无机防水材料节碳减排优势分析与探讨

2022-06-17沐磊

中华建设 2022年6期

沐磊

一、前言

2020年9月，中国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为实现该目标，2021年10月24日，中共中央、国务院发布的《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》明确要求各行业大力发展绿色低碳产业，加快推动产业结构优化升级并与绿色低碳产业深度融合。建筑业是我国国民经济的重要支柱产业之一，建筑节能是一道不可跨越的关口，防水作为建筑行业的重要组成部分，未来应贴合“双碳”政策，追求绿色可持续发展，用最低碳的方法实现不漏水的目标。

目前市面上的防水材料虽然种类很多，但从材料性质角度可以将其分为有机防水材料和无机防水材料两大类，目前绝大多数文献的研究焦点均集中于防水性能方面，对于这两类防水材料在节能减排方面的对比尚未见相关文献予以阐述和报道。从整个周期来看，防水材料的碳排放主要来自于材料生产加工、现场施工作业、回收再生这三个阶段，本文拟从这三个阶段对无机防水材料与有机防水材料进行碳排放对比，分析探讨无机防水材料在节能减排方面的优势。

表1 无机防水材料与有机防水材料产品生产环节碳排放数据对比表

二、数据统计与分析

1.生产环节的碳排放数据分析

任何一种产品的生产均需消耗一定的能源并由此产生二氧化碳的排放，为了便于比较无机防水材料和有机防水材料在生产环节的碳排放，表1将两类材料的单位产品综合能耗量值统一换算成工程应用中单位面积的碳排放量。根据表1数据，由于防水砂浆单位面积用量较大导致其碳排放高于水性有机防水涂料，但仍比高分子卷材和沥青卷材这两类市面主流防水材料分别降低至少53.34%和90.67%，除防水砂浆以外的无机防水材料单位面积碳排放比有机防水材料中碳排放最低的水性有机防水涂料降低至少76.8%，而与卷材相比最高降低率可达99.84%（此数据还未将卷材搭接部位重复部分的能耗计算在内），无机防水材料生产环节的碳排放量远低于有机防水材料。

表2 无机防水材料和有机防水材料施工过程所需辅材及其碳排放对比表

2.施工环节碳排放数据分析

防水材料最终是为建筑工程所服务，分析一种材料的工程应用优势，不能只是单纯地从各自的性能去进行对比分析，而是要将其放置于整个工程项目中比较各自的材料特性以及施工工艺对项目的综合影响。本环节所要讨论的碳排放，既要探讨无机防水材料和有机防水材料各自施工工艺过程所耗辅材带来的碳排放，还要考虑两类材料对项目工期的影响而引发的整个项目碳排放的增减效应。

表3 无机防水材料和有机防水材料施工工期数据对比表

表4 工程项目施工每日用水、用电产生碳排放数据表

无机防水材料和有机防水材料在施工过程中所耗辅材及其碳排放对比数据如表2所示。除预铺反粘卷材以外的其他有机防水材料在施工过程中由于砂浆找平层和细石混凝土保护层辅助工序必不可少，导致其单位面积所耗辅材带来的碳排放量较高，预铺反粘卷材虽然施工过程中无需砂浆找平层和细石混凝土保护层，但其施工特性决定其只适用于地下室底板（特殊情况下可用于侧墙），地下室侧墙和顶板、屋面等区域如继续采用有机防水材料，砂浆找平层和细石混凝土保护层辅助工序依然需要，因此其并不能整体有效降低工程项目的碳排放。反观无机防水材料，其在施工过程中单位面积所耗辅材带来的碳排放量基本可忽略不计，且无需砂浆找平层和细石混凝土保护层，可整体有效降低工程项目的碳排放。

施工工期对整个项目的碳排放的影响重点体现于不同工期时间内整个项目所耗水电而带来的碳排放的差异。为了直观体现两类防水材料各自施工工期对整个项目所耗水电而带来的碳排放的影响，以50000m2单层地下室防水施工为例（其中底板25000m2、顶板22500m2、侧墙2500m2），在按一级设防标准且施工人数相同（5人）、环境气候理想状态下，无机防水材料与有机防水材料的施工工期如表3所示（有机防水材料采用目前工程上常见的设防方案进行对比）。

通过表3可以看出，50000m2单层地下室防水采用无机防水材料进行设防，其工期最长只有110d，而采用有机防水材料进行设防，其最短工期也需要182d，工期相差72d。

工程现场用水通常由施工生产用水、施工机械用水、生活用水和消防用水四部分组成，但施工生产用水、施工机械用水是各施工工序所必需的，不因工期的增减而有所改变，而消防用水只是特殊情况下的临时用水，因此真正受工期影响的只有生活用水量，同理，工程现场用电真正受工期影响的只有办公、生活用电。参考《建筑施工计算手册》中工程现场临时供水、供电参考定额及计算公式，50000m2单层地下室工程施工每日消耗的办公生活用水、用电量如表4所示。

结合表3和表4，50000m2单层地下室防水采用无机防水材料进行整体设防，工期可节约72d，所节约之工期可使整个项目因水电而带来的碳排放降低约21.90t。通过对无机防水材料和有机防水材料在施工过程中所耗辅材带来的碳排放以及各自施工工期对整个项目的碳排放的影响的对比分析可知，无机防水材料在施工环节可整体有效降低工程项目的碳排放。

表5 无机防水材料与有机防水材料产品回收环节碳排放数据对比表

3.回收再生环节碳排放数据分析

吴书安等在《再生混凝土路面砖全寿命周期碳排放的计算》一文中通过实际测算得出每拆除及运输一吨废弃混凝土的二氧化碳排放量为4.461kg，一吨废弃混凝土破碎成再生骨料产生的二氧化碳排放量为4.676kg。无机防水材料由于已和混凝土结构融为一体，故其整个回收再生过程与混凝土同步进行，而有机防水材料的拆除过程虽与混凝土拆除过程同步，但回收再生过程与混凝土并不相同。安徽省地方标准《废旧高分子材料加工基地管理规范》（DB34/T 2726-2016）中要求“加工生产系统综合电耗应小于350kW h/吨废旧高分子材料，水资源循环利用的情况下，新水消耗应小于1.2t/吨废旧高分子材料”，国家标准《工程施工废弃物再生利用技术规范》（GB/T50743-2012）要求“建筑物拆除产生的废弃物的回收再生利用率应大于40%”，该要求值基本反映出目前现有技术条件下建筑废弃物回收再利用及其能耗的平均水平。据此，仍以50000m2单层地下室工程为例（其中底板25000m2、顶板22500m2、侧墙2500m2），混凝土平均厚度按300mm，容重按2.45t/m3计，混凝土总方量约为15000m3，总重量约为36750t。无机防水材料与有机防水材料回收再生环节的碳排放数据对比如表5所示。

通过表5可以看出，50000m2单层地下室防水采用有机防水材料进行设防时，在回收阶段按40%回收利用所产生的最小碳排放量为45.9283t，而采用无机防水材料进行设防时，在回收阶段按100%回收利用所产生的最大碳排放量仅为19.5531t，降幅达57.43%，且随着有机防水材料回收利用率的上升，降幅值会进一步增大，这主要得益于无机防水材料无需找平层和保护层，以及无机防水材料是随同混凝土同步回收利用且再生设备相对简单，能源消耗相对较少。