合物等沉淀，經(jīng)過(guò)濾，干燥，焙燒等過(guò)程就可得到納米粒子。

33溶膠-凝膠(Sol-Gel)法的基本過(guò)程是:一些易水解的金屬化合物(無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽)在某些溶劑中與水發(fā)生反應(yīng),經(jīng)過(guò)水解與縮聚過(guò)程,首先生成溶膠，再生成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠，然后經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)等后處理工序，制成所需材料。例如，TiCl4+4NH3.H2O→Ti(OH)4+4NH4ClTi(iso-OC3H7)4+4H2O→Ti(OH)4+4(CH3)2CHOHTi(OC4H9)4+4H2O→Ti(OH)4+4C4H9OH34固相法是通過(guò)從固相到固相的變化制造粉體，又可分為兩類：尺寸降低過(guò)程：將大塊物質(zhì)極細(xì)地分割，物質(zhì)無(wú)變化。包括機(jī)械粉碎、化學(xué)處理(溶出法)等。構(gòu)筑過(guò)程：將最小單位(分子或原子)進(jìn)行組合，物質(zhì)發(fā)生變化。包括熱分解法、固相反應(yīng)法和火花放電法等。

35機(jī)械粉碎中的高能球磨法是近年來(lái)制備納米材料的重要方法之一，它能將純金屬制成納米晶體。并能制備出常規(guī)方法難以獲得的高熔點(diǎn)金屬或合金納米材料。363.納米材料的應(yīng)用納米材料的結(jié)構(gòu)和性能,使納米材料呈現(xiàn)出不同于宏觀物體的奇異現(xiàn)象:熔點(diǎn)降低,活性增大,聲、光、電、磁、熱和力學(xué)等物理性能出現(xiàn)異常。從而使納米材料在化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、生物醫(yī)療、航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。37納米催化材料。納米材料比表面積大，表面活性高，可用來(lái)作催化劑。例如，粒徑為30nm的鎳可把有機(jī)化學(xué)的加氫和脫氫反應(yīng)速率提高15倍；用納米鉑催化乙烯的氧化反應(yīng)，可使溫度由原來(lái)的600℃降到室溫。納米尼龍簾子線38納米金屬材料。強(qiáng)度高，熔點(diǎn)低。例如，銀熔點(diǎn)為900℃，而納米銀的熔點(diǎn)為100℃；銅的熔點(diǎn)為1083℃,而20nm銅微粒的熔點(diǎn)只有39℃。這一特點(diǎn)使低溫下將納米金屬燒結(jié)成合金產(chǎn)品成為現(xiàn)實(shí)，且為不溶解的金屬冶煉成合金創(chuàng)造了條件。納米金屬銅的超延展性39納米陶瓷材料。納米陶瓷的強(qiáng)度，韌性和塑性都大大提高了，并降低了陶瓷的燒結(jié)溫度。例如，納米SiC陶瓷的斷裂韌性比普通SiC陶瓷提高了100倍；納米ZrO2的燒結(jié)溫度比微米級(jí)ZrO2的燒結(jié)溫度降低了400℃；德國(guó)薩德蘭德大學(xué)制成的由納米TiO2和CaF2組成的納米陶瓷材料能被彎曲，在80~180℃范圍內(nèi)，其塑性變形可達(dá)100%，脆性陶瓷變成了塑性陶瓷。40納米磁性材料。納米磁性材料具有優(yōu)秀的磁性質(zhì)，用它制成的磁記錄介質(zhì)材料，不僅音質(zhì)、圖像和信噪比都好，而且記錄密度比現(xiàn)在使用的γ-Fe2O3高10倍。41納米材料在生物和醫(yī)療上也有廣泛的應(yīng)用。納米微粒一般比細(xì)胞、紅血球小的多，因而可以在血液中流動(dòng)。將包裹有納米微粒的智能藥物注入血液中，輸送到病變細(xì)胞，為藥物傳播開辟了一條嶄新的途徑，也極大地增強(qiáng)了藥物的療效。有些納米材料如羥基磷灰石可直接殺死肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細(xì)胞。利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。42納米材料還具有特殊的光學(xué)性能，如光學(xué)非線性、光吸收、光反射等。因此被廣泛用于光學(xué)纖維，紅外反射材料，紅外吸收和紫外吸收材料，在航天領(lǐng)域中用它作為隱身材料，可逃避雷達(dá)監(jiān)視。納米聚乙烯管材43納米復(fù)合材料。納米復(fù)合材料可不考慮組成成分是否互溶，只要按需要制成納米粒子，再成型為納米復(fù)合材料。如特殊配比的合金。同樣可將金屬與陶瓷混合制成納米復(fù)合材料等，這是一種全新概念的復(fù)合材料，其性能簡(jiǎn)直不可預(yù)測(cè)，其用途也不可估量。用原子組成圖形44納米材料在其他方面也有廣闊的應(yīng)用前景，如用納米微粒制成各種傳感器，納米拋光液，納米靜電材料，潤(rùn)滑劑等。納米材料將成為21世紀(jì)最有前途的新型材料之一。

納米存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)密度可達(dá)每平方厘米10萬(wàn)億字節(jié)452綠色建筑發(fā)展歷程概念與特征技術(shù)策略“綠色設(shè)計(jì)”國(guó)外生態(tài)建筑評(píng)估體系46生態(tài)建筑-發(fā)展歷程60年代，PaolaSoleri提出Ecology＋Architecture＝Arology70年代，可持續(xù)發(fā)展80年代，節(jié)能建筑盛行90年代，生態(tài)建筑21世紀(jì)世界建筑發(fā)展趨勢(shì)

荷蘭Delfut大學(xué)圖書館47生態(tài)建筑風(fēng)靡國(guó)外德國(guó)愛森RWE辦公樓

英國(guó)Integer綠色住宅示范房

BRE綠色環(huán)境樓

丹麥斯科特帕肯低能耗建筑

英國(guó)諾丁漢稅務(wù)中心圖1國(guó)外生態(tài)建筑48概念與特征通過(guò)系統(tǒng)的組織(設(shè)計(jì))物質(zhì)、能源在系統(tǒng)內(nèi)有秩序循環(huán)轉(zhuǎn)換獲得生態(tài)平衡的建筑環(huán)境最高效率地利用能源最低限度地影響環(huán)境“人－建筑－自然”和諧統(tǒng)一49六大技術(shù)策略選址規(guī)劃保護(hù)原生態(tài)系統(tǒng)減少對(duì)周邊環(huán)境的影響高效合理地利用自然資源通風(fēng)日照交通資源消耗資源的高效循環(huán)使用使用再生資源502.2、綠色建筑主要指標(biāo)生物多樣化（表土保存技術(shù)、生態(tài)水池）綠化指標(biāo)（人工綠化）基地保水（透水鋪面）514.日常節(jié)能指標(biāo)

(1)相關(guān)技術(shù)：

建筑節(jié)能等

(2)風(fēng)向的利用：

包括善用地形通風(fēng)性能

(3)空調(diào)冷凝利用：

（4）能源管理系統(tǒng)、照明光源、照明方式

(5)太陽(yáng)能的利用525.二氧化碳減量6.廢棄物的減量化（再生建材利用、土方平衡）7.水資源利用，節(jié)水器材的利用8.污水與垃圾處理9.室內(nèi)的健康與污染控制533、基于LCA的綠色建筑設(shè)計(jì)概念在生態(tài)危機(jī)向人類挑戰(zhàn)的今天，綠色建筑應(yīng)時(shí)而出。綠色建筑也稱可持續(xù)發(fā)展建筑，是同“可持續(xù)發(fā)展”這一戰(zhàn)略概念密切相關(guān)的。它以人、建筑、自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)，在利用天然條件和人工手段創(chuàng)造良好、健康的居住環(huán)境的同時(shí)，盡可能地控制和減少人類對(duì)自然資源的使用和破壞，充分體現(xiàn)向大自然的索取與回報(bào)之間的平衡?；贚CA（生命周期評(píng)價(jià)）綠色建筑是以綠色設(shè)計(jì)為主線來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)系統(tǒng)工程。541綠色建筑設(shè)計(jì)的基本特征基于LCA綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該在建筑物的整個(gè)生命周期內(nèi)以其環(huán)境屬性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證建筑應(yīng)有的基本功能、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性，突出“生態(tài)意識(shí)”和“以環(huán)境保護(hù)為本位”的設(shè)計(jì)觀念。它應(yīng)該具有環(huán)境協(xié)調(diào)性和功能全程性兩個(gè)重要特征。551.1環(huán)境協(xié)調(diào)性環(huán)境協(xié)調(diào)性是指建筑材料的生產(chǎn)使用、建筑施工和建筑物的使用整個(gè)過(guò)程，對(duì)人類生態(tài)環(huán)境與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)有益程度。為達(dá)到這一目標(biāo)，綠色設(shè)計(jì)中應(yīng)將環(huán)境問(wèn)題與建材的性能、建筑設(shè)計(jì)施工等問(wèn)題共同考慮，使建筑設(shè)計(jì)在滿足所要求的功能目標(biāo)的同時(shí)，也要防止對(duì)環(huán)境的污染破壞，盡量避免廢棄物的產(chǎn)生，以最低的成本、最高的再生值回收并重復(fù)利用。561.2功能全程性綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該是將建材和建筑的功能認(rèn)識(shí)與價(jià)值認(rèn)識(shí)貫穿到立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、使用并延伸到廢棄，即“建筑物使用結(jié)束后的處理及回收利用”全過(guò)程的設(shè)計(jì)思想與策略。從而在設(shè)計(jì)過(guò)程中從整體的角度理解和掌握與建筑有關(guān)的環(huán)境問(wèn)題及建材的循環(huán)管理與利用、建筑廢棄物的處理等問(wèn)題，便于綠色設(shè)計(jì)的整體過(guò)程優(yōu)化和“全程性”功能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。572綠色建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題是綠色建材的研制、使用和綠色施工.1.1綠色建材的內(nèi)涵綠色建材的內(nèi)涵是采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，少用天然資源和能源，大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢棄物生產(chǎn)無(wú)毒害、無(wú)污染、有利于人體健康和環(huán)境的建筑材料[1]；盡量利用低能、不污染環(huán)境的技術(shù)生產(chǎn)的綠色建材；采用可循環(huán)或可回收利用的材料。因此綠色建材可分為對(duì)人體無(wú)害且滿足強(qiáng)度要求的基本型建筑材料、用廢棄物型的建材、節(jié)能型建材、健康型建材和抗菌型建材等幾類。研制和開發(fā)及推廣應(yīng)用綠色建材是保證建材可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。近年來(lái)，綠色建材在國(guó)內(nèi)得到了大力開發(fā)，在克服傳統(tǒng)建材造成的大氣污染、建材廢料及廢水污染、光污染、放射性物質(zhì)的污染等方面的新型建材的研發(fā)，取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，尤其是新型涂料、墻體磚和混凝土58建筑環(huán)保型涂料要求對(duì)環(huán)境無(wú)害，而且可以凈化環(huán)境中的有害物。對(duì)環(huán)境友好的高固體分子涂料可使VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）大大降低同時(shí)保留一部分溶劑型涂料的特性。環(huán)保型的粉末涂料最大的優(yōu)點(diǎn)是零VOC排放和高利用率，具有綠色建材的環(huán)境協(xié)調(diào)性。目前的發(fā)展方向是開發(fā)低溫固化和快速固化粉末涂料、薄層粉末涂料，適用于高層建筑、大橋、高速公路的氟樹脂粉末涂料及低光澤粉末涂料、透明涂料等59新型空心砌塊利用粉煤灰生產(chǎn)新型空心砌塊，解決了粉煤灰占用耕地和環(huán)境污染的問(wèn)題，具有一定的市場(chǎng)前景。采用石材加工過(guò)程中產(chǎn)生的大量石粉為主要原料的石粉磚作為一種新型環(huán)保墻體磚也正處于研制與開發(fā)當(dāng)中。它解決了石粉所造成的環(huán)境污染問(wèn)題，變廢為寶，在環(huán)保和節(jié)能方面具有突出的代表性60混凝土從混凝土的使用看，全球每年大約需要量70億t，其原料來(lái)源于綠色土地。若干年后原有建筑物或結(jié)構(gòu)整體功能喪失或下降，必須拆除，混凝土成了廢棄物。處理廢棄物不僅需要消耗大量的財(cái)物，還會(huì)造成環(huán)境質(zhì)量下降。因此設(shè)法將廢棄物轉(zhuǎn)化為有用資源是解決這類問(wèn)題的最佳方案，利廢環(huán)保型混凝土、節(jié)能型混凝土、再生混凝土以及免振搗混凝土的開發(fā)與使用既能減少對(duì)地球的負(fù)荷。又能與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)共存，是當(dāng)今仍要做的相當(dāng)重要的研究工作。61必須具備綠色設(shè)計(jì)的理念作為建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，掌握現(xiàn)代綠色設(shè)計(jì)方法并了解建材發(fā)展動(dòng)向，將最先進(jìn)和最具有環(huán)境協(xié)調(diào)性的建材產(chǎn)品運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。綠色建筑是在同樣的條件下，強(qiáng)調(diào)如何減少和有效地利用現(xiàn)有資源，并且提供最佳的人文環(huán)境。62在建筑結(jié)構(gòu)使用安全、穩(wěn)定、耐久的前提下，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮居住空間的合理布置，健康的居住空間應(yīng)該達(dá)到以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：（1）陽(yáng)光充足，采光便利。居室日照每天必須保證在2h以上，一般窗戶的有效面積和房間地面面積之比應(yīng)大于1%15。（2）合適的凈高，通風(fēng)流暢。我國(guó)住宅的室內(nèi)凈高大多在2.6m&2.8m之間，設(shè)計(jì)者應(yīng)避免梁的截面過(guò)大而導(dǎo)致居住者因裝修頂棚的局部或全部而造成室內(nèi)凈高降低30cm&40cm。室內(nèi)容積減少，相應(yīng)的使得室內(nèi)的二氧化碳的濃度增加。而二氧化碳的濃度超過(guò)空氣總量的0.1%時(shí)，就會(huì)影響人的健康。（3）明衛(wèi)明廚。要應(yīng)充分考慮衛(wèi)生間、廚房的通風(fēng)排氣。63采用綠色建筑施工技術(shù)是綠色設(shè)計(jì)的得于實(shí)施的手段建筑結(jié)構(gòu)施工階段使用先進(jìn)施工設(shè)備、工藝技術(shù)，有效地減少施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲、縮短施工進(jìn)度。如目前大面積推廣的商品混凝土的使用，避免了現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌帶來(lái)的噪聲與灰塵污染，隨之配套塔吊、泵送混凝土設(shè)備也縮短了混凝土輸送時(shí)間。研制整體裝配式的新型輕質(zhì)墻體材料，不僅能改變目前填充墻的施工進(jìn)度，而且減少了施工人員在現(xiàn)場(chǎng)砂漿拌制、砌體砌筑過(guò)程中吸入粉塵等有害物質(zhì)，還可以減少大量的建筑垃圾64封閉式文明施工，人性化管理。①建筑施工現(xiàn)場(chǎng)歷來(lái)存在“臟、亂、差”，臨時(shí)設(shè)施（如工人居住的工棚、衛(wèi)生間等）簡(jiǎn)易。應(yīng)從工人的生活入手，提高他們的清潔意識(shí)，隨之帶來(lái)施工環(huán)境的清潔。②盡量避開夜間施工，避免施工噪聲擾民。③研制施工建筑物的四周有效防護(hù)物，盡量減少建筑粉塵的外揚(yáng)。目前大量使用的密目式安全網(wǎng)主要側(cè)重于安全防護(hù)，防止高空墜物，對(duì)于防塵并非很有效。因此，國(guó)內(nèi)建筑施工距離“無(wú)塵化施工”還有相當(dāng)距離。65建筑環(huán)保裝修階段提倡綠色環(huán)保菜單式全裝修。在條件允許的大城市，逐漸推廣由誠(chéng)信的開發(fā)商負(fù)責(zé)向消費(fèi)者推出個(gè)性化的菜單式全裝修套房。當(dāng)然，建設(shè)主管部門應(yīng)該嚴(yán)把資質(zhì)關(guān)，監(jiān)督抽查其裝修施工質(zhì)量，相關(guān)有資質(zhì)的裝修監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)控其裝修施工全過(guò)程。66制訂綠色建材生命周期評(píng)價(jià)體系是綠色設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的保證和指導(dǎo)思想首先，要建立和完善建材業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加快實(shí)施環(huán)境標(biāo)志認(rèn)證制度。通過(guò)制訂實(shí)施相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)建材行業(yè)質(zhì)量監(jiān)督，培育和規(guī)范市場(chǎng)，促進(jìn)建材企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，促使建材企業(yè)加快技術(shù)改進(jìn)和技術(shù)引進(jìn)，提高產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。67其次，要設(shè)置科學(xué)的建材及建筑產(chǎn)品的綠色評(píng)價(jià)體系。按照ISO14040對(duì)生命周期評(píng)價(jià)體系的定義是：通過(guò)確定和量化相關(guān)的能源、物質(zhì)消耗、廢棄物的排放等來(lái)評(píng)價(jià)某一產(chǎn)品、過(guò)程或事件對(duì)環(huán)境造成的影響；通過(guò)分析這些影響，尋找改善環(huán)境的機(jī)會(huì)；評(píng)價(jià)過(guò)程應(yīng)包括該產(chǎn)品、過(guò)程或事件的壽命全程分析，包括從原料的提取與加工、制造、運(yùn)輸和分發(fā)、使用、再使用、維持循環(huán)回收、直至最后廢棄的整個(gè)生命周期。以此為指導(dǎo)思想，制訂科學(xué)的建材產(chǎn)品及建筑的綠色評(píng)價(jià)體系。68產(chǎn)能耗作為綠色建材產(chǎn)品及綠色建筑定義中的重要評(píng)定因素。使用工業(yè)廢渣或廢棄物與否可以作為綠色建材產(chǎn)品的評(píng)定因素，但不能作為單因子評(píng)價(jià)條件。單純的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)無(wú)法簡(jiǎn)單的納入綠色建材和綠色建筑的評(píng)價(jià)條件。實(shí)現(xiàn)低能耗并不一定經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，因此在如何實(shí)現(xiàn)綠色建筑，達(dá)到與自然和諧、可持續(xù)發(fā)展的道路上，需要房屋消費(fèi)者、設(shè)計(jì)師、施工技術(shù)工程師、行業(yè)主管部門及各級(jí)政府部門的共同關(guān)心、扶持。69綠色生態(tài)環(huán)保建筑材料的LCA評(píng)價(jià)方法包括材料的整個(gè)過(guò)程從自然資源,經(jīng)過(guò)加工成為材料,供人類使用之后,又回到自然這樣一個(gè)封閉的流動(dòng)過(guò)程。此過(guò)程被形象地描述為從“搖籃”到“墳?zāi)埂钡倪^(guò)程。它的出現(xiàn),標(biāo)志著人類開始了對(duì)產(chǎn)品、包裝材料、一次性使用物品等產(chǎn)品全壽命周期中的資源、能源、環(huán)境排放物、廢物再生利用等進(jìn)行量化處理,并以此來(lái)評(píng)判產(chǎn)品的環(huán)境協(xié)調(diào)7071綠色生態(tài)環(huán)保建筑材料是生態(tài)環(huán)境材料的重要組成部分,是指那些具有良好的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性的建筑材料。良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性是指資源、能源消耗少,環(huán)境污染小,再生循環(huán)利用率高。生態(tài)建筑材料是人類主動(dòng)考慮材料對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響而開發(fā)的材料,是充分考慮人類、社會(huì)、自然三者相互關(guān)系的前提下提出的新概念。這一概念符合人與自然和諧發(fā)展的基本要求,是建筑材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。72綠色生態(tài)環(huán)保建筑材料有個(gè)指標(biāo)先進(jìn)性—發(fā)揮其優(yōu)異性能環(huán)境協(xié)調(diào)性—減輕地球環(huán)境的負(fù)擔(dān),枯竭性資源的完全循環(huán)利用;舒適性—人們很樂于接受和利用。綠色生態(tài)環(huán)保建筑材料從人類居住環(huán)境和健康角度,全面考慮資源、能源、環(huán)境和健康舒適要求,它的推廣應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益,是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成。以上海為例,采用生態(tài)建筑材料技術(shù),每年可節(jié)約廢棄物處置費(fèi)1億元以上減少水泥用量300萬(wàn)噸,降低材料成本6億元建筑節(jié)能潛力可達(dá)74.48萬(wàn)噸標(biāo)年,相當(dāng)于減少排放二氧化碳199萬(wàn)噸,二氧花硫0..46萬(wàn)噸,氮氧化物0.67萬(wàn)噸,煙塵0.19萬(wàn)噸采用綠色工程材料,可節(jié)煤42萬(wàn)噸,減少排放135萬(wàn)噸。734、建筑材料評(píng)價(jià)方法學(xué)LCA的基本框架74755、綠色建筑與相關(guān)新材料應(yīng)用傳統(tǒng)材料綠色涂料新型生態(tài)建筑材料76六大技術(shù)策略降低能耗采用措施綜合節(jié)能采用自然能源太陽(yáng)能地?zé)犸L(fēng)能生物能廢物排放采用各種生態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢水、廢物的無(wú)害化和資源化再生使用77六大技術(shù)策略室內(nèi)環(huán)境控制化學(xué)污染物含量保持良好的日照和自然通風(fēng)舒適健康建筑功能靈活性適應(yīng)性易于維護(hù)78國(guó)外生態(tài)建筑BREEnvironmentalBuilding三層框架結(jié)構(gòu)辦公樓建筑面積6000m2年能耗和CO2排放燃?xì)?7kW/m2用電36kW/m2CO2排放量34kg/m2BREEnvironmentalBuilding79BREEnvironmentalBuilding管道地下水冷卻智能照明系統(tǒng)47m2太陽(yáng)能電池空腔樓板頂層屋面板外露808萬(wàn)塊再生磚再生紅木拼花地板再生骨料混凝土舊建筑96%循環(huán)使用磨細(xì)高爐礦渣環(huán)保涂料節(jié)水便器BREEnvironmentalBuilding81德國(guó)愛森RWE辦公樓

圓柱外形優(yōu)化光線射入減少熱能流失外墻雙層玻璃幕墻太陽(yáng)能儲(chǔ)備日光射入走廊墻面與頂部玻璃折射陽(yáng)光照明70％自然通風(fēng)節(jié)能30％以上82生態(tài)材料概念誕生背景特點(diǎn)分類綠色涂料、綠色水泥、GHPC、RC抗菌涂料空氣凈化涂料氟碳涂料835.2生態(tài)建筑有關(guān)材料綠色材料環(huán)保材料環(huán)境材料對(duì)地球環(huán)境負(fù)荷最小對(duì)人類身體健康無(wú)害1988年第一屆國(guó)際材料科學(xué)研究會(huì)提出84誕生背景環(huán)境危機(jī)人口劇增資源枯竭環(huán)境惡化建材業(yè)能耗高年消耗2.3億多t標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全國(guó)能源總消耗量的15.8％污染大年排出廢氣1.096億m3，廢水排放量355億t生態(tài)破壞性大實(shí)心粘土磚每年造磚毀田15萬(wàn)畝85三大特點(diǎn)環(huán)境協(xié)調(diào)性制造、使用、廢棄、再生的整個(gè)生命周期中具有與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性凈化環(huán)境的功能修復(fù)環(huán)境的功能先進(jìn)性優(yōu)異的使