绿色建筑理念下的材料可循环利用措施研究

◎张占伟

（三门峡职业技术学院建筑工程学院，河南三门峡472000）

建筑是文明的组成部分，居住以及日常的活动，都离不开建筑，建筑是人们的日常需求。据统计，人类从大自然中获得的材料中，有超过50%用于建造各种建筑物及其附属设施。这些建筑物在建筑和使用过程中消耗了世界约50%的能源，与建筑相关的空气污染，光污染，电磁污染占34%；建筑废物占人类活动产生的总废物的40%。目前我国的基础建设能力越来越强，城市化进程在逐步加快，能源消耗增长迅速。根据《BP世界能源统计年鉴》，全球一次能源消费的净增长全部来自新兴经济体，仅中国就占能源消费增长的71%。严峻的事实告诉我们，中国应该走可持续发展之路，毫不拖延地发展节能绿色建筑。因此，国家先后颁布了《国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》《民用建筑节能管理规定》《绿色建筑评价标准》等规范性文件，[1]明确规定将节约建筑材料和物质资源作为建筑节能和环境保护的重要评估指标，其中节材和材料资源的利用率是绿色建筑的一个主要控制指标，在施工管理阶段是否能有效控制建筑成本、减少材料消耗，需要采取节材措施以及提高材料资源利用率的措施。建筑节材和材料资源的利用措施应该从设计方案阶段到施工管理阶段，贯穿建筑建造的全过程。

1 绿色建筑设计中材料可循环利用措施

在建筑方案设计阶段，建筑工程项目应在满足结构安全、建筑功能本身需求和耐用性要求的前提下，对设计方案进行优化，选择节能的设计方案，在地基条件允许下尽可能采用装配式建筑，以减少工程材料的消耗。具体提出以下措施：

1.1 首选绿色设计节能耗材

在绿色建筑设计中，采用高强钢筋和高性能混凝土，通过结合使用高强度钢筋和高强度混凝可以减轻结构本身的重量，改善结构的耐用性，延长建筑物的使用寿命，并且节省更多的钢筋和混凝土，达到节材的目的。经对各类结构中高强钢筋的应用比对与测算，通过推广应用高强钢筋，在考虑建筑构造、建筑力学性能等因素后，平均可减少钢筋用量约12%—18%，土建工程每平方米可节约25—38元[2]，在设计初期就节约钢筋用量，从而达到很好的节材效果。高性能混凝土具有耐久性好、适用范围广、体积稳定性强等优势，与普通混凝土对比，直接节约25—58.8元/每平方米[3]。

1.2 优化绿色建筑结构方案

在满足地基承载力、建筑的耐久性和使用要求的前提下，对建筑的结构模板进行优化设计，优先选择施工方便、耗材少的方案。在结构类型选择和设计的同时，积极推广和应用新技术。如采用钢结构、预制装配式结构，可以减少模板支撑等材料的消耗，减少浪费，改善施工环境，加快施工速度，减少建筑工程成本。

1.3 采用装配式建筑新趋势

2015年11月14日住建部出台《建筑产业现代化发展纲要》计划到2020年装配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到2025年装配式建筑占新建筑的比例50%以上。[4]装配式建筑是未来的发展趋势，也是国家发展的重要任务之一。装配式建筑和传统建筑相比较有利于减少建筑垃圾和扬尘污染、有利于提升建设效率和工程质量、有利于促进建筑农民工市民化、有利于化解钢铁过剩产能。根据资料显示，装配式建筑与传统现浇建筑比较，可以达到缩短工期30%以上，节省材料20%以上，减少能耗70%以上，减少垃圾80%以上。为此在设计初期，根据建筑物建造时的设计任务要求和基地条件、地基情况和其他因素，尽可能地将装配式建筑考虑进去。当不能满足整体建筑为装配式结构时，也可考虑局部为装配式构件，在一定程度上节约材料与人力成本，减少垃圾、噪声等污染。装配式建筑构件可以在工厂批量化制造，具有便于管理、生产效率较高、安全系数较高等优势。

2 绿色建筑施工中材料可循环利用措施

施工阶段的节材和材料资源利用应遵循“生态保护、山水特色”原则、依山就势、就地取材，确保在施工过程中使用当地现有材料达到80%；建筑材料的采购应遵循就近原则选取材料生产商以减少物流成本；加强施工过程的管理，避免施工过程中的材料浪费，达到节材和材料资源充分利用的目的。施工管理阶段的节材和材料资源利用措施可以从以下几个方面来考虑：

2.1 规避组织设计方案二次调整

规避组织设计方案二次调整，对永久性设计方案一次到位，可以避免后期施工工程量的增加和施工复杂性的增加。如提前确定总体环境中的场地布置、地下室坡道与室外道路的位置关系，就可以将最终的正式路面作为施工路面使用，减少工程施工重复浪费；根据项目的施工组织设计，提前按照建筑建造进度，合理安排建材进场，在材料运输方面，选择合适的工具和得当的装卸方法，防止材料构件的损坏和丢失，合理安排装卸地点，减少搬运成本；将室外总平中的化粪池等设施提前建造作为临时生产蓄水池和临时厕所化粪池使用，可缩短后期工程，达到节约的目的，效果明显。

2.2 控制施工过程中不必要失误

在施工过程中，采用模型引导在施工现场预先制作实物样板，利用实物样板指导和控制施工现场的标准，直观的可视化模型有益于增强项目参与人员认知，减少项目施工过程中的失误，减少与项目建设单位的沟通成本，保证建筑工程项目质量和建设效率（见图1、图2）。建筑工程的质量管理，需要考虑很多因素，工程管理部门通过模型引导建立标准化的流程，实行标准化管理，在发现质量缺陷、整改质量缺陷等方面予以规范，有效控制施工并减少返工浪费，这是节约材料的一种有效方法。

图1 施工现场实物样板a

图2 施工现场实物样板b

2.3 使用标准化建筑施工工具

在施工过程中，利用自制的一些工具或者使用标准化的工具设施是在建筑施工管理中实现节材的一种有效措施，例如自制板厚控制器，用6m长的铝合金刮尺刮平，采用辅助定位装置，在浇筑混凝土楼板时，可以经济，方便，有效地驾驭混凝土的厚薄程度和表面的平整度，使浇筑的混凝土楼板的厚度和平整度达到质量标准（见图3）。在现场施工区和办公区采用定型化可周转活动板房进行整装整拆、可拆迁重复利用铁艺、型钢、彩钢板、组装式石膏板围墙、可拆迁重复利用型钢、钢管木工、钢筋加工棚等等，这些标准化的设备可以重复利用，在节材方面有一定价值。

图3 自制板厚控制器

2.4 引进先进施工技术与设备

在施工过程中，引进先进的施工设备可以改善施工工艺，从而达到节约建材的目的。例如，采用计算机控制的数控机床加工生产线来咬口翻边等加工生产风管，与传统方式相比较，可节省5%的材料；钢筋数控加工设备具有精度高、效率高、工作强度低的优点，在降低人工失误率、保证质量的前提下加工速度是传统制作产量的3～4倍；砌块数控设备可将砌块按照排版集中切割，提高工人的工作效率，减少人工成本，既高效又集中利用废品，从而节省材料，降低消耗。

2.5 推广应用建筑业新技术

开展建筑业10项新技术的宣传推广，加强建筑业应用技术研究，是建筑业推进技术进步的手段。[5]在建筑施工的过程中，新技术的推广和应用是实现材料节约的关键。例如在机电管线综合中采用较新的BIM技术，将施工的建筑和建筑设备中的各种设施管件、管线进行三维立体信息化模型建模，并使用具有视觉模型和碰撞检测功能的BIM技术。将现有的信息模型用于碰撞检测，从检测报告中可以直接发现并及时调整管道综合中的问题，从而减少施工中不必要的返工，提高设备工程安装的一次成功率，大大增强管道综合的效率，达到工程对标高及施工质量的高要求化，可以减少返工浪费；在钢筋工程中，采用直螺纹套筒连接的方法，具有连接方便、快捷、简单，且操作简便，不受钢筋种类限制，同时可提前预制，不占工期，加工效率高，施工不用电，风雨无阻，可全天候施工，从而可以大大降低材料的使用，达到节材的目的；在模板工程中采用新型塑料、铝合金、玻璃钢模板钢框胶合板模板，在模板编号同位置上翻重复使用，改进模板及支撑组合方式，减少建筑材料切割损耗，提高周转率，这种方法速度快、效率高、成本低。

2.6 装配式建筑施工标准升级

在发展预制装配式建筑时，应逐渐向工业化建筑标准靠齐，采用构件预制和现场装配的方法。例如，两块没有抹灰的轻质墙板可以用作隔墙。在砌筑砌体墙时，应推广使用尺寸规格一致、不抹灰泥的砌块，另可根据砌筑情况适当调整砌块大小；对用于建筑结构或现场放置的预制混凝土构件，应考虑清水混凝土，并应消除抹灰。例如，结构构件是预制建筑中最重要的构件，组件装配主要用于上层、中层结构施工，所有组件的初始不需要组装，可以优先外墙保温墙板的预制，将墙体的结构层、装饰层和隔热层结合为一体，这样制成的预制板不仅可以显著加快项目建设，并避免支架安装、外墙保温层的铺设墙，消除施工中的安全隐患，保证施工质量等。

2.7 回收再利用建筑材料与垃圾

建筑垃圾回收再利用也是节材和材料资源利用的一种重要措施。通过建筑材料的回收再利用，提高建筑材料的使用价值，使材料的潜力得到充分的发挥。如用钢筋残余料来制作建筑工程中的小构件马凳、水沟篦子、对拉螺杆等，可以提高钢筋残余的利用率，减少废弃物的处理。同时对废钢条、废铁丝、废钢丝进行分类、浓缩，回炉后进一步加工制造成各种规格的建筑用钢；采用大型移动设备，大量改造、现场拆除建筑垃圾，利用中型移动式破碎机对建筑废料进行现场转化、分解，利用小型破碎机对现场废料进行粉碎、处理，从而制造混凝土、砌块和其他产品；预先把剩余的混凝土建筑材料放在作业面附近，并把泵车预先制成工具模板，以及加工过梁、盖板等；将废旧方木材由方指节机接长延伸再利用，也可以通过相关技术，利用混凝土块作为填料、路基材料、混凝土骨料等生产人造木材。

3 结语

节材和材料资源利用是绿色建筑中“四节一保护”的重要内容，是在施工阶段减少浪费、有效控制材料消耗的重要措施。在建筑材料和建筑技术创新发展上，除节约建材技术要更加符合要求外，还应改善施工人员的质量管理，制定节约材料的合理计划，采取多种节约建材的措施，减少材料浪费，提高建筑材料的使用效率，从而有效地保证了建筑材料的节约效率。