生态化是建筑材料发展的必然方向建材的发展及其对环境的影响调查

胡雨婕

时至今日，地球自然环境已经受到了前所未有的破坏，空气污染、淡水资源污染、森林面积减少、化学污染等，不仅严重地影响了人类的生活质量，甚至威胁到安全和健康。自上个世纪以来，我国环境科学的发展严重落后于环境污染的速度。我国酸雨面积已占到了国土面积的近30%；沙漠化的土地已占到了19%左右，并且每年以惊人的速度增加；草场严重退化；固废和垃圾年产量达7亿吨，垃圾围城现象日趋严重；水资源短缺成了不能解决的老问题，78%的城市河段不能再用作饮用水源，50%的城市地下水受到污染，7大水系重点河段达标率不足一半。

我国的环境问题与我国城市化进程速度过快密切相关。中国城市化带来的环境污染有以下特点：大气污染成因复杂，不是简单的煤烟型、工厂粉尘的排放或机动车排气污染型，而是复合型污染；城市污水、工厂废水排放量大，处理率低，导致了水体富营养化、酸化甚至有毒化。

快速推进的城镇化进程，以建筑材料的大量生产和消耗为代价。据统计，宏观上中国建材年产量已达近50亿吨，能耗占全国总能耗17%。近年来，中国水泥、建筑玻璃、钢铁和砖瓦等建筑材料消耗量基本居于世界首位。如此大的消耗量，使得建筑材料对资源和环境有第一位的影响。

一、建材对环境的影响

在我国，目前每年生产各种建筑材料要消耗资源50亿吨以上，消耗能源超过2亿吨标准煤。全国建材工业每年排放的CO2达8亿吨以上，是造成地球温室效应的主要原因之一。将中国主要建材产品能源消耗与世界水平进行比较，可以发现我国的主要建材产品，无论是水泥、平板玻璃、建筑陶瓷，还是卫生陶瓷等，其能耗都比国外同类产品的能耗高出许多。

此外，建筑材料使用不当，设计建筑物时缺乏对生态环境的考虑，这些均可能对人类居住环境产生不良影响。例如，目前使用的居室装饰装修材料中有许多散发出甲醛以及烷烃、芳烃、卤代烃等有机挥发物，对人体健康有害；有的建筑材料会释放出天然放射性物质——氡，它有致癌作用，因而危害人类居住环境。

传统建材在生产过程中不仅消耗大量的天然资源和能源，还向大气中排放大量的有害气体（CO2，SO2，NO2等），向地域环境排放大量固体废弃物，向水域环境排放大量污水，某些建筑装饰装修材料在使用过程中释放出对人体健康有害的挥发物。

综合来看，建筑材料和建筑工程造成的环境问题主要有以下几个方面：1.大气污染；2.建筑垃圾；3.废水污染；4.可耕土地大量减少；5.噪声污染；6.光污染及光化学污染；7.放射性污染。

二. 环境污染对建材和建筑物的影响

除建材对环境的影响外，环境污染通常也会对建材及建筑物有所损害。目前地球大气的环境问题主要有CO2浓度的增长、氟利昂气体引起的臭氧层破坏以及大气污染引起的酸雨和雾霾等。其中，大气中CO2浓度的增大会造成气温上升，加速混凝土的碳化过程，从而影响混凝土构件的耐久性，缩短建筑物的使用寿命。

此外，臭氧层的破坏会使波长短的紫外线辐照量增大，从而加速高级装饰涂料等有机建筑材料的老化，降低抗风化的能力；同时酸雨的增加将加速栏杆、扶手等外露金属的腐蚀。环境变化对建材及建筑物的主要影响如下：

1.大气污染与酸雨的影响：酸雨使材料表面的涂层失去光泽或变质而脱落，使光洁的大理石建筑逐渐变成松软的石膏。另外，在建筑物中，酸雨对金属腐蚀主要是电化学腐蚀。

2.建筑用高分子材料老化：导致高分子材料老化的因素主要是光、热、机械力、氧气、水、霉菌及化学物质。这些因素往往是综合作用于高聚物，通过物理化学过程使其老化，主要老化反应可归纳为键的裂解反应和键的交联反应。

3.金属材料的化学腐蚀和电化学腐蚀：许多建筑物的栏杆、扶手、支架，甚至卫星天线等，都是金属构筑物．由于酸雨的作用，这些金属构筑物的使用寿命大大缩短，甚至造成严重事故。

4.其他影响：江水、海水、污水对江河堤坝的冲刷侵蚀，地下水对地下建筑的渗析破坏，还有自然灾害的破坏，地震、水涝、龙卷风及台风等的自然力破坏。

三．生态化是建筑材料发展的方向

生态建筑材料具有以下基本特点：1.具有优异的使用性能；2.生产时少用或不用天然资源，大量使用废弃物作为再生资源；在资源与能源使用方面，有效利用天然资源，尽量减少能耗，尽量使用废弃物作为再生资源或能源；3.采用清洁的生产技术，保持清洁的原料、清洁的工艺和清洁的产品。尽量减少废气、废渣、废水的排放量，或使之经有效的净化处理；4.使用过程中对人体健康及环境有益无害，并且功能复合化，如杀菌、防霉、除臭、调温、调湿、调光、隔热、阻燃、消声、消磁、防射线、抗静电等，有利于改善生态环境，与环境相和谐；5.废弃后使之作为再生资源或能源加以利用，或能作净化处理。

可见，从环境保护和资源节约的角度来看，生态化都是建筑材料发展的必然方向。从目前生态建筑材料的发展来看，可分为主体材料、表面材料，及一些功能建材等，主要有绿色水泥及混凝土材料、建筑玻璃、建筑饰面材料、建筑陶瓷等。

1.生态水泥

水泥是最主要的建筑材料。就目前的普通生产状况来看，生产1t水泥熟料约需原料1.3t石灰石，生熟料粉磨、预热分解和煅烧过程消耗的煤约130kg，同时消耗电力90千瓦时。从排放的角度，分解1.3t石灰石，约排放0.5tCO2，燃烧130kg煤需排放0.49tCO2，通常按1t水泥熟料排放ltCO2估计。可以看出水泥生产的环境负荷很高。降低水泥生产和使用的环境负担性，目前的措施主要有节省能源（燃料和电力），减少CO2的排放量，以及利用水泥生产的特点，掺加大量团体废弃物作为原料等。生产生态水泥具体包括以下几种手段：

（1）低环境负荷水泥添加料

用矿渣、火山灰等作原料烧制水泥熟料，或者以粉煤灰、石灰石微粉、矿渣作混合料磨制混合水泥，并扩大用量。这样可减少硅酸盐水泥中熟料的用量，减少石灰石等天然资源的用量，节省烧制水泥所消耗的能量，降低CO2的排放量。

（2）生态水泥生产技术

生态水泥生产技术主要指在生产和使用过程中尽量减少对环境的影响。除对成分进行环境友好改进外，在水泥生产过程中也尽量减少能源消耗，降低水泥的烧成温度等。我国同济大学研制成功了一种新型矿渣水泥，它的特点是矿渣掺量大，标号高，发热量低。它的技术关键是矿渣的高级利用和熟料、矿渣的最佳匹配。这种新型矿渣水泥与传统矿渣水泥在概念上有很大的不同。

（3）废弃物再生利用技术

利用水泥生产工艺的特点，消化大量废弃物，起到节省能源、节省资源、减少CO2 排放量的作用。比较成功的技术有利用废轮胎或城市垃圾作燃料烧制水泥，用废弃混凝土作原料烧制水泥熟料等。

2.生态混凝土

混凝土是各种建筑物、构筑物的重要建筑材料，其特点是用量很大，而且所建造的建筑物、构筑物大多与自然直接融合在一起。但是，混凝土生产消耗大量的资源和能量，每年还有大量的混凝土建筑物因各种原因要拆除，废弃混凝土又难以处理。因此除要考虑降低环境负荷，使其具有优良的环境协调性外，还要考虑自然循环、生物保护和景观保护等生态学问题。

目前，生态混凝土可分环境友好型生态混凝土和生物相容型生态混凝土两大类。

（1）环境友好型生态混凝土

环境友好型生态混凝土是指可降低环境负担性的混凝土。目前，降低混凝土生产和使用过程中环境负担性的技术途径主要有以下3条：①降低混凝土生产过程中的环境负担性，这种技术途径主要通过固体废弃物的再生利用来实现；②降低使用过程中的环境负荷性，这种途径主要通过使用技术和方法来降低混凝土的环境负担性，例如，提高混凝土的耐久性，或者通过加强设计、搞好管理来提高建筑物的寿命。③通过提高性能来改善混凝土的环境影响，这种技术途径是通过改善混凝土的性能来降低其环境负担性。例如，具有排水性铺装用制品，具有吸音性。能够吸收有害气体、具有调湿功能以及能储蓄热量的混凝土制品。

（2）生物相容型生态混凝土

生物相容型混凝土是指能与动、植物等生物和谐共存的混凝土。根据用途，这类混凝土可分为植物相容型生态混凝土、海洋生物相容型生态混凝土、淡水生物相容型生态混凝土以及净化水质用混凝土等。

3.生态建筑装饰材料

建筑装饰装修材料主要包括建筑涂料、壁纸、旧布、铺地材料、人造板材、装饰石材等，品种繁多，技术各异。

目前广泛使用的传统建筑装饰装修材料虽能起到美化室内环境的作用，但其功能比较单一，甚至有些在使用过程中放出有害气体，危害人体健康。因此，采取高新技术制造多功能、有益于人体健康的生态建筑装饰装修材料是今后重要的发展方向。

生态建筑涂料目前主要有天然成分涂料、水性涂料、无溶剂涂料及粉末涂料等。另外，各个学科领域的高新技术在涂料上不断渗透，进而推动了涂料向高档次、多功能以及环境友好型的方向发展。建筑涂料的“生态化”化已成为必然。从目前来看，建筑涂料生态化的发展趋势主要涉及涂料成分、生产工艺、溶剂成分，以及在使用过程中减小环境影响等方面。例如，开发一些非有机溶剂型涂料，如水性涂料、粉末涂料、辐射固化涂料等以及具有特殊功能的涂料，如防水等。

新型墙纸选用树皮、化学加工会成纸浆，具有防霉、防蛀、阻燃、抗静电的功能，确保了产品使用后不会散发有害人体健康的成分。其另一优点是施工方便，配有专用胶水，粘贴墙面后不会起鼓走样，具有改善室内空气和抑菌的作用；而且若干年后陈旧了可以撕下重新换上新的，不会像旧式墙纸更换时会损坏墙面表层。

绿色地板主要包括复合强化地板、木竹复合地板、聚氨酯复合地板、蜂窝地板等。

复合强化地板几乎在各个方面都优于传统实木地板，如寿命长，图案高雅、华贵，维护简单易行等。木竹复合地板是一种竹杉复合地板。这种竹杉复合地板充分利用了竹材表面花纹美观、物理性能较高的特性，又大量采用了杉木作地板的芯材，因此竹材消耗量明显下降，成本大大降低。蜂窝地板的结构和三明治类似，上层完全保留了强化地板模式，因而强化地板的所有长处无一遗漏；关键是中层采用了蜂窝结构，这种结构起到了缓冲作用，使其脚感格外好，而且声音低沉深厚，非常悦耳；最底层是托板，它的作用是上托蜂窝层，下与地面接触，起到防震、防潮的作用。

四、结语

综上可见，建筑材料是稳步有序推进城镇化建设的重要基础之一，传统建筑材料的生产和服役过程对资源消耗和环境的恶劣影响，迫使建筑材料朝着资源、能源和环境友好型，生态化建材的方向发展。生态建筑材料具有良好服役性能、节约资源和能源、具有清洁的生产技术、生命周期可再生循环，将是建筑材料发展的必然方向。