实现墙体材料绿色化的途径和方法

　　前 言

　　1988年第一届国际材料科学研究会上首次提出了“绿色材料”概念。他是以绿色度表明其对环境的贡献程度，并指出可持续发展的可能性和可行性。

　　1992年，国际学术界明确提出绿色材料的定义：绿色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”。

　　绿色建材是指采用清洁卫生生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市废弃物、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料，所以又称生态建材、环保剪裁和健康建材等。

　　绿色墙体材料基本上应具备以下4个主要特点，以区别于传统墙体材料：
　　（l）制造此类材料尽可能少用天然资源，降低能耗并大量使用废弃物作原料；
　　（2）采用不污染环境的生产工艺；
　　（3）产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康；
　　（4）产品达到其使用寿命后，可再生利用。
　　绿色墙体材料的主要标志：
　　（1）节约资源；
　　（2）节约能耗；
　　（3）节约土地；
　　（4）可清洁生产；
　　（5）具有多功能；对外墙材料“与内墙材料既有相同的，又有不同的功能要求：
　　外墙材料：要求轻质、高强、高抗冲击、防火、抗震、保温、隔音、抗渗、美观与耐候等。
　　内墙材料：要求轻质，一定的强度、抗冲击、防火、一定的隔音性、杀菌、防霉、调湿、无放射性、可灵活隔断安装与易拆卸等。
　　（6）可再生利用：达到其使用寿命后，可加以再生循环使用，而不污染环境。

　　1 鉴别绿色墙体材料的要素

　　从以上绿色墙体材料的特色和主要标志可以看出，绿色墙体材料是指在产品的原材料采集、加工制造过程、产品使用过程和其寿命终止后的再生利用4个过程均符合环保要求的一类材料。
　　通常，生产企业和消费者往往比较关注的是使用过程的环境保护，而对原材料来源、生产过程以及回收再利用等方面注意不够。随着人们对绿色环保建材认识水平的提高，这4个方面都是真正绿色墙体材料考核的基本要求。因此，新产品的开发中，一定要理解绿色建材的内涵和实质。对墙体材料而言，鉴别其是否是绿色材料主要从以下4点要素考虑：
　　（1）生产所用的主要原材料是否利废，主要原材料使用一次性资源是否最少；
　　（2）生产工艺中所产生的废水、废液、废渣、废气是否符合环境保护的要求，同时要考察生产加工制造中能耗的大小；
　　（3）使用过程中的环境保护健康、卫生、安全；主要考察材料的使用中有机挥发物质、甲醛、重金属、放射线、石棉含量、保温隔热、隔声等性能指标，不同的建筑材料有各自不同的要求。例如：最新制定的中国环境标志产品认证技术要求（建筑砌块、轻质板材）中，对环境认证产品除规定了其产品性能必须符合相应国标或行业标准外，还应当满足固体废弃资源的使用量以及放射线核素含量、导热性能等指标。
　　（4）资源的的回收利用：从环境保护的角度还要考察该材料在其中寿命终结之后，即利用废弃之后不能造成二次污染并可能再利用的材料。新型墙体材料大多可以再利用，一般不会产生二次污染。
　　由此可见，墙体材料如果成为真正意义上的绿色环保建材，应当考虑产品生命周期的全过程。大多数新型墙体可以利废或利用一年生植物的秸秆，生产工艺节约能源，使用性能也比较优异，符合绿色墙材的内涵要求。

　　2、实现墙体材料绿色化的途径和方法　　

　　2.1利用工业废渣代替粘土制造空心砖或实心砖
　　近年我国工业废渣年排放量近10亿t，累计总量已达66亿t,利用率仅40%左右。绝大部分废渣、如煤矸石、页岩、粉煤灰、矿渣等均可用以代替部分或全部粘土制造空心砖或实心砖。生产相当于1000亿块实心粘土砖的新型墙材，1年可消纳工业废渣7000万t、节约耕地3万亩、节约生产能耗100万t标煤。利用工业废渣制造空心砖，若孔洞率为36%，较之生产实心粘土砖可降低能耗30%左右。
我国是世界上粉煤灰排放量最大的国家，仅电力工业的年粉煤灰排放量已逾1亿t，目前利用率仅36％左右，主要用以筑路、回填、作水泥和混凝土的掺和料等。在用粉煤灰制造墙体材料方面尚未完全打开局面，近年有些制砖厂已在用粉煤灰代替3O％～50%粘土制造烧结粉煤灰粘土砖方面取得成功。根据国外经验，若在混合料中掺以合适的增塑剂，并相应地改进成型设备与调整工艺、则完全有可能用粉煤灰代替80%～90%的黏土制烧结砖。

　　2.2用工业废渣代替部分水并使用轻集料制造混凝土空心砌块

　　混凝土空心砌块具有自重轻、施工方便、提高工效与造价较低等优点，是一种较适合中国国情的可持续发展的墙体材料。这种墙体在使用中出现的热、渗、裂等问题，是可以通过提高产品质量，采取有效的墙体构造措施予以解决的。

　　混凝土砌块在建筑施工方法上与黏土砖相似，在产品生产方面还具有原材料来源广泛、可以避免毁田烧砖并能消纳部分工业废料、生产能耗较低、对环境的污染程度小、产品质量容易控制等优点。砌块建筑具有安全、美观、耐久、使用面积较大、施工速度快、建筑造价与维护费用低等综合特色。
例如粉煤灰空心砌块，其研究开发的特点是：
　　（1）在小型空心砌块中，把粉煤灰作为小砌块的原材料组分而不是替代物，粉煤灰的用量大，其用量可高达80%；
　　（2）研究利用Ⅲ级以及灰渣混排灰，开展磨细灰的研究；
　　（3）研究与生产应用紧密结合，使研究成果尽快转化为生产力。

　　2.3发展用蒸压法制造的各类墙体材料
　　其主要优点是：
　　（1）可少用或不用水泥，以石灰或电石泥代替全部或部分水泥，并掺和相当量的硅质材料，如石英砂（可用风化石英砂、河道沉积砂等）、粉煤灰与矿渣等；
　　（2）与蒸养制品相比。可使生产周期由14～28d缩短至2～3d；
　　（3）制品的某些性能优于蒸养制品、如高强度、低于缩率等。

　　以下4类蒸压墙体材料有待进一步发展。
　　（1）加气混凝土砌块与条板，容量一般为500-700kg/m3,是兼具一定的承重能力与自身绝热性的墙体材料。全国加气混凝土制品的年生产能力已达1000万m3，但实际产量仅占其1/3左右，且产品以砌块为主，砌块与条板的产量比大致为10：1，多数产品用作框架建筑的填充墙。今后应充分发挥已建生产线的能力，提高制品强度、增加条板产量，狠抓配套，加强应用技术的研究、使更多的此类制品用作建筑物的外墙。
　　（2）灰砂制品具有强度高、尺寸精确、外形美观、蓄热性好等特点。迄今全国已有中、小型企业300余家，但绝大多数生产厂规模小，装备水平低、产品单调（局限于小块实心砖）。今后应对现有企业进行必要的技术改造，增加产品品种扩入产量。
　　（3）蒸压纤维水泥板与纤细增强硅酸钙板此类产品，目前年产量已达1500万m2（以厚度6mm计），但多数以石棉为增强材料，主要用作顶或内隔墙板。今后应扩大无石棉板的产量、增加产品的花色、品种、尤应重视开发带饰面的外墙面板。
　　（4）蒸压粉煤灰砖近年已试制成功并已投入生产与使用，以粉煤灰、石灰、水泥、炉渣等作为主要原料，其中粉煤灰掺量可达50%以上。此种砖的湿涨率与干缩率、强度以及抗炭化、抗冻融等性能均优于所有原料与之相似的常压蒸养粉煤灰砖，故应进一步推广并用以替代后者。

　　2.4用工业副产品化学石膏代替天然石膏生产石膏墙体材料

　　利用各种废料生产石膏砌块是今后发展的趋势，在提高石膏砌块各种技术性能和使用功能的同时，降低制造成本。保护和改善了生态环境。如在石膏砌块内掺加膨胀珍珠岩、超轻陶粒等轻集料，或在改用a型高强石膏的同时掺入大比例的粉煤灰，或掺加炉渣等废料以提高产品强度及降低成本，或掺加水泥及采用玻璃纤维增强，或在烟气脱硫石膏中掺加粉煤灰及激发剂以提高制品耐水性等。

　　2.5发展符合节能、轻质、多功能与施工便捷等要求的建筑板材

　　建筑板材既可用作住宅建筑与公用建筑的灵活隔断，又可用作框架轻板建筑的外墙，有极为广阔的应用领域。我国今后每年竣工的住宅建筑为10亿ｍ2，仅以内隔墙的需求量计，约为4亿m2，故建筑板材的发展在很大程度上将以面向住宅建筑作为市场导向。

　　近几年来在我国建材市场上涌现的建筑板材的品种不下30余种、大多数板材品种质量较好，甚受青睐，但也出现鱼目混珠，良莠不齐的情况、在使用中发生较多的问题。为此有重点地引导几种符合节能、轻质、多功能与施工便捷等要求的楼筑板材的发展是非常必要的、有发展前景的建筑板材归纳如下；

　　2.5.1外墙板
　　（1）加气混凝土条板；
　　（2）内嵌绝热材料的CRC板（抗碱玻璃纤维增强低碱度水泥）；
　　（3）外侧为CRC面板，内侧为纸面石膏板，内嵌绝热材料的复合板；
　　（4）外侧为蒸压纤维水泥板或纤维增强硅酸钙板，内侧为纸面石膏板，内嵌绝热材料的复合板；
　　（5）彩色钢板与绝热材料组成的复合板（限用于工业建筑冷库等）：
　　（6）钢筋混凝土与绝热材料组成的复合板；
　　(7)外侧为铝塑板，内侧为纸面石膏板，内嵌绝热材料的复合板(用于高档建筑)。

　　2.5.2内墙板
　　（1）加气混凝土条板；
　　(2)两侧为纸面石膏板，内嵌(或不嵌)隔声材料的复合板；
　　(3)两侧为蒸压纤维水泥板或纤维增强硅酸钙板，内嵌隔声材料的复合板；
　　(4)两侧为蒸压纤维水泥或纤维增强硅酸钙薄板，内灌轻集料水泥的夹心板；
　　(5)CRC(抗碱玻璃纤维增强低碱度水泥)轻质多孔条板；　　
　　（6）轻集料混凝土多孔条板；　　
　　(7)石膏轻集料多孔条板；
　　(8)刨花板与木屑板（限于防火要求不严格的建筑）。

　　2.6在新、老建筑物上采用集节能与装饰于一体的外墙外侧绝热的复合技术

　　单一的墙体材料，除容重为500kg/m3左右厚度≥24cm的加气混凝土砌块或条板外，均不能满足建筑节能的要求，为此当用实心砖、空心砖与空心砌块等作为外墙结构材料时必须采用与高效绝热材料和饰面层相复合的措施。“生命周期评估法”清晰地表明上述几种结构材料与一定厚度的矿锦板或膨胀聚苯乙烯板组成复合墙体后，不仅可大幅度降低在建筑物采暧期由墙体流失的能耗，并可显著减少CO2、SO2与NOX等有害气体的排放量对减轻环境负荷有重要意义。

　　外墙的复合绝热技术可根据绝热材料在墙体中的位置分为3类：
　　(1)外墙内侧绝热(绝热材料位于结构层的内侧)；
　　(2)外墙中间绝热(绝热材料位于结构层的中部)；
　　(3)外墙外侧绝热(绝热材料位于结构层的外部)

　　总之，我国政府已将限制实心粘土砖的生产与使用、开发和推广新型建材产品作为在相当长一个时期内的既定政策之一。根据“十五”新型建筑材料发展规划，我国新型墙体材料产量占全部墙体材料的百分比将在2010年与2030年分别达到40%和60%。新世纪的我国建筑材料工业将以发展节能、利废、环保型的绿色墙体材料作为工作目标之一。