“一带一路”沿线典型国家和地区绿色建材发展现状

解帅，刘蕊蕊，张琎珺，王静，冀志江

（中国建筑材料科学研究总院有限公司 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024）

0 引言

“一带一路”倡议是在新的全球化经济推动下，为了更好地促进各国发展而提出的宏观构想。自2013年提出以来，得到了国际社会的积极评价和响应，对于构建人类命运共同体有着重要意义。全球性生态危机已成为全人类共同面对的问题，践行绿色、低碳发展理念已成为人们的重要共识，绿色“一带一路”也将为沿线国家带来可持续发展的新机遇。

开展“一带一路”共建国家的绿色建材技术研究，将在实现绿色建材技术的区域化高质量协同发展、改善共建国家建筑空间环境健康与舒适性、提升人民生活福祉、促进共建国家建筑技术绿色、健康、低碳发展等方面发挥重要作用。本文将“一带一路”沿线国家按区域分布划分为东南亚和南亚、中西亚、北非、中东欧、南美洲5个典型地区，归纳综述了不同地区、典型国家的绿色建材技术发展现状，对后续深入开展相关合作研究提供参考。

1 “一带一路”沿线国家发展概况

根据世界银行数据统计，2019年“一带一路”沿线国家的人均GDP不到世界平均水平的1/2，大多数国家为发展中国家；而且大部分国家的创新水平不高，国家的科技研发投入不足GDP总值的1%。

大部分“一带一路”沿线国家经济和科技水平相对落后，复杂的自然环境以及不断加快的城市化进程导致各类生态环境问题凸显。另外，在全球产业分工中的地位决定了大部分“一带一路”沿线国家以能源、原材料供应为主，产业结构偏重高碳排放型。因此，各国要求实现绿色发展、保护坏境的意愿不断提高，绿色转型步伐不断加快，各国政府积极采取措施加强环境保护相关的工作，绿色化发展已经成为“一带一路”共建国家共同的事业和目标。发展绿色建材技术是促进建材行业转型升级的主抓手，更是促进基础设施建设中绿色产能有效转移的重要一环。

2 典型“一带一路”沿线地区和国家绿色建材技术发展现状

2.1 东南亚和南亚地区

东南亚和南亚地区国家的发展多依靠热带作物资源、矿产资源、海洋资源等，但是由于政治体制与经济发展道路不同，导致各国的经济发展存在较大差距，绿色建材技术水平同样参差不齐。新加坡在2005年就开始推行绿色建筑标志认证，并制定了绿色建筑发展目标和规划，绿色建材技术，特别是功能性建材技术发展迅速。新加坡超尔固涂料公司先后推出了防水、防霉、抗污染等不同功能性的内、外墙涂料，并已通过环境标志产品认证，进入中国市场。基于光触媒材料开发的透明漆不仅具有自清洁效果，还可以保持建筑围护结构太阳光反射率，降低建筑能耗。以含有15%TiO2的光催化硅酸盐涂层对环境中SO2的降解率达到71%~86%[1]。由于热带高温地区建筑制冷能耗巨大，研发相变蓄热功能建筑围护结构，有效控制建筑物热渗透以减少建筑冷负荷。将冷色涂料与相变功能围护结构集成应用，可实现全年降低建筑冷负荷，节能效率达到5%~12%[2]。

马来西亚、越南、印度等国虽然也都相继推出绿色建筑发展的相关政策，但是整体发展相对缓慢，绿色建材的主要方向为天然资源和废弃物的综合利用。东南亚沿海的贝壳资源被广泛地应用于绿色建材，以贝壳粉代替部分水泥不仅可以减少二氧化碳排放，还能够获得一定的吸声消声功能，也可用于开发陶瓷砖、涂料、透水混凝土等绿色建材。热带地区的农业废弃物，经粉碎或燃烧后形成的颗粒、纤维或燃料灰可用于环境友好型水泥混凝土材料的制备，减少水泥消耗、降低能耗，避免废弃物造成的环境污染，含燃料灰的建筑材料还表现出明显的抗电磁辐射功能[3]。在城镇化和工业快速发展进程中产生的大量废弃物的回收利用也是绿色建材的主要发展方向之一。利用建筑垃圾替代粗骨料制备不同类型的混凝土，例如以废黏土砖替代25%粗骨料制备的轻质混凝土抗压强度可达25 MPa，密度为1647 kg/m3[4]。废弃黏土砖和陶瓷砖替代骨料制备水泥砂浆有利于砂浆强度的后期发展和耐久性的提高[5-6]。此外，垃圾焚烧飞灰、水处理厂污泥、工业废渣等废弃物也被广泛应用于新型建筑材料的生产，能够大大降低材料成本，并解决环境污染问题。在印度，利用工业、农业及电子器件废弃物等开发电磁屏蔽功能性建筑材料的研究被大量报道[7]。

2.2 中西亚地区

阿联酋、以色列等国十分重视发展绿色建筑，阿联酋是该地区第一个具有绿色建筑评级系统的国家。由于该地区大部分为炎热干旱沙漠气候，具有改善建筑热物理环境和节能功能的建材研究受到较多关注。基于天然资源开发的具有隔热功能的绿色建材，可控制导热系数在0.2 W/（m·K）左右[8]。利用新型纳米隔热材料开发的建筑门窗，可显著降低建筑物冷负荷，并且有效改善室内的热湿环境及舒适性[9]。填充膨胀黏土相变材料的地聚物混凝土板材，相比于普通轻质混凝土表面温度降低约3℃，传热系数达到0.9 W/（m2·K）[10]。以宏观封装相变材料制备的相变混凝土材料具有显著调温功能，经计算可降低建筑物温室气体排放量12.91 kgCO2-eq/（年·m2）[11]。沙漠气候地区的灰尘污染需利用抗污及自清洁功能建材来解决，沙特阿拉伯学者针对不同地区沙漠气候条件，开发多种防污涂料，并实际验证其综合性能，发现天气、季节以及暴露时间等对污染速率均有显著影响[12]。

废弃物资源化循环利用同样也是中西亚地区绿色建材发展的重点方向。沙特阿拉伯学者以废弃聚丙烯纤维、棕榈油燃料灰、水泥窑灰、电弧炉灰等废弃物开发系列高性能混凝土，聚丙烯纤维废料和棕榈油燃料灰改性混凝土的抗压强度达到43~54 MPa[13-14]。在伊朗，垃圾焚烧飞灰、工业废水、废弃陶瓷、煤矸石废料等被用于建筑材料开发，研究发现，添加飞灰、煤矸石代替骨料及工业废水替代自来水均可提高混凝土强度和耐久性，废弃陶瓷代替100%骨料的混凝土导热系数可降低48%[15]。废弃陶瓷和玻璃粉末材料被阿联酋学者用于绿色建材开发，废玻璃粉代替20%水泥的混凝土，300 d龄期抗压强度提高57%，吸水率降低61%[16]。废弃陶瓷粉末大比例代替水泥的混凝土材料抗压强度和耐久性显著提高，而对水化过程无明显影响[17]。伊拉克学者发现聚丙烯固体废弃物也可以作为细骨料开发环保功能混凝土材料，当替代40%细骨料时，导热系数降低49.1%，并满足结构强度要求[18]。

2.3 北非地区

埃及、阿尔及利亚、摩洛哥等国在北非地区经济和科技发展中处于领先地位，该地区绿色建材研究也主要集中在以上几个国家。由于北非大部分地区为高温干燥的热带沙漠气候，各国绿色建材研究主要针对热物理性能开展，以改善高温环境下建筑物的热舒适性，顺应建筑低能耗、绿色发展趋势。已报道的具有低导热、隔热、蓄热功能的建筑材料主要包括以水泥或石膏为主要基体的围护结构材料、空心黏土砖、砌块等。埃及Elmarghany等[19]测试了相变空心砖对室内温度及建筑能耗的长期影响，发现应用相变空心砖可使全年的室内平均温度降低1.5%，总能耗降低8%。摩洛哥Salihi等[20]发现，在半干旱气候条件下应用相变墙体材料可降低建筑能耗15%~21%，全年采暖季、供冷季分别实现节能102、324 kW·h。不具有相变功能的石膏基墙体材料、新型生态材料“Poncebloc”、生物质保温材料等表现出优异的隔热保温性能，同样可以实现建筑能耗的降低及热舒适性的调节。

该地区农业、工业废弃物以及沿海区域贝壳资源也越来越多的应用于绿色建材的开发，既提高建筑材料的环保性，也可解决废弃物环境污染问题。以玻璃粉和贝壳粉替代40%砂石骨料的环保型砂浆，抗压强度和抗氯离子渗透性明显提高，并由于导热系数的降低而表现出优异的隔热性能[21]。以水泥窑灰、黏土砖废料和硅灰为主要原料烧结的生态建筑砖，抗压强度可达47 MPa，更特别的是该材料具有优异的CO2捕获能力[22]。利用粉碎的陶瓷废弃物代替粗骨料，结合矿物掺合料制备的超高性能混凝土材料，抗压强度最高可以达到146.6 MPa[23]。电弧炉渣、农作物纤维以及废弃塑料等均用于水泥砌块、陶瓷砖等新型绿色建材的开发，且性能优异。

2.4 中东欧地区

“一带一路”沿线欧洲国家主要集中在中东欧地区，包括俄罗斯、土耳其、波兰等，相比于大部分的亚、非洲“一带一路”沿线国家地区，中东欧地区的绿色建材技术整体水平较高，不仅实现了废弃资源的有效利用，还可赋予建筑材料生态环境功能性。工业大国俄罗斯的工业废弃物数量巨大，以其为原料开发绿色建材受到广泛关注。常见的工业废弃物包括燃煤灰渣、冶金废渣、采矿废料、玻璃废料、化工废料、矿棉废料等，开发的绿色建材涉及隔热泡沫玻璃、装饰陶瓷材料、砌块、饰面板材、屋面瓦、高强陶瓷、耐火材料、混凝土等。在土耳其、罗马尼亚、捷克等国家，废旧轮胎橡胶、废弃电子材料、废旧塑料、建筑垃圾等废弃资源也被用于开发透水混凝土、轻质混凝土、高强混凝土等绿色建材。

中东欧地区的废弃物综合利用技术基本成熟，在建筑材料蓄热节能、光催化净化、防电磁污染等环境功能性方面也已经取得了较大进展。在建筑材料热物理性能及节能功能设计方面，俄罗斯和波兰学者开发的相变蓄热空心砖及水泥混凝土材料可有效降低建筑室内温度20%，平均温差达到4.5℃[24-25]。基于光催化原理的自清洁涂层材料、光热催化净化甲醛材料及光催化陶瓷材料等也有报道，能够实现对建筑外表面的自清洁以及建筑室内VOC污染物的快速降解[26-28]。为了解决电磁辐射对人居环境产生的负面效应，土耳其学者研发了系列电磁屏蔽与吸波功能建筑材料。以电弧熔炉钢渣废料为电磁功能改性材料的电磁屏蔽水泥砂浆，最佳屏蔽达到-70 dB左右，且具有较高力学强度[29]。含硼废料以及废旧橡胶等用于电磁屏蔽与吸波建材制备，同样能够获得优异的屏蔽与吸波性能[30-31]。

2.5 南美洲地区

南美洲的典型“一带一路”共建国家包括阿根廷、乌拉圭、秘鲁和智利等，其绿色建材发展主要方向为废弃物综合利用，包括农作物秸秆、贝壳及工业废渣等。南美洲国家主要以种植业为主，大量的农作物秸秆和废弃物可为绿色建材提供充足的原材料。利用稻壳灰开发绿色水泥基材料受到大量的关注，研究发现稻壳灰可以显著提高水泥基材料的耐久性，降低碳排放水平[32]。向日葵壳灰也被证实可用于建筑陶瓷材料的开发，且具有优异的力学性能[33]。工业废弃物、建筑垃圾等循环利用的绿色建材也被大量报道，Zega等[34]利用回收建筑垃圾细骨料制备的混凝土材料可以显著提高其抗腐蚀性和耐久性。Caggiano等[35]证实了从废轮胎中回收钢纤维用于混凝土制备，能够明显提高其力学强度。Quaranta等[36]研究了钢渣、污泥、废弃耐火硅酸盐材料等制备建筑陶瓷砖的可行性。粉碎的贝壳材料代替细骨料可开发出高性能的混凝土材料，也可用于耐火功能材料的开发，在不影响材料性能的情况下可降低生产成本20%~31%[37]。

在功能性绿色建材开发方面，基于相变蓄热材料的蓄能节能建材逐渐受到关注，而针对其他的环境功能性绿色建材鲜有报道。以负载相变材料的多孔再生砖骨料填充水泥砂浆，可实现水泥砂浆的高蓄热性能，并且对砂浆强度无明显影响[38]，将相变微胶囊与水泥基材料结合也可以获得同样的蓄热效果[39]。Barreneche等[40]在建筑墙体结构中设置了相变蓄热层，并对房间的温度进行检测，相变层加入使室内环境温度降低了3℃，同时还能够提升4 dB的隔声效果。

3 总结与展望

发展绿色建材已成为时代发展的必然趋势，推广绿色建材、发展绿色建筑是建筑工业转型升级的必由之路，并已经得到“一带一路”共建国家的共识。推动“一带一路”共建国家在绿色建材技术领域的互融互通，实现绿色建材技术水平的区域化协同发展，对于保护资源环境、降低建筑工业的碳排放、改善人居环境及健康水平具有重要意义。

在全球绿色建筑发展政策的引导和推动下，“一带一路”共建国家绿色建筑与绿色建材的发展步伐“加速度”非常明显，不同地区国家技术水平仍存在一定差异。新加坡及欧洲部分国家相对领先，大部分发展中国家仍处于研究的起步阶段。但是，各国均以绿色、低碳、循环理念为指导，大力推进节能环保技术改造升级，提高资源利用效率，促进废弃物循环利用，对于大多数“一带一路”共建国家，绿色建材未来应转向建筑材料的生态环保及环境功能化发展。