Claudia Capone團隊在Journal of Architectural Engineering（IF=6.7）發表研究，探究了三種涼爽混凝土材料相較于傳統材料的太陽光反射性能提升，同時完成了產品太陽反射性能的耐久性評估，旨在緩解城市熱島效應、提升建筑節能與戶外舒適度。

摘要

城市熱島效應導致城市溫度升高，不僅增加建筑室內制冷耗電量，還降低戶外舒適度。隨著全球城市人口增長，提升建筑生態效率、降低城市對氣候變化與全球變暖的影響迫在眉睫。涼爽混凝土可緩解城市熱島效應，涼爽混凝土屋面、水泥基外墻瓷磚、透水鋪裝等能降低建筑圍護結構空調能耗、提升城市戶外舒適度。本研究對比了白色與彩色表面的三種涼爽膠凝方案與傳統材料的太陽反射性能，無需額外后處理即可兼顧建筑需求與可持續性，并完成了材料太陽反射性能的耐久性評估。從光學性能來看，經高反射涼爽材料功能化的傳統混凝土材料，可有效對抗城市熱島效應，近紅外反射型混凝土材料無論顏色如何，都能降低戶外鋪裝與建筑表面溫度，其在可見光與近紅外波段均能反射太陽光，且該性能在嚴苛加速老化條件下得到驗證。本研究的耐久型白色、彩色混凝土瓷磚與城市透水、自鎖混凝土鋪裝，為可持續城市發展提供了靈活技術方案。

實驗材料與測試儀器

實驗材料

建筑屋面 / 外墻用水泥基瓷磚（添加涼爽 / 傳統顏料制備試件）、鋪裝用透水混凝土（添加顏料制備試件）、雙層鋪路磚（表層添加涼爽顏料，底層為工業常規產品）、顏料（涼爽顏料、傳統顏料）、水泥

測試儀器

太陽反射率測試：分光光度計、太陽反射儀

熱發射率測試：INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀

加速老化測試：商用老化儀，依據 ASTM D7897 標準開展老化循環測試

實驗過程

試件制備：分別制備水泥基瓷磚、透水混凝土、鋪路磚三類試件，設置空白對照組、傳統顏料對照組與涼爽顏料實驗組，按配方添加不同種類、摻量顏料，成型標準尺寸試件備用。

太陽反射率測試：采用 ASTM E903 標準方法，用分光光度計測試未老化試件太陽反射率，重復三次取平均值；采用 ASTM C1549 標準方法，用太陽反射儀測試老化后試件太陽反射率。

熱發射率測試：依據 EN 15976 標準用INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀

測試，測試前試件室溫調節 2 小時，重復三次取平均值。

INGLAS TIR100-2紅外發射率測定儀

試樣的熱發射率結果

太陽反射指數（SRI）計算：依據 ASTM E1980 標準，結合太陽反射率與熱發射率，設定對流換熱系數 12W/(m2?K)，計算試件 SRI 值。

加速老化測試：按 ASTM D7897 標準，將試件噴涂粉塵、黑碳、腐殖酸與鹽的混合污漬，經紫外線、加熱、水循環老化，分別測試 0 次、1 次、2 次老化后太陽反射率、熱發射率與 SRI 值，評估耐久性。

實驗結論

1.白水泥能賦予膠凝材料優異涼爽性能，白色顏料可全面提升材料在紫外、可見光、近紅外波段的太陽反射率，彩色涼爽顏料在近紅外波段反射性能優于傳統顏料，深色涼爽材料也能實現良好涼爽效果，兼顧建筑美學與節能需求。

2.水泥基瓷磚、透水混凝土、鋪路磚的熱發射率均穩定在 0.85-0.92 區間，具備良好的熱輻射散熱能力，Inglas 品牌輻射儀測試數據與其他儀器結果一致性高。

3.涼爽膠凝材料的 SRI 值明顯高于傳統材料，白色涼爽試件 SRI 接近 100，彩色涼爽試件 SRI 遠超意大利規范低限值（29），滿足屋面、鋪裝等場景應用要求。

4.加速老化后，材料涼爽性能有所下降，但涼爽顏料試件的太陽反射率與 SRI 值仍高于同顏色傳統顏料試件，兩次老化后性能仍優于未老化傳統材料，耐久性優異。

5.顏料摻量影響太陽反射率，黃色顏料摻量增加，太陽反射率呈冪函數下降，涼爽顏料在相同摻量下性能始終優于傳統顏料，可通過優化摻量平衡美學與涼爽性能。

參考文獻

1.Akbari, H. (1996). ASTM standards for measuring solar reflectance and thermal emittance of construction materials and comparing their steady-state surface temperatures.

 2.Levinson, R., & Akbari, H. (2001). Effects of composition and exposure on the solar reflectance of Portland cement concrete.