生態化是建筑材料發展的必然方向建材的發展及其對環境的影響調查

胡雨婕

時至今日，地球自然環境已經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、化學污染等，不僅嚴重地影響了人類的生活質量，甚至威脅到安全和健康。自上個世紀以來，我國環境科學的發展嚴重落后于環境污染的速度。我國酸雨面積已占到了國土面積的近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；草場嚴重退化；固廢和垃圾年產量達7億噸，垃圾圍城現象日趨嚴重；水資源短缺成了不能解決的老問題，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大水系重點河段達標率不足一半。

我國的環境問題與我國城市化進程速度過快密切相關。中國城市化帶來的環境污染有以下特點：大氣污染成因復雜，不是簡單的煤煙型、工廠粉塵的排放或機動車排氣污染型，而是復合型污染；城市污水、工廠廢水排放量大，處理率低，導致了水體富營養化、酸化甚至有毒化。

快速推進的城鎮化進程，以建筑材料的大量生產和消耗為代價。據統計，宏觀上中國建材年產量已達近50億噸，能耗占全國總能耗17%。近年來，中國水泥、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，使得建筑材料對資源和環境有第一位的影響。

一、建材對環境的影響

在我國，目前每年生產各種建筑材料要消耗資源50億噸以上，消耗能源超過2億噸標準煤。全國建材工業每年排放的CO2達8億噸以上，是造成地球溫室效應的主要原因之一。將中國主要建材產品能源消耗與世界水平進行比較，可以發現我國的主要建材產品，無論是水泥、平板玻璃、建筑陶瓷，還是衛生陶瓷等，其能耗都比國外同類產品的能耗高出許多。

此外，建筑材料使用不當，設計建筑物時缺乏對生態環境的考慮，這些均可能對人類居住環境產生不良影響。例如，目前使用的居室裝飾裝修材料中有許多散發出甲醛以及烷烴、芳烴、鹵代烴等有機揮發物，對人體健康有害；有的建筑材料會釋放出天然放射性物質——氡，它有致癌作用，因而危害人類居住環境。

傳統建材在生產過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），向地域環境排放大量固體廢棄物，向水域環境排放大量污水，某些建筑裝飾裝修材料在使用過程中釋放出對人體健康有害的揮發物。

綜合來看，建筑材料和建筑工程造成的環境問題主要有以下幾個方面：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.光污染及光化學污染；7.放射性污染。

二. 環境污染對建材和建筑物的影響

除建材對環境的影響外，環境污染通常也會對建材及建筑物有所損害。目前地球大氣的環境問題主要有CO2濃度的增長、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濃度的增大會造成氣溫上升，加速混凝土的碳化過程，從而影響混凝土構件的耐久性，縮短建筑物的使用壽命。

此外，臭氧層的破壞會使波長短的紫外線輻照量增大，從而加速高級裝飾涂料等有機建筑材料的老化，降低抗風化的能力；同時酸雨的增加將加速欄桿、扶手等外露金屬的腐蝕。環境變化對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，酸雨對金屬腐蝕主要是電化學腐蝕。

2.建筑用高分子材料老化：導致高分子材料老化的因素主要是光、熱、機械力、氧氣、水、霉菌及化學物質。這些因素往往是綜合作用于高聚物，通過物理化學過程使其老化，主要老化反應可歸納為鍵的裂解反應和鍵的交聯反應。

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

4.其他影響：江水、海水、污水對江河堤壩的沖刷侵蝕，地下水對地下建筑的滲析破壞，還有自然災害的破壞，地震、水澇、龍卷風及臺風等的自然力破壞。

三．生態化是建筑材料發展的方向

生態建筑材料具有以下基本特點：1.具有優異的使用性能；2.生產時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.采用清潔的生產技術，保持清潔的原料、清潔的工藝和清潔的產品。盡量減少廢氣、廢渣、廢水的排放量，或使之經有效的凈化處理；4.使用過程中對人體健康及環境有益無害，并且功能復合化，如殺菌、防霉、除臭、調溫、調濕、調光、隔熱、阻燃、消聲、消磁、防射線、抗靜電等，有利于改善生態環境，與環境相和諧；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，從環境保護和資源節約的角度來看，生態化都是建筑材料發展的必然方向。從目前生態建筑材料的發展來看，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.生態水泥

水泥是最主要的建筑材料。就目前的普通生產狀況來看，生產1t水泥熟料約需原料1.3t石灰石，生熟料粉磨、預熱分解和煅燒過程消耗的煤約130kg，同時消耗電力90千瓦時。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。可以看出水泥生產的環境負荷很高。降低水泥生產和使用的環境負擔性，目前的措施主要有節省能源（燃料和電力），減少CO2的排放量，以及利用水泥生產的特點，摻加大量團體廢棄物作為原料等。生產生態水泥具體包括以下幾種手段：

（1）低環境負荷水泥添加料

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，節省燒制水泥所消耗的能量，降低CO2的排放量。

（2）生態水泥生產技術

生態水泥生產技術主要指在生產和使用過程中盡量減少對環境的影響。除對成分進行環境友好改進外，在水泥生產過程中也盡量減少能源消耗，降低水泥的燒成溫度等。我國同濟大學研制成功了一種新型礦渣水泥，它的特點是礦渣摻量大，標號高，發熱量低。它的技術關鍵是礦渣的高級利用和熟料、礦渣的最佳匹配。這種新型礦渣水泥與傳統礦渣水泥在概念上有很大的不同。

（3）廢棄物再生利用技術

利用水泥生產工藝的特點，消化大量廢棄物，起到節省能源、節省資源、減少CO2 排放量的作用。比較成功的技術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.生態混凝土

混凝土是各種建筑物、構筑物的重要建筑材料，其特點是用量很大，而且所建造的建筑物、構筑物大多與自然直接融合在一起。但是，混凝土生產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境負荷，使其具有優良的環境協調性外，還要考慮自然循環、生物保護和景觀保護等生態學問題。

目前，生態混凝土可分環境友好型生態混凝土和生物相容型生態混凝土兩大類。

（1）環境友好型生態混凝土

環境友好型生態混凝土是指可降低環境負擔性的混凝土。目前，降低混凝土生產和使用過程中環境負擔性的技術途徑主要有以下3條：①降低混凝土生產過程中的環境負擔性，這種技術途徑主要通過固體廢棄物的再生利用來實現；②降低使用過程中的環境負荷性，這種途徑主要通過使用技術和方法來降低混凝土的環境負擔性，例如，提高混凝土的耐久性，或者通過加強設計、搞好管理來提高建筑物的壽命。③通過提高性能來改善混凝土的環境影響，這種技術途徑是通過改善混凝土的性能來降低其環境負擔性。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、具有調濕功能以及能儲蓄熱量的混凝土制品。

（2）生物相容型生態混凝土

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

3.生態建筑裝飾材料

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，技術各異。

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

生態建筑涂料目前主要有天然成分涂料、水性涂料、無溶劑涂料及粉末涂料等。另外，各個學科領域的高新技術在涂料上不斷滲透，進而推動了涂料向高檔次、多功能以及環境友好型的方向發展。建筑涂料的“生態化”化已成為必然。從目前來看，建筑涂料生態化的發展趨勢主要涉及涂料成分、生產工藝、溶劑成分，以及在使用過程中減小環境影響等方面。例如，開發一些非有機溶劑型涂料，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。

新型墻紙選用樹皮、化學加工會成紙漿，具有防霉、防蛀、阻燃、抗靜電的功能，確保了產品使用后不會散發有害人體健康的成分。其另一優點是施工方便，配有專用膠水，粘貼墻面后不會起鼓走樣，具有改善室內空氣和抑菌的作用；而且若干年后陳舊了可以撕下重新換上新的，不會像舊式墻紙更換時會損壞墻面表層。

綠色地板主要包括復合強化地板、木竹復合地板、聚氨酯復合地板、蜂窩地板等。

復合強化地板幾乎在各個方面都優于傳統實木地板，如壽命長，圖案高雅、華貴，維護簡單易行等。木竹復合地板是一種竹杉復合地板。這種竹杉復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。蜂窩地板的結構和三明治類似，上層完全保留了強化地板模式，因而強化地板的所有長處無一遺漏；關鍵是中層采用了蜂窩結構，這種結構起到了緩沖作用，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、結語

綜上可見，建筑材料是穩步有序推進城鎮化建設的重要基礎之一，傳統建筑材料的生產和服役過程對資源消耗和環境的惡劣影響，迫使建筑材料朝著資源、能源和環境友好型，生態化建材的方向發展。生態建筑材料具有良好服役性能、節約資源和能源、具有清潔的生產技術、生命周期可再生循環，將是建筑材料發展的必然方向。