生态环境建材发展现状与趋势

　　生态环境的保护是人类可持续发展的保证。由于人类活动导致的资源枯竭、全球气候变暖（温室效应）、沙漠化等现象严重，已经威胁到人类的可持续发展。自上个世纪80年代人类意识到了由于自身活动带来的环境问题，提出绿色材料概念以后，世界各国已经开始行动采取措施控制生态环境的恶化。提倡绿色建筑，是保护生态环境的重要措施之一。生态环境建筑材料的发展担当着重要的历史使命。建设部《绿色建筑评价标准》对“绿色建筑”的定义为“在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑（简称”四节一环保“）。而关于”绿色建材“按照中国建材工业协会相关文件的定义，”绿色建材产品是指具有优异的质量、使用性能和环境协调的建筑材料“。其解释为，质量满足或优于国家相关标准，生产过程满足排放标准，使用和废弃对环境无害的产品。近些年曾出现过”环保建材“、”生态建材“等许多提法。目前，在百姓的认识中，”无毒、无害、无污染的建材“即认为是”绿色建材“；而在建材领域的认证中，也基本是这样认同的。所以，准确地为绿色建材和生态环境建材定义显得尤为重要。

　　生态环境建筑材料的诠释过去的土坯房、窑洞、竹木房屋等原始建筑在废弃后基本上对环境不会造成负荷，而且这些建筑室内的舒适性（温度、湿度）较好，建筑内屋面具有较好的吸附性可在一定程度上防止空气污染，改善空气质量。现在建筑，主体以混凝土和黏土砖为主，室内的装饰也以陶瓷、涂料、壁纸、木质复合板材等为主，且为了节约土地，楼层越来越高。这样出现的问题是使用时，如果解决了保温问题，使用者的生活或工作物料的运输会增加能源的消耗；装饰材料过于讲究表观效果，化工原料应用较多出现室内污染，且室内装饰材料的呼吸性能差，污染物不易被吸附不利于空气质量的改善；材料（混凝土、黏土砖的制备）的取得破坏了自然环境，矿物资源不可再生；闲废弃后处置或不能重复使用对环境又会造成负荷。所有这些问题体现出了现代建筑、人类追求高品质生活质量与可持续发展的矛盾。如何达到绿色建筑的要求，有益于生态和环境的建筑材料发展起着重要作用。

　　从原生态的环境负荷最小的建筑到现代建筑生态环境问题的出现，发展生态环境建筑材料是解决这一问题的最好办法。中国建材工业协会生态环境建材分会提出了对生态环境建材的认识与理解。

　　按照LCA方法，在满足使用性能的前提下，在原材料的取得、生产加工和使用过程中最大限度地减小自然资源的消耗，并可再生或循环利用且废弃无害，有利于环境保护和人体舒适与健康的建筑材料称为“生态环境建材”。

　　一种建材是否为生态环境建筑材料，在满足使用性能的前提下，应把握四个关键环节：

　　原料的获取：节约、保护生态环境；

　　生产过程：四减少——能源消耗、废气、废渣、废水；

　　使用过程：节能、节水环境负荷最小，且利于居住者健康；

　　废弃：可循环废弃环境负荷最小化或可再生。

　　准确定义生态环境建筑材料概念，对科学地界定是否为生态环境建材，引导行业的发展具有重要意义。发展生态环境建材，解决人类发展过程中出现的人和自然不和谐问题，实现人类社会的可持续发展具有重要意义，尤其是我国处于城镇化快速发展时期，发展生态环境建材更具有现实的意义。

　　生态环境建材发展现状明晰生态环境建材的概念，仅是引导其发展的最基本前提，重要的是依据全生命周期评价理论，针对相关建材分别建立评价体系。从基本概念出发，植物可以再生，废弃后对环境无害，可以肯定以植物为原材料制备的建材是生态环境建材。废弃材料资源化利用后制备的建材应该是生态建材，下面就典型的几种建材加以说明。

　　可再生资源建材——植物原料建材按照生态环境建材的定义，以植物秸秆和木材为主要原材料生产的建筑材料应该是生态环境建材。其最大特点是原材料可以再生、废弃无害。植物秸秆为原料建材在美国、法国、日本等欧美发达国家已应用20多年，我国有几十家。目前主要的产品有：各种轻质墙板、保温板、装饰板、门窗等。

　　专家建议，生产高密度板面向家具的企业，发展低密度板与建筑墙体、装饰材料结合。解决防火、防腐、耐久等问题。

　　此外，目前高分子树脂材料成为化学建材（如：乳胶涂料、塑料建筑材料等）、保温材料（EPS、XPS等）、结构材料以及辅助建材的主要成分或功能添加剂。高分子树脂的主要原料来源于石油与煤炭，其资源不可再生。德国AURO公司已经研究出利用植物纤维生产的用于涂料的树脂材料，用于制备高档乳胶涂料。这个信息显示：依赖于石油的某些树脂材料会转向植物。当然其中还涉及到很多具体科技问题，今后这方面的投入和研究会逐步加大。

　　废弃资源的资源化利用废渣、建筑垃圾、低品位矿物的资源化利用，如：废弃玻璃、混凝土、陶瓷的回收利用，粉煤灰、钢渣、煤矸石、城市污泥、垃圾等的资源化使用，垃圾烧水泥等。

　　资源的新价值发现，注意传统上被认为无价值矿物或材料的资源化利用。例如：砂基透水砖，仁创生泰砂采用沙漠中的风积沙为原料，黏结烧结而成，具有节能、节水、节地、节材、生态等功效，主要用于雨水利用系统。现在不仅关注它的本身价值，更重要的是提示生态建材要进行创新：理念创新——突破传统建筑材料的束缚；技术创新——为新理念提供技术支撑。

　　人居室内环境的生态化建筑材料的生态化，不仅不应给人类舒适健康的室内环境带来负面影响，而且应该提高其舒适与健康程度。目前人们在追求室内环境美观、高雅、舒适的同时却带来了室内环境的污染。主要包括物理污染、化学污染和生物污染，并且由于装饰装修的选配不当会影响室内的湿度、温度等。在居住舒适性上的要求，主要体现在对温度、湿度和光照方面。

　　人居室内环境治理和舒适建材国际上在室内环境治理和舒适建材的研究开发与应用，以日本、韩国、欧洲等国为主，日本尤其突出。例如，日本最早建立了《抗菌加工制品-抗菌性试验方法和抗菌效果》（JISZ2801-2000）标准，《纳米二氧化钛净化性能测试方法》标准等。

　　国内从事相关产品开发与生产的主要企业也有近百家，例如中国建材研究总院、北新建材、深圳方浩实业、四川升达林产工业集团、新疆赛普森纳米科技有限公司、北京大津建材有限责任公司、北京靓的涂料有限公司、廊坊立邦、ICI等。主要产品有抗菌装饰装修材料、净化材料。例如：抗菌涂料、空气净化涂料、天花板、负离子涂料、地板等，年产值在几十亿元。

　　目前我国相关的标准建设也日趋完善。建材行业从2002年开始建立第一个行业标准《抗菌陶瓷》至今，已相继建立了《塑料给水管材的抗细菌性能》、《抗菌涂料》、《抗菌镀膜玻璃》、《材料负离子发生量的检测方法》、《空气净化涂覆材料净化性能》等相关行业标准。

　　改善室内舒适度节能建材合适的温湿度是考量室内舒适程度的重要指标。温度的控制，要合理利用和节约能源。相变调温建材是发展方向之一。

　　调温建材：国外对相变材料的研究始于上世纪70年代，到1998～1999年，开始进入大规模实用化和商业化，如：美国俄亥俄州戴顿大学、德国Rubitherm公司、澳大利亚TEAP公司等。我国相变调温建材的研究，在“十五”期间，进行了较为基础的探索，“十一五”立项深入研究，将见成果。中国建材研究总院、清华大学、河北工业大学、北新建材等都已经进行了相关的研究。产品主要集中在地板、天花板、抹面砂浆、以及墙体材料。产品主要作用：储存太阳能、调节室内温度。

　　主要的相变材料有：定型相变材料——高分子聚合物与石腊类相变材料的复合而成（相变潜热大于140kJ/kg），微胶囊相变材料——采用高分子聚合物包覆大分子烷烃类，矿物/烷烃复合相变材料——多孔微结构矿物与相变烷烃复合材料；植物不饱和油脂类；无机盐类材料——含结晶水的盐类等。

　　湿度调节建材：室内湿度直接影响人体的舒适程度。加拿大学者Anthony V.Arundel等考虑各种因素后，推荐的最佳相对湿度范围应在30～70％，这也是对人体健康最有利的湿度范围。通过调湿材料对室内湿度的调节，室内的湿度变化很小，没有大波动，这样人体才会感觉到舒适。

　　日本在湿度控制材料方面研究比较早，关于调湿材料的专利有几十项，尤其是在2000年以后，其专利迅速增加，并已经建立了相关标准。

　　湿度调节建材我国近几年来逐步受到重视。我国湿度调节建材文献方面，上世纪90年代开始有报道。立项研究从“十五”开始。经过国家发改委批准，2007年将制定湿度调节建材和调温建材测试方法标准。

　　主要材料包括具有孔道结构材料——硅藻土、海泡石、硅胶、活性炭；植物纤维——木材料类；含结晶水的盐类——CaSi4•5H2O、CaCl2•6H2O.涉及的产品：装饰装修建材——涂料、腻子、天花板、墙材等。

　　生态环境建材发展趋势生态环境建材的发展主要体现在向多元化发展。建筑的多样化→建材的多样化。突破以“砖、石、混凝土”为主体的材料体系。新型墙体结构→新型墙体材料：复合墙体、功能墙体。内装饰材料，突破以乳胶涂料、壁纸等为主体的现状，发展多功能环境协调建材。

　　可再生资源的利用，减少对不可再生资源的依赖。植物资源的利用，废弃材料的资源化利用；进行LCA评价，不可再生资源的科学利用、并减少利用。