實現(xiàn)墻體材料綠色化的途徑和方法

　　前 言

　　1988年第一屆國際材料科學(xué)研究會上首次提出了“綠色材料”概念。他是以綠色度表明其對環(huán)境的貢獻程度，并指出可持續(xù)發(fā)展的可能性和可行性。

　　1992年，國際學(xué)術(shù)界明確提出綠色材料的定義：綠色材料是指在原料采取、產(chǎn)品制造、使用或者再循環(huán)以及廢料處理等環(huán)節(jié)中對地球環(huán)境負(fù)荷為最小和有利于人類健康的材料，亦稱之為“環(huán)境調(diào)和材料”。

　　綠色建材是指采用清潔衛(wèi)生生產(chǎn)技術(shù)、少用天然資源和能源、大量使用工業(yè)或城市廢棄物、無放射性、有利于環(huán)境保護和人體健康的建筑材料，所以又稱生態(tài)建材、環(huán)保剪裁和健康建材等。

　　綠色墻體材料基本上應(yīng)具備以下4個主要特點，以區(qū)別于傳統(tǒng)墻體材料：
　?。╨）制造此類材料盡可能少用天然資源，降低能耗并大量使用廢棄物作原料；
　?。?）采用不污染環(huán)境的生產(chǎn)工藝；
　?。?）產(chǎn)品不僅不損害人體健康，而應(yīng)有益于人體健康；
　?。?）產(chǎn)品達到其使用壽命后，可再生利用。
　　綠色墻體材料的主要標(biāo)志：
　?。?）節(jié)約資源；
　?。?）節(jié)約能耗；
　?。?）節(jié)約土地；
　　（4）可清潔生產(chǎn)；
　?。?）具有多功能；對外墻材料“與內(nèi)墻材料既有相同的，又有不同的功能要求：
　　外墻材料：要求輕質(zhì)、高強、高抗沖擊、防火、抗震、保溫、隔音、抗?jié)B、美觀與耐候等。
　　內(nèi)墻材料：要求輕質(zhì)，一定的強度、抗沖擊、防火、一定的隔音性、殺菌、防霉、調(diào)濕、無放射性、可靈活隔斷安裝與易拆卸等。
　　（6）可再生利用：達到其使用壽命后，可加以再生循環(huán)使用，而不污染環(huán)境。

　　1 鑒別綠色墻體材料的要素

　　從以上綠色墻體材料的特色和主要標(biāo)志可以看出，綠色墻體材料是指在產(chǎn)品的原材料采集、加工制造過程、產(chǎn)品使用過程和其壽命終止后的再生利用4個過程均符合環(huán)保要求的一類材料。
　　通常，生產(chǎn)企業(yè)和消費者往往比較關(guān)注的是使用過程的環(huán)境保護，而對原材料來源、生產(chǎn)過程以及回收再利用等方面注意不夠。隨著人們對綠色環(huán)保建材認(rèn)識水平的提高，這4個方面都是真正綠色墻體材料考核的基本要求。因此，新產(chǎn)品的開發(fā)中，一定要理解綠色建材的內(nèi)涵和實質(zhì)。對墻體材料而言，鑒別其是否是綠色材料主要從以下4點要素考慮：
　?。?）生產(chǎn)所用的主要原材料是否利廢，主要原材料使用一次性資源是否最少；
　?。?）生產(chǎn)工藝中所產(chǎn)生的廢水、廢液、廢渣、廢氣是否符合環(huán)境保護的要求，同時要考察生產(chǎn)加工制造中能耗的大小；
　?。?）使用過程中的環(huán)境保護健康、衛(wèi)生、安全；主要考察材料的使用中有機揮發(fā)物質(zhì)、甲醛、重金屬、放射線、石棉含量、保溫隔熱、隔聲等性能指標(biāo)，不同的建筑材料有各自不同的要求。例如：最新制定的中國環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證技術(shù)要求（建筑砌塊、輕質(zhì)板材）中，對環(huán)境認(rèn)證產(chǎn)品除規(guī)定了其產(chǎn)品性能必須符合相應(yīng)國標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)當(dāng)滿足固體廢棄資源的使用量以及放射線核素含量、導(dǎo)熱性能等指標(biāo)。
　　（4）資源的的回收利用：從環(huán)境保護的角度還要考察該材料在其中壽命終結(jié)之后，即利用廢棄之后不能造成二次污染并可能再利用的材料。新型墻體材料大多可以再利用，一般不會產(chǎn)生二次污染。
　　由此可見，墻體材料如果成為真正意義上的綠色環(huán)保建材，應(yīng)當(dāng)考慮產(chǎn)品生命周期的全過程。大多數(shù)新型墻體可以利廢或利用一年生植物的秸稈，生產(chǎn)工藝節(jié)約能源，使用性能也比較優(yōu)異，符合綠色墻材的內(nèi)涵要求。

　　2、實現(xiàn)墻體材料綠色化的途徑和方法　　

　　2.1利用工業(yè)廢渣代替粘土制造空心磚或?qū)嵭拇u
　　近年我國工業(yè)廢渣年排放量近10億t，累計總量已達66億t,利用率僅40%左右。絕大部分廢渣、如煤矸石、頁巖、粉煤灰、礦渣等均可用以代替部分或全部粘土制造空心磚或?qū)嵭拇u。生產(chǎn)相當(dāng)于1000億塊實心粘土磚的新型墻材，1年可消納工業(yè)廢渣7000萬t、節(jié)約耕地3萬畝、節(jié)約生產(chǎn)能耗100萬t標(biāo)煤。利用工業(yè)廢渣制造空心磚，若孔洞率為36%，較之生產(chǎn)實心粘土磚可降低能耗30%左右。
我國是世界上粉煤灰排放量最大的國家，僅電力工業(yè)的年粉煤灰排放量已逾1億t，目前利用率僅36％左右，主要用以筑路、回填、作水泥和混凝土的摻和料等。在用粉煤灰制造墻體材料方面尚未完全打開局面，近年有些制磚廠已在用粉煤灰代替3O％～50%粘土制造燒結(jié)粉煤灰粘土磚方面取得成功。根據(jù)國外經(jīng)驗，若在混合料中摻以合適的增塑劑，并相應(yīng)地改進成型設(shè)備與調(diào)整工藝、則完全有可能用粉煤灰代替80%～90%的黏土制燒結(jié)磚。

　　2.2用工業(yè)廢渣代替部分水并使用輕集料制造混凝土空心砌塊

　　混凝土空心砌塊具有自重輕、施工方便、提高工效與造價較低等優(yōu)點，是一種較適合中國國情的可持續(xù)發(fā)展的墻體材料。這種墻體在使用中出現(xiàn)的熱、滲、裂等問題，是可以通過提高產(chǎn)品質(zhì)量，采取有效的墻體構(gòu)造措施予以解決的。

　　混凝土砌塊在建筑施工方法上與黏土磚相似，在產(chǎn)品生產(chǎn)方面還具有原材料來源廣泛、可以避免毀田燒磚并能消納部分工業(yè)廢料、生產(chǎn)能耗較低、對環(huán)境的污染程度小、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制等優(yōu)點。砌塊建筑具有安全、美觀、耐久、使用面積較大、施工速度快、建筑造價與維護費用低等綜合特色。
例如粉煤灰空心砌塊，其研究開發(fā)的特點是：
　?。?）在小型空心砌塊中，把粉煤灰作為小砌塊的原材料組分而不是替代物，粉煤灰的用量大，其用量可高達80%；
　　（2）研究利用Ⅲ級以及灰渣混排灰，開展磨細(xì)灰的研究；
　?。?）研究與生產(chǎn)應(yīng)用緊密結(jié)合，使研究成果盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

　　2.3發(fā)展用蒸壓法制造的各類墻體材料
　　其主要優(yōu)點是：
　?。?）可少用或不用水泥，以石灰或電石泥代替全部或部分水泥，并摻和相當(dāng)量的硅質(zhì)材料，如石英砂（可用風(fēng)化石英砂、河道沉積砂等）、粉煤灰與礦渣等；
　?。?）與蒸養(yǎng)制品相比。可使生產(chǎn)周期由14～28d縮短至2～3d；
　　（3）制品的某些性能優(yōu)于蒸養(yǎng)制品、如高強度、低于縮率等。

　　以下4類蒸壓墻體材料有待進一步發(fā)展。
　?。?）加氣混凝土砌塊與條板，容量一般為500-700kg/m3,是兼具一定的承重能力與自身絕熱性的墻體材料。全國加氣混凝土制品的年生產(chǎn)能力已達1000萬m3，但實際產(chǎn)量僅占其1/3左右，且產(chǎn)品以砌塊為主，砌塊與條板的產(chǎn)量比大致為10：1，多數(shù)產(chǎn)品用作框架建筑的填充墻。今后應(yīng)充分發(fā)揮已建生產(chǎn)線的能力，提高制品強度、增加條板產(chǎn)量，狠抓配套，加強應(yīng)用技術(shù)的研究、使更多的此類制品用作建筑物的外墻。
　　（2）灰砂制品具有強度高、尺寸精確、外形美觀、蓄熱性好等特點。迄今全國已有中、小型企業(yè)300余家，但絕大多數(shù)生產(chǎn)廠規(guī)模小，裝備水平低、產(chǎn)品單調(diào)（局限于小塊實心磚）。今后應(yīng)對現(xiàn)有企業(yè)進行必要的技術(shù)改造，增加產(chǎn)品品種擴入產(chǎn)量。
　?。?）蒸壓纖維水泥板與纖細(xì)增強硅酸鈣板此類產(chǎn)品，目前年產(chǎn)量已達1500萬m2（以厚度6mm計），但多數(shù)以石棉為增強材料，主要用作頂或內(nèi)隔墻板。今后應(yīng)擴大無石棉板的產(chǎn)量、增加產(chǎn)品的花色、品種、尤應(yīng)重視開發(fā)帶飾面的外墻面板。
　?。?）蒸壓粉煤灰磚近年已試制成功并已投入生產(chǎn)與使用，以粉煤灰、石灰、水泥、爐渣等作為主要原料，其中粉煤灰摻量可達50%以上。此種磚的濕漲率與干縮率、強度以及抗炭化、抗凍融等性能均優(yōu)于所有原料與之相似的常壓蒸養(yǎng)粉煤灰磚，故應(yīng)進一步推廣并用以替代后者。

　　2.4用工業(yè)副產(chǎn)品化學(xué)石膏代替天然石膏生產(chǎn)石膏墻體材料

　　利用各種廢料生產(chǎn)石膏砌塊是今后發(fā)展的趨勢，在提高石膏砌塊各種技術(shù)性能和使用功能的同時，降低制造成本。保護和改善了生態(tài)環(huán)境。如在石膏砌塊內(nèi)摻加膨脹珍珠巖、超輕陶粒等輕集料，或在改用a型高強石膏的同時摻入大比例的粉煤灰，或摻加爐渣等廢料以提高產(chǎn)品強度及降低成本，或摻加水泥及采用玻璃纖維增強，或在煙氣脫硫石膏中摻加粉煤灰及激發(fā)劑以提高制品耐水性等。

　　2.5發(fā)展符合節(jié)能、輕質(zhì)、多功能與施工便捷等要求的建筑板材

　　建筑板材既可用作住宅建筑與公用建筑的靈活隔斷，又可用作框架輕板建筑的外墻，有極為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。我國今后每年竣工的住宅建筑為10億ｍ2，僅以內(nèi)隔墻的需求量計，約為4億m2，故建筑板材的發(fā)展在很大程度上將以面向住宅建筑作為市場導(dǎo)向。

　　近幾年來在我國建材市場上涌現(xiàn)的建筑板材的品種不下30余種、大多數(shù)板材品種質(zhì)量較好，甚受青睞，但也出現(xiàn)魚目混珠，良莠不齊的情況、在使用中發(fā)生較多的問題。為此有重點地引導(dǎo)幾種符合節(jié)能、輕質(zhì)、多功能與施工便捷等要求的樓筑板材的發(fā)展是非常必要的、有發(fā)展前景的建筑板材歸納如下；

　　2.5.1外墻板
　　（1）加氣混凝土條板；
　　（2）內(nèi)嵌絕熱材料的CRC板（抗堿玻璃纖維增強低堿度水泥）；
　　（3）外側(cè)為CRC面板，內(nèi)側(cè)為紙面石膏板，內(nèi)嵌絕熱材料的復(fù)合板；
　?。?）外側(cè)為蒸壓纖維水泥板或纖維增強硅酸鈣板，內(nèi)側(cè)為紙面石膏板，內(nèi)嵌絕熱材料的復(fù)合板；
　?。?）彩色鋼板與絕熱材料組成的復(fù)合板（限用于工業(yè)建筑冷庫等）：
　　（6）鋼筋混凝土與絕熱材料組成的復(fù)合板；
　　(7)外側(cè)為鋁塑板，內(nèi)側(cè)為紙面石膏板，內(nèi)嵌絕熱材料的復(fù)合板(用于高檔建筑)。

　　2.5.2內(nèi)墻板
　?。?）加氣混凝土條板；
　　(2)兩側(cè)為紙面石膏板，內(nèi)嵌(或不嵌)隔聲材料的復(fù)合板；
　　(3)兩側(cè)為蒸壓纖維水泥板或纖維增強硅酸鈣板，內(nèi)嵌隔聲材料的復(fù)合板；
　　(4)兩側(cè)為蒸壓纖維水泥或纖維增強硅酸鈣薄板，內(nèi)灌輕集料水泥的夾心板；
　　(5)CRC(抗堿玻璃纖維增強低堿度水泥)輕質(zhì)多孔條板；　　
　?。?）輕集料混凝土多孔條板；　　
　　(7)石膏輕集料多孔條板；
　　(8)刨花板與木屑板（限于防火要求不嚴(yán)格的建筑）。

　　2.6在新、老建筑物上采用集節(jié)能與裝飾于一體的外墻外側(cè)絕熱的復(fù)合技術(shù)

　　單一的墻體材料，除容重為500kg/m3左右厚度≥24cm的加氣混凝土砌塊或條板外，均不能滿足建筑節(jié)能的要求，為此當(dāng)用實心磚、空心磚與空心砌塊等作為外墻結(jié)構(gòu)材料時必須采用與高效絕熱材料和飾面層相復(fù)合的措施?！吧芷谠u估法”清晰地表明上述幾種結(jié)構(gòu)材料與一定厚度的礦錦板或膨脹聚苯乙烯板組成復(fù)合墻體后，不僅可大幅度降低在建筑物采曖期由墻體流失的能耗，并可顯著減少CO2、SO2與NOX等有害氣體的排放量對減輕環(huán)境負(fù)荷有重要意義。

　　外墻的復(fù)合絕熱技術(shù)可根據(jù)絕熱材料在墻體中的位置分為3類：
　　(1)外墻內(nèi)側(cè)絕熱(絕熱材料位于結(jié)構(gòu)層的內(nèi)側(cè))；
　　(2)外墻中間絕熱(絕熱材料位于結(jié)構(gòu)層的中部)；
　　(3)外墻外側(cè)絕熱(絕熱材料位于結(jié)構(gòu)層的外部)

　　總之，我國政府已將限制實心粘土磚的生產(chǎn)與使用、開發(fā)和推廣新型建材產(chǎn)品作為在相當(dāng)長一個時期內(nèi)的既定政策之一。根據(jù)“十五”新型建筑材料發(fā)展規(guī)劃，我國新型墻體材料產(chǎn)量占全部墻體材料的百分比將在2010年與2030年分別達到40%和60%。新世紀(jì)的我國建筑材料工業(yè)將以發(fā)展節(jié)能、利廢、環(huán)保型的綠色墻體材料作為工作目標(biāo)之一。