绿色墙体材料的研究与发展综述

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摘要：墙体材料是建筑物的重要组成部分,与保护土地资源、节约能源、减少环境污染等有着密切关系。发展新型绿色墙体材料是可持续发展战略的要求,也是社会进步和经济增长的重要一环。本文指出了绿色墙体材料在国内外的发展现状和应用前景
引言：发展绿色建筑，在以人为本、节约能源、保护环境、优化生态的基础上，建造出既能满足人们生活需要、又能体现个性化的建筑。由于绿色建材是发展绿色建筑的基础，墙体材料是建筑中所有材料中产量大、使用多，与人们的生活、工作密切，以及资源和环境负荷很大的材料。因此，如何在提高资源的利用率，减少墙体建材生产和使用过程对环境造成的危害，发展环境友好型绿色墙体建材的同时，注重改善绿色建筑的发展，已成为当今建筑界和材料领域关注的重大课题。
1．绿色建筑的涵义
绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑，即：“四节一环保”的建筑。这一定义明确了通过提高能源、资源利用效率，减少建筑对能源、土地、水和材料资源的消耗，提升建筑内部环境品质，减少建筑对外部环境影响的核心任务；突出了在“全寿命周期”范畴内统筹考虑的原则，强调了健康、适用、高效的使用功能要求，体现了“与自然和谐共生”、营造和谐社会的思想[1][2][3]。
2．绿色材料的概念与内涵
李鹏[4]等介绍了绿色建材的涵义和基本特 征,阐述了绿色建材在国内外的发展情况,强调了绿色建材应用对我国建筑业发展具有重要意义。绿色材料是那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料以及具有环境净化和治理污染功能的材料,它是在传统材料的功能性、舒适性的基础上,强调材料在其整个生命周期中环境协调性的新一代材料。绿色材料必须根据性能和环境协调性方面的指标体系进行评价,要求材料同时具有优良的使用性能和环境协调性。材料的环境协调性强调材料从设计、制造、使用到报废的全过程都要考虑到与环境的友好性。绿色材料的特征首先是节约资源和能源;其次是减少环境负荷,即减少环境污染、避免温室效应、臭氧层破坏等;第三是容易回收和循环再生利用。这种特征既包括按照绿色材料的基本思想和设计原则开发的新一代材料,也包括对传统材料的生态环境化改造[5][6][7][8].
绿色材料涉及到材料设计、生产、运输、销售、使用处理等各个环节[9]。对材料及制成品的环境行为评价应包括产品安全性能、产品质量、经济合理和重点突出等项目,并且要符合国家标准和使用惯例[10]。概括起来讲,绿色材料欲达到的目标是利用材料的先进性,开拓更广阔的活动范围和环境,利用材料的环境适应性,达到人类活动范围和外部环境的一致和协调;利用材料的舒适性,给活动范围内的人类生活带来愉快;利用材料的可靠性,保持自 然环境和生态环境的优美、整洁。
2.1 新型墙体材料的特点
新型墙体材料泛指综合利用本地资源，采用先进的生产技术，生产具有轻质、高强、保温隔热、多功能，耐久性和易于施工的建筑材料。新型墙体材料的品种多、用途广[11]。
新型墙体材料按形状和尺寸可分为：砖、砌块、板材，例如蒸压粉煤、灰砖、蒸压灰砂砖、加气混凝土砌块、石膏板、GRC板材等[12]。
按功能分为承重和非承重型墙体材料、保温隔热墙体材料、吸声和隔声墙体材料等，例如加气混凝土砌块、混凝土小型空心砌块、烧结空心砖等。
我国新型墙体材料产品虽然品种较多，但与国外发达国家相比还存在一定的差距[13]，如建材企业规模小，生产设备落后，机械化和自动化程度低，对于新型墙体材料的研发不够深入，产品质量不高，国家出台有关墙体材料相关的政策贯彻力度不够等。因此，为不断提高我国新型墙体材料的发展水平，缩短与国外发达国家的差距，应加大新型墙体材料开发和推广的力度，促进我国墙体材料的快速发展。
2.2 绿色墙体材料与传统墙体材料的区别
墙体是建筑物和构筑物的重要组成部分, 绿色墙体材料与传统墙体材料的区别是:
1) 节约资源: 制造所用原材料尽可能少用甚至不用天然资源, 而多用甚至全部使用工业或其它渠道的废弃物;
2) 节约能耗: 既可节约其生产能耗, 又可节约建筑物的使用能耗;
3) 节约土地: 既不毁地( 田) 取土作原料, 又可增加建筑物的有效使用面积;
4) 可清洁生产: 生产过程中不排放或极少排放废渣、废水、废气, 大幅度减少噪音, 较高的自动化程度;
5) 具有多功能: 对外墙材料与内墙材料既有相同的, 又有不同的功能要求:
① 外墙材料: 要求轻质、高强、高抗冲击、防火、抗震、保温、隔音、抗渗和美观等;
② 内墙材料:要求轻质、一定的强度、抗冲击、防火、一定的隔音型、杀菌、防霉、防潮、无放射性、能灵活隔断安装与易拆卸等。
3. 国内外墙体材料的发展现状[14][15][16][17]
近些年来，我国大力发展新型墙体材料，在构建资源节约型社会，环境友好型社会等方面发挥积极作用，主要应用的材料包括煤矸石、 粉煤灰、 脱硫石膏、 黄金尾矿等。合理应用这些材料不仅节约资源，还有利于降低成本，保护环境。
3.1烧结多孔砖/空心砖
以上两类墙体材料均属于烧结空心制品的主要品种，可作为传统烧结黏土砖的替代产品。烧结多孔砖/空心砖均具有体积大、密度小、绝热性能好、以及施工功效高等多个方面的特点，对减轻建筑物自重，提高保温性能以及使用面积系数有非常重要的价值。其中，烧结多孔砖主要制作园林包括黏土、煤矸石、粉煤灰、以及页岩，经过焙烧工艺处理后形成孔洞率在25％以上的砖式块材。目前可将此类材料应用于6层以下砖混结构承重墙体的砌筑中；烧结空心砖主要原料则为煤矸石、页岩、黏土，同样经焙烧工艺处理形成，可用于非承重墙体的结构建设中，孔洞率在35％以上，抗震性能佳，施工工期短，在填充墙砌筑中同样具有非常确切的应 用价值。
3.2 硅酸盐砖
硅酸盐砖属于非烧结砖类制品，具有非烧结、以及非黏土性的特点。硅酸盐砖主要制备原料为硅制材料，如粉煤灰、粉砂等，将其与石膏、石灰等钙质材料相结合，经过坯料、压制、以及养护等一系列环节处理后制作成型。在建筑领域中应用硅酸盐砖的主要优势是：材料制备不经过高温烧结处理，燃料节约效应突出，可实现对大量工业灰渣废弃物的利用，控制环境污染问题，因此具有非常确切的发展前景。