新型绿色墙体材料对于可持续发展与节能减排的重要性.doc

新型绿色墙体材料对于可持续发展与节能减排的重要性XXX（天津城建大学理学院化学系，天津 天津300384）摘要：新型的绿色墙体材料正以其具有可持续发展性、节能节土、废物回收利用、安全、健康、改善环境和提高建筑物性能与外观等特色，已显示出强大的生命力。本文从绿色建筑和建材的角度综述了新型绿色墙材的资源与环境属性，归纳提出高性能绿色墙材可实现其低能耗、使用效率高、环境负荷低和可持续发展性。新型的绿色墙体开发与研究的重点是利用生活中的废弃材料回收利用以及对以往墙体耗能不环保材料的改进，以此实现绿色墙体的高性能化、系列化与最低耗能化。关键词：新型环保；绿色墙体材料；改良利废；可持续发展；节能减排New green wall materials for sustainable development and the importance of energy conservation and emissions reductionXXX(Department of Chemistry,College of Science,Tianjin Chengjian University,Tianjin 300384 China)Abstract：New green wall material is its nature of sustainable development,saving energy and soil,waste recycling,safety,health,improve the environment and improve the performance and appearance of the building features,has shown strong vitality.This article from the perspective of green building and building a new green wall materials overview of resources and environmental attributes,inductive high-performance green wall materials can achieve its low energy consumption,with high efficiency,low environmental load and su- stainable development.New green wall research focuses on the development and use of life recycling of waste materials and the energy of the previous wall is not environmentally friendly material improvements.In order to achieve high performance green wall, with the lowest energy consumption of serialization.Key words：New type of environmental protection;green wall materials;Improved and recycling;sustainable development;energy conservation and emission reduction 绿色产业已成为各国共同发展的目标，并已在世界范围内形成了蓬勃发展的势头，绿色建材也不例外1。绿色建材是新世纪建筑、建材发展的客观要求。1988年第一届国际材料科技研究会首次提出“绿色建材”的概念，绿色材料、绿色产业、绿色产品中的“绿色”是指以绿色度来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”已成为人类寄托环保愿望的标志。1992年国际学术界明确提出绿色材料的定义：“绿色建材”是指在原材料采用、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中，对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料。从绿色墙体材料具有的特点来看，发展绿色墙体材料是实现节能减排的有效途径。 绿色墙材的特点明显： 节约资源。绿色墙材应尽可能少用天然资源，降低能耗，并大量使用废弃物作原料，不仅节约其生产能耗又可节约建筑物的使用能耗； 采用不污染环境的可清洁生产技术。在生产过程中不排放或极少排放废渣、废水、废气，大幅度减少噪音，实现较高的自动化程度；产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康；可再生利用。产品达到其使用寿命后，可再生利用而不污染环境。因此，发展绿色环保型墙体材料有利于节能减排战略目标任务的实现。根据“绿色建材” 的定义，绿色墙体材料应是不破坏土地、节约能源、节水、利废、减少环境污染的新型墙体材料2。1 我国绿色墙材发展的现状 在上世纪二、三十年代，西方发达国家就已着手墙体材料改革。到2l世纪，其绿色墙体材料正在向纵深发展，使已广泛使用的绿色墙体材料进一步提高生产率、利用工业废渣、节约能耗，使产品系列化与配套化。我国墙体材料的改革起步较晚，就全国范围而论，目前主要的墙体材料包括烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖、砂浆、混凝土砌块、混凝土空心砌块等，主要的产品仍然是传统的实心黏土砖3。由于黏土砖生产消耗大量的能源，与同体积的新型材料相比其生产能耗是平均能耗的2 倍以上，且严重破坏耕地。据统计全国砖瓦企业每年烧砖耗土超过14.3 亿立方米 4。国家在1999 年提出包括汕头地区在内的170 个土地稀缺的城市和地区限时禁止使用黏土砖。基于绿色环保的新型墙体材料的研制具有重大的现实意义和工程意义5-9。近20 余年来，我国混凝土砌块、蒸压灰砂砖等有较大的发展。但是新型墙体材料由于技术含量高、工艺复杂，导致其价格比普通黏土砖高，在我国应用比例还有待提高8-9。实心黏土砖仍在墙体材料组成中占有绝对优势，墙体材料的绿色化程度和再生资源利用率远低于西方发达国家。近年来我国新型墙体材料发展迅速，取得了可喜的成绩。2000年我国新型墙体材料产量达到2100亿块标砖，共完成新型墙体材料建筑面积33亿平方米。占墙体材料总量的比例达到28，超过“九五”计划制定的20的目标，完成节能建筑7470万平方米。，累计节约耕地60万亩，约燃煤6000万吨，利用工业废渣32亿吨，减少了一氧化氮和二氧化氮等氮氧化物有害气体排放10。 我国既要大力发展建筑业，以满足经济、社会发展的需要，又要注重环境保护、资源节约，推行可持续发展战略。在建筑业中推行可持续发展战略，体现在工程建设的全过程中。主要包括建筑物所占用的土地和空间，建筑材料的生产、加工、运输与建成后维持功能必须的资源以及建筑在使用过程中产生的废弃物的处理和排放等11。2 墙体材料正向高性能化与可持续化发展高性能就是指墙体材料具有自重轻、强度高、防火、防震、隔声性能好、保温隔热、装配化施工、机械加工性能好、防虫防蛀等多种功能，有时还有用户和环境所需的性能，如透光性、抗菌性等12。而多功能化对于外墙材料与内墙材料既有相同的功能要求，又有不同的功能要求，如：(1)外墙材料力求轻质、高强、高抗冲击、防火、抗震、保温、隔音、抗渗、美观等；(2)内墙材料要求轻质、有一定的强度、抗冲击、防火、隔音、杀菌、防霉、无放射性、作灵活隔断安装与易拆卸等13-14。从可持续发展的观点出发，绿色墙体材料的生产和自然资源是密切相关的，它们之间的关系是对立统一的关系(见图1)。一方面，绿色墙体材料的生产必然耗费一定的自然资源，而另一方面，绿色墙材当达到它的使用寿命后，又会回归到自然。图1 自然资源和绿色墙材生产的关系3 新型绿色墙体材料的新思路与发展方向3.1 利用工业废渣替代部分或全部天然资源生产墙体材料我国近年工业废渣年排放量近10亿吨，累计总量已达66亿吨，利用率却仅有40而实际上绝大部分丁业废渣均可作为生产墙体材料的原料，加以利用则可节约土地，节省能源，保护环境 比如利用粉煤灰可生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸压砖、粉煤灰蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气砼、粉煤灰空心内墙板和粉煤灰硅酸钙板等15-16。3.1.1 用低等级粉煤灰研制新型绿色墙体材料长期以来实心粘土砖一直占据我国墙体材料的主要地位，目前烧结普通砖仍然占墙体材料的70 以上17。我国是世界上粉煤灰排放第三大国，电力工业粉煤灰年排放量超过1亿吨。 目前利用率仅38左右，由于我国电厂排放的粉煤灰中优质灰较少，95以上为级灰或等外灰18，活性较低，不能直接用作水泥混合材及高性能混凝土的活性掺合料，但它却是发展新型绿色墙体材料的十分廉价宝贵的资源，具有良好的性能(见表1)。表1 粉煤灰的性能因此充分利用大量堆积的低等级粉煤灰发展新型绿色墙体材料，对于保护耕地、节能、利废、治理环境污染、改善建筑功能等都具有十分重要的意义和显著的社会经济效益。我们用低等级粉煤灰经活化处理后研制成功了新型粉煤灰小型空心砌块，取得了良好的效果(见表2)。表2 粉煤灰小型空心砌块产品的性能3.2 利用农业废渣生产墙体材料我国是一个农业大国，农业废弃物来源广泛、资源丰富、价廉易得、有很强的市场竞争能力，并节省能源、减少污染、保护环境。利用农业废弃物可生产麦秸均质板、纸面草板、植物纤维水泥板、麦秸人造板和秸秆镁质水泥轻质板等，具有质量轻、强度好、安装方便等优点，十分符合绿色建材的指标要求。3.2.1 稻壳砖、稻壳绝热耐火砖和稻草、稻壳类板材 稻壳内含有20左右无定形硅石，可以提高墙体材料的防水性和耐久性，故经常被利用作为制砖的原料，国内外利用稻壳等农业废弃物生产绿色墙体材料，已经取得了一系列研究成果19。稻壳砖 将稻壳灰与水泥、树脂等均匀混合后，再经快速压模制成稻壳砖块。稻壳砖具有防火、防水、隔热保温、重量轻、不易碎裂等优点。国内已有研究机构完成了试验并在工程实践中应用，这种砖可广泛用于房屋的内墙和外墙。轻质水泥稻草板 以水泥为基料，按其质量比加入30-80的稻草或稻草屑为配料，经搅拌、浇筑、加压成型后再养护，可制成一定规格尺寸的轻质水泥稻草板。这种轻质水泥稻草板具有轻质、隔热隔声、防冻及便于加工切割等特点，可用作建筑物的屋面板和内墙板。稻壳绝热耐火砖稻壳灰有熔点高、热传导率极低的特性。将其通过球磨机再度细磨后，与耐火粘土、有机溶剂混合，制造成一种稻壳绝热耐火砖。该稻壳砖具有很好的耐火性，主要用于砌筑易燃易爆品仓库建筑的墙体。纸面草板纸面草板是以天然稻草、麦秸秆为原料，经加热挤压成型外表面再粘贴一层棉纸而成的板材。纸面草板具有质轻、保温、隔热防寒、隔声、耐燃性好和防虫防蛀等优点。该板主要用于建筑物的内隔墙、外墙内衬、吊顶板和屋面板等，也可作外墙(但须加可靠的外护面层)。纸面草板还有效地提高了防水隔热性能。纸面草板机采用深孔内加温方式加热，具有耗电省、加热快等特点。通过离心式进草方式进料，解决了进口设备采用步进机进草导致设备过长、造价过高的弊端20。麦秸均质板麦秸均质板是利用废弃的麦秸秆为原料，以改性异氰酸酯胶为胶粘剂，采用干法生产，在一定的温度压力下压制而成的一种人造板。该产品色泽亮丽，密度均匀，具有质轻高强、保温、隔声性能好、隔水性好和机械加工性能好等特点21。秸秆轻质保温砌块将秸秆切割、破碎后再对植物表面改性处理，再与水泥、粉煤灰或矿渣、水、减水剂混合，经搅拌、加压成型、脱模养护后制成砌块，其工艺流程见图2 22。秸秆轻质保温砌块也可用废弃的秸秆粉末或锯末为轻质原料(占总体积6570)，以聚苯乙烯泡沫塑料为夹心保温材料，以改性镁质水泥为胶凝材料，按一定材料配合比制成。此类秸秆保温砌块具有自重轻、强度高、抗冲击、防火、防水、隔声、无毒、节能、保温等特点，并可增加建筑物使用面积，加快施工速度。市场价格低并且保温和节能效果明显高于其他保温墙体材料，并可综合利用农业废弃物和工业废渣等，因此尤其适用于北方寒冷地区的外墙(见图2)。图2 秸秆轻质保温砌块生产工艺流程3.3 利用建筑垃圾生产墙体材料目前我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30 40，对城市环境有着很大的污染。目前建筑垃圾应用于墙体材料的研究生产尚处在起步阶段，如利用废砖和废混凝土块，破碎后作为原料与水泥、砂子和辅助材料混合，经振动可压制成型和养护制成轻质砌块，利用废弃的聚苯泡沫塑料和辅助材料制作外墙外保温层23。3.4 利用木材再生资源生产墙体材料当今四大建筑材料(钢材、水泥、塑料、木材)中，木材是惟一可再生和循环利用的材料，是一种可以持续利用的再生资源。世界上许多国家都非常重视木材在建筑上的应用、国外经验表明，只要遵循森林资源采伐量小于生长量的方针，森林资源就可持续发展，木材的供应就能得到保障24。应用于隔墙和复合外墙内侧的墙体木材并非实木，它是经过加丁的人造板材或工程木材，如纤维板、胶合板、刨花板、定向板、胶合木等，施工时将木质板材与龙骨配合组成复合墙体，或与石膏板等其他轻质板材组合成墙体25。随着矿石类资源的日益衰竭，木材的利用必将要受到人们的重视。从长远发展来看，木质墙材产品是真正意义上的绿色墙体材料。4 结语我们在建筑施工通常要使用大量的材料、能源和水资源。因此，我们首先应当大力提倡使用绿色墙体材料，应当发展节能、节地、利废的新型墙体材料，加快推广使用绿色墙体材料。使用绿色墙体材料对于提高我国消费者的居住环境质量、保护我国的有限资源、减少废物的排放量有着不可估量的作用。绿色施工也应当减少资源的消耗，节约能源，提高效益才是可持续发展的。绿色施工也是可持续发展思想在工程施工中应用的主要体现26。可持续发展是当代世界各同的共同选择，它在鼓励各国经济增长和社会进步同时，要求我们人类要合理利用资源、节约能源、减少废物，清洁生产和保护环境，使人类的发展保持在地球承载能力之内。而我国墙体材料的组成极不合理，小块实心砖至今仍在墙体材料占主导地位。就墙体材料的绿色化程度而论，我国与发达国家相比，至少落后半个世纪。为了在我国现代化建设中实施可持续发展战略，新型的绿色墙体材料的研发与产品改进就显得尤为突出与重要。参 考 文 献 ：1金磊.住区可持续发展的关键绿色住宅与绿色建材（之一）：国外绿色建筑的发展M.中国环保产业，1999(6）：26-27.2刘昭平.墙体材料的变迁J.江西建材，2005(1)：33-343丁大钧.砌体结构教学刍议M.建筑结构，1999(3)：45-484 李红兵，李雷.我国住宅新型墙体材料的发展现状与对策J.国外建材科技，2001，22(3)：117-119.5Gunduz L.Use of quartet blends containing fly ash，scoria，perlitic pumice and cement to produce cellular hollow lightweight masonry blocks for non -load bearing walls J.Construction and Building Materials，2008，22(5)：747-754.6 Lertsatitthanakorn C，Atthajariyakul S，Soponronnarit S.Techno-economical evaluation of a rice husk ash (RHA)based sandcement block for reducing solar conduction heat gain to a buildingJ.Construction and Building Materials，2009，23(1)：3411-3419.7周梅，李塑忠，霍宝荣.自燃煤矸石-粉煤灰生产混凝土空心砌块研究J.混凝土与水泥制品，2007，33(6）：53-55.8张敏，蒋冬青，薛广龙.加气混凝土的使用性能J.陕西建筑，2006(6)：18-21.9解振华.大力发展新型墙体材料加快建设资源节约型、环境友好型社会J.砖瓦世界，2008(1)：2-6.10马荣.我国新型墙体材料发展的机遇和挑战M.中国煤炭，2001(11)：36-37.11美Public Technology Inc .US Green Bliding Council，王长庆等译.绿色建筑技术手册:设计，建造，运行M.北京:中国建筑工业出版社，1999：35-36.12Dong Faqin.The elementary materials of ecofunction The papers of The