生態(tài)化是建筑材料發(fā)展的必然方向建材的發(fā)展及其對(duì)環(huán)境的影響調(diào)查

胡雨婕

時(shí)至今日，地球自然環(huán)境已經(jīng)受到了前所未有的破壞，空氣污染、淡水資源污染、森林面積減少、化學(xué)污染等，不僅嚴(yán)重地影響了人類的生活質(zhì)量，甚至威脅到安全和健康。自上個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)環(huán)境科學(xué)的發(fā)展嚴(yán)重落后于環(huán)境污染的速度。我國(guó)酸雨面積已占到了國(guó)土面積的近30%；沙漠化的土地已占到了19%左右，并且每年以驚人的速度增加；草場(chǎng)嚴(yán)重退化；固廢和垃圾年產(chǎn)量達(dá)7億噸，垃圾圍城現(xiàn)象日趨嚴(yán)重；水資源短缺成了不能解決的老問(wèn)題，78%的城市河段不能再用作飲用水源，50%的城市地下水受到污染，7大水系重點(diǎn)河段達(dá)標(biāo)率不足一半。

我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題與我國(guó)城市化進(jìn)程速度過(guò)快密切相關(guān)。中國(guó)城市化帶來(lái)的環(huán)境污染有以下特點(diǎn)：大氣污染成因復(fù)雜，不是簡(jiǎn)單的煤煙型、工廠粉塵的排放或機(jī)動(dòng)車排氣污染型，而是復(fù)合型污染；城市污水、工廠廢水排放量大，處理率低，導(dǎo)致了水體富營(yíng)養(yǎng)化、酸化甚至有毒化。

快速推進(jìn)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程，以建筑材料的大量生產(chǎn)和消耗為代價(jià)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，宏觀上中國(guó)建材年產(chǎn)量已達(dá)近50億噸，能耗占全國(guó)總能耗17%。近年來(lái)，中國(guó)水泥、建筑玻璃、鋼鐵和磚瓦等建筑材料消耗量基本居于世界首位。如此大的消耗量，使得建筑材料對(duì)資源和環(huán)境有第一位的影響。

一、建材對(duì)環(huán)境的影響

在我國(guó)，目前每年生產(chǎn)各種建筑材料要消耗資源50億噸以上，消耗能源超過(guò)2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。全國(guó)建材工業(yè)每年排放的CO2達(dá)8億噸以上，是造成地球溫室效應(yīng)的主要原因之一。將中國(guó)主要建材產(chǎn)品能源消耗與世界水平進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)的主要建材產(chǎn)品，無(wú)論是水泥、平板玻璃、建筑陶瓷，還是衛(wèi)生陶瓷等，其能耗都比國(guó)外同類產(chǎn)品的能耗高出許多。

此外，建筑材料使用不當(dāng)，設(shè)計(jì)建筑物時(shí)缺乏對(duì)生態(tài)環(huán)境的考慮，這些均可能對(duì)人類居住環(huán)境產(chǎn)生不良影響。例如，目前使用的居室裝飾裝修材料中有許多散發(fā)出甲醛以及烷烴、芳烴、鹵代烴等有機(jī)揮發(fā)物，對(duì)人體健康有害；有的建筑材料會(huì)釋放出天然放射性物質(zhì)——氡，它有致癌作用，因而危害人類居住環(huán)境。

傳統(tǒng)建材在生產(chǎn)過(guò)程中不僅消耗大量的天然資源和能源，還向大氣中排放大量的有害氣體（CO2，SO2，NO2等），向地域環(huán)境排放大量固體廢棄物，向水域環(huán)境排放大量污水，某些建筑裝飾裝修材料在使用過(guò)程中釋放出對(duì)人體健康有害的揮發(fā)物。

綜合來(lái)看，建筑材料和建筑工程造成的環(huán)境問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：1.大氣污染；2.建筑垃圾；3.廢水污染；4.可耕土地大量減少；5.噪聲污染；6.光污染及光化學(xué)污染；7.放射性污染。

二. 環(huán)境污染對(duì)建材和建筑物的影響

除建材對(duì)環(huán)境的影響外，環(huán)境污染通常也會(huì)對(duì)建材及建筑物有所損害。目前地球大氣的環(huán)境問(wèn)題主要有CO2濃度的增長(zhǎng)、氟利昂氣體引起的臭氧層破壞以及大氣污染引起的酸雨和霧霾等。其中，大氣中CO2濃度的增大會(huì)造成氣溫上升，加速混凝土的碳化過(guò)程，從而影響混凝土構(gòu)件的耐久性，縮短建筑物的使用壽命。

此外，臭氧層的破壞會(huì)使波長(zhǎng)短的紫外線輻照量增大，從而加速高級(jí)裝飾涂料等有機(jī)建筑材料的老化，降低抗風(fēng)化的能力；同時(shí)酸雨的增加將加速欄桿、扶手等外露金屬的腐蝕。環(huán)境變化對(duì)建材及建筑物的主要影響如下：

1.大氣污染與酸雨的影響：酸雨使材料表面的涂層失去光澤或變質(zhì)而脫落，使光潔的大理石建筑逐漸變成松軟的石膏。另外，在建筑物中，酸雨對(duì)金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。

2.建筑用高分子材料老化：導(dǎo)致高分子材料老化的因素主要是光、熱、機(jī)械力、氧氣、水、霉菌及化學(xué)物質(zhì)。這些因素往往是綜合作用于高聚物，通過(guò)物理化學(xué)過(guò)程使其老化，主要老化反應(yīng)可歸納為鍵的裂解反應(yīng)和鍵的交聯(lián)反應(yīng)。

3.金屬材料的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕：許多建筑物的欄桿、扶手、支架，甚至衛(wèi)星天線等，都是金屬構(gòu)筑物．由于酸雨的作用，這些金屬構(gòu)筑物的使用壽命大大縮短，甚至造成嚴(yán)重事故。

4.其他影響：江水、海水、污水對(duì)江河堤壩的沖刷侵蝕，地下水對(duì)地下建筑的滲析破壞，還有自然災(zāi)害的破壞，地震、水澇、龍卷風(fēng)及臺(tái)風(fēng)等的自然力破壞。

三．生態(tài)化是建筑材料發(fā)展的方向

生態(tài)建筑材料具有以下基本特點(diǎn)：1.具有優(yōu)異的使用性能；2.生產(chǎn)時(shí)少用或不用天然資源，大量使用廢棄物作為再生資源；在資源與能源使用方面，有效利用天然資源，盡量減少能耗，盡量使用廢棄物作為再生資源或能源；3.采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，保持清潔的原料、清潔的工藝和清潔的產(chǎn)品。盡量減少?gòu)U氣、廢渣、廢水的排放量，或使之經(jīng)有效的凈化處理；4.使用過(guò)程中對(duì)人體健康及環(huán)境有益無(wú)害，并且功能復(fù)合化，如殺菌、防霉、除臭、調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)光、隔熱、阻燃、消聲、消磁、防射線、抗靜電等，有利于改善生態(tài)環(huán)境，與環(huán)境相和諧；5.廢棄后使之作為再生資源或能源加以利用，或能作凈化處理。

可見(jiàn)，從環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約的角度來(lái)看，生態(tài)化都是建筑材料發(fā)展的必然方向。從目前生態(tài)建筑材料的發(fā)展來(lái)看，可分為主體材料、表面材料，及一些功能建材等，主要有綠色水泥及混凝土材料、建筑玻璃、建筑飾面材料、建筑陶瓷等。

1.生態(tài)水泥

水泥是最主要的建筑材料。就目前的普通生產(chǎn)狀況來(lái)看，生產(chǎn)1t水泥熟料約需原料1.3t石灰石，生熟料粉磨、預(yù)熱分解和煅燒過(guò)程消耗的煤約130kg，同時(shí)消耗電力90千瓦時(shí)。從排放的角度，分解1.3t石灰石，約排放0.5tCO2，燃燒130kg煤需排放0.49tCO2，通常按1t水泥熟料排放ltCO2估計(jì)。可以看出水泥生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷很高。降低水泥生產(chǎn)和使用的環(huán)境負(fù)擔(dān)性，目前的措施主要有節(jié)省能源（燃料和電力），減少CO2的排放量，以及利用水泥生產(chǎn)的特點(diǎn)，摻加大量團(tuán)體廢棄物作為原料等。生產(chǎn)生態(tài)水泥具體包括以下幾種手段：

（1）低環(huán)境負(fù)荷水泥添加料

用礦渣、火山灰等作原料燒制水泥熟料，或者以粉煤灰、石灰石微粉、礦渣作混合料磨制混合水泥，并擴(kuò)大用量。這樣可減少硅酸鹽水泥中熟料的用量，減少石灰石等天然資源的用量，節(jié)省燒制水泥所消耗的能量，降低CO2的排放量。

（2）生態(tài)水泥生產(chǎn)技術(shù)

生態(tài)水泥生產(chǎn)技術(shù)主要指在生產(chǎn)和使用過(guò)程中盡量減少對(duì)環(huán)境的影響。除對(duì)成分進(jìn)行環(huán)境友好改進(jìn)外，在水泥生產(chǎn)過(guò)程中也盡量減少能源消耗，降低水泥的燒成溫度等。我國(guó)同濟(jì)大學(xué)研制成功了一種新型礦渣水泥，它的特點(diǎn)是礦渣摻量大，標(biāo)號(hào)高，發(fā)熱量低。它的技術(shù)關(guān)鍵是礦渣的高級(jí)利用和熟料、礦渣的最佳匹配。這種新型礦渣水泥與傳統(tǒng)礦渣水泥在概念上有很大的不同。

（3）廢棄物再生利用技術(shù)

利用水泥生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，消化大量廢棄物，起到節(jié)省能源、節(jié)省資源、減少CO2 排放量的作用。比較成功的技術(shù)有利用廢輪胎或城市垃圾作燃料燒制水泥，用廢棄混凝土作原料燒制水泥熟料等。

2.生態(tài)混凝土

混凝土是各種建筑物、構(gòu)筑物的重要建筑材料，其特點(diǎn)是用量很大，而且所建造的建筑物、構(gòu)筑物大多與自然直接融合在一起。但是，混凝土生產(chǎn)消耗大量的資源和能量，每年還有大量的混凝土建筑物因各種原因要拆除，廢棄混凝土又難以處理。因此除要考慮降低環(huán)境負(fù)荷，使其具有優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性外，還要考慮自然循環(huán)、生物保護(hù)和景觀保護(hù)等生態(tài)學(xué)問(wèn)題。

目前，生態(tài)混凝土可分環(huán)境友好型生態(tài)混凝土和生物相容型生態(tài)混凝土兩大類。

（1）環(huán)境友好型生態(tài)混凝土

環(huán)境友好型生態(tài)混凝土是指可降低環(huán)境負(fù)擔(dān)性的混凝土。目前，降低混凝土生產(chǎn)和使用過(guò)程中環(huán)境負(fù)擔(dān)性的技術(shù)途徑主要有以下3條：①降低混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境負(fù)擔(dān)性，這種技術(shù)途徑主要通過(guò)固體廢棄物的再生利用來(lái)實(shí)現(xiàn)；②降低使用過(guò)程中的環(huán)境負(fù)荷性，這種途徑主要通過(guò)使用技術(shù)和方法來(lái)降低混凝土的環(huán)境負(fù)擔(dān)性，例如，提高混凝土的耐久性，或者通過(guò)加強(qiáng)設(shè)計(jì)、搞好管理來(lái)提高建筑物的壽命。③通過(guò)提高性能來(lái)改善混凝土的環(huán)境影響，這種技術(shù)途徑是通過(guò)改善混凝土的性能來(lái)降低其環(huán)境負(fù)擔(dān)性。例如，具有排水性鋪裝用制品，具有吸音性。能夠吸收有害氣體、具有調(diào)濕功能以及能儲(chǔ)蓄熱量的混凝土制品。

（2）生物相容型生態(tài)混凝土

生物相容型混凝土是指能與動(dòng)、植物等生物和諧共存的混凝土。根據(jù)用途，這類混凝土可分為植物相容型生態(tài)混凝土、海洋生物相容型生態(tài)混凝土、淡水生物相容型生態(tài)混凝土以及凈化水質(zhì)用混凝土等。

3.生態(tài)建筑裝飾材料

建筑裝飾裝修材料主要包括建筑涂料、壁紙、舊布、鋪地材料、人造板材、裝飾石材等，品種繁多，技術(shù)各異。

目前廣泛使用的傳統(tǒng)建筑裝飾裝修材料雖能起到美化室內(nèi)環(huán)境的作用，但其功能比較單一，甚至有些在使用過(guò)程中放出有害氣體，危害人體健康。因此，采取高新技術(shù)制造多功能、有益于人體健康的生態(tài)建筑裝飾裝修材料是今后重要的發(fā)展方向。

生態(tài)建筑涂料目前主要有天然成分涂料、水性涂料、無(wú)溶劑涂料及粉末涂料等。另外，各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的高新技術(shù)在涂料上不斷滲透，進(jìn)而推動(dòng)了涂料向高檔次、多功能以及環(huán)境友好型的方向發(fā)展。建筑涂料的“生態(tài)化”化已成為必然。從目前來(lái)看，建筑涂料生態(tài)化的發(fā)展趨勢(shì)主要涉及涂料成分、生產(chǎn)工藝、溶劑成分，以及在使用過(guò)程中減小環(huán)境影響等方面。例如，開(kāi)發(fā)一些非有機(jī)溶劑型涂料，如水性涂料、粉末涂料、輻射固化涂料等以及具有特殊功能的涂料，如防水等。

新型墻紙選用樹(shù)皮、化學(xué)加工會(huì)成紙漿，具有防霉、防蛀、阻燃、抗靜電的功能，確保了產(chǎn)品使用后不會(huì)散發(fā)有害人體健康的成分。其另一優(yōu)點(diǎn)是施工方便，配有專用膠水，粘貼墻面后不會(huì)起鼓走樣，具有改善室內(nèi)空氣和抑菌的作用；而且若干年后陳舊了可以撕下重新?lián)Q上新的，不會(huì)像舊式墻紙更換時(shí)會(huì)損壞墻面表層。

綠色地板主要包括復(fù)合強(qiáng)化地板、木竹復(fù)合地板、聚氨酯復(fù)合地板、蜂窩地板等。

復(fù)合強(qiáng)化地板幾乎在各個(gè)方面都優(yōu)于傳統(tǒng)實(shí)木地板，如壽命長(zhǎng)，圖案高雅、華貴，維護(hù)簡(jiǎn)單易行等。木竹復(fù)合地板是一種竹杉復(fù)合地板。這種竹杉復(fù)合地板充分利用了竹材表面花紋美觀、物理性能較高的特性，又大量采用了杉木作地板的芯材，因此竹材消耗量明顯下降，成本大大降低。蜂窩地板的結(jié)構(gòu)和三明治類似，上層完全保留了強(qiáng)化地板模式，因而強(qiáng)化地板的所有長(zhǎng)處無(wú)一遺漏；關(guān)鍵是中層采用了蜂窩結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)起到了緩沖作用，使其腳感格外好，而且聲音低沉深厚，非常悅耳；最底層是托板，它的作用是上托蜂窩層，下與地面接觸，起到防震、防潮的作用。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上可見(jiàn)，建筑材料是穩(wěn)步有序推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要基礎(chǔ)之一，傳統(tǒng)建筑材料的生產(chǎn)和服役過(guò)程對(duì)資源消耗和環(huán)境的惡劣影響，迫使建筑材料朝著資源、能源和環(huán)境友好型，生態(tài)化建材的方向發(fā)展。生態(tài)建筑材料具有良好服役性能、節(jié)約資源和能源、具有清潔的生產(chǎn)技術(shù)、生命周期可再生循環(huán)，將是建筑材料發(fā)展的必然方向。