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1、论对传统建筑材料进行生态化改造的必要性和可行性摘要：建筑对环境所产生的负面影响，已经被越来越多的人所关注。如何将生态学理论引入建筑设计中，建造真正的“绿色建筑”“、生态建筑”成为现代建筑设计的一大热点。开发采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用由废弃物所生产的、利于环境保护和人体健康的绿色建材对于促进绿色建筑的发展起着举足轻重的作用。关键词：建筑材料；生态化；绿色建材0 前言建筑材料作为我国国民经济的支柱性产业之一，经过建国后五十余年的发展，现已成为国民经济中的重要组成部分。长期以来，传统建材能耗高、污染大、生产效率低的问题日渐突出，并从各个方面制约着建筑材料工业的发展。20世纪80年
2、代末，国外率先提出了“绿色建材”的概念。90年代以后，随着我国国民经济的飞速发展，以及由此带来的住宅商品化和家庭装饰装修热，绿色建材也开始为我国建筑材料工业界和居民所接受。随着我国第一家经过国家环境标志委员会认证的建材市场北京金榜绿色建材城的建成，绿色建材的生产、销售、应用与认证体系开始正式进入我国。优良舒适的居住环境历来是人们孜孜以求的生活目标之一，丰富多彩的建材产品不仅使我们广厦万间的追求不再是梦，更为人们从“居者有其屋”向“居者优其屋”的转变提供了坚实的物质基础。然而，享受现代物质文明的同时，我们却不得不面临着一个严峻的事实：资源短缺，能源耗竭，环境恶化等问题正日益威胁着人类自身的生存和
3、发展。而建筑材料作为能耗高，资源消耗大，污染严重的工业产业，在改善人居住环境的同时，对人类的环境污染负有不可推卸的责任。因而，如何减轻建筑材料的环境负荷，实现建筑材料的生态化，成为21世纪建材工业可持续发展的重要课题。1传统建筑材料存在的问题建筑材料作为我国的传统基础产业，在建国后得到了巨大的发展。然而，中国建材工业的“大”发展，在很大程度上是以能源、资源的过度消耗和环境污染为代价的，带来了十分突出的环境问题。建材工业对环境的影响是直接的，其危害程度也是巨大的，它对环境的影响主要是通过其产品效应、规模效应和结构效应呈现出来，主要表现有:1.1巨大的能源消耗建材工业是耗能和污染非常严重的产业，我
4、国建材工业生产耗能占全国能耗的比重为9%左右，占工业能耗的15.8%，万元产值能耗近5吨标煤。1996年，由于生产水泥，消耗了6340万吨标准煤，电耗为490亿千瓦时。以煤窑生产为主的建材工业，煤炭消耗占建材生产总能耗量的比重约为70%以上。能耗大是传统建材工业的显著特点，它包含两层含义:一是制造能耗大，二是用来使用能耗大。后者因延续到建筑物使用寿命全过程，因此能耗远大于前者，一般为7至16倍。1.2对土地资源的破坏目前，在我国的建材生产中，使用最多的原材料是粘土、石灰石和砂石，平均每年开采50亿吨以上，破坏了大量的土地和资源。例如，在1995年一年里，由于生产水泥，破坏土地面积1亿平方米;生
5、产粘土砖，占地面积40亿平方米，破坏土地面积36亿平方米。1.3生产过程中的环境污染1995年，在水泥生产过程中，S02、CO2粉尘的排放量分别为45万吨和1060万吨，CO2的年排放为136万吨。排出的废气1.096亿立方米，废水排放量355亿立方米。制造水泥、石灰与传统墙体、材料等每年排入的CO2量为6.6亿吨，占全国工业排入量的40%。S02污染造成大气煤烟型污染严重，降雨严重酸化，直接危害人体健康，腐蚀金属和建筑物，破坏土壤和水资源，给国家经济带来重大损失。1995年，我国酸雨S02污染造成的经济损失高达1100亿元。1.4建筑材料的环境污染有些自然资源原材料具有放射性，致使部分建筑材
6、料成品也含有放射性。而且，有相当多的建筑材料未经卫生防疫部门的检测，就大量进入市场使用，由此带来了室内放射性污染问题，轻则引起人体免疫功能下降，重则可诱发白血病和各种肿瘤。其中，以下几种典型的建材污染应值得人们的关注：一是室内放射性氧气的污染。放射性氛气主要来自于天然放射性元素较高的建筑材料，如花岗岩的石板和条块等产品;及由粉煤灰、矿渣、煤渣制成的水泥、砌块和地面砖等。二是室内VOC(有机挥发物)的污染。质量低劣的建筑涂料是其中主要的污染源之一。三是室内壁纸、地毯、PVC卷材的污染。四是建筑木饰材料的污染。木饰材料多以密度板和胶合板为基材，而生产中密板和胶合板都离不开胶粘剂，胶粘剂中含有甲醛，
7、甲醛对人体十分有害。2 传统建筑材料生态化的可行性当前建筑材料生态化的途径主要有两个：一是对传统建材进行改造尽可能地降低对环境的负面影响，二是利用各种手段包括最新科技手段开发既有环境协调性，又能改善环境质量的新型建筑材料。2.1传统建材的生态化生态环境恶化，给经济和社会发展带来极大危害，成为环保型经济增长的严重障碍，使经济增长不可持续。可持续发展已经成为全球社会经济活动的主流，实施可持续发展战略也是中国的必然选择。2.1.1水泥的生态化（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
8、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。因此应加快对企业的技术和设备改造，实现环境协调性生产。（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和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。此外还应发展高掺量混合材水泥，因其具有的特殊功能可适应不同工程的需要，具有了经济建设和环境保护的双重功效。2.1.2混凝土的生态化(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
9、的，它应在100300年以至更长时间内不应出现材质的劣化，长寿即环保。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。如加拿大能源矿产部开发的高掺量粉煤灰混凝土，粉煤灰占胶凝材料总量的55%60。此外高性能混凝土还可更大地发挥高性能的优势，减少水泥和混凝土的用量如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。美国和日本是世界上最大的两个生产国，年产量均在2亿m3左右，占本国混凝土总用
10、量的80。2002我国预拌混凝土超100万t的城市有26个但发展极不均衡，地区差异大。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，才能加快混凝土生态化的步伐。(3) 加快废混凝土的再生循环，保护生态环境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我国每年从旧建筑物上拆下的废混凝土有1360万t，加上新建房屋产生的4000万t废混凝土，数量巨大，必须加紧开发利用。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
11、围，为混凝土的可持续发展提供支持。(4) 使用和计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。然而人们往住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。如某些早强剂、防冻剂中含有有毒的重铬酸盐，粉状和液体速凝剂都具有较强碱性，易烧伤皮肤而冬季施工用防冻剂所散发出的氨气则会造成室内空气污染。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，必将成为生态混凝土必不可少的重要组分。2.1.3墙体材料的生态化实心粘土砖的发展是以大量毁田消耗能源和严重污染环境为代价的而新型墙体材料具有减轻墙体自重节约原料和土地，降低建筑造
12、价，隔热保温等优点，是推进墙体材料生态化的必由之路。具体来说，应当限制实心粘土砖的使用，大量利用工业废渣制砖和砌块，进一步发展蒸压法制造的各类墙材，提高石膏砌块的制造技术并增加产量，发展节能轻质多功能与施工便捷的建筑板材，建立一套与我国建筑体系相配套的建筑砌块设计施工应用技术体系。2.2采用高新技术研制与开发生态建材2.2.1采用高新技术研发功能性生态建材，净化和改善环境传统的建筑材料大多是资源粗放型的增长方式，不仅消耗掉大量的资源和能源，也带来了严重的环境问题而将高新技术应用于建筑材料有助于实现其向科技密集型与资源集约型转化。纳米科技为建筑材料的生态化带来了新的希望。纳米材料可与许多建筑材料
13、结合制成新型生态纳米建材，如纳米涂料，纳米玻璃，纳米陶瓷等可具有防霉抗菌消除NOx及其它污染物净化空气抗红外线等多种功能。纳米技术也可用于保温绝热材料中制作纳米孔超级绝热材料，还可用于塑料混凝土等传统建材中予以改性。相信随着科技的进步，纳米技术的进一步发展，纳米技术在建筑材料中的应用越来越广，将成为建筑材料生态化的重要捷径。2.2.2利用太阳能减少能源消耗实现建材生态化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。如美国发明的利用太阳能与冷水喷雾共同养护水泥混凝土制品的新工艺表明，
14、采用太阳能养护，每年可节省能源费用23万美元，比自然养护周期缩短1/32/3，可加快场地周转同时不需要浇水盖草帘，节约养护用水。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3关于建筑材料生态化的实施建议3.1加快建材产品绿色度评价体系的研究，推进生态建材的认证标准建设由于缺乏统一科学的建材产品绿色度的评价体系，目前市场上的所谓“绿色建材”产品鱼龙混杂，因而迫切需要在生态建材的研发和生产的同时加快建材产品绿色度评价体系的研究进而推进生态建材的认证标准建设。由于建筑材料种类繁多，每种建材
15、产品对环境影响的主要方面也各不相同，不可能有一个适用于所有建筑材料的产品绿色度评价体系。鉴于产品绿色度评价工作的复杂性，笔者认为可以先对使用量大、环境负荷生重的典型材料评价体系作出重点研究，并在实际应用过程中人断完善，由点到面逐步建立全面的绿色建材评价体系，最终形成一套权威科学的生态建材认证标准。3.2提高全民环保意识，加强宣传教育生态建材的研发和生产固然重要然而决定生态建材生死存亡的关键还在于大众的消费趋向和认同程度。当前虽然人们对建材的环保重要性有了一定的认识，但更多的是局限于与自身利益密切相关的室内污染范畴，对建筑材料的取舍起着重要作用的建筑设计师和结构设计师们选材时往往更看重材料的结构
16、、装饰和功能等特性，而无视其环保性，尤其是全生命周期内的环保性。所以仍然需要加强建筑材料的环保宣传教育工作，增强每个公民的社会责任感，克服选材过程中的近视，对建筑工程专业的学生和专业工作者更应加强生态建材的专业教育工作。3.3提高政府决策过程中的环保决策能力政府决策对社会的影响巨大、强化决策者的环保决策能力，从内要提高决策者的环保素质，令其在决策过程中自觉贯彻环保精神，从外则要制订相关政策对决策者的决策所带来的环境问题进行评估和监督，造成巨大环境问题者应追究相应责任。3.4加强立法和监督，必要时采取强制措施法制是实现建材生态化的强力保障。在这方面我国已经做了大量工作。如针对实心粘土砖的使用和推广新型墙材已出台大量的法律法规，对商品混凝土的强制推广，2001年建筑工程室内环境污染规范的实施和强制执行，都为我国建材生态化提供了强力的法律保证。但从整体上来讲仍然不够。必须借鉴国际
