论对传统建筑材料进行生态化改造的必要性和可行性

自1988年在《第一届国际材料科学研究会》上首次提出了“生态材料”的概念。1992年国际学术界定义生态材料是指“在原料采用、产品制造、使用或者再生循环以及废料处理等环节中对地球负荷最小和最有利于人类健康的材料”。生态建筑材料的定义也包括“在原料采用、产品制造、工程应用、废料处理和使用材料的再生循环等, 对地球负荷为最小和人类健康最有益的材料”。生态建筑材料是一大类新型建筑材料, 一般要求满足以下几个方面。

(1) 建筑材料在生产和使用过程中资源、能源消耗低、生态污染尽可能小。

(2) 可实现废弃物资源化, 并且制品能回收利用。

(3) 建筑材料在生产和使用过程中有利于保护自然生态或治理污染。

(4) 能够改善生活生态、有利于人体健康。

(5) 具有良好的物理化学性能, 能满足各种建设施工的要求。

生态建筑材料具有良好的使用性能, 对资源和能源消耗少, 对生态环境污染小, 可再生资源利用率高, 从设计、生产、使用到再生循环利用的生命周期全过程中, 都与生态环境相协调。

1 建筑材料现状和进行生态化改造的必要性

1.1 建筑材料现状

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。但这些行业的现状主要表现为“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。

矿产资源消耗大、能源消耗高和环境污染是建筑材料工业可持续发展的几大障碍。首先, 建材行业对不可再生资源的依存度非常高。如我国目前每年水泥工业要消耗约6亿t石灰石、1.2亿t粘土。同时由于加工技术落后, 导致建筑材料行业对不可再生资源的综合利用率非常低, 从原矿到成品的资源利用率很低, 并产生大量废弃物。

其次, 传统建材工业大都是高温工业, 在生产过程中要消耗大量的能源。2007年, 我国建材行业能耗总量是1.9亿t标准煤, 占全国总能耗的7%, 工业部门的10%, 位列各工业部门第三位, 在能源日趋紧缺的今天, 无疑是影响可持续发展的重要因素之一。

1.2 传统建材带来的环境问题

建筑材料在满足建筑业和基本建设的需求, 为人类的生产和生活提供物质保障的同时, 建筑材料的生产、运输, 建筑构件的制造, 建筑物的施工、运营、使用及拆除处理等一系列过程都会带来很多环境问题。在美国, 建筑材料的生产和建筑物的施工、运营、更新及最终处理每年消耗约36%的电能, 并导致每年排放超过500万t的CO2、SO2、N2O及颗粒物。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, 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。传统建材的污染概括起来主要有五个方面: (1) 大气污染; (2) 建材废料及废水污染; (3) 光污染; (4) 放射性物质的污染; (5) 有机挥发物 (VOC) 及含重金属颜料的污染。

现阶段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。如表1所示, 我国主要建材产品能耗同国外先进水平还存在较大差距, 要从根本上改变这种局面, 改善人类生存环境、保护生态系统、保持与环境的协调性、实现建筑材料的可持续发展, 大力发展生态建筑材料才是关键, 也是21世纪我国建材工业的战略目标, 是历史发展的必然。

1.3 对传统建筑材料进行生态化改造的可行性

采用生活和工业废弃物生产的建筑材料, 有益健康和杀菌抗菌的建筑材料, 无毒装饰材料, 绿色涂料等都属于生态建筑材料。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、锡、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。

2 结语

21世纪是环保的世纪, 是人类更加重视可持续发展、更加重视环境和健康功能的世纪。传统建材的发展模式造成了资源的极大浪费和环境的严重污染, 生态建筑材料作为跨世纪材料科学、环境科学、生物化学、健康学等学科相交叉的生态环境材料学, 集可持续发展、资源有效利用、环境保护、清洁生产等前沿科学技术于一体, 代表着科学与技术发展的方向, 符合人类的需求和时代发展的潮流。因此要实现建材的可持续发展, 关键是把传统建材逐步转变为有利于地球环境的生态建材, 这是新世纪发展的要求, 是城市建设的根本途径, 也是保护生存环境和人类健康的需要。同时, 对建筑材料进行生命周期评价也是该领域的发展趋势。

摘要：概述了我国传统建筑材料发展的现状, 提出了对传统建筑材料进行生态化的必要性, 并通过分析得出对其进行生态化改造是可行的。发展生态建筑材料是实现可持续发展的关键。

关键词：建筑材料,生态化,改造,必要性,可行性