生态建材的研究与发展

2012-01-26周广德北京环益美高分子聚合物研究所北京101113

中国建材科技 2012年5期

关键词：建材生态建筑

周广德（北京环益美高分子聚合物研究所，北京 101113）

1 概述

生态建材对于城市居住环境的水气平衡、空气净化、生态平衡、自然生态循环有着十分重要的作用，居住建筑的生态健康和宜居性是建立在良好的自然环境之上的，如果没有良好的自然生态环境，生态建材就没有实际意义，

材料与建筑的生态功能，应严格遵循客观自然规律及自然法则，选择材料、利用材性、发挥材性，尽可能保留材料的原始生态特性和技术性能，不去破坏或企图改变它。

生态建材的研发、生产与应用，应该建立在“全生态体系”、“ 全生命周期”的理念之上，否则，不可能达到生态目的。

2 我国生态建材的历史

1)我国的自然生态环境

人类文明历史表明，中国生态文明史最为优秀。这是因为我国拥有独特的自然生态与气候条件，其自然气候格局很独特，且规律性很强，风调雨顺，四季分明（从古代流传下来的《二十四节气歌》中可以了解到），温差变化较大，最冷可达-40℃以下，最热可达40℃以上，这种气候格局，加上海洋气候环境和山脉的平衡作用，空气很容易形成对流，这种自然的冷热空气对流就具有调温、调湿、生态作用，在频繁的冷热气候交换与变化过程中，产生了风、云、雨、露等，自然气候环境的冷热变化与地球环境的相变调温作用，产生了良好的自然环境的生态特性，有利于万物生长、人类繁衍。我国物产丰富，气候环境与条件明显优于非洲等其它国家和地区，国土能养活13亿人民，而且中国人很有智慧，这一切都与我国良好的自然生态环境有密切关系(参考文献《相变材料调温作用及相关研究》www.bwjc.cn 保温建材科技网,作者:北京环益美高分子聚合物研究所总工程师周广德)。

2)我国生态建材、建筑历史

人类居住环境从原始的穴居到现代的摩天大楼、经历了从原始到现代的发展过程。我们祖先崇尚自然，顺应自然，保护自然，创造了辉煌文明历史，“天人合一”、“天当房、地当床”，从很多汉字的形义上，可以清楚地看到祖先们将这些道理融入到了代代相传的文化中，从保存下来的北京故宫、万里长城、福建土楼、河北赵洲桥、山西应城的木塔等中外著名的古建筑上，可以学习到祖先的很多的智慧与经验，这些建筑的设计、材料应用、工艺技术水平，在今天看来也是典范，无人能及，是真正的生态建筑。

3 现代建筑、建材的发展

传统建筑、建材的原生态性好，建筑使用寿命长，建筑所用材料基本上可以循环再利用，即便不能再使用，对环境也没有什么太大伤害。由于人类进步、经济社会发展和世界人口剧增，人口居住过于集中，居住建筑的需求量大增，对建筑材料的需求量也随之大增，由于土地资源问题，居住建筑开绐向高层、超高层发展，传统的砖、石、瓦、竹木等建筑材料不能满足现代建筑的需求。大量的化学合成材料、复合材料、人工合成的建筑材料取代了传统材料，被广泛用于建筑上，这些材料从资源开采、原材料及制品的生产、包装、贮运及使用过程，需要消耗大量资源、能源，造成资源与能源紧缺，同时，这些材料性能差、寿命短，在很短的时间内就变成了难以处理的有害建筑垃圾，严重污染了水源、空气，破坏了自然生态环境，人类面临的生态危机也越来越严重，这些问题将极大地影响建筑、建材业和经济社会可持续发展。

4 生态材料与技术

4.1 材料性能

世界是物质组成的，一切物质源于自然，物质是由原子、分子组成的，有些物质的形成过程需要半年、一年、数年、甚至数万年、数亿年，其经历与形成的时间越久、条件越好，物质的品质就越好，也越珍贵。

现代人工合成材料大都违反自然规律，将取于自然的一些很稳定的资源性物质进行破坏，把已经形成的、性能很稳定的物质破坏成分子、甚至原子，再送往工厂当成原料，用人工合成技术，来制成物质（产品）。

笔者在一些研讨会、培训课程上讲过：位于河北赵县的我国古建赵洲桥，修建至今已有1400多年了，至今完好，可以断定，如无人为或自然破坏因素，赵洲桥的寿命可能还有1400年，甚至数千年，难怪美国工程师协会立碑称赞之。赵洲桥所用材料基本上都是采用优质天然石材砌成，所用石材在采用之前，已经自然形成数千年、数万年，加上精巧设计施工，这决定了赵洲桥的千年品质。

假设我们用现代材料和技术方法来建造赵洲桥，将赵洲桥上所有石头取出，用破碎机粉碎成石块、石子、石粉，再加水泥、砂、外加剂，加工成“人造石”、“文化石”，用来建成赵洲桥，那赵洲桥能有100年寿命就不错了。

我们祖先用石灰、石膏、稻草、甚至泥土做粘合剂、装饰材料、防水材料，美观、防水、保温、透气、调温、调湿、舒适健康，寿命可以达到几十年、几百年，上千年，而且是真正的低碳、节能和生态。

4.2 材料应用

笔者在近30年的理论研究与应用实践中，体会很深。通过对材料认识的不断深刻，深深感到材料的灵性、慧根、能力，已大大高于人的所能，这包括思维、感应、速度、力量、能量等，这个世界没有物质的作用，人类是不可能存在的，更别想有什么作为。作为研究人员，必须尊重并崇尚物质，只要能善用，自然已经给我们恩赐的一切应有尽有，用不着我们自作聪明，颠三倒四做一些自己都弄不懂的东西。崇尚、善待、善用材料，是我们未来要努力做到的事情。

生态建材的研发、生产、推广与使用取得了一些进展，但产品单一，品种少，总体上发展缓慢。一方面理论研究方面还很薄弱，专业技术程度和水平还不够，致使一些产品的研发、生产和应用进入误区，达不到应有的目标。与化学建材相比，宣传推广的投入不够。要引领生态建材产业的发展，必须加强理论研究和宣传推广工作；另一方面，市场的长效机制还未建立起来，这需要发挥行业协会的作用，加强行业凝聚力，内引外联，做好产业链，发挥专业技术力量，使产品多元化、系列化、系统化、高端化，重点扶持一批企业发展起来，做大做强。

5 生态建材的生态意义

世界各国都在重视生态环境保护，甚至投入巨资改善生态环境，但往往事与愿违，因为在政治与经济利益面前，人们就容易变的冷漠，迷失方向。

人的意念和行为能影响自然、甚至能改变自然，但人的任何意念和行为不可能取代自然，任何人为的生态完全是自我感觉，是没有实际意义的，因为世界上有很多科学家的研究与实验已经充分证实了这一点。

居住建筑上所用的材料无论有多么生态，室内环境有多么环保或有益于健康，但室外环境很差，满地垃圾，成群蚊蝇，空气中迷漫着呛人的烟尘，生态建材还有用吗？众所周知，现在人口上千万的大城市空气污染严重，空气中PM2.5 对人体有害，但我们不可能将居室完全密闭起来，一直不开窗透气，把人闷在居室内，这样做法的危害可能会比吸入PM2.5的危害更大。

生态建材，从意义上讲，是材料、建筑与人、自然环境和谐，要遵循客观自然规律、自然法则，不能违背自然规律和自然法则。生态是建立在良好的自然生态的基础之上的，任何人为的生态不可能有多大的生态效应，只有顺应自然，才是最生态的。生态建材不能牺牲自然、损害自然，不能“人为生态”，更不能假借生态名义追名逐利。

6 生态建材的材性与应用问题

化学建材大多是分子聚合并形成膜的原理，而生态建材为多孔的结构材料，利用硅、铝、钙、活性粘土等无机矿物胶凝技术为主。

无机胶凝材料的生态性很好，本身就具有调温、调湿、吸附和净化空气中有害物和异味的功能与作用，其天然特性所具有的稳定性可以保持几十年、几百年、几万年，甚至永恒。比如土壤中的可凝胶成分，就可以永恒不变。

如果我们在无机胶凝材料中，大量使用有机化学成膜物或添加剂来生产生态建材产品，化学胶粘剂的膜会完全封闭材料凝胶过程中形成的网状微孔，最终直接影响到材料的调温、调湿和空气净化功能，致使生态功能性材料不能发挥出应有的功能和作用。在这方面，北京环益美高分子聚合物研究所研制生产的具有天然特性的生态多功能树脂型可分散系列胶粉。参考文献：《生态多功能树脂型可分散系列胶粉的应用范围》www·zgjf·com 中国胶粉与腻子网，作者：北京环益美高分子聚合物研究所总工程师周广德）。已经多家科研单位、大专院校测试及生产厂家验证，用于富含硅、铝、钙等粘土与矿物材料用凝胶材料，也可与乳胶等一些化学材料配合使用。可以取得较满意的效果。

化学合成胶粘剂（如乳胶类、聚乙烯醇类、环氧树脂、油漆等）成膜困难，需要使用大量助剂帮助成膜，有些助剂对人体和环境危害很大，稳定性不好、耐候性差、易老化，也直接影响到产品的最终寿命。

比如，我们用硅藻土，主要原因是它有多孔结构，具有吸附和净化功能，而有些硅藻土供应厂商，将原生态的硅藻土磨成细粉、超细粉，把硅藻土自然形成的结构完全破坏了，也破坏了硅藻土的吸附和净化功能，降低了硅藻土的价值和作用。

大多数硅藻泥壁材产品中，在大量使用乳胶、聚乙醇类材料的同时，要求施工前在墙基面上涂刷化学封闭底漆，施工完后，有的还刷化学罩面剂，这样的产品、这样的做法，用每平米上百元造价成本的硅藻泥壁材装修，有何益？还不如用几元钱的腻子粉实在，我把这个问题提出来，供大家思考。

作为专业厂家或专业技术人员，必须了解自然生态规律及特性，熟悉材料性能，弄清材料之间关系及相互之间作用机理，在原材料选择、配方设计、制造过程、施工与使用过程，都要保持材料的天然生态特性，使其能够自然地发挥应有的生态功能和作用。