建筑材料持续发展的措施及技术研发

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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。