探求绿色建材及和建筑工程

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1、对“绿色建材”概念的理解

从上面的绿色建材的定义可以这样来理解，绿色建材的核心内涵是生产和使用过程中节约资源和能源，减少环境污染以及废弃材料建材应用，建材可再生循环利用。所以，我们发展绿色建材就应该紧紧围绕上述内涵开展工作。为此，《绿色建筑评价标准》GB50378对建筑材料的要求也重点集中在鼓励采用可再循环材料、废弃物再生建材，鼓励节约天然资源。例如即将颁布的GB50378修订版规定了如下条款：

（1）采用可再利用和可再循环建筑材料。住宅建筑中用量达到6%即可得分，公共建筑中用量达到10%即可得分。

（2）使用以废弃物为原料生产的建筑材料，废弃物掺量不低于30%。采用以废弃物为原料生产的建筑材料，其占同类建材的用量比例不小于30%，即可得分。按照绿色建材的上述定义，我们应该对绿色建材有一个科学的理解方式，即绿色建材的概念是相对的，而不是绝对的，它是与当时所处的科技水平以及人类社会的需求水平相关联的。也就是说，现在认为是绿色建材，可能若干年后就算不上绿色了；过去认为不绿色的建筑材料，经过技术改进，也可以具备一定程度的或某一些方面的绿色性能。所以，我们可以认为，在满足建筑工程的安全性和使用功能等需求前提下，且符合现行标准规范和国家产业政策要求的各种建筑材料，都应该具有向绿色方向发展的潜能。所以，“绿色建材”这个术语换成“建筑材料绿色化技术”似乎更合理，即“绿色建材”不是一类产品，而是一类技术。这个技术是不断发展和进步的，我们的研发和产业力量在关注新型绿色建材的同时，还应该高度重视对传统建筑材料尤其是大宗传统建材的绿色化改性方面，至少在现阶段，这方面的贡献实际上更为现实、显著和重大。

2、我国绿色建材发展及其应用

2.1我国对绿色建材的关注

为了促进我国建材和建筑业的可持续发展，我国借鉴发达国家的成功经验，以节约资源和能源、减少环境污染和加大废弃材料的再生循环利用为目的，以绿色高性能混凝土、高效节能环保型墙体材料、绿色优质化学建材、工业和建筑废弃物的循环利用、改善室内空气质量、完善相应标准规范和评价体系等为重点，我国对绿色建材进行了大量的研究及推广应用，得了明显成效。

（1）2008年1月设立了“绿色建材国家重点实验室（Statekeylaboratoryofgreenbuildingmaterials）”。

（2）通过国家“十一五”科技支撑计划课题《绿色建材产品标准、评价与认证技术与体系研究》等项目研究，建立了具有一定可操作性的绿色建材综合评价数学模型和评价指标体系，并对2008年北京奥运会场馆使用的建材，如内墙亚光乳胶漆、石膏板、矿棉板等产品进行了示范评价。

（3）2009年成立了中国绿色建筑委员会绿色建材学组。

（4）2013年又成立了中国城科会绿色建材研究院。

（5）住建部正在策划成立“中国绿色建材产业化创新联盟”。

（6）2012年4月，财政部、住建部联合了《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》（财建[167]号），明确指出要“加大高强钢、高性能混凝土、防火与保温性能优良的建筑保温材料等绿色建材的推广力度”，“大力推进建筑垃圾资源化利用”。

（7）2013年1月，发改委、住建部联合了《绿色建筑行动方案》，其中明确提出重点任务之一就是“（七）大力发展绿色建材”，包括高性能混凝土、复合墙体材料等。

2.2我国绿色建材的应用概览

2.2.1再生建材

再生建材是指部分或全部利用固体废弃物为原料生产的建筑材料。我国固体废弃物排放极其巨大，仅粗略统计以下几种固体废弃物排放量就可见一斑。我国粉煤灰年排放量已经达到了3.75亿吨，相当于我国城市生活垃圾年总量的两倍多，其体积可达到4.24亿立方米，相当于每两分半钟就倒满一个标准游泳池，或每天一个奥运会水立方。我国钢渣年排放量约0.8亿吨，加上历年累计，总储量达4亿吨，占地6万亩。我国当前建筑垃圾年排放量保守估计超过3.5亿吨；随着城市建设从外延式开发到与内涵式大规模旧城改造并举，我国新建建筑施工垃圾和旧建筑改造或拆除产生的建筑垃圾产生量将逐渐增多，建筑垃圾排放的高峰期已经到来。目前，我国日处理污水量近七千万吨，年产污水处理污泥已高达3600万吨；随着国家节能减排政策的制定和实施，全国600多个大、中城市正在加速建设污水处理厂，城市污泥的排放量还将迅速增长。如此大量的固体废弃物，必须得到有效处置或消纳。再生建材是消纳固体废弃物的主力军之一。同时，为了降低建材业对天然资源的过度依赖，我国积极利用各种固体废物来取代传统原材料制备再生建材产品。目前，建材全行业年利用各种固体废物总量已超过6亿吨。再生建材由于大量利用废弃物，节约了资源，保护了环境，所以理所当然属于绿色建材范畴。

（1）建筑垃圾再生建材

我国城市旧城区改造及城镇化建设的快速发展，使得近年来我国建筑垃圾排放量飞速增长。本着“从建筑中来，回建筑中去”的理念，利用建筑垃圾可以生产再生砌块、再生砖、再生骨料混凝土等，实现建筑材料的循环利用。我国一直重视建筑垃圾再生利用方面的科研工作。例如，“十五”科技攻关课题“再生集料及其配制新混凝土的研究”；“十一五”国家科技支撑计划重点课题“建筑垃圾再生产品的研究开发”；国家抗震救灾“十一五”专项课题“地震灾区建筑垃圾资源化技术及其示范生产线”和“地震灾区建筑垃圾资源化与抗震节能房屋建设科技示范”；国家高技术研究发展计划“固体建筑废弃材料再生混凝土资源化综合利用关键技术研究与应用”；“十二五”国家科技支撑计划重点课题“固体废弃物本地化再生建材利用成套技术研究”，研究内容不仅涉及建筑垃圾再生建材，还涉及钢渣、城市污泥等固体废弃物再生利用。我国在建筑垃圾再生利用方面已有标准规范可循。例如，国标《混凝土用再生粗骨料》GB/T25177、《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T25176，行标《再生骨料应用技术规程》JGJ/T240-2011已经颁布实施；各地方标准，例如上海地标《再生混凝土应用技术规程》DG/TJ08-2018、北京地标《再生混凝土结构设计规程》DB11/T803-2011、深圳地标《深圳市绿色再生骨料制品技术规范》都或已颁布实施，或即将出台；2008年，中国土木工程学会成立了再生混凝土专业委员会；2012年成立了中国建筑垃圾管理与资源化工作委员会。我国在建筑垃圾再生建材实际工程应用方面也已经积累了众多成功案例。例如，青岛海逸景园、宜昌馨园等工程中成功应用了再生混凝土，强度等级达到了C30；汶川地震都江堰灾区重建过程中，采用再生混凝土（C30）、再生砌块（MU10）建成了多栋示范建筑；上海市在世博会城市最佳实践区内的“沪上•生态家”案例中也采用了再生混凝土；北京建筑工程学院实验6号楼工程中使用了C30、C40全再生骨料混凝土（即粗细骨料均为建筑垃圾再生骨料）；邯郸市在大型公共建筑“邯郸市金世纪国际商务中心”建设中采用了130万块再生砌块，消纳建筑垃圾约8000t；北京崇文区草场5条20号院改建工程、北京中国古陶瓷研究中心等工程中采用了北京一家建筑垃圾再生建材企业生产的再生骨料砖和再生砂浆。建筑垃圾还可用作复合载体夯扩桩填料加固软土地基，该技术简称“复合载体桩技术”，即在桩基施工过程中，向桩孔内填入碎砖及废弃混凝土等建筑垃圾填充料，经反复夯实、挤密，使桩端下一定深度和范围的土体得到充分加固挤密，形成“复合载体”夯扩桩地基。该技术已经在北京市六环路某标段高架桥等工程中得以成功应用。所以，从目前的技术水平和工程应用经验来看，混凝土已经可以看作是可再循环材料了，从技术角度而言废弃混凝土等建筑垃圾完全可以用来制造再生建材。不过由于建筑垃圾再生建材利用技术水平在我国分布不均，尚未形成全国范围内的产业群体，尚处于局部推广阶段。但是预计近几年全国范围内将会有快速发展，尤其是在北京、上海、深圳等经济较发达且建筑垃圾排放量巨大的城市和地区发展会更快。

（2）其他固体废物再生建材

工业废渣例如粉煤灰、工业废石膏等，在建材产品中应用广泛。粉煤灰可以用来生产加气混凝土砌块，工业脱硫石膏可以用来生产高档纸面石膏板。农业废弃物也可以用来生产加工再生建材。例如麦秸定向结构板（OSSB板），上海世博会万科馆整体结构都是采用的秸秆板材；还有棉花秸秆纤维板、葵花秸秆均质板等。我国自行研制生产的具有世界水平的零甲醛秸秆生态板，可以用来制造高档装饰装修板材。还有一种近年来新兴的再生建材——再生木塑复合材料，是采用木材废料和回收塑料制造。采用再生木塑复合材料建造的整体房屋已经进入实用化阶段，几年前在北京房山区长阳镇建造了大量的新农村高品质住宅示范小区。深圳建科院建科大厦一楼大厅就是采用再生的木塑复合板作为地面材料。城市污水处理厂污泥再生利用也已经具有一定的成熟度。例如采用污泥烧制陶粒，可以配制轻骨料混凝土。污泥轻骨料中污泥含量可达30%，筒压强度≥4.0MPa，密度等级600~800kg/m3；污泥超轻骨料中污泥含量可达35%，筒压强度≥1.0MPa，密度等级300~500kg/m3。

2.2.2绿色混凝土

（1）高性能混凝土

相比于传统的混凝土，高性能混凝土中一般都要掺入较高掺量的粉煤灰等固体废弃物，且具有优异施工性、耐久性和使用寿命，在全生命周期中能够减少对环境影响，所以可以称其为“绿色混凝土”。例如崇明长江隧桥和东海大桥采用的高性能混凝土中矿渣粉-粉煤灰复合掺量均达到了65%；北京银泰中心采用大掺量粉煤灰的高性能自密实混凝土。

（2）清水混凝土

由于采用清水混凝土之后不需要再进行外装饰，节省了大量装修装饰材料。所以，清水混凝土技术也应该属于混凝土的绿色技术范畴。例如2008奥运会北京网球中心、大连软件园IBM办公楼等工程均成功采用清水混凝土作为外墙饰面；深圳建科院建科大厦则成功采用清水混凝土直接作为内墙饰面；获得澳大利亚最高的六星级绿色建筑标识的墨尔本CH2办公楼也采用清水混凝土直接作为内饰。

2.3.3预制装配式建筑构件

装配式建筑结构，是以预制构件为主要受力构件，经装配连接而成的建筑结构。与传统现浇施工工法相比，装配式结构无疑属于绿色化的建筑结构。因为装配式结构的施工更能符合节地、节能、节材、节水和环境保护等要求，降低对环境的负面影响，包括施工效率高，降低噪音，防止扬尘，减少环境污染，清洁运输，减少场地干扰，节约水、电、材料等资源和能源；且装配式建筑结构更能保证建筑物安全、品质和寿命，是绿色建筑发展的必然方向。用于装配式建筑结构的预制构件，就是预制装配式建筑构件。预制装配式建筑构件属于绿色建材，因为它具有一系列绿色性能。以预制装配式混凝土构件为例：

（1）制作精度高，产品质量好，使用寿命长；

（2）生产一般使用定型钢模板，平均使用次数200~300次，远远大于现场浇筑模板的使用次数；

（3）工厂化预制生产，配料精确，材料利用率高，大大减少现场浇筑的混凝土浪费损失；工业化预制生产改变了混凝土构件的养护方式，实现养护用水的循环使用，据测算，养护水可减少近80%；

（4）施工现场避免了混凝土振捣噪声污染；等等。万科工业化实验1号楼工程非常典型的应用了预制装配式建筑构件。该实验楼的结构形式为框架结构，但抛弃了传统的全部结构构件均为现场浇注的施工方式，其主要结构构件均采用工厂预制现场组装的方式进行。其中梁柱构件全部为工厂预制，运到施工现场后采用冷挤压套筒进行柱与柱之间的钢筋连接，然后用C40砼浇注柱梁接头以形成整体框架；楼板为两层结构，第一层为80mm厚预制砼楼板，第二层为70mm厚现浇砼楼板；内外墙、楼梯、阳台及卫生间、厨房等均为预制构件。外墙在工厂预制的时候已经内置了保温板，且表面贴好饰面砖才运到现场安装。

2.3.4高效自保温墙体材料

自保温墙体材料及制品，不仅具有良好的保温效果，而且可以实现与建筑物同寿命，属于绿色建筑材料技术，近年来得以较快发展。发达国家混凝土砌块技术已经相当成熟。例如法国研制生产的保温性能良好的空心砌块，300mm厚的砖墙传热系数可降低为0.75～1.0W/m2•K。我国自保温烧结空心砌块的生产是在消化吸收国外先进技术基础上，自行开发出有中国特色的大型化、自动化和成套化技术。大断面隧道窑和全内燃、超热焙烧控制技术，有力的推动了我国综合利用煤矸石、粉煤灰、河道淤泥、城市污泥等工业废弃物在烧结空心砌块制品的应用，很好的体现了高效保温砌块节能利废、绿色环保的特点。

2.3.5其他新型功能性绿色建材木丝水泥板

是由水泥作为粘接剂，木丝作为纤维增强材料，混合后经铺装成型养护而制成的板材。木丝原料来源于用于绿化的速生林，不加以利用则只能废弃，所以属于林业废物利用。木丝水泥板用途广泛，可以用作生产复合墙板，可以用作混凝土浇筑模板；彩色木丝水泥板可用作建筑内装饰，具有吸音、调湿、保温、防火等功能。木丝水泥板目前已经颁布了行业产品标准，工程标准正在编制之中。抗菌涂料、硅藻泥等调节湿度的建材、抗菌陶瓷砖、纳米空气净化涂膜等，都属于功能性绿色建材。例如纳米空气净化涂膜，其遇光后发生反应产生的物质能将甲醛分解成为水和二氧化碳，同时还能持久释放大量负离子，杀菌、消毒、除臭、降解异味，不产生二次污染，非常适合在商店建筑中使用。国外不仅在室内环境质量改善方面已有很多高技术绿色建材产品，而且已经具有相关标准规范，例如日本JISA1470-1-2008《调节湿度用建材吸/脱湿性试验方法——第1部分：湿度应答法——湿度变化测定吸放湿性的试验方法》、美国ASTM-D3273:2005《内墙涂料表面耐霉菌生长测试方法》等。目前，我国也已经颁布实施了一系列涉及功能性绿色建的相关标准规范，例如《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》、《负离子功能涂料》、《负离子功能建筑室内装饰材料》、《建筑材料吸放湿性能测试方法》、《调湿功能室内建筑装饰材料》、《抗菌涂料抗细菌性能测试方法及评价效果》、《抗菌陶瓷制品抗菌性能》、《建筑用抗菌塑料管抗细菌性能》、《抗菌防霉功能木质装饰版》、《硅藻泥装饰壁材》等。这些标准规范为改善室内环境质量的功能性绿色建材提供了良好的技术依据和质量保证，将促使我国在这一领域加快发展步伐，满足用户对室内环境质量日益增长的客观需求。

3、结语

绿色建材是建材业可持续发展的必由之路。再生建材等建筑材料绿色化技术将推动我国建筑材料绿色化进程，应予以大力发展。目前，我国急需出台一套系统的、具有良好可操作性的绿色建材评价方法及其标准，以引导绿色建材健康发展。技术与部品。

作者：赵霄龙单位：中国建筑研究科学院建材所