綠色建材的研究與發展綜述分析論文
綠色建材的研究與發展綜述分析論文
建築材料無處不在、無處不有，是建築行業的根基。在建築行業飛速發展的當今中國，建築材料在國民經濟中佔有舉足輕重的地位，而建築材料是否經濟、環保也直接決定了國家建築行業的能源消耗。有資料顯示，一項建築工程施工階段的能耗約佔15%，其中建築材料的生產能耗佔到75%左右，在總能耗中佔比最大。生產It矽酸鹽水泥需耗石灰石1. 3t、粘土0. 2t，還有各種校正材料，資源消耗與浪費對環境有重大影響;在能源方面需要使用170kg標準煤與120kWh電能，其碳排放量達到0. 936 %。由此可見，在可持續發展的要求下，應用綠色建築技術、採用綠色建築材料是降低中國建築業能耗與碳排放的必要方法。自2000年以來，我國對綠色建築行業的關注不斷提高，也開發了許多高效節能的綠色建築材料與技術，全國各地也開始出現了綠色樣板建築供人居住，這些都對促進綠色建築業發展起到了積極作用。
1綠色建材的基本概念與評價方法
1. 1綠色建材的基本概念
綠色建材也可稱為環保建材或生態建材，其主要功能在於保護人體健康與環境資源。相比於普通建築材料，綠色建材對原材料利用、生產過程、施工過程、使用過程、廢棄物處理五個過程進行評價，以確保滿足功能要求。
(1)建築材料生產過程能耗較低，不產生新的汙染源;
(2)儘量使用廢棄物回收利用加工而成的再生資源，少使用天然資源;
(3)使用高效率能源與效能優異的材料以降低能耗;
(4)材料多功能化，如除菌、除臭、隔音、阻熱等，確保產品有益於人體健康，改進生活環境。
1. 2綠色建材的評價指標與標準
綠色建材的評價系統分為綠色建材產品評價系統和建築物建成後綠色建材評價的綜合評價系統。其測試指標一般分為兩類:第一類為單項理化指標，例如放射性強度、甲醛含量等;第二類為複合測試指標，包括揮發物總含量、人類感覺試驗、耐燃等級以及氧指數等。綠色建材的評價指標也可以分為兩類:第一類為衛生類評價指標，必須所有指標均符合要求才可以作為綠色建材;第二類為複合類評價，包括耐燃等級等，其中若有指標優秀，材料就可作為綠色建材。國際上採用較廣泛的評價標準是IS014000標準中全生命週期理論，這項理論透過研究能量與資源利用及由此造成的廢棄物排放情況對產品進行合理的評價。
2綠色建材分類概述
2. 1綠色混凝土
綠色高效能混凝土的(GHPC)這一概念於1997年的“高強與高效能混凝土”會議上被首次提出，並被公認為混凝土這一建築材料未來的發展道路，也是混凝土能長期作為主要建材被使用的基本前提。相比傳統混凝土的，GHPC可以實現非再生性資源的可迴圈使用和有害物質的最低排放，既減少了對地球的負擔，又能與生態系統協調共生。其主要特點有:
(1)節約資源、能源;
(2)不破壞環境，更有利於環境;
(3)可持續發展，保證人類後代能健康、幸福地生存下去]。
GHPC具有減輕環境負荷、環境友好的特性，作為高效能混凝土，還擁有很好的強度、工性、耐久性。
有資料顯示，我國粉煤灰年產量己經達到1. 5億t，對環境產生了巨大的負荷，但透過一定的技術措施，可以將這種工業廢渣大量摻入，取代水泥熟料，同時不會降低混凝土的效能。城市的'生活垃圾也可以作為混凝土生產的原料，透過新增催化劑，垃圾加速降解形成幹物質，幹物質中己經包含了塑膠等固體，形成了具有一定強度的建築材料，經消毒後對人體沒有毒害作用。再生骨料混凝土是利用舊建築物解體後形成的垃圾，破碎後製得粗骨料與細骨料，代替部分砂石骨料而製得混凝土。這是一種節約資源的常用措施，如全長133. 5km的合寧高速公路，每年路面的維修工程量9-10萬m2，產生舊混凝土3-4萬m3，路面維修中利用廢棄混凝土再生骨料代替天然骨料配製再生混凝土用於道路，利用率達到80%，節約骨料的運輸費用117-130萬元，節省廢混凝土佔用土地費用67 - 75萬元。傳統的水泥生產過程可以概括為兩磨一燒，其中生料鍛燒的過程要消耗大量熱能。新型的鹼礦渣水泥利用鹼金屬化合物與工業礦渣化學反應產生而膠結的性質，取代了膠凝材料，從而取消了燒製過程。
2. 2綠色牆體材料
我國城市己經禁止了粘土磚的使用，用以保護耕地。作為替代，我國大力發展煤矸石磚、粉煤灰磚等磚製品，同時發展了混凝土砌塊、陶粒粉煤灰空心砌塊等砌塊材料，這些新型牆材給環境造成的負擔都較小。
綠色牆體材料的生產原料及途徑主要有以下三個方面:
第一，我國是世界上最大的粉煤灰生產國之一，但目前利用率只有40 %，這些廢渣均可用以生產牆體材料。據估算，若用工業廢渣代替粘土製造相當於1000億塊實心豁土磚的新型牆體材料，可消耗工業廢渣7000萬t，節約耕地2000 hm2，節約生產能耗100萬t標煤。例如，四川省開發成功的頁岩多孔磚不含豁土，己在成都市“錦城苑”小康住宅示範工程大量使用，與實心翻土磚相比，可節約生產與建築使用能耗20 %.
第二，我國建築垃圾年排放量接近10億t，位居世界首位，但回收利用率不足10%。這些建築垃圾大多可以用來製作磚、砌塊、混凝土及其他建築材料，我國也已成功開發了一些產品，如利用廢磚和廢混凝土塊製成混凝土砌塊磚、花格磚等輕質砌塊。
第三，利用農業廢棄物生產牆體材料是發展綠色牆體材料的重要方向之一，並且這類牆體材料在質量較輕的前提下同樣能保證強度。首先，可以採用稻殼作為牆體材料。這是由於稻殼內含有20 %的無定形矽石，能夠提高防水與耐久性。具體成果有稻殼磚、輕質水泥稻草板、絕熱耐火磚等。其次，稻草與秸稈加熱擠壓成型再貼上棉紙形成的紙面草板也有保溫、耐燃的優點，同時節約了30%的造價與80%的能耗。
2. 3綠色塗料
綠色塗料的主要特徵是對生態環境不造成危害，同時不會對人類健康造成負面影響。這種塗料不含有機溶劑與重金屬鹽，也不產生有機揮發物。為減少VOC排放量，綠色塗料的發展方向主要有塗料水性化、粉末化、高固體分化等。
(1)塗料水性化。水性塗料根據樹脂的型別可分為稀釋型、膠體分散型、水分散型或乳膠型三種，主要品種有醋酸乙烯酷漆、水性環氧自乾漆、水性醇酸氨基烘乾漆和含氟丙烯酸酷等系列高階塗料。水性塗料用水取代了有機溶劑，降低成本的同時不產生環境汙染，更消除了火災的隱患。歐洲發達國家對水性塗料應用廣泛，如在德國水性塗料的應用己經達到90%以上，在世界範圍內水性塗料也有樂觀的發展前景。
(2)塗料粉末化。粉末塗料是一種含100%固體分、以帶電粉末粒子進行塗裝、經加熱熔融-流平-焦化-固化而成的新型塗料，整個塗漆乾燥過程中均無有機溶劑參與，對環境保護十分有利，火災的危險性也很小。
(3)高固體分化塗料。一般固體分在65 %-85%的塗料均可稱為高固體分塗料，主要用於汽車行業，目前其主要品種為氨基丙烯酸氨基聚酷及自幹型醇酸漆。這類塗料主要是透過合成低聚物大幅度地降低成膜物的相對分子質量，降低樹脂豁度，而每個低分子本身尚須含有均勻的官能團，使其在漆膜形成過程中靠交聯作用獲得優良的塗層，從而達到和傳統的塗層相同的效能。
2. 4相變儲能建築材料
相變儲能材料在發生相變的過程中會隨著環境溫度的變化吸收或放出熱能，從而達到控制環境溫度變化的效果。利用這種材料構築建築圍護結構，能使建築供暖或空調能耗降低、減小空氣處理裝置容量，同時可使空調或供暖系統利用夜間廉價電執行，降低其執行費用。
相變儲能材料的研究方向主要在於相變材料與基材料的複合，目前相變材料植入建築材料中的方
一是將相變材料直接摻入建築材料製得相變儲能材料。這種方法成本低廉，但容易發生化學反應從而影響材料效能。
二是將建築材料直接浸泡在相變材料中製得。這種方法同樣工藝簡單，例如Chahroudi曾用此法制備了相變儲能混凝土。
三是膠囊包裹方式製得，可分為微膠囊包裹和大體積包裹。其中微膠囊包裹指微小的球形或棒狀相變材料顆粒被高分子材料薄膜包裹，如此形成的複合結構可以被摻入到其他的基體材料中去。大體積包裹指的是將相變材料顆粒封裝在管子、袋子、面板或其他容器中，直接植入建築材料或者其他建築製品中。這類方法制備工藝相對比較複雜，成本過高。
3結語
國內目前對於綠色建材的研究還處於初步階段，但可以預見綠色建材及綠色建築技術將成為未來建築行業的主要研究方向之一。今後我國綠色建材發展的主要前提首先是要提高政府、設計人員的環保意識，其次要健全評價體系，只有這樣才能開發出更多生態友好、有益人體健康的新型建築材料。