綠色建材的定義和基本特征

綠色建筑材料論文70年代末一些工業(yè)發(fā)達國家的科技工作者就己著手研究建筑材料對室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響及對人體健的危害性，并進行了全面系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。到了90年代對綠色建材的發(fā)展、研究和應用更加重視，思路逐漸明確，制定出一些有機揮發(fā)物散發(fā)量的試驗方法，并推行低散發(fā)量標志認證，同時積極鼓勵開發(fā)生產(chǎn)綠色建材新產(chǎn)品和建造健康住宅。我國環(huán)境污染程度處在世界前列，首都北京的污染程度又處在世界十大嚴重污染城市之列。我國在1992年發(fā)布的中國21世紀議程中把保護環(huán)境、發(fā)展綠色產(chǎn)品作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。國家環(huán)?？偩终谧キh(huán)境標志產(chǎn)品及認證工作。目前，住宅室內(nèi)裝修熱方興未艾，人們除了講究裝修格局、色調(diào)、材質(zhì)、做工和價格外，更關(guān)注所用裝修材料對人體健康有無危害。近一段時期一些報刊、電視等新聞媒體時有報導入住新裝修的房主發(fā)生人身傷害事故。對某些裝修材料的危害性也有說法，如花崗石衰變會產(chǎn)生氡氣，人長期處在高濃度的氡氣環(huán)境中會有致癌的危險；木材類復合板的生產(chǎn)，多用脲醛樹脂、酚醛樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂為膠粘劑，在使用過程會釋放出游離甲醛，它可以使蛋白質(zhì)發(fā)生硬化，人長時間接觸高濃度甲醛氣體會導致癌癥的產(chǎn)生；涂料所用成膜助劑主要是毒性較大的乙二醇單乙醚、乙二醇丁醚，二乙二醇和苯甲醇等；油性涂料中的氯化物溶液或芳香類碳氫化合物以及塑料制品中使用的鉛類熱穩(wěn)定劑等對人體都有很大的危害性等等。這些說法一方面提高了人們選材的環(huán)保意識，提醒廠家生產(chǎn)中少用有害物質(zhì)，另一方面也使百姓在選用裝修材料時不知所措，因此，已經(jīng)到了為綠色建材建立正確概念的時候了。然而，對人體健康的直接影響僅是綠色建材內(nèi)涵的一個方面，而作為綠色建材的發(fā)展戰(zhàn)略，應從原料采集、產(chǎn)品的制造、應用過程和使用后的再生循環(huán)利用等四個方面進行全面系統(tǒng)的考察，方能界定是否稱得上綠色建材。眾所周知，環(huán)境問題已成為人類發(fā)展必須面對的嚴峻課題。人類不斷開采地球上的資源后，地球上的資源必然越來越少，為了人類文明的延續(xù)，也為了地球生物的生存，人類必須改變觀念，改變對待自然的態(tài)度，由一味向自然索取轉(zhuǎn)變?yōu)檎湎зY源，愛護環(huán)境，與自然和諧相處。人類在積極地尋找新資源的同時，目前最緊迫的應是考慮合理配置地球上的現(xiàn)有資源和再生循環(huán)利用問題，走既能滿足當代社會發(fā)展的需求又不致危害未來社會的發(fā)展，做到發(fā)展與環(huán)境的統(tǒng)一，眼前與長遠的結(jié)合。1-2綠色建材的定義與基本特征1、綠色建材的定義 ： 1992年，國際學術(shù)界明確提出綠色材料的定義：綠色材料是指在原料采取、產(chǎn)品制造、使用或者再循環(huán)以及廢料處理等環(huán)節(jié)中對地球環(huán)境負荷為最小和有利于人類健康的材料，亦稱之為“環(huán)境調(diào)和材料”。建材工業(yè)是國民經(jīng)濟非常重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。是天然資源和能源資源消耗最高、破壞土地資源最多、對大氣污染最為嚴重的行業(yè)之一。綠色建材又稱生態(tài)建材、環(huán)保建材和健康建材等。綠色建材是指采用清潔生產(chǎn)技術(shù)、少用天然資源和能源、大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢棄物生產(chǎn)的無毒害、無污染、無放射性、有利于環(huán)境保護和人體健康的建筑材料。2、綠色建材的分類：在制造和使用總過程中，對地球環(huán)境負荷相對最小的材料稱為環(huán)境材料或綠色材料；而有益于環(huán)境健康的材料稱為保健環(huán)境材料或環(huán)保型材料.然而，環(huán)保型建材在國際上卻仍處于研究階段。傳統(tǒng)天然材料及大多數(shù)人造新材料均屬于綠色建材的范疇。健康材料的概念系指具有特定的環(huán)保功能和有益于健康功能的材料，可具有空氣凈化、抗菌、防霉功能或電化學效應、紅外幅射效應、超聲和電場效應等。綠色建材主要針對地球環(huán)境負荷，而保健材料是指直接與健康有關(guān)的居室內(nèi)小環(huán)境，也有人把二者總稱為生態(tài)環(huán)境材料.生態(tài)環(huán)境是指氣、水、地球環(huán)境及光和熱等自然條件之外，微生物、動植物等與人類有關(guān)的一切環(huán)境。因此，把生態(tài)環(huán)境材料分為如下幾種：1）氣環(huán)境材料-凈化空氣材料 （2）水環(huán)境材料-凈化水材料 （3）地環(huán)境材料-改良土地、利用廢渣 （4）循環(huán)材料-零排放廢氣、廢水和廢渣 （5）保健環(huán)境材料 1）空氣凈化建材 2）飲水凈化材料 3）保健抗菌材料 4）健康功能材料 3、綠色建材的基本特征 綠色建材與傳統(tǒng)建材相比可歸納以下五個方面的基本特征： 1、其生產(chǎn)所用原料盡可能少用天然資源，大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物。 2、采用低能耗制造工藝和無污染環(huán)境的生產(chǎn)技術(shù)。 3、在產(chǎn)品配制或生產(chǎn)過程中，不得使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族碳氫化合物；產(chǎn)品中不得含有汞及其化合物；不得用鉛、鎘、鉻等種金屬及其化合物的顏料和添加劑。 4、產(chǎn)品的設(shè)計是以改善生產(chǎn)環(huán)境、提高生活質(zhì)量為宗旨，即產(chǎn)品不僅不損害人體健康，而應有益于人體健康，產(chǎn)品具有多功能化，如抗菌、滅菌、防霉、除臭、隔熱、阻燃、防火、調(diào)溫、調(diào)濕、消磁、防射線、抗靜電等。 5、產(chǎn)品可循環(huán)或回收再利用，無污染環(huán)境的廢棄物。 綠色建材滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，做到了發(fā)展與環(huán)境的統(tǒng)一，現(xiàn)代與長遠的結(jié)合。既滿足現(xiàn)代人的需要，安居樂業(yè)，健康長壽，又不損害后代人對環(huán)境、資源的更大需求?？傊ú墓I(yè)的發(fā)展、綠色化進程，不但關(guān)系到建材工業(yè)目前的發(fā)展問題，還關(guān)系到能否和國際市場接軌問題，關(guān)系到國計民生能否可持續(xù)發(fā)展的大事，關(guān)系到我國人民生活質(zhì)量的大事，關(guān)系到功在當代，造福千秋的大事。因此要以戰(zhàn)略的眼光、時代的緊迫感和歷史責任感努力促進各種綠色建材的發(fā)展，以綠色建材建造健康-安全-舒適-美觀的建筑和室內(nèi)環(huán)境，造福于社會，造福于人民。 1-3發(fā)展綠色建材的意義 本世紀七十年代以來，臭氧層破壞、溫室效應、酸雨等系列全球性環(huán)境問題的日益加劇，人們已逐步認識到保護我們賴以生存的地球環(huán)境已不再只是政府、民間團體、科研機構(gòu)的事情，每個人都應以自己的行動來直接參與環(huán)境保護工作。 作為建筑材料而言，在生產(chǎn)、使用過程中，一方面消耗大量的能源，產(chǎn)生大量的粉塵和有害氣體，污染大氣和環(huán)境，另一方面，使用中會揮發(fā)出有害氣體，對長期居住的人來說，會對健康產(chǎn)生影響。鼓勵和倡導生產(chǎn)、使用綠色建材，對保護環(huán)境，改善人民的居住質(zhì)量，作到可持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展是至關(guān)重要的。 據(jù)資料介紹，自然界中每年大約有400-500億噸的CO2被綠色植物的光合作用所消耗，同時每年動植物呼吸、微生物的分解及燃燒等，又把數(shù)量相當?shù)腃O2釋放到大氣中去，所以千百年來大氣中的CO2含量基本保持不變，長期穩(wěn)定在0.03%這個水平上。但近一個世紀以來，隨著現(xiàn)代工業(yè)和運輸業(yè)迅猛發(fā)展，大量化學燃料被燃燒，數(shù)以百萬噸的CO2釋放到大氣中去，嚴重干擾了大氣中的CO2循環(huán)的動態(tài)平衡。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）的報告，大氣中CO2的濃度已經(jīng)從1800年的280PPm，上升到1995年的364PPm，增長了30%.目前正以每年1.8PPm的速度繼續(xù)增加，預測新世紀時為600PPm以上，這將給地球大氣的變化帶來嚴重后果。 為了解決溫室效應，降低CO2排放量并回收排放的CO2，因而提出了許多治理CO2方法。例如： （1）節(jié)省能源，減少化石燃料的燃燒； （2）開發(fā)氫能、原子能等無污染的能源； （3）CO2的分離、吸附和再利用； （4）CO2的化學和生物法固定； （5）海洋固定； （6）地下或海洋中儲存等。 在以上這些方法中，雖然用化學、物理方法可以回收CO2，如氣體吸收或膜分離技術(shù)等。問題是回收后如何處理，即如何把它變成其它無害甚至有用的物質(zhì)。另外把回收的CO2送入大?；驈U棄的天然井中，不但所需費用昂貴，而且儲存在海洋里的CO2還不知道對地下水資源會產(chǎn)生什么樣的影響。據(jù)日本Ounma的估計，不論是采用太陽能發(fā)電、CO2的分離和海洋儲存，還是種植物等各種方法處理，每噸CO2要花掉3-4萬日元。所以，用以上方法處理CO2問題，目前從技術(shù)上和經(jīng)濟上都很難達到降低CO2排放量和有效利用的水平。我國每年排放CO2量為23億噸，12億人口和居室小環(huán)境中CO2排放量為6億噸，占總排放量的1/4左右。 除了CO2以外，更為嚴重的是燃燒和機動車排放的NO2和SO2等氣體不僅對人體有害而且可產(chǎn)生酸雨及光化學煙霧。 談到空氣污染，人們往往只意識到大環(huán)境中的大氣污染，卻對居室內(nèi)空氣污染認識不足，其實，居室內(nèi)的污染對人體的侵害更為直接。這種小環(huán)境是大環(huán)境的組成部分，它與人們朝夕相伴，與健康息息相關(guān)。 居室內(nèi)污染物質(zhì)有化學物質(zhì)、放射物質(zhì)、細菌等生物性物質(zhì)。據(jù)美國環(huán)保局對各類建筑物室內(nèi)空氣連續(xù)五年的監(jiān)測結(jié)果表明，迄今已在室內(nèi)空氣中發(fā)現(xiàn)有數(shù)千種化學物質(zhì)，其中某些有毒化學物質(zhì)含量比室外綠化區(qū)多20倍，已對人體健康造成威脅。新建筑物完工的的前6個月空氣中有毒物質(zhì)含量比室外完工后有害物質(zhì)含量高100倍。因而致使許多人患上厭惡建筑物綜合癥，即眼鼻不適、頭痛、疲勞、惡心和其它一些不適癥狀，甚至致癌。 現(xiàn)代綠色建筑建筑的范例：首先是混凝土和水泥的選擇。混凝土，簡稱為“砼（tng）”：是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復合材料的統(tǒng)稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料；與水（加或不加外加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛應用于土木工程。商品混凝土是以集中攪拌的方式向建筑工地供應一定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運輸、泵送和澆筑等工藝過程。商品混凝土在市場競爭中的唯一要求是保證工作性、強度和耐久性的前提下其成本和售價最低。降低成本的技術(shù)途徑是正確選擇原材料和配合比。 1.商品混凝土的特點 (1) 由于是集中攪拌，因此能嚴格在線控制原材料質(zhì)量和配合比，能保證混凝土的質(zhì)量要求； (2) 要求拌合物具有好的工作性，即高流動性、坍落度損失小，不泌水不離析、可泵性好； (3) 經(jīng)濟性, 要求成本低，性能價格比高。 2. 原材料的選擇與要求 ：1). 水泥的選擇 通常采用硅酸鹽水泥、普硅水泥或礦渣水泥，對水泥的基本要求是： (1). 相同標號時,選擇強度系數(shù)大的水泥，因為水泥是使混凝土獲得強度的“基礎(chǔ)”； (2) 相同強度時選擇需水量小的水泥。水泥的標準稠度需水量在2127，在配制混凝土時采用需水量小的水泥可降低水泥用量； (3). 選擇C3 S高、C3 A 低 (8)、堿含量低(1)，比表面適中(3400cm2/g3600cm2/g)、顆粒級配好的水泥； (4) 合理使用不同標號的水泥。配制C40以下的流態(tài)混凝土時應用32.5Mpa普硅水泥；配制C40以上的高性能混凝土應用42.5Mpa硅酸鹽水泥或普硅水泥； (5) 針對不同用途的混凝土正確選擇水泥品種，如要求早強或冬季施工盡量采用R型硅酸鹽水泥，大體積混凝土采用礦渣水泥或普硅水泥。 2)礦物細摻料的選擇 常用的礦物細摻料有粉煤灰、磨細礦渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土時對礦物細摻料的基本要求是： (1) 售價低、具有一定的水化活性，能替代部分水泥，在保證強度和其它性能的情況下，應多摻礦物細摻料，使混凝土的成本降低； (2) 需水量比小(100)，顆粒級配合理能提高拌合物的流動性； (3) 合理使用不同品種的細摻料，配制C60以下的流態(tài)混凝土時采用II級粉煤灰，C60C80采用I級粉煤灰或磨細礦渣，100Mpa以上的高性能混凝土摻硅粉。 3). 集料的選擇： 粗細集料都應符合有關(guān)標準的要求。正確選擇集料能確?；炷凉ぷ餍浴姸群徒?jīng)濟性。 (1) 細集料：砂子的顆粒級配合理、含泥量低有利于強度和工作性的提高。人工砂和風化山砂的需水量大、顆粒形狀和級配不合理使拌合物流動性下降。河砂是理想的細 集料，使用時應正確選擇細度模數(shù)。配制高強混凝土時應用粗砂，普通流態(tài)混凝土用中砂。砂子的細度模數(shù)影響混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度損 失快。砂率偏低容易產(chǎn)生泌水和離析。 (2) 粗集料：石子的最大粒徑和級配影響混凝土的用水量，砂率和工作性。配制高強混凝土和高性能混凝土時應采用高強度的碎石，其最大粒徑應為19mm或 25mm，因為高強混凝土的強度幾近為石子強度的二分之一。普通流態(tài)混凝土采用最大粒徑25mm或31.5mm碎石，采用泵送工藝時石子最大粒徑應小于泵 出口管徑的三分之一，否則產(chǎn)生堵泵現(xiàn)象。目前市場連續(xù)級配的碎石較少，多數(shù)為單一粒級、這時應采用二級配石子。若采用單一粒級的石子應提高砂率。 混凝土的砂率與石子的最大粒徑有關(guān)，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的問題。在配制流態(tài)混凝土時，若采用較大粒徑(如31.5mm)碎石與中細砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。 4) 外加劑的選擇 ：商品混凝土所用的外加劑應包括：引氣減水劑、高效緩凝引氣減水劑、緩凝減水劑、高效緩凝減水劑、泵送劑、高效泵送劑等。選擇外加劑的原則： (1) 根據(jù)所配制的混凝土類型選擇相應的外加劑品種; (2) 根據(jù)混凝土的原材料、配合比和標號確定對外加劑的減水率和摻量的要求; (3) 根據(jù)工程類型、氣候條件、運輸距離，泵送高度等因素，確定對坍落度損失程度、凝結(jié)時間和早期強度的要求; (4)其它特殊要求(如抗?jié)B性、抗凍性、抗浸蝕性、耐磨性等)。 最后、通過混凝土試配，經(jīng)濟性評估后才能應用外加劑。 混凝土配合比設(shè)計和優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計和優(yōu)化 商品混凝土的工藝不同于現(xiàn)場攪拌的混凝土，運輸距離和時間的存在必須控制坍落度損失。因此在設(shè)計混凝土配合比時應考慮如下因素： (1) 根據(jù)運距和運輸時間確定初始坍落度：近距離(10 km)或2h時，為20cm22cm。 (2) 控制坍落度損失，即控制入泵前的坍落度應大于15cm。因為坍落度20cm時，澆筑后混凝土長時間保持大流動性狀態(tài)、其穩(wěn)定性差容易產(chǎn)生離析，凝結(jié)慢。 (3) 初凝時間的控制：梁板柱澆筑時初凝時間8 h12h、大體積混凝土為12h15h。 (4) 商品混凝土作為一種建材產(chǎn)品參與市場競爭必須考慮經(jīng)濟性，在保證技術(shù)性能的前提下售價最低。對商品混凝土總的要求是：穩(wěn)定、可靠、