论建筑材料可持续发展的对策与技术途径

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-03-30 09:11 关注：(1)

论建筑材料可持续发展的对策与技术途径

张国祥

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摘 要：建筑材料对不可再生资源的依存度非常高，在生产过程中要消耗大量的能源，环境污染严重，已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素。因此，对传统建筑材料进行可持续发展的改造势在必行。本文在分析建筑材料可持续发展必要性和可行性的基础上，提出建筑材料可持续发展的对策与技术途径。

关键词：建筑材料 可持续发展 对策 技术途径

1. 引言

材料是直接或间接利用自然资源来制造有用物件的物质，是人类社会文明进步的物质基础和先导。人们的衣、食、住、行都与建筑物或结构物有着直接或者间接的关系。居住的房屋，工厂的厂房、车间．存放原材料或成品的仓库，铁路、公路、桥梁、隧道、车站、机场和码头等交通设施，商场、大厦等商业设施，体育馆、音乐厅等娱乐设施，用于通讯的电视塔，维护国家和人民安全的国防设施等等，用于建造这些建筑物和结构物所用的所有材料均称为建筑材料。依据建筑材料的来源及生产可将其大致划分为两种。一种是存在于自然界，在其形成并满足使用性能的过程中没有直接参杂任何人类的改造活动，即天然存在或生长的材料。例如自然界中存在着的木材、石材、土、草、竹等。另一种则是人们根据生活需求设计的有某种性能的，通过自身实践改造或研发的人造材料。如混凝土、水泥、陶瓷、玻璃、有机涂料等等。建筑材料与人们的生活及社会的进步休戚相关，是人类社会进步的基本要素之一，建筑材料工业也成为关系到国计民生的支柱产业。

2. 建筑材料可持续发展的必要性

建筑材料体系由建筑材料、无机非金属新材料、非金属矿物材料三部分组成，其中建筑材料有水泥、玻璃、建筑卫生陶瓷、新型建筑材料等行业。建筑材料工业作为我国重要的基础材料工业和原材料工业，是国民经济的支柱产业之一。

建筑材料在生产过程中会给环境带来巨大负荷。迄今为止的传统建材从生产到使用直至废弃的全过程可以说是一种从大量资源中提取出来再将大量废弃物排放回到环境中去的恶性循环过程（见图1），对生态环境造成了越来越严重的破坏，对人体的危害也越来越严重，是现代城市4大污染的重要责任者之一。其特点主要表现为“五大五低”。其中“五大”是指建材产品产量大、企业数量大、职工队伍大、能源消耗大、环境污染大；“五低”是指劳动生产率低、集约化程度低、科技含量低、市场应变能力低、经济效益低。

我国建材工业仍处于高资源消耗、高污染、低效益、粗放型的阶段，不利于生态环境的可持续发展。建筑材料工业的这种生产方式对人类生存环境、保护生态系统、保持与环境的协调性极为不利。如果再不采取措施改变建筑材料业的生产现状，矿物资源的破坏性、不计后果的开采利用，在不久的将来，人类赖以生存和发展的环境和资源遭到越来越严重的破坏，人类已不同程度地尝到了环境破坏的苦果。因此，选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式，把建材工业的发展和保护生态环境、污染治理有机结合起来，实现国建筑材料可持续发展是历史发展的必然，也是21世纪我国建材工业的战略目标。

3. 建筑材料可持续发展的可行性

建筑材料与环境之间存在较高程度的协调性，与可持续发展有得天独厚的优势。许多建筑材料本身就具有一定的环保性。例如抗菌建材、空气净化建材等。一些有毒可燃废弃物及垃圾可作为燃料用于煅烧。

建筑材料也是消纳废弃物的大户，大部分固体废弃物都可用于建筑材料的生产中。已有不少成功的实践。水泥行业已经成为利废大户，从能源和资源两方面利用各种废弃物，如利用粉煤灰、高炉矿渣等工业废渣作为原料取代天然资源，减轻了环境负荷。利用工业和生活垃圾等可燃废弃物做原料和燃料，减少化石类资源的消耗。其它工业部门难以处理的有机和无机废料，都可通过气化或在水泥回转窑中作原燃料使用。

在水泥制品和混凝土行业，利用工业废渣作掺和料，已经得到了较为广泛的应用。通过技术进步，努力提高混凝土的性能，延长其使用寿命，也是减少废弃混凝土、减少资源消耗的方法之一。目前高性能混凝土(HPC)的研究已经显示出了水泥混凝土提高耐久性、延长使用寿命的潜力。而开发直接有益于生态环境的生态混凝土(Environmentally Friendly Concrete/Ecoconcrete)更为混凝土行业的发展提出了新的思路。

在墙体材料工业中，可以大量消纳和利用工业废渣和农业废弃物，替代天然资源制造环保利废型墙体材料，如粉煤灰砖、煤矸石砖、建筑用纸面草板等产品，显著节省资源和能源，保护环境。

玻璃行业实践循环经济也大有潜力可挖，除了工艺线内20%左右的废玻璃自身回炉利用，实现企业内部的小循环外，像一些发达国家那样实现80%～90%的废旧玻璃的回收利用，对中国玻璃工业来说将产生巨大的节能、节省资源和保护环境的效益。玻璃纤维生产过程中的废丝也可像废玻璃一样回收利用。非矿产业的尾矿利用和矿山植被恢复，还有发展和扩大应用热塑性玻璃钢产品等都是节约资源、保护环境的循环经济典型实例。在建筑垃圾利用方面，建材行业也大有作为，是未来发展循环经济的一项重要内容。

木材是天然的建筑材料，是可再生和可以永续利用的传统建材资源。当我国森林覆盖率达到相当水平之后，只要遵循砍伐率小于再生率的循环发展原则，就可实现使用可再生的木质建筑材料代替部分不可再生的矿物。

随着我国城市改造规模的日益扩大，城市建筑垃圾的推存量将越来越大。建筑垃圾大多为固体废弃物，经处理后可作为再生资源重新利用。从理论上说，大部分的建筑垃圾都可以循环利用。如砖石、混凝土等废料经破碎后，可以代替砂和骨料，用于生产砂浆、混凝土和其他建材产品，其中的钢筋可以挑选出回炉，达到资源多层次循环利用的目的。利用建筑材料实现固体废弃物的再生资源化将成为环境保护，实现建筑材料可持续发展的重要途径之一。

4. 建筑材料可持续发展的对策与技术途径

建筑材料可持续发展从原材料开采、生产到具体工程应用涉及到的部门和环节很多。为尽快使我国建筑材料生产迈上可持续发展的道路，应从以下几个方而着手：

1）加大教育引导力度

提高建材使用者和消费者对发展生态建材的重要作用和意义的认识，对推动我国生态环境建材的发展，最终实现可持续发展具有现实的和长远的意义。我们要利用各种宣传媒介进行环境意识、绿色建材知识的教育，使全民树立强烈的生态意识、环境意识，自觉地参与保护生态环境、发展绿色建材的工作，以推动绿色建材的健康发展。如果每一个建材的生产者和消费者都意识到自己使用建材的行为不仅会影响到个人和社会的利益，还会影响到我们的后代能否健康舒适地生活在这个地球上这样一个重大的问题，那么发展生态建材实现社会的可持续发展将是一件容易的事情。所以，加强教育引导和舆论宣传是非常必要的和重要的。

2）建立和完善建材业技术标准，加快实施环境标志认证制度

建立建材领域的LCA评价体系，建立严格的生态建材生产、使用和废弃对环境的影响的评价指标。建立生态绿色建材的新标准，利用标准来规范和引导企业向生态建材发展。通过制定实施相应的法规和标准，加强建材行业质量监督，培育和规范市场，促进建材企业的技术进步，引导绿色建材的健康发展。对于合理利用资源，综合利用工业废料的低能耗、低消耗建材企业，予以扶持；对于利用资源不合理、毁坏农田、高能源的生产企业，采取高额征税或限期整改等干预手段；对设备落后、污染严重的小型企业，予以淘汰。通过实行环境标志认证制度，可使建材企业加快技术改造和科技进步；提高其产品在国内外市场上的竞争力。

3）加强科技创新

要实现全社会重视发展生态环境建材，还要加强科技创新，利用新技术、新工艺解决材料的环境协调问题。科技创新是解决生态环境建材发展实现人类社会的可持续发展的根本途径。实现建材工业的可持续发展，关键是解决如何减少、甚至不消耗化石能源资源，一方面解决化石能源资源日益匮乏，同时也解决了温室气体的排放，减轻环境恶化。加强自然能（太阳能、风能、水能、地热、核能等等）的利用，是解决能源环境问题的可行途径。建筑物的节能保温要靠材料的新设计和新技术。加强废弃物的循环利用是解决资源匮乏和环境污染的主要途径。例如，日本太平洋水泥公司2001年以城市垃圾灰为原料开始发展生态水泥国内外利用废弃混凝土进行了再生混凝土的研究，利用玄武岩代替粘土作水泥原料。澳大利亚开发出新新型含稀土的红外吸收玻璃等。

4）建立新概念、发展新理论使新型建材问世产生

建材不仅要进行科技创新，还要进行观念、理念创新。利用新兴的纳米材料科学、功能材料科学理论和技术解决材料的环境协调问题；研究动、植物的环境协调理论，将仿生科学应用到建材领域。例如德国科学家通过研究荷花的“出污泥而不染”的原理，研制出自清洁外墙涂料。如果能够将动物的变色、调温适应环境的功能应用到建筑物外表，将又是建材发展的重大进步。

5）做好技术的引进、消化和吸收工作

对引进技术应深入调查、严格把关，要以盲目、重复、低水平为戒，要尽量采取购买技术专利或软件的做法，引进设计生产的关键技术，要及时组织好吸收、消化和创新工作，切实解决以往重技术引进，轻消化吸收的不良倾向。

5. 结语

建材行业是一个资源耗量大、环境污染严重的行业，传统的生产对生态系统构成极大的压力，不符合可持续发展的原则。但是，若能科学地计划，以生态化与可持续发展的观念来引导建材的生产，也会使建材具有巨大的生态保护潜力。我国发展生态建材，现阶段的重点应放在引入资源和环境意识，采用高新技术对占主导地位的传统建筑材料进行环境协调化改造，尽快改善建材工业对资源的浪费和严重污染环境的状况。在发展建筑材料的同时必须坚持走可持续发展的道路，坚持建筑材料的发展与环境友好相处，保持建筑材料的环境协调性，使建材行业健康地加速发展，大力开发生态建材，迈向生态建材的新时代，为人类创造健康、文明、舒适、美观的生存空间。

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