可持续发展背景下建筑业绿色建材的发展

刘邦禹

摘要：随着经济发展，城镇建设和工业生产不断扩大，城市基础设施及建筑物建材用量急剧增长的同时碳的排放及环境污染也随之增加。对人类社会的可持续发展带来严重的威胁。因此，节能减排背景下发展绿色建材尤为重要。对国内外绿色建筑材料研究成果的综合评述基础上，主要介绍了绿色建材类型及其在节能减排上的贡献，并对未来中国建筑业可持续发展提出了建设性意见。

关键词：可持续发展；建筑业；绿色建材

中图分类号：F270文献标志码：A文章编号：1673-291X（2012）30-0201-02

20世纪50年代以后，世界各国的科学技术发展突飞猛进，大大促进了人类社会的经济发展，但也带来了诸多环境隐患。尤其是化石燃料的大量使用，造成温室气体的大量排放，引起地球变暖等全球气候变化，导致极端天气现象频发，造成诸多自然灾害，比如地震、暴风雪、台风和洪水等等。近年来，国际社会逐渐达成共识，可持续发展理念开始被各国政府所接受。要实现可持续发展，发展绿色经济尤为重要。作为绿色经济的重要组成部分，绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源能源（节能、节水、节材）和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的居住、工作和活动的空间，最终实现与自然和谐的可持续发展建筑[1]。随着全球气候的变暖，中国对建筑业的节能环保关注度日益增加。由于建筑业中建筑材料的生产所耗费的能源占有相当比例，因此绿色建筑材料技术的应用在建筑业的可持续发展中尤为重要。

一、绿色建材的基本特征

绿色建材是指在原材料的利用、生产过程、施工过程、使用过程、废弃物处理等过程中，对环境基本不产生污染，对人类生存环境和健康无害的建筑材料[2]。绿色建材一般采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术，大量利用工厂产生的尾渣、粉煤灰及生活垃圾和废液等废弃物而生产出的新型建筑材料。一方面，它们不仅具有一系列新型功能，例如灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、调温、调湿、消磁等，对人体健康有益；另一方面，它们不仅在生产过程中不使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物，而且往往能够固定碳，吸收有毒物质和污染物，对环境起到良好的保护作用。此外，当产品结束使用寿命，绿色建材产品可以循环回收利用，不产生污染环境的废弃物，仍能产生较高的利用价值。

二、绿色建材的类型

1.保温隔热材料。节能减排措施在绿色建筑上的重要体现就是采用保温隔热材料。根据保温隔热材料在建筑物围护结构的不同部位分为内、外型保温隔热材料。常见的内型保温隔热材料采用空心结构，例如空心砖、加气混凝土块等，它们轻便的材质不仅使墙体变薄，而且使用户获得更大的使用面积。另外，这些墙体材料采用粉煤灰、炉渣等原料，在生产过程中不产生污染，同时具有防火、防水、隔音、隔热、保温等功能。外型保温隔热材料有发泡型和挤出型聚苯乙烯板、岩棉板和玻璃棉板等。依据材料物理状态的不同分为板块状、浆体状保温隔热材料。浆体状隔热材料主要成分有聚苯粒、矿物纤维和硅酸盐等，经一定的生产工艺复合而成粉状或膏状产品[2]。此外，除应用在墙体内外的保温隔热材料外，还有应用于门窗的保温隔热材料。这些材料有断桥隔热铝合金门窗框、塑钢门窗型材、PVC 门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗。就玻璃钢门窗而言，其型材具有极高的强度和极低的膨胀系数，具有广阔的应用前景。除门窗框体结构外，对门窗节能性能影响最大的是玻璃的性能。这些玻璃釉低辐射保温玻璃、中空玻璃、夹胶玻璃等[3]。例如，LOW-E玻璃具有低辐射膜层，对室外太阳辐射能及室内红外热辐射能的透过具备选择性，从而使该玻璃成为既不透过也不吸收远红外辐射的热反射镜，是夏可隔热冬可保温的节能效果最好的环保玻璃。

2.防水密封材料。防水材料是主要用于建筑物顶部、外墙及其他部位，起到防水、防尘、去污、保温等功能。现代绿色防水材料也具有消毒杀菌等作用，并在使用过程中对环境无不利影响。防水材料主要分为不定型和定型密封型两大类。不定型的有聚合物水泥防水涂料（以水泥和丙烯酸等水性聚合物为主原料）、塑料防渗补漏剂（以废旧塑料为主原料，添加增塑剂和固化剂生产而成，具密封和防水性及耐寒热、抗老化等特点）。定型密封型有硬质聚氨酯防水保温密封材料等，该材料除了能起到防水作用外还兼具保温隔热功能[4]。随着中国建筑质量以及使用安全要求的提高，防水密封材料以成为不可或缺的建筑功能材料。

3.新型混凝土材料及绿色水泥。混凝土是基础设施和集合建筑的主要建筑材料，在目前中国大力发展低碳经济的背景下，混凝土行业进行产业升级已势在必行。因此，发展绿色高性能混凝土对混凝土行业来说，意义非凡。绿色混凝土主要分为绿色高性能混凝土、再生骨料混凝土、环保型混凝土及机敏型混凝土等。绿色高性能混凝土利用粉煤灰及高炉矿渣取代混凝土中30%～40% 的水泥，降低了生产成本；减少了工程结构混凝土总用量，减少了结构混凝土的自重和体积，增加了建筑工程的实用面积，减少了地下基础部分建设费用，可较大幅度的降低建筑工程的综合成本。例如，法国拉法基（Lafage）研发的新一代绿色混凝土兼备低热传导性和高力学强度，与普通混凝土相比，抗压强度提高6～8 倍，抗折强度提高10 倍，耐久性提高100 倍。应用该绿色混凝土，可以提高住宅舒适度，减少空调和采暖的使用，在可持续发展建筑开发中打出了样板作用[5]。

水泥是一种粉末状的水硬性胶凝材料，虽然只占混凝土总质量的10%～20%，但水泥在生产中的能耗大约占混凝土总能耗的50%～60%。另外，水泥生产工业是排放粉尘和有害气体的最多的行业之一。中国水泥总产量连续十四年居世界第一，2011年产量达到20.6亿吨，但是技术落后的水泥企业数量可观，因此开发绿色水泥技术将是行业发展的新热点。首先，通过改进生产工艺，采用干法生产水泥，可降低能耗20%，按现有年产量估算可减少碳排放1.2亿吨。其次，利用高环境负荷工业废渣如粉煤灰、煤矸石和矿渣做功能混合材料，可以将废渣转化为优质资源，解决工业废渣利用率低、污染环境的问题。另外，可以通过利用其他产业难以处理的废弃物来生产绿色水泥；这些废弃物主要有废轮胎、废塑料、废皮革、废纸、木屑、稻米壳、棕榈油壳、废油、废溶剂、屠宰业弃置的肉及骨头等。水泥工业以这些可燃废弃物为代替燃料，在炉内高温焚烧，将有机物彻底分解，焚烧后的残渣完全进入水泥熟料，对环境和水泥质量并无影响[6]。