导读:适用于房地产开发的低碳和新型建筑材料研究王强,清华大学长聘副教授2023“房地产可持续发展”研究资助成果本报告主要介绍了适用于房地产开发的低碳和新型建筑材料,包括超高性能混凝土(UHPC)、新型保温材料、保温结构一体化墙体、低碳零碳负碳建材、白水泥基建筑材料、植被混凝土和种植屋面等。 超高性能混凝土(UHPC)超高性能混凝土(UHPC)具有超高强度、超高韧性和超高耐久性,除了适用于重要的结构构件
适用于房地产开发的低碳和
新型建筑材料研究
王强,清华大学长聘副教授
2023“房地产可持续发展”
研究资助成果
本报告主要介绍了适用于房地产开发的低碳和新型建筑材料,包括超高性能混凝土(UHPC)、新型保温材料、保温结构一体化墙体、低碳零碳负碳建材、白水泥基建筑材料、植被混凝土和种植屋面等。
超高性能混凝土(UHPC)
超高性能混凝土(UHPC)具有超高强度、超高韧性和超高耐久性,除了适用于重要的结构构件外,也非常适用于制备装饰构件,或集结构与装饰一体的构件,并且可根据需要定制特殊颜色。超高性能混凝土因重量轻、力学性能优异、易于成型为多样化的结构形式,能够与艺术巧妙结合,实现建筑师的设计构想。
新型保温材料
保温砌块分为匀质自保温砌块和复合自保温砌块,合理使用保温材料是实现建筑节能目标的重要方面。近些年,保温砌块在追求导热系数低、保温隔热性能好的基础上,也在隔音性能、防火性能、耐久性能等方面取得了很多突破,有一些新型保温砌块值得关注,包括高强度自保温砌块、承重型玻化微珠保温砌块、轻质混凝土复合自保温砌块、聚氨酯硬泡保温砌块、真空隔热板保温砌块、植物纤维石膏板自保温砌块等。相变储能材料是一种在某一特定温度下会发生物理相态变化,同时从环境中吸收和释放能量的材料,适用于建筑节能领域。相变潜热能高、相变温度恒定且与实际温度范围匹配是相变储能材料的基本特性,可将其封装形成相变毯或相变垫,或将相变储能材料吸附到孔道内或制成微胶囊等方式与混凝土、砂浆、石膏等传统材料结合形成定型相变材料。总体上相变储能材料的成熟度还不高,但是它是一种有潜力的新型保温材料。
图2. 将相变毯铺设于屋顶
保温结构一体化墙体
装配式建筑的保温结构一体化墙体将保温材料与建筑结构有机结合,不仅可以很好的满足结构可靠性要求与建筑节能标准,还能够在建筑耐久性与防火性方面得到加强,能够与结构同寿命,实现了建筑的保温、隔热、防水等功能。这种结构体系具有施工速度快、质量稳定、成本低等优点,适用于住宅、办公楼等建筑。装配式建筑的保温结构一体化墙体技术已经在很多工程中得到成功应用,并取得了较好的实践效果。随着技术的不断改进和研发,该技术已经取得了较高的成熟度。
低碳零碳负碳新材料
中共中央、国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中指出,开展低碳零碳负碳新材料、新技术、新装备攻关。我国正在大力推动零碳建筑、零碳社区建设试点,研究零碳建筑、零碳社区技术体系及关键技术。加拿大公司Carboncure采用搅拌预混CO2养护工艺,在搅拌的同时吸收来自于工厂尾气的二氧化碳,并锁在混凝土中。该工艺已被全球400多家企业使用。日本发明了一种负碳排放新型环保混凝土的方法“CO2-SUICOM”,其排放量可达到负 18 千克,强度可达到甚至超过一般混凝土,内部致密性和耐磨性更高,用于制备顶板、边界石等预制件。我国正在大力研究低碳零碳负碳建材,建立了多条混CO2养护建材的生产线,并正在编制多项建筑材料固碳技术的标准。在双碳战略的时代背景下,这种建筑材料有广阔的应用前景。
图3 水泥窑烟气CO2养护后的混凝土砖
(华新水泥)
白水泥
随着人们对人居环境需求的不断提高,房地产开发也越来越重视品质,建筑装饰和建筑艺术的重要性越来越凸显。白水泥是由白色硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏和混合材料磨细制成的水硬性胶凝材料,其中白色硅酸盐水泥熟料指的是以适当成分的生料烧至部分熔融,得到以硅酸钙为主要成分,氧化铁含量少的熟料,其强度高、白度高、色泽明亮,可用作多种建筑装饰材料的基础原材料。利用白水泥制备的清水混凝土、UHPC异型板和镂空板、GRC构件、新型水磨石等,都有非常广阔的应用前景。此外,利用白水泥还可以制备多种能够提升建筑品质的材料,包括个性化特殊涂料、透光水磨石、彩色保温装饰一体板等。
图4. 白水泥的典型应用
植被混凝土(生态混凝土)
植被混凝土(生态混凝土)利用具有特殊配合比的混凝土相互连通的微孔空间,草籽可在混凝土中生根、发芽,并穿透到土壤中生长。屋顶绿化是完全人工化的环境中栽植园林植物,采用客土、人工灌溉系统为园林植物提供必要的生长条件,是一种营造在建筑物顶层的绿化形式。屋顶绿化有助于增加城市绿地面积、降低热岛效应、净化空气、美化城市,同时利于屋顶保温隔热、节约能源、完善生态系统以及创造可利用的新型空间等。绿化添加剂的应用不但增加护坡强度和抗冲刷能力,而且使植被混凝土层不产生龟裂,又可以改变植被混凝土化学特性,营造较好的植物生长环境。耐根穿刺防水层采用化学阻根剂,可有效抑制植物根系向下增长,使其转为平行发育。近些年,速生植被混凝土、保水剂、土壤稳定剂、抗旱植物、模块化种植屋面、智能灌溉系统、轻质土壤、天然杀虫剂、防排一体化、自动化养护等新材料和新技术的成功研发,对于推广种植屋面奠定了基础。
图5. 雄安首座变电站
综上所述,这些低碳和新型建筑材料在房地产开发中具有广泛的应用前景和重要的意义。随着技术的不断进步和市场需求的增加,这些材料将会得到更加广泛的应用和发展,对于推动房地产行业向低碳、环保、可持续方向发展具有重要意义。
项目负责人简介
王强,清华大学长聘副教授,土木工程系副主任,主要研究方向为低碳绿色建筑材料、现代混凝土科学与技术。国家重点研发计划项目首席科学家,连续4年入选全球前2%顶尖科学家榜单。曾获国家自然科学基金优秀青年基金、中国硅酸盐学会青年科技奖等。
“房地产可持续发展”研究资助计划
本项计划由清华大学恒隆房地产研究中心于2023年初启动,该计划面向清华大学全体教师和研究人员征集,鼓励和支持我校围绕房地产行业的多元场景,开展创新性、跨学科交叉研究等。2023年度研究计划共资助了7项研究,相关成果发布会已于2024年1月11日在清华大学举行。2024年研究资助计划申报指南业已发布,敬请查阅申请或转发。