橡胶行业绿色工业建筑的节材与材料资源利用

徐开琦

(中国化学工业桂林有限工程公司，广西 桂林 541004)

橡胶行业绿色工业建筑的节材与材料资源利用

徐开琦

(中国化学工业桂林有限工程公司，广西 桂林 541004)

节材与材料资源利用是实施绿色工业建筑项目中的重要内容之一，橡胶行业需要建立符合橡胶绿色工业建筑特点的评价体系。提出橡胶绿色工业建筑实现节材与材料资源利用的目标、基本原则及途径。

橡胶工业；绿色建筑；节材；材料资源；利用

联合国环境规划署曾于2009年在《建筑与气候变化报告》中公布，建筑业每年的能耗占全球总能耗的40%。由此产生的温室气体占全球温室气体排放量的30%。

2012年的中国，建筑业的能耗已约占全国全部能耗的30%，其中有16.7%属于建材生产能耗。在全部建筑业的能耗组成中，建筑能耗占28%，与工业能耗和交通能耗被列为能源的“三大耗能大户”。我国每年新增建筑面积约10亿m2，其中工业建筑有1亿m2，住宅建筑约6亿m2，公共建筑近3亿m2。虽然工业建筑新增面积所占的比例仅1/10，但其建筑工程投资额上相差较大，工业建筑和民用建筑所占比例分别为53%和43%，即工业建筑的工程投资额超过民用建筑，显示了工业建筑实施绿色建筑方案的必要性（见图1）。

建筑材料是建筑的物质基础，每年建筑工程的材料消耗量占全国总消耗量的比例约为：钢材25%、木材40%、水泥70%，此外还有相当数量的玻璃、石膏、砖材、塑料等。建筑行业已经成为对天然资源和能源消耗最高，对生态环境破坏最严重的行业之一，尤其是水泥、砖石等材料制品对不可再生资源的依存度非常高，已经严重破坏了我国的矿石资源和优质土地资源[1~2]。资料揭示，建筑业已建的建筑面积400多亿平方米的建筑中，95%以上属于高耗能，单位建筑能耗较同等气候条件下比发达国家高2~3倍。其中，建筑用钢高出发达国家10%~25%，每立方米混凝土则多消耗水泥80 kg[3]，材料资源消耗浪费的情况达到十分严重的地步。

图1 绿色建筑实施案例

以上信息说明，“节材与材料资源利用”已经成为建筑业和工业建筑发展绿色建筑的一项重要考核指标，最大限度地节约材料和材料资源已经成为绿色建筑评价工作中的十分重要的内容，图2以太阳能为动力的绿色建筑图。

我国正处于工业化的发展进程，橡胶行业绿色工业建筑的实施还处于探索路径和积累实践经验阶段，尚无任何成熟可以借鉴的经验，尤其还缺少橡胶绿色工业建筑示范工程的案例。为使橡胶工业建筑尽快摆脱高耗能、高耗材的局面，需要以绿色工业建筑评价体系来指导橡胶行业的绿色工业建筑向着节能、环保的方向发展。

图2 以太阳能为动力的绿色建筑

1 绿色工业建筑中的节材与材料资源利用

绿色工业建筑（Green industrial building）是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节能、节地、节水、节材，保护环境和减少污染，为生产、科研和人员提供适用、健康、安全和高效的使用空间，与自然和谐共生的工业建筑。

“绿色建筑”概念于1992年 “联合国环境与发展大会”第一次正式提出；2004年9月“全国绿色建筑创新奖” 的启动标志着中国的绿色建筑进入了全面发展阶段。2006年，中国颁布了《绿色建筑评价标准》GB/T 50378—2006；2007年8月，又相继出台了《绿色建筑评价技术细则（试行）》和《绿色建筑评价标识管理办法》，逐步完善适合中国国情的绿色建筑评价体系；2008年，在中国开展了绿色建筑评价标识和绿色建筑示范工程的建设，2013年5月全国有7家企业获取首批“绿色建筑设计标识认证书（工业建筑）”；2014年3月1日和2015年1月1日相继实施的《绿色工业建筑评价标准》GB/T 50878—2013和《绿色建筑评价标准》GB/T 50378—2015标示中国的绿色建筑实施进入推行阶段。

作为绿色建筑的重要组成部分，实施绿色工业建筑的最为关键指标是工业建筑能耗，即为保证工业生产、科研、人员和室内环境所需要的各种能源耗量的总和。绿色工业建筑其他重要的指标还有：绿色工业建筑的综合水耗、节地与可持续发展的场地、节材与材料资源利用、室内环境与职业健康、运行管理等。这数项指标与橡胶工业的工艺、总图、建筑、结构、暖通、给排水、电气、动力、热力等专业在实施绿色工业建筑中的具体功能和指标实施的关系密切。

绿色工业建筑的具体实施，体现在对规划、设计、运行管理进行的全过程控制。绿色工业（或绿色工厂）的具体内容，包括“绿色产品”、“绿色制造技术（绿色工艺）”和绿色工业建筑三个方面的内容，而绿色工业建筑并未涉及到通常建筑物所应有的功能性和性能的要求，同时也不考虑工业建筑本身的某些要求，如结构的安全和消防安全等。

绿色工业建筑是指主要生产厂房内的办公间和生活间。当进行全厂性评价时，建筑群中的其它辅助生产建筑、各类动力站房建筑、试验检验车间和仓储类建筑均应进行评价。

实施绿色工业建筑的内容，主要包括节地与可持续发展场地、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室外环境与污染物控制、室内环境与职业健康、运行管理及技术进步与创新8个部分的内容。其中，“节材”是“四节”内容之一，“节材”即节约材料，与“材料资源利用”是本文结合橡胶工业工程项目实施绿色工业建筑实践重点讨论的内容。

2 橡胶绿色工业建筑实现节材与材料资源利用的目标、基本原则及途径

可持续发展已经成为橡胶行业实施绿色工业建筑的主题，绿色建筑的理念也正在进入橡胶工业绿色建筑的设计领域。国家《“十二五”建筑节能专项规划》提出，到“十二五”期末，建筑节能要形成1.16 亿t标准煤的节能能力，其中在绿色建筑环节，要形成4 500 万t标准煤节能的能力。这就要求包括橡胶行业中的建筑业必须积极走上绿色发展之路。

根据当前橡胶行业实施绿色工业建筑的实施情况，以及结合橡胶工业的项目实践，提出在橡胶行业建立绿色工业建筑体系可实施的内容。

2.1 橡胶工业绿色建筑的目标

在建筑的全寿命周期内，最大限度地实现“四节二保一加强”，即节能、节地、节水、节材，保护环境、保障职工健康，加强运行管理，包括了从选址、规划、设计、施工、竣工验收、投产运行管理，直到拆除/再利用的各个阶段。

2.2 橡胶工业实现节材与材料资源利用的基本原则

节材应该成为绿色工业建筑的主要控制指标之一，不仅体现在规划设计阶段，而且也体现在运行阶段。绿色工业建筑在规划设计阶段需要重视节材技术与材料资源的利用，并遵循以下原则：①不使用国家禁止和限制使用的建筑材料及制品；②对现有结构和材料进行再利用；③在建筑中尽量减少材料的使用；④在项目中使用和利用可再循环材料；⑤在项目中对废弃物的回收利用；⑥尽可能使用本地建筑材料。

2.3 橡胶工业绿色建筑实施节材和材料资源利用的途径

橡胶工业绿色建筑所需要的建筑材料应该是有益于环境保护，不含有害成分；应该是可减少建造、维护、拆除过程对环境的影响；在实施建筑的运行过程中不产生对环境的影响；有助于形成安全、健康的室内环境。在以下12个方面提出可实施的节材与材料资源利用的途径。

2.3.1 淘汰能耗高、安全性能差，不符合“低碳”理念的建筑材料及制品

在设计中不使用国家和地方已经颁布法令禁止和限制使用的建筑材料或建筑制品；不得使用国家和地方禁止和限制使用的建筑材料和建筑制品，而是积极采用国家批准使用的建筑材料、建筑制品及建筑技术，特别是在建筑业大力推广的十大技术中所提倡推广应用的材料。

推广使用质量好、有节材效果的建筑材料、制品及新技术，其中重点为建筑业十项新技术中有关节材与材料资源应用的新技术。加强建筑材料的准入证制度管理，严格控制不符合国家标准的建筑材料和制品在工程项目中使用，以保证橡胶工业建设工程质量、安全和节约建筑材料，达到对工程项目中建筑材料的总体质量的控制。

2.3.2 尽可能多地使用本地生产的建筑材料

材料的加工和运输会造成大量资源的消耗，产生建筑垃圾，增加工程成本，不利于环境的保护。因而，鼓励使用当地生产的建筑材料，提高就地取材的比例。建材本地化是减少运输过程的资源、能源消耗，降低环境污染的重要手段之一。

工程项目施工所需要的建筑材料，以施工现场500 km以内生产的建筑材料重量占建筑材料总重量的比例，至少需要达到60%以上。使用本地区的建筑材料的优越性在于可以更有效地利用当地自然资源，大幅降低运输费用，可以减少材料在长途运输过程的损耗及对环境的影响。

2.3.3 充分利用原有建筑物，避免浪费资源的大拆大建

进行橡胶工程改、扩建时，通过妥善规划和设计，或进行适当改造设计以发挥原有建筑物新的功能，不仅是减少投资和资源消耗，而且也是建设资源节约型社会的一个有效途径。

无论是新建、改建还是扩建的建筑，都应在设计时充分考虑建筑各构件功能和可能产生的废弃构件与材料，尽可能减少对原有构件的拆除和破坏，减少对材料的需求量。从而减少生产这些材料的资源、能源消耗量，以及建材运输工程量，减少建筑垃圾的产生。

2.3.4 优化结构设计，发挥建筑材料特性

对材料的使用，尤其是对混凝土等的使用是橡胶工程的资源和能源消耗占有着绝大部分的比例。混凝土和钢材的生产过程将大量消耗原始资源，对环境造成污染。在实施项目建筑中，优化设计，使结构构件达到最佳的材料性价比，尽可能减少材料使用的低值损耗。对于橡胶工业建筑厂房的设计而言，应结合生产工艺过程、设备型号布置、平面空间等具体要求对厂房的建筑、结构层高、跨度、结构型式等多项因素进行综合考虑，全面优化：①优化结构，使用变截面、组合截面等充分发挥材料特性的体系（见图3）；②降低结构用料指标，其本质就是节材、节能；③合理控制结构的体型系数，使建筑围护材料得到充分利用（见图4）；④在地震区使用钢结构、木结构等抗震性能优越的建筑结构体系。

2.3.5 控制装饰性构件设计，实现建筑造型简约化

一味追求建筑美观而以较大资源消耗为代价的过量的装饰性设计，不符合绿色工业建筑的基本理念。这就要求应控制建筑造型要素中没有功能作用的装饰构件的过量使用，如过高的女儿墙、屋面装饰性混凝土构架、装饰性悬挑物等。

2.3.6 合理采用高强建筑结构材料

橡胶工业工厂建筑的梁、柱采用高性能混凝土、高强度钢材料，能够减少材料用量，改变工业建筑“肥梁胖柱”的传统外观或者提高结构的跨越能力，在保

图3 装配整体式结构体系

图4 预制叠合楼板工业化制造

证使用功能的前提下降低建筑层高。具体措施包括：①400 MPa级及以上受力普通钢筋，使用比例至少在50%以上，应用现代预应力技术可以采用1 860 MPa和1 960 MPa级高强预应力筋；②混凝土竖向承重结构采用的强度等级，C50混凝土使用量占竖向承重结构中混凝土总量的比例达到50%，并对超大体量大跨度框架结构尝试采用C50级以上的混凝土；③钢结构厂房中，Q345及以上高强钢材使用量占钢材总量的比例达到50%以上。

2.3.7 土建工程与装修工程一体化设计

橡胶土建工程与装修一体化是绿色环保施工，保证装修的一步到位可以减少装修工序带来的资源浪费和环境污染。

其优势体现在如下方面：①装修一体化既可以加强建筑物的完整性，又可以事先统一进行预留洞孔和预埋装修面层固定件；②在装修施工阶段对已有建筑构件的打凿、穿孔，保证了结构安全性，减少了建筑垃圾；③保证在建筑设计阶段的装修设计中，最大限度使用面层整料，减少边角部分的材料浪费，节约材料；④减少装修施工时对周围环境的噪声污染、节省装修施工时间和能量消耗；⑤减轻和降低装修施工时的劳动强度。

2.3.8 采用工业化的生产方式

图5 钢筋焊接网工业化制造

建筑业的粗放和滞后表现在质量难以控制，成本和效率难以保证，而且建筑业对还在大量吞噬着自然资源。橡胶工程项目在很多方面仍然实行传统施工的方式，还采用现场的加工模式，导致成本和质量的无法控制，带来大量的自然资源的消耗。橡胶工程项目的建筑业向工业化的全面转型将是经济发展的必然需求。

建筑工业化是一种手段和平台，是实现绿色工业建筑的最佳途径，将使工业化生产的建筑材料或制品，包括混凝土预制构件（板、梁、柱、墙体等）、钢结构构件、商品混凝土、预拌砂浆等的制备将成为必须的技术手段。采用工厂化生产的预制构件将会是橡胶行业实现绿色工业建筑的发展方向和实施的目标：采用工业化生产的预制构件，其比例至少在30%以上。

钢筋专业化加工配送。建立相对固定的钢筋专业化加工配送基地（或专业制作工厂），采用可完成剪切、弯曲、成型、焊接等制作功能的专业化钢筋制作成套设备，通过合理的加工制作工艺和流程和制作工序，并通过物流配送至各个工程项目现场，不仅可以大幅节约钢筋制作、运输费用和降低材料制作浪费、减少工程成本，而且可减少钢筋制作过程材料损耗节省约7%~8%的材料（见图5）。

钢筋焊接网技术。使用钢筋焊接网专用设备实现钢筋焊接网片的专业化生产及自动化控制，可以保证埋置于混凝土构件中的钢筋焊接网片的位置，以及保证混凝土保护层的厚度，缩短钢筋工序的施工周期，极大地降低现场的绑扎工序的人力资源，从而降低工程成本，节约材料。

钢筋焊接网片的各个焊点具有抗剪能力，以及纵、横钢筋形成整体网格可使混凝土构件受力传递的特性有利于发挥整体作用；由于焊点的抗剪能力限制了混凝土裂缝在钢筋间距区格内的传递，从而减少了裂缝和裂缝宽度的扩展，相应也减少了构件的挠度，提高了混凝土构件的品质。

2.3.9 合理采用高耐久性建筑结构材料

为使橡胶工业建筑达到设计规定的建筑物使用年限，在建筑材料的物理性能的选择上需要满足密度、刚度、强度、硬度和耐腐蚀、耐高温、耐冲击的要求。所选择的材料能够经得起时间、气候的变化，并适应生产工况等各种条件，其要求为：①混凝土结构中采用的高耐久性混凝土用量占混凝土总用量的比例达到50%；②钢结构应采用耐候结构钢材或“耐候型”的防腐涂料（见图6）。

图6 绿色环保的轻钢结构体系

2.3.10 采用可再利用材料和可再循环材料

合理使用可再利用材料和可再循环材料可以减少对环境有害的废弃物，可以减少由于大量使用原始资源对环境的破坏，环境保护效益明显。可再循环材料就是可再循环利用的材料和建筑拆除时能够被再循环利用的材料，如钢材、玻璃、铝合金、石膏、木材等，充分使用可再循环材料可以减少生产加工新材料，对资源、能源和对环境起到积极保护的作用。

对于橡胶工业建筑而言，是一个值得探索和积极寻求解决的课题。橡胶行业制品工厂现时采用的较多的结构形式是适用于单层结构厂房的轻钢结构体系。不仅形式多样，其体量、规格存在较大的多样性。如何使所采用的轻钢结构能够在标准化、系列化设计之后成为可在利用和可再循环，需要在今后的实践中建立起绿色工业建筑的实施体系予以解决。

2.3.11 使用以废弃物为原材料的建筑材料

可利用的废弃物，主要是指建筑废弃物和工业废弃物。提倡使用废弃物经处理后制成的建筑材料。采用废弃物制备的材料可以有效降低工程成本，可以减少城市废弃物对环境的影响。在橡胶工程项目中：①利用粉煤灰、煤矸石替代天然砂石作为地基填料；利用粉煤灰、矿渣和拆除建筑物的破碎混凝土、碎砖等经处理后作为地基垫层；②在满足使用功能前提下，鼓励使用利用建筑废弃物再生骨料制作的混凝土砌块、水泥制品和配置再生混凝土和利用工业废弃物为原料制作的墙体材料、保温材料等建筑材料。

值得一提的是，CGEC曾于1992年期间，在上海“140”项目中成功采用纯粉煤灰材料用于几个子项目的地基垫层和地面回填料；2009年期间，在倍耐力（中国）项目中，采用当地废弃的煤矸石作为场地回填材料，均取得较好的经济效益和社会效益。

2.3.12 合理采用耐久性好、易于维修的装饰性建筑材料

合理采用清水混凝土施工技术。清水混凝土是一种无需第二次表面进行任何装修的绿色建筑技术，是直接利用了混凝土成型后的自然质感作为饰面效果，取消了抹灰等工序，省去的涂料、饰面等化工料和无须剔凿修补，减少了大量建筑垃圾，有利于环保；清水混凝土的施工过程需要严密控制，施工质量得到保证；由于取消吊顶、装饰面层，降低了工程造价。

采用一次楼面成型的混凝土施工工艺，不仅将原为负载的面层转变成结构承载能力，起着充分利用混凝土材料能力的一种形式，符合节材原则。

3 结语

“绿色工业建筑”是我国在世界上率先提出的绿色建筑的概念，是以工业建筑的特点及共性问题为基础，为各行业的工业建筑进行绿色设计提供理论依据。绿色工业建筑的“绿色”二字，代表了一种概念，体现工业建筑对环境无害，能够充分利用环境自然资源，并在不破坏环境基本生态条件下建造的一种建筑，是实现可持续发展的建筑，是回归大自然的自然生态的建筑。与节能、低碳建筑相比，绿色工业建筑在更广泛的范畴内为生产人员提供健康、舒适、安全的工作和活动空间。

建筑业的能耗发生在五个阶段：①建筑材料及建筑构件的生产能耗；②将材料从生产工厂运至建筑现场过程的能耗；③建筑结构建造过程中的能耗；④建筑物运行阶段的能耗和建筑物拆除；⑤部分构件循环利用过程中的能耗。抓住上述五个耗能的环节是同样搞好橡胶工业绿色建筑节材与材料资源利用的技术关键。

当前的橡胶行业尚未建立起橡胶绿色工业建筑的评价体系，因此可参照《绿色工业建筑评价标准》GB/T 50878—2013的相关规定，密切结合橡胶工业建筑项目的具体情况，开展橡胶绿色工业建筑“节材与材料资源利用”评价内容的技术基础工作，并参照该标准的相关规定指导橡胶行业现阶段的绿色工业建筑的规划、设计、施工和运营管理。有条件时，在行业中树立起若干个示范性工程的范例。

橡胶工业正处于快速发展的工业化阶段，正在实现从制造大国向制造强国的跨越，同时橡胶工业的产品种类繁多，各种橡胶制品企业的技术水平参差不齐，与其它行业的情况有较大的差别。橡胶行业应根据自己产业的特点，结合橡胶工业具体实际、资源状况和发展水平，逐步建立起符合橡胶行业特点的绿色工业建筑评价体系。

橡胶工业绿色建筑的实施尚处于初始阶段，需要建立和形成与橡胶绿色工业建筑项目在节材与材料资源利用方面相关的评价内容。可以期待橡胶工业在节材与材料资源利用上必定将有所作为，在橡胶工业绿色建筑实现节材与材料资源利用的实施方案可以有效地实现橡胶行业可持续的发展。

[1] “十二五”绿色建筑科技发展专项规划.科技部2012年692号文附件.

[2] 黄修林,等.绿色建筑节材与材料资源利用技术.绿色建筑，2013.1.

[3] 徐开琦.节约资源、降低消耗是土建结构工程师的社会责任.石化橡塑节能环保，2009.4.

[4] 绿色建筑评价标准.GB/T 50378-2014.

[5] 绿色工业建筑评价标准.GB/T 50878-2013.

Saving and utilization material resources of green industrial buildings in rubber industry

Saving and utilization material resources of green industrial buildings in rubber industry

Xu Kaiqi
(China chemical industry engineering Co. Ltd., Guilin 541004, Guangxi, China)

Saving and utilization material resources is one of the important content of green industrial construction projects, and the rubber industry need to establish a evaluation system accord with the characteristics of green rubber industrial building. This paper proposed the goal，basic principles and approach of saving and utilization material resources for green rubber industrial buildings .

rubber industry;green building;saving material;material resources; utilization

TU201.5

1009-797X(2016)07-0068-06

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.07.019

(R-02)

徐开琦，男，教授级高工，毕业于同济大学数理力学力学专业，中国化学工业桂林工程有限公司技术顾问，工程国家注册一级结构工程师，中国石油和化工勘察设计协会橡胶塑料专业委员会顾问委员。

2015-10-30