建筑材料持续发展的措施及技术研发
建筑材料持续发展的措施及技术研发 1概述 建筑材料作为我国国民经济的支柱产业在建国后得到了巨大的发展,为了 满足不断增长的社会需求,其品种数量日益增多,质量和配套水平不断提高,一些 主要的建材产品已跃居世界第一,但长期以来,我国建材工业的发展在很大程度上 是以能源、资源的过度消耗和环境的严重污染为代价的,直接影响到21世纪中国 经济和社会的可持续发展。建筑材料要实现可持续发展,就必须寻求新的发展道 路,从产品设计、原材料替代、工艺改造入手,通过提高技术水平、提高资源和能 源的综合利用率,保护环境、减少污染来获得可持续发展。也就是说建筑材料要 实现可持续发展,关键是开发和应用绿色建材技术,研究开发和使用具有节能、利 废、环保、健康、安全等特点的绿色建材产品。2绿色建材是可持续发展的必然选择 2.1绿色建材的概念 “绿色建材”的概念是1988年“第一届国际材料研究会”上首次提出的。由于 第二次世界大战后工业国家的经济飞速发展造成臭氧层破坏严重,温室效应、酸 雨,生态环境恶化等一系列全球环境问题的日益突出,特别是二次石油危机,使人 们认识到保护人类生存环境的重要性,以及通过我们每一个人的参与,在经济可持 续发展的条件下,保障人类生存空间的重要意义。绿色材料、绿色产业、绿色产 品中的“绿色”是指以绿色表明其对环境的贡献程度,并指出可持续发展的可能性 和可行性,绿色已成为人类环保愿望的标志。所谓绿色建材,又称生态建材、环保 建材和健康建材,是指在原料采用、产品制造、工程应用、废料处理和废料的再 生循环等方面对地球负荷为最小和人类健康最为有利的材料。
2.2绿色建材和传统建材 所谓绿色建材,实质上就是赋予传统建材以优异的环境协调性的材料,它直 接具有净化和修复环境等功能的建筑材料,与传统建材相比,绿色建材具有以下5 个方面的基本特征:1)低能耗。其生产所用原材料尽可能少用天然资源,大量使用 尾矿、废渣、垃圾等废弃物。2)低能耗。采用低能耗制造工艺和无污染环境的生 产技术。3)无污染。在产品配制或生产过程中,不使用有害化合物和添加剂。4) 多功能。产品的设计是以改善生态环境,提高生活质量为目标,即产品不仅不损害人体健康,还应有益人体健康,产品应具有多功能化,如:抗菌、防腐、防臭、隔热、 阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。5)可循环再生利用。产品 可循环或回收再利用,无污染环境的废弃物,绿色建材满足可持续发展的需要,做 到发展与环境的统一,当今与长远的结合。
2.3绿色建材和可持续发展 首先,绿色建材不仅可以充分利用传统建材较少利用的低品位矿石,有效地 节约宝贵的矿产资源,而且还可以大量利用工业废渣与副产品,以及生活中的废弃 物及其他可再生资源为原料,从而既解决了可持续性生产中资源不足的问题,又减 少了因煅烧天然矿物所消耗的能源及其过程中所产生的大量CO2,SO2对环境造 成新的污染。为可持续性发展创造了充分的物质财富和环境条件,从而构成了可 持续发展的支撑点。其次,从技术角度看,绿色建材是基于高新技术的新型材料, 是在传统建材基础之上应用现代科学技术发展起来的高科技产品。采用高新技术 和我国发明的第三系列水泥技术,研究开发节能环保型的高性能贝利特水泥(C2S 占60%以上),其烧成温度仅为1200℃~1250℃,预计每年可节省1000万t标准煤,可 减少CO2总排放量25%以上,每年利用工业废渣在1亿t以上。这种水泥不仅具有良 好的强度、耐久性和抗化学侵蚀性,而且所产生的经济和社会效益也十分显著。
此外近年来工程界普遍关注的高性能砖,也是大量使用矿渣、粉煤灰等废渣的超 细粉体以部分取代水泥并有效改善混凝土性能的高技术材料,生产这些材料不仅 对降低资源、能源和环境负荷做出了重要贡献,而且在技术上具有先进性和可行 性并可以继续得到其他高新技术的支持,从而构成了可持续发展的技术保障和动 力支持。再次,从经济角度来看,绿色建筑材料采用大量的工业副产品及废弃物, 生产和制造成本比采用天然资源可能会有所降低,因而会取得比生产传统建材更 好的经济效益,这是在市场经济条件下可持续发展的源动力。最后,从人类的生存 与发展条件看,良好的人居环境、洁净的水源、无污染的食品是人体健康的基本 条件,而人体健康是对社会资源的最大节约,也是人类社会可持续发展的根本保证。
绿色建材避免使用了对人体十分有害的甲醛、卤化物、芳香族碳氢化合物及含有 汞、铅、铬化合物的物质,可有效减少居室环境中致癌物出现的可能,使用绿色建 材减少了CO2,SO2的排放量,可有效减轻大气环境的恶化,减少大范围酸雨发生的 可能、全球温室化效应的加剧以及由此产生的气候异常。
3绿色建材的技术途径 3.1传统建材的绿色化3.1.1水泥的绿色化 1)研究开发新型水泥生产技术。20世纪80年代以来,国际水泥工业以悬浮预 热和预分解技术为核心,形成了一套具有现代高科技特征和符合优质高效节能环 保的新型干法水泥生产方法。发达国家的部分水泥厂已变成零污染的绿色工厂。
而我国的新型干法窑产能还不到总生产能力的10%。2)研究和开发特种和新品种 水泥,扩大和改进水泥的应用范围与使用功能。日本研制的陶瓷石可在常温下固 化,是一种节能免烧水泥。还可开发对环境可感知和可响应的智能水泥,具有热电 及压电作用的功能水泥。
3.1.2混凝土的绿色化 1)研发和推广高性能混凝土。高性能混凝土是以耐久性作为设计的主要指 标,在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的,它应在 100年~300年以至更长时间内不出现材质的劣化,既长寿也环保。它还掺加了更多 的以工业废渣为主的细掺料,节约了熟料水泥,从而减少环境污染。此外利用超高 性能混凝土突出的强度和耐久性的优势,能减少混凝土74%,减少水泥32%。2)大力 推广商品混凝土。现场拌制混凝土,不仅耗用大量人力物力,难以进行质量控制, 还占用施工用地,产生噪声、粉尘、污水等污染,采用商品混凝土则可改善上述现 象。价格偏高是影响其推广的主要原因,所以必须加大技术创新,制度创新和经营 创新的力度,切实降低生产成本,才能加快混凝土绿色化的步伐。3)加快废混凝土 的再生循环,保护生态环境功能。再生混凝土的开发应用可从根本上解决天然骨 料日益匮乏及大量混凝土废弃物造成生态环境恶化的问题。与天然骨料比,再生 骨料空隙率高,吸水性大,强度低,所以必须加大技术研究力度,解决其强度、收缩等 问题,才能扩大废混凝土的再生利用率和使用范围,为混凝土的可持续发展提供支 持。4)使用和开发绿色混凝土外加剂,防止室内环境污染。外加剂的使用,促进了 混凝土新技术的发展。然而人们往往只重视其对混凝土性能的影响,忽略了对环 境和人体的危害。所以必须开发新型无毒高性能外加剂,随着建筑行业的技术进 步,外加剂对工程建设的重要性更为明显,必将成为绿色混凝土必不可少的重要组 分。
3.2采用高新技术研制与开发新型绿色建材 人类的能源危机日益加剧,如何节约能源和利用新能源,成为环境保护的重 要课题。太阳能在实现建筑材料生态化的过程中潜能巨大。目前国内外对水泥混 凝土制品实行太阳能养护。此外利用太阳能光电板制作屋顶材料和窗户也逐渐被广泛认可。太阳能是巨大的能源库,为人类提供方便而干净的能源,如何利用太阳 能开发生态建材是需要继续研究的重要课题。
4结语 青山绿水,碧海蓝天是人类共同的家园理想,无限制地对我们唯一的地球母 亲索取,掠夺和排放,人与自然的和谐将成为一个空洞而遥远的梦想。地球只有一 个,生命只有一次,然而生命的延续却将不绝于你我。建筑材料的可持续发展是一 个漫长而复杂的过程,我们所做的工作和努力只是实现建材绿色化的重要技术保 证,还需要全社会的共同关注和支持,才能促进建筑材料可持续发展的顺利实现。