[摘　要] 本文分析了建筑材料工業對我國國民經濟的重要性,討論了建筑材料對人類生態環境造成的破壞,提出研究和發展綠色建材是實現建材工業可持續化發展的正確途徑。

[關鍵詞] 建筑材料;綠色建材;可持續發展

[中圖分類號] TU51P59 ;TU504 　　　[文獻標識碼] A

1 　我國建材產業的現狀和存在的問題

　　建筑材料作為建筑業的物質基礎,在國民經濟中占有重要地位。建筑材料生產和應用的各個過程都和人類的生活與工作息息相關;同時在它壽命周期的各個環節,從原材料的開采、選擇,到產品的制備、使用、廢棄和回收利用,無不顯示出與資源、能源和環境之間有著密切而廣泛的聯系。

　　建筑材料作為我國的傳統產業,在建國后得到了巨大的發展。其品種和數量日益增多,質量不斷提高,其中許多產品,如水泥、玻璃、建筑陶瓷和衛生陶瓷等產量長期位居世界第一位。據統計,在房屋工程中建筑物成本的三分之二屬于材料費。每年房屋建筑的材料消耗量占全國材料消耗量的比例大約為:鋼材25 %、木材40 %、水泥70 %、運輸量8 %。同時建材工業又是資源和能源消耗最高、對環境污染最嚴重的行業。長期以來,我國建材工業主要沿用大量消耗資源、能源和粗放型經營的傳統發展戰略,重發展的數量和速度,輕發展的效益和質量;對自然資源重開發,輕保護;對環境和生態重利用,輕改善和保護:結果造成資源的極大浪費和環境的極大破壞。建筑的不可持續發展很大程度上是因為建筑材料在生產和使用過程中的高能耗、嚴重的資源消耗和環境污染。建筑能耗(包括建材生產和建筑能耗) 大約為全國能耗總量的27 %。在我國建材工業中,大部分建筑材料的原料來自不可再生的天然礦物原料,部分來自工業固體廢棄物。據估計,每年為生產建筑材料要消耗各種礦產資源70 多億t ,其中大部分是不可再生礦石、化石類資源,全國人均年消耗量達513t 。建材工業每年利用的各類固體廢棄物數量在4 億t 左右,約占全國工業部門固體廢棄物利用總量的80 %。據資料介紹,我國目前每生產1t 水泥熟料要排放1t CO2 ,0174kg SO2 ,130kg 粉塵,每生產1t 石灰要排放1118t CO2 。目前實心粘土磚在墻體材料中仍然占相當大的比重,而磚瓦行業是對土地資源消耗最大的行業,燒磚對土地資源的破壞非常嚴重,每生產1 億塊粘土磚就要用去20 萬m3 粘土,以我國目前年生產7000 億塊標準磚計算,磚瓦行業需消耗粘土14 億m3 ,特別在平原地區燒磚會大量毀壞農田。根據2003 年混凝土產量15 億m3 ,估算用砂、石原材料年用量分別為107100 萬t和172890 萬t ,大量開采砂石,破壞了河道和植被,破壞自然景觀。可以說,我國的建材工業是以資源和能源的過度消耗和環境的嚴重污染為代價的。

　　另一方面,近年來,我國化學材料的發展非常迅速,新產品層出不窮,主要有塑料管道、塑料門窗、建筑防水材料、建筑涂料、建筑壁紙、塑料地板、塑料裝飾板、泡沫保溫材料、建筑膠粘劑等。2004 年全國紙面石膏板銷售量316 億m2 ,輕鋼龍骨60 萬t ,塑料型材約150 萬t ,建筑涂料165 萬t ,防水材料達到1400 萬m2 。但是,由于裝修造成的室內環境污染也是嚴重的,主要污染物有甲醛、苯類物質、氨氣、氡氣、總揮發性有機物(TVOC) 等。中國標準化協會公布的一份調查指出,室內環境污染程度高于室外5～10 倍,近70 %的疾病與室內空氣污染有關。

　　由上可知,我國建材產業的礦產資源消耗大,能源消耗高,環境污染大,廢棄物再生利用程度低。雖然國家和社會對綠色建材越來越重視,但因缺乏全國統一的綠色建材評價體系,影響了綠色建材的推廣應用,對綠色建材的核心———清潔生產往往缺少強制性措施。

　　我國是一個自然資源相對貧乏的國家[1 ] ,要保持建筑材料的可持續發展,就應該尋求新的發展道路,只有從產品設計、原材料替代、工藝革新和設備改造入手,提高技術水平,提高資源和能源的綜合利用率,保護環境、減少污染,才能獲得可持續發展;而開發和引進綠色建材技術,研究和開發綠色建材產品,是使建材工業走上這條健康發展之路的正確途徑。

2 　綠色建材

211 　綠色建材的含義

　　自從1992 年在里約熱內盧召開的“世界環境與發展”會議后,綠色事業進一步得到全世界的重視,綠色的含義也隨人們認識的提高而不斷擴大。已故吳中偉教授將“綠色”的含義主要概括為:1) 節約資源、能源;2) 不破壞環境,更應該有利于環境;3) 可持續發展, 保證人類后代能夠健康、幸福地生活下去[2 ] 。綠色一詞現在已經成了十分通俗的用語,如:“綠色管理”、“綠色建筑”、“綠色建材”等。“綠色”一詞已經成為環保、節能、健康、效率、技術進步、可持續發展等方面意義的綜合。

　　1988 年“第一屆國際材料科學研究會”上首次提出了“綠色材料”的概念。1992 年國際學術界定義綠色材料是指“在原料采用、產品制造、使用或者再生循環以及廢料處理等環節中對地球負荷最小和最有利于人類健康的材料”。

　　“綠色建材”(Green Building Materials) 是指“健康型、環保型、安全型(消防) ”的建筑材料[3 ] ,國際上也有稱之為“健康建材”、“環保建材”或“生態建材”。或者說“綠色建材”是指采用清潔生產技術,少占用天然資源和能源,大量使用工業或城市固態、液態廢棄物生產的無毒害、無污染、有利于人體健康的建筑材料。綠色建材最基本的功能是在于維護人體健康和保護環境。“綠色建材”不是單獨的建材品種,而是對建材“健康、環保、安全”品性的評價。嚴格而全面地講,它要對生產原料、生產過程、施工過程、使用過程及廢棄物處置這五大環節作分別評價和綜合評價;評價的對象范圍廣義上包括現有的和將來出現的全部建材品種。綠色建材一般要求滿足以下幾個方面:1) 建筑材料在生產和使用過程中資源、能源消耗低、環境污染小;2) 可使廢棄物再資源化,并能回收利用;3) 建筑材料在生產和使用過程中有利于保護自然環境或治理污染;4) 可改善生活環境,有利于人體健康;5) 具有良好的物理化學性能和施工性能。隨著綠色建材的發展和綠色建材技術的進步,綠色建材的內涵也會進一步深化和完善。

2．2 　綠色建材的特征

　　與傳統建材相比,綠色建材具有以下五個基本特征:1) 其生產所用原料盡可能少用天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物;2) 采用低能耗制造工藝和不污染環境的生產技術;3) 在產品配制和生產過程中,不使用對人體有害的物質,如甲醛、鹵化物溶劑或者芳香族碳氫化合物,產品中不得含有汞及其化合物,不得使用鉛、鎘、鉻及其化合物的顏料與添加劑;4) 產品的設計是以改善生產、居住和生活環境,提高生活質量為目的,即產品不僅不損害人體健康,而且有益于人體健康,產品具有多種功能,如抗菌、滅菌、防霉、除臭、隔熱、阻燃、防火、調溫、調濕、消磁、防射線、隔聲和抗靜電等;5) 產品可循環或回收再利用,不產生污染環境的廢棄物[4 ] 。

　　由此可知,綠色建材既能滿足現代人的需要,又不損害后代人更大的需求。1992 年國務院批準的“我國環境與發展十大支持政策”與《中國21 世紀議程》中把保護環境發展綠色產品,作為可持續發展戰略的重要內容。

2．3 　發展綠色建材的意義

　　隨著物質生活水平的提高,人類對居住環境的要求越來越嚴格[5 ] 。早在70 年代末,科學家就已經著手研究建筑材料釋放的氣體對室內空氣的影響及其對人體的危害程度。大量研究表明,除了人類活動的影響外,造成室內空氣低劣的因素主要包括通風和建筑材料(包括裝飾材料和家具等) 。由于揮發性有機物(VOC) 普遍存在于室內的建筑材料中,建筑材料可能是一種很嚴重的污染源。專家指出,長期處于含有VOC 氣體的環境中,在感官方面會造成人體視覺、聽覺受損;在感情方面造成神經質、應急癥、憂郁癥和冷淡癥;在認識功能方面會造成長期和短期記憶混淆、迷向;在運動功能方面造成握力變弱、不協調和震顫。因此,對人類生存環境健康、安全、無害的建筑材料已經成為國內外人士的關注熱點。發展綠色建材具有以下現實意義[6 ] :

　　1) 改善人類生存的大環境。現代社會,人們越來越關注人類生存的大環境,尋求良好的生態環境,保護好大自然,期望自己和后代能夠很好地生活在共同的地球上。“綠色建材”的發展,將有助于大環境的改善,防止大環境的破壞。

　　2) 保障居住小環境。我國傳統的居住建筑是用木料、泥土、石塊、石灰、黃砂、稻草、高粱桿等自然材料和粘土加工物磚、瓦組成的,它們與大自然能較好地協調,而且對人體健康是無害的。現代建筑采用大量現代建筑材料,其中有許多是對人體健康有害的。因此有必要發展對人體健康無害或符合衛生標準的“綠色建材”。

　　3) 改善公共場所、公共設施對公眾的健康安全影響。車站、碼頭、機場、學校、幼兒園、商店、辦公樓、會議廳、飯店、娛樂場所等是大量人群聚集、流動的場所。這些建筑物中如果有損害公眾健康安全的建筑材料,將會造成對人體的損害。

　　4) 限制國外有害健康安全的建筑材料和技術設備流入我國。國外有一百多個國家和地區,生產出上萬種建筑材料,尤其是以化學建材居多。好的建筑和裝飾材料可豐富我國的建材市場,但也要防止有害健康安全的建材和技術設備流入。如果沒有“綠色建材”標準和管理措施,有害的建材就會不斷流入我國市場,將會加重損害我國的環境。

　　5) 扶助我國高附加值“綠色建材”進入西方工業國家。新型建材往往有高附加值,“綠色建材”也可以有高附加值。如果能扶助和促進我國的高附加值的“綠色建材”進入西方國家,將會顯著提高經濟效益。

2．4 　綠色建材在國內外的發展[324 ,728 ]

2．4．1 　綠色建材在國外的發展

　　綠色建材在一些發達國家早已得到研制開發。近20 年來,國際上主要工業發達國家和地區對綠色建材發展非常重視,已就建筑材料對室內空氣的影響進行了全面、系統的基礎研究工作,并制訂了嚴格的法規。

　　德國是世界上最早推行環境標志的國家,1978年發布了第一個環境標志———“藍天使”后,至今實施“藍天使”的產品已達7500 多種,占全國商品的30 %。美國是較早提出環境標志的國家,美國環保局(EPA) 設置了室內空氣部,正在開展應用于室內的空氣質量控制的研究計劃。加州大學設置了室內空氣系,研究和制訂了評價建筑材料釋放VOC 的理論基礎,確定了測試建筑材料釋放VOC 的體系和方法,提出了預測建筑材料影響室內空氣質量的數學模型。在一些州,規定了一些環境保護標準:如洛杉磯市早在1966 年就提出了限制有機溶劑排放量的“66 法規”,并于1967 年開始實施;華盛頓州、加利福尼亞州、明尼蘇達和斯康星州都對有關污染物質規定了環保標準。加拿大也是積極推動和發展綠色建材的北美國家,于1988 年開始環境標志計劃,至今已經有14 個類別的800 多種產品被授予環境標志。丹麥、挪威為了促進綠色建材的發展,推出了“健康

　　建材”(HMB) 標準,國家法律規定,對于所出售的涂料等建材產品,在使用說明書上除了標出產品質量標準外,還必須標出健康指標。瑞典也積極推動和發展綠色建材,并已正式實施新的建筑法規,規定用于室內的建筑材料必須實行安全標簽制,并制訂了有機化合物室內空氣濃度指標限值。另外,芬蘭、冰島等國家于1989 年實施了統一的北歐環境標志。日本對綠色建材的發展也非常重視,于1988 年開展環境標志工作,至今已經有2500 多種環保產品。

2．4．2 　我國的綠色建材發展情況

　　近年來,綠色建材在國內得到了大力開發,從國內一些室內裝飾產品展覽會所展示的一批新型產品看“, 綠色”概念在一些廠家已經有了深化和發展,國內產品悄然投入“綠色”行列,并有了一些長足的進步。但從總體上看,發展還不平衡,在推廣應用上還沒有得到廣大消費者足夠的重視,因此,出現了發達地區與發展地區在開發、應用上的差距。

　　我國的環境標志是于1993 年10 月公布的。1994 年5 月17 日中國環境標志產品認證委員會在北京宣告成立。1994 年在6 類18 種產品中首先實行環境標志,水性涂料是建材第一批實行環境標志的產品。1998 年5 月,國家科技部、自然基金委員會和863 計劃新材料專家組聯合召開了“生態環境材料討論會”,確定“生態環境材料”應是同時具有滿意的使用性能和優良的環境協調性,并能夠改善環境的材料。

　　1999 年5 月,在“首屆全國綠色建材應用研討會”上提出了綠色建材的定義和內涵。隨著我國加入WTO、北京申奧成功以來,我國抓緊了綠色建材研究開發的步伐,綠色建材的產品種類、產品質量開始與國際接軌,用高新技術改造傳統建材產業,大力發展節能降耗、無毒、無害、無污染、無潛在隱患(如不含氣體緩釋物、阻燃、低燃煙指數) ,廢棄物可循環再生使用的綠色建材。

　　目前在建筑工程領域的綠色建材產品和技術主要有:

　　1)      綠色高性能混凝土技術在城市建設中,鋼筋混凝土結構占我國建筑結構形式的大多數,因國情所限,在今后相當長的一段時間內,鋼筋混凝土結構仍將占主導地位。

　　綠色高性能混凝土是指所采用原材料符合綠色環保要求,能消耗大量工業廢料,對大量拆除廢棄的混凝土進行再生利用,采用集中攪拌,使混凝土具有優良的施工性能,硬化后的混凝土具有較好的物理性能和耐久性等。發展綠色高性能混凝土將大大減少因生產混凝土而造成的自然資源消耗和環境負荷。在我國的預拌混凝土中,礦物摻合料的摻量普遍達到了25 %～50 %;城市的中水已開始應用于混凝土工程;2003 年我國預拌混凝土產量達到了21億m3 ,混凝土強度等級最高達到了C110 ;通過提高混凝土強度,減小結構截面積或結構體積,減少混凝土用量,從而節約水泥、砂、石的用量,通過大幅度提高混凝土耐久性,延長結構物的使用壽命,進一步節約了維修和重建費用。中國建筑科學研究院在國家科技部的支持下正開展綠色高性能混凝土的研究和工程應用,取得了階段性成果。

　　2) 墻體材料的綠色化我國建筑物圍護結構的保溫性能較差,單位建筑面積采暖能耗高出發達國家的2～3 倍。既有住宅能耗高也是造成我國能源緊張的一個重要因數。我國既有城鄉住宅建筑總量約330 億m2 ,而節能型住宅還不足2 %。

　　我國傳統的墻體材料仍以小塊實心粘土磚為主,為改變這種現狀,政府在大中城市開始禁止生產和使用實心粘土磚(簡稱“禁實”) ,并取得了很好的成效。截止到2003 年6 月30 日,全國累計實現“禁實”的城市(區) 已達229 個“, 禁實”工作推動了新型墻體材料的迅速發展,促進了住宅建設現代化水平的提高,取得了顯著的經濟效益和社會效益。據不完全統計,2002 年170 個城市實心粘土磚產量為860 億塊標準磚, 比1999 年的1228 億塊下降了30 %;新型墻材產量達950 億塊標準磚,比1999 年的815 億塊標準磚增長了16 %。全國新型墻材產量占墻材總量的比例由1999 年的26 %上升到35 %。“禁實”和推廣新型墻材改變了傳統施工工藝,提高了施工效率,改善了建筑功能,增加了使用面積,加速了住宅產業現代化步伐。北京、上海等地開展研究“禁實”后的新型墻體材料施工現場裝配工藝提高了施工現代化水平和建筑質量,節約了土地和能源資源。據不完全統計,三年來全國共關停小磚瓦企業6000 多家,淘汰落后生產能力410 多億塊標準磚,節約土地90 多萬畝,節約能源1600 多萬t 標準煤,利用工業廢渣213 億t 。

　　我國大力發展新型墻體材料,如在磚制品方面,首先發展煤矸石磚、頁巖磚以及粉煤灰磚、灰砂磚。在砌塊方面,加強天然輕集料混凝土砌塊的生產,同時發展粉煤灰、混凝土小型砌塊、加氣混凝土砌塊、石膏砌塊的生產,適當進行陶粒混凝土砌塊的生產,著重進行工業及生活垃圾物的處理研究。

　　在行業標準《民用建筑節能設計標準》(采暖居住建筑部分) (J GJ 26295) 、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(J GJ 13422001) 、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》(J GJ 7522003) 、《既有采暖居住建筑節能改造技術規程》(J GJ 12922000) 等標準頒布實施后,建筑節能達到了普遍重視,政府制訂具體的節能目標,以強制措施推行建筑節能,各種具有保溫隔熱功能的墻體和復合墻體得到了較大的發展,以聚苯板和聚苯顆粒為主的外墻外保溫體系得到了廣泛的應用。

　　3) 裝修材料的綠色化20 世紀90 年代以來,裝修材料的綠色化越來越得到人們重視,一些污染大的材料被淘汰,如紙胎油氈、PVC 塑料油膏、107 膠、106 涂料、油性內墻涂料、焦油型聚氨酯防水涂料、甲醛含量高的各種膠粘劑和木制板材等。同時,國家相關部門出臺了一系列有利于環境保護、發展綠色建材的政策和法規。為了限制裝修材料中有害物質含量,國家質檢總局和國家標準委負責組織制P修訂了10 項強制性國家標準《: 室內裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》(GB 868022001) 、《室內裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質限量》(GB 1868122001) 、《室內裝修材料內墻涂料中有害物質限量》(GB 1868222001) 、《室內裝修材料膠粘劑中有害物質限量》( GB 1868322001) 、《室內裝修材料木家具中有害物質限量》(GB1868422001) 、《室內裝修材料壁紙中有害物質限量》(GB 1868522001) 、《室內裝修材料聚氯乙烯卷材地板中有害物質限量》(GB 1868622001) 、《室內裝修材料地毯、地毯襯墊及地毯用膠粘劑中有害物質限量》

　　(GB 1868722001) 、《混凝土外加劑中釋放氨限量》(GB 1868822001) 、《建筑材料放射性核素限量》( GB656622001) 以及《民用建筑工程室內環境污染控制規范》(GB 5032522001) 等。上述標準的制訂和修訂,使裝修材料的產品逐步符合環保要求,綠色化程度越來越高。作為單個產品,絕大部分裝修材料往往符合有關標準的規定。但是,在裝修時由于使用量大、材料品種多、大部分為現場作業,使裝修后的房間有時仍會出現環保指標不合格的現象。

2．4．3 　綠色建材的發展方向

　　綠色建材代表了建筑材料的未來發展方向,符合世界發展趨勢和人類發展的需要。國家發展綠色建材產業將有助于環境保護,節約資源,提高人類的居住環境水平。

　　作為建筑工程材料,綠色建材的主要發展方向應該是材料的無害化和更加節能,增加建材的部品率,減少現場施工,打擊假冒偽劣產品,提高優良綠色建材在工程中的使用率;對于化學建材,其有害物質含量應該越來越低直至為零,逐步減少化學建材的使用,增加木材的使用量;要將墻體作為一個系統來研究和應用,并與結構體系進行配套,避免出現單個材料的節能性能好,但在工程上使用后,由于配套措施不完善而對墻體的節能性能和使用性能產生影響。因此,應研制推廣新型節能型墻體材料,提高建筑物的節能水平和墻體材料的工廠化生產比率。

3 　結　語

　　傳統的建筑材料對環境造成嚴重的破壞,不符合可持續發展的要求,只有加強開發和應用綠色建材,才能實現建筑材料工業的可持續發展。

[參考文獻]

　　[ 1 ] 　陳小佳. 開發應用綠色建材促進建材工業技術進步[J ] . 科技進步與對,1999 ,16(3) .

　　[ 2 ] 　吳中偉. 綠色高性能混凝土———混凝土的發展方向[J ] . 混凝土與水泥制,1998 ,25(1) .

　　[ 3 ] 　上海市綠色建材展示中心. 積極發展綠色建材[J ] . 上海建材,1995 ,14 (4) .

　　[ 4 ] 　王少南. 綠色建材在國內外的發展[J ] . 新型建筑材料,1999 ,26(7) .

　　[ 5 ] 　王新友. 環境材料和綠色建材[J ] . 建筑材料學報,1998 ,1(1) .

　　[ 6 ] 　劉瑞棟,黃玉英. 綠色建材對人類環境影響和評價系統的探討[J ] . 上海建材,1995 ,14(4) .

　　[ 7 ] 　李興隆. 綠色建材與環境優化[J ] . 上海建材,1996 ,15(1) .

　　[ 8 ] 　李興隆. 綠色建材與智能產品的開發與應用[J ] . 建材工業信息,1997 ,24(6) .