生态建筑材料的现状与发展

生态建筑材料的现状与发展

摘要：目前对生态建材的概念可以概括为：生态建材是指在加工、制造、使用、废弃和再生过程中具有最低环境负面影响、最大使用功能的人类所需要得一系列新型建筑材料。

关键词：生态建材，建筑材料

1-1 生态建材的概念

最早提出生态材料概念的是以山本良一为首的日本东京大学研究小组，他们在研究了所使用的材料与生态环境之间的关系后，认为生态材料是对环境友好的材料，它不给环境带来太多负面影响，自此引起广大材料科学工作者的关注。目前对生态建材的概念可以概括为：生态建材是指在加工、制造、使用、废弃和再生过程中具有最低环境负面影响、最大使用功能的人类所需要得一系列新型建筑材料。

人口膨胀、资源短缺和环境恶化被称为当今社会持续发展所面临的三大问题。而材料则是人类赖以生活和生产的物质基础。由于人们过度追求材料性能和质量，致使在材料的提取、制备、生产制造、使用以至废弃的过程中，耗费了大量的资源和能源，并排放出大量的废渣、废液和废气。各种统计数字已经表明，材料及其制品的制造、使用及废弃过程是造成能源短缺、资源过度消耗和枯竭以及环境污染的主要原因之一。这就要求材料工作者认真对待资源、能源和环境之间关系的问题。正是在这种历史背景之下，生态环境材料的概念应运而生。

然而，对人体健康的直接影响仅是生态建材内涵的一个方面，而作为生态建材的发展战略，应从原料采集、产品的制造、应用过程和使用后的再生循环利用等四个方面进行全面系统的考察，方能界定是否称得上生态建材。众所周知，环境问题已成为人类发展必须面对的严峻课题。人类不断开采地球上的资源后，地球上的资源必然越来越少，为了人类文明的延续，也为了地球生物的生存，人类必须改变观念，改变对待自然的态度，由一味向自然索取转变为珍惜资源，爱护环境，与自然和谐相处。人类在积极地寻找新资源的同时，目前最紧迫的应是考虑合理配置地球上的现有资源和再生循环利用问题，走既能满足当代社会发展的需求又不致危害未来社会的发展，做到发展与环境的统一，眼前与长远的结合。

1-2 生态建材的定义与基本特征

1、生态建材的定义

1992年，国际学术界明确提出生态材料的定义：生态材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料，亦称之为“环境调和材料”。

建材工业是国民经济非常重要的基础性产业。是天然资源和能源资源消耗最高、破坏土地资源最多、对大气污染最为严重的行业之一。

生态建材又称绿色建材、环保建材和健康建材等。生态建材是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。

2、生态建材的类型

1．节能型：根据钢筋混凝土住宅（RC1）和木质造的住宅(W2)室内温度变动情况，可以判断：Rc1住宅内在30℃—1 8℃、木材造住宅 W2在28℃—lO℃之间变化。可以看出，Rcl住宅内最高温度与室外温度差不多，木质造住宅能够缓和住宅内温度变动。由此表明用生态建材建造的房屋具有保温节能功能。

2．利废环保型：生态建材可以再生、无污染，使用后的建筑垃圾是植物有机肥料，实现资源的循环发展和可持续利用。

3．安全舒适型：具有吸除异味，调节湿度，隔音、吸音、芳香、保温性能好等功能，真正做到冬暖夏凉。

4．保健型：根据研究,采用刨花板与混凝士做内装饰材料，当水蒸气流入流出时，室内相对湿度的变化。实验结果表明，当最初流入水蒸气l5分钟时，混凝士室内湿度增加显著，放置l5分钟后，流入15分钟水蒸汽时．湿度降低最大。而刨花板室内湿度则十分稳定，能够缓和室内湿度的变化。由此可以说明，用生态建材建造的房屋有利于人的身心健康。

5．特殊环境型：研究表明，木质材料构成的人居室内环境具有调节室内气候的功能。影响室内气候环境的主要因素有室内温度、湿度、气流、辐射等。

3、生态建材的基本特征

生态建材与传统建材相比可归纳以下五个方面的基本特征：

1、其生产所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾、废

液等废弃物。

2、采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。

3、在产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物；产品中不得含有汞及其化合物；不得用铅、镉、铬等种金属及其化合物的颜料和添加剂。

4、产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。

5、产品可循环或回收再利用，无污染环境的废弃物。

1-3生态建材发展的必要性

建筑材料是建筑业的物质基础。建材工业又是对天然资源和能源资源消耗对大气污染最为严重的行业之一，是对不可再生资源依存度非常高的行业。大部分建筑材料的原料来自不可再生的天然矿物原料，部分来自工业固体废弃物。据估计，我国每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源 70 多亿吨，其中大部分是不可再生矿、化石类资源，全国人均年消耗量达5.3吨。我国建材工业取得的成绩和进步是同自身发展历史水平相比而言，但是与现代化目标和国际先进水平比较则总体的落后面貌还未从根本上改变。目前存在的主要问题仍然是产业结构不合理。以立窑为主的落后工艺生产的水泥仍然占水泥总产量的65%以上，墙体材料仍有65%左右是实心粘土砖。特别是经济增长方式还比较粗放，要改变过度依赖能源、资源并且污染环境的不可持续发展问题。

目前中国建筑能耗约占全国总能耗的27.5%，在既有的400亿平方米城乡建筑中，只有3.2亿平方米算得上是节能建筑。我国人均资源相对不足，生态环境、自然资源和经济社会发展的矛盾日益突出。能源、资源、环境已成为制约建材发展的重要因素。传统建材生产的资源、能源利用率低，而且给环境带来相当的污染，这与国家倡导的走新型工业化道路是不相适宜的。同时，国内外市场竞争在加剧，对建材发展的压力也在加大。为实现建材永续发展和向生态化转型，必须从源头上减少对不可再生资源、能源的消耗，利用可再生的资源、能源，提高资源利用率，开发推广生态建筑材料。

1-4 生态建材的开发与应用

1、钢结构建筑的推广

钢材是可回收再利用的环保材料，目前超高层建筑都是钢结构建筑，但是优质钢材价格高，导致钢结构建筑造价过高因而在设计中不经常涉及到。

2、水泥混凝土的生态环境化

环境友好型生态混凝土是指与地球生态环境友好的混凝土，目前其生态化的技术途径主要有如下三种：

①降低制造时对环境的影响，这种技术途径主要通过固体废弃物的再生利用来实现，例如采用城市垃圾焚烧灰和下水道污泥、工业废弃物作原料生产水泥；又例如利用火山灰、高炉矿渣等工业副产品混合生产混凝土，这种方法不仅节约了能源，而且少占用土地。再生混凝土是将用过的混凝土粉碎作为骨料再生使用，这样可以有效解决废弃物、骨料物质、石灰石资源、二氧化碳的排放等问题。它也是水泥混凝土生态化的一种主要技术。

②降低使用时对环境的影响，这种技术途径不是通过生产混凝土自身来降低环境的负荷，而是通过使用方法来降低环境负荷。如通过提高混凝土的耐性来提高建筑物的寿命；或者通过加强设计和管理来提高建筑物的寿命，混凝土延长了寿命相当于节省了资源、能量。

③利用混凝土本身特性降低其对环境的影响，这种技术途径是利用其本身具有降低环境负荷的能力来降低周围环境负荷。例如多孔混凝土，它本身含有大量的连续小孔隙，单个孔隙和孔隙相连时其性质会很不同。通过控制不同孔隙的特征和孔隙量，可使混凝土有不同的性能，如良好的透水性、吸音性、蓄热性、吸附气体性能等等。利用混凝土的这些特征，已开发出许多新品种，例如具有排水性的铺装用制品；又如具有吸音性、能够吸收有害气体、具有调湿功能以及能储热的混凝土制品。

3、木材陶瓷的开发与应用

木材陶瓷是一种采用木材（或其他木质材料）在热固性树脂中浸渍后，真空碳化而成的新型多孔质碳素材料，其中的木质材料在烧结后生成软质无定形碳，树脂生成硬质玻璃碳。它并不是真正意义上的陶瓷产品，但它的许多特性与多孔功能陶瓷相似。木材陶瓷的断裂韧性很低，与冰相似。木材陶瓷的摩擦因数几乎不受磨材料的种类、粗糙度、润滑剂和滑动速度的影响。它也可作电屏蔽材料，

同时它的远红外放射率和反射辉度与黑体相似，前者恒为80%，由于人体多靠远红外线获取热量，因此，木材陶瓷具有发展成房暖材料的巨大潜力。

4、生态玻璃的开发与应用

①玻璃马赛克。它一般采用熔融法和烧结法制造，以石英砂、石灰石、白云石、长石、纯碱、着色剂和乳化剂等为主要原料，经高温熔化后，链板延压法成型、退火而成。玻璃马赛克不仅具有色调柔和、朴实典雅、不变色、物理化学性能良好、不积灰、坚硬耐久、表面光滑、因雨水自洁而历久常新等诸多优点，而且它与水泥黏结性能好，施工方便、价格便宜因而被广泛应用于建筑物内外墙装饰。

②泡沫玻璃。泡沫玻璃又称多孔玻璃，是由玻璃原料、发泡剂和外掺剂经高温焙烧制成的玻璃材料。泡沫玻璃按物化性能不同可分为隔热、吸音、增强、装饰、抗辐射，以及用作粒状填充料等泡沫玻璃。隔热泡沫玻璃具有密闭气孔，以便降低导热系数和吸水率；吸声和装饰泡沫玻璃则为开孔和联通孔，以便于增强吸声性能或易于表面涂防护装饰层；增强泡沫玻璃内夹金属丝网，以提高机械强度；泡沫玻璃制造中加工下来的碎片、粉粒经回收可用作粒状填充料，用于轻质混凝土、屋面板等材料的生产。

③工业废渣微晶玻璃。它是采用工业废渣或尾砂等作为原料制造的矿渣微晶玻璃和灰渣微晶玻璃等，它不仅因为性能优异、使用广泛、价格便宜而引起人们的重视，而且更为重要的是对于综合利用固体废弃物、合理使用天然资源及综合治理环境污染等方面具有重大的意义。

④复合防火玻璃。它是由两层以上的平板玻璃间含有透明阻燃胶黏层而制成的一种夹层玻璃，具有优良的防火性能，有一定的抗冲击强度，存放稳定性好，适用环境、温度范围广，可按用户提出的规格和要求加工，因而被广泛应用。

1-5 发展生态建材的意义

生态建材满足可持续发展的需要，做到了发展与环境的统一，现代与长远的结合。既满足现代人的需要，安居乐业，健康长寿，又不损害后代人对环境、资源的更大需求。总之，建材工业的发展、绿色化进程，不但关系到建材工业目前的发展问题，还关系到能否和国际市场接轨问题，关系到国计民生能否可持续发展的大事，关系到我国人民生活质量的大事，关系到功在当代，造福千秋的大事。

因此要以战略的眼光、时代的紧迫感和历史责任感努力促进各种生态建材的发展，以生态建材建造健康安全舒适-美观的建筑和室内环境，造福于社会，造

福于人民。