我國綠色建材市場發展現狀及應用趨勢
發布時間: 2016-06-12 16:36 查看: 2381次
1、綠色建材概念的歷史沿革
相當一段時間內我國建材工業面對產能嚴重過剩、市場需求不旺、下行壓力加大的嚴峻形勢，如何盡快有效的改變這一不利局面早已是當務之急。在建材行業推廣綠色建材成為社會普遍認同的良方之一。
1988年在“第一屆國際材料研究會”上首次提出“綠色建材”的概念。第二次世界大戰后，工業化國家經濟的飛速發展造成臭氧層嚴重破壞，溫室效應、酸雨、生態環境惡化等一系列全球環境問題日益突出。特別是兩次石油危機，使人們逐步認識到保護人類生存環境的重要性，以及通過每一個人自身的參與，在經濟可持續發展的條件下，保障人類生存空間的重要意義。綠色建材是指采用清潔生產技術，少用天然資源和能源，大量使用工業或城市固態廢棄物生產的無毒害、無污染、有利于人體健康的建筑材料，它是對人體、周邊環境無害的健康、環保、安全（消防）型建筑材料，屬“綠色產品”大概念中的一個分支，國際上也稱之為生態建材（Eeological Building Materials）、健康建材（Healthy Building Materials）或環保建材（Recyclic Building Materials）。
1992年，國際學術界明確提出綠色材料的定義：“綠色材料是指在原材料獲取、產品制造、使用或者再循環以及廢料處理等環節中對地球環境負荷為最小和有利于人類健康的材料，也稱之為環境調和材料”。這個定義可以歸納為“四個環節、一個目的”，其中“環節”分別是“原材料獲取”、“產品制造”、“使用”和“廢棄循環”，這些環節基本涵蓋了材料的全生命周期。“目的”簡而言之就是“利于社會，利于人類”。
在我國綠色建材的概念最早在1999年召開的“首屆全國綠色建材發展與應用研討會”上提出的，即“綠色建材是指采用清潔生產技術，少用天然資源和能源，大量使用工業或城市固體廢棄物生產的無毒害、無污染、無放射性，有利于環境保護和人體健康的建筑材料”。相比前述綠色材料關注全生命周期過程，這個綠色建材的概念側重于從建材產品自身的屬性。
隨著研究應用的不斷深入，綠色建材的內涵不斷演變、豐富。隨著我國建設工程規模的持續擴大，資源能源壓力巨大，行業內節能減排的任務越來越重，相關各方面逐漸聚焦綠色建材的研發、生產與應用。高性能混凝土、高強鋼筋、新型墻體材料等一系列代表性綠色建材產品不斷發展，成功實現工程應用、推廣。2013年初，國家發展和改革委員會、住房城鄉建設部共同發布的《綠色建筑行動方案》中將大力發展綠色建材作為我國發展綠色建筑的十項任務之一。至2014年初，住房城鄉建設部、工業和信息化部聯合印發《綠色建材評價標識管理辦法》，正式明確了綠色建材的定義：在全生命周期內可減少對天然資源消耗和減輕對生態環境影響，具有“節能、減排、安全、便利和可循環”特征的建材產品。由此，在我國“綠色建材”第一次有了明確了官方定義。同時，這也為我國開展綠色建材推廣應用工作奠定了必要的基礎前提。
2、綠色建材在我國研究應用情況
我國在上世紀90年代初開始著手綠色建材相關工作。在科研方面，國家、地方圍繞綠色建筑這一主題開展實施了一系列的重點科研項目，取得了可喜的科研成果。典型的相關科研項目包括：國家“十五”科技攻關計劃課題 “綠色建材技術及分析評價方法的研究”，國家“十一五”科技支撐計劃項目“綠色建材產品標準、評價與認證技術與體系研究”，“十一五”科技支撐計劃項目“建筑材料綠色制造共性技術研究”，“十二五”國家科技支撐計劃項目“節能綠色建筑材料開發與集成應用示范”、“典型建材產品綠色生產工藝技術與應用示范”和“節能建材成套應用技術研究與示范”等。同時，還針對水泥、混凝土、玻璃等傳統大宗建材產品的綠色升級進行一系列的專項研究，包括： “十二五”科技支撐計劃項目“水泥窯爐粉塵及氮氧化物減排關鍵材料及技術開發”，“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“高強鋼筋和高強高性能混凝土應用關鍵技術研究”，“十二五”科技支撐計劃項目“典型高性能特種玻璃關鍵技術研發與示范” 等。豐碩的科研成果有利引導、支撐了我國綠色建材產業的發展進步。一系列傳統建材產品被賦予新的產品內涵，實現了產品的綠色化。
2.1 生態水泥
生態水泥（Ecological Cement），又稱綠色水泥（Green Cement）、健康水泥（Healthy Cement） 和環保水泥（Recyclic Cement），是指以城市垃圾焚燒灰和下水道污泥等廢棄物為主要原料，再添加其他輔助材料，經過煅燒、粉磨形成的新型水硬性膠凝材料。與以石灰石為主要原料生產出的傳統水泥相比較，生態水泥的生產可以節約石灰石和粘土等天然原料，同時更有效且合理的處理了污染環境的城市垃圾和工業廢棄物（500kg 的廢棄物約可生產1t的生態水泥），而生產過程中廢氣和粉塵排放更少。另外，生態水泥產品還可再生循環利用，達到與環境共生的目標，符合可持續發展的方向。
普通硅酸鹽水泥的生產需要高品位的石灰石經過高溫煅燒才可制成，這一過程還排放與水泥熟料相同重量的CO2、SO2和NOX等有害氣體。采用新工藝新技術生產的生態水泥（C2S 大于60%） 燒制溫度相比傳統水泥產品可下降200℃，預計每年節省近千萬噸標準煤，每年可利用工業廢渣約1 億噸左右，CO2的總排放量至少會減少25%。新型生態水泥具有良好的強度、高耐久性和抗化學侵蝕，適用的范圍更廣，經濟和社會效益顯著。
2.2 高性能混凝土
我國正處于工業化和城鎮化快速發展的時期，各種建筑和基礎設施建設工程量巨大?，F代混凝土結構也向著高層、大跨、超深、特種結構等方向發展。國內許多標志性建筑物都采用了高性能混凝土，如上海環球金融中心、廣州國際金融中心、天津117大廈等。同時，市政工程建筑對混凝土性能提出了更高的要求，如須具有更大的承載力以及能夠抵御嚴寒、炎熱、雨雪等較嚴酷的使用環境。高性能混凝土以其優越的性能廣泛應用于道路橋梁等公共設施，已在市政工程領域獲得了業界的廣泛關注。此外，高性能混凝土也在其它建設行業實現了相當規模的成功應用，其中典型應用工程實例包括三峽工程、青藏鐵路、南水北調工程、田灣核電站等。
在已經發布的行業標準《高性能混凝土評價標準》（JGJ/T 385-2015）中首次提出了高性能混凝土的標準定義，即“以建設工程設計、施工和使用對混凝土性能特定要求為總體目標，選用優質常規原材料，合理摻加外加劑和礦物摻合料，采用較低水膠比并優化配合比，通過預拌和綠色生產方式以及嚴格的施工措施，制成具有優異的拌合物性能、力學性能、耐久性能和長期性能的混凝土。”從中不難看出，高性能混凝土是從原材料，到制備，最后再到施工應用，整個全過程都體現綠色化的新型建材。今后，高性能混凝土將作為傳統混凝土朝著綠色建材方向發展形成的必然產物，在更廣闊的行業范圍內獲得應用，特別是對于工程質量、應用環境和使用性能有更高、更具體要求的建設工程。
2.2.1海洋工程
中國有18000公里海岸線，沿海城市一直是中國改革開放的重點和經濟最發達地區。在《“十二五”海洋科學技術發展規劃》中明確支持地區沿海經濟發展，這為高耐久性的海工混凝土材料和結構的規?；瘧锰峁┝似鯔C。
在海洋工程中，高性能混凝土用于大跨橋梁的建造，有利于延長橋梁的使用年限和獲得更好的經濟效益。在海港工程中，采用高性能混凝土建造碼頭、防波堤、護岸、海上鉆井平臺等，對保證結構安全性和耐久性可發揮重要作用。為了我國海港工程建設發展需要，交通運輸部組織制定了《海港工程高性能混凝土質量控制標準》（JTS 257-2-2012），為進一步在海洋工程中推廣高性能混凝土應用提供了必要的技術支撐；
2.2.2交通工程
預計到2020年，我國要投入20000億人民幣用于鐵路建設，其中建設12000公里的高鐵客運專線，為了滿足高鐵工程對混凝土耐久性的特殊要求，將大量適用高性能混凝土。同時，我國道路橋涵工程的耐久性也格外受到重視，高性能混凝土非常適合這類工程采用。這些實際需求為高性能混凝土在交通行業領域的進一步應用創造了有利條件；
2.2.3水電工程
國家政府大力發展可再生能源，水電工程建設持續保持高速發展，繼三峽大壩之后，類似規模的水電工程都在相繼規劃、設計或已開工建設。水工混凝土的耐久性和安全性長期以來一直受到高度重視，高性能混凝土有良好的應用基礎；
2.2.4核電工程
由于核電工程自身的特殊性，對混凝土結構設施的安全性具有更加具體、更加嚴苛的要求，高性能混凝土因其自身優異的性能在核電工程中也有應用需求，如用于屏蔽結構的防輻射重混凝土以及用于對安全性和耐久性要求高的安全殼等重要結構。
2.3 節能玻璃
當前，節能已經成為建材產品首要考慮的要素之一，玻璃作為大宗建材產品之一，如何減少透過玻璃的能量損失已經成為玻璃產品升級換代的關鍵。據統計，在建筑中門窗玻璃的能耗約占建筑總能耗的35%左右，因此節能玻璃的應用在建筑節能中具有重要意義。節能玻璃區別于傳統玻璃最突出的特點在于，更加優異的保溫性和隔熱性。門窗用玻璃既要通風換氣，又要采光透視，還要密封、保溫隔熱、節能，借鑒國外發達國家的先進經驗，我國近年來研究開發出一批節能玻璃，并實現了成功的工程應用，其中主要產品形式包括中空玻璃、吸熱玻璃、低輻射膜玻璃等。
2.3.1中空玻璃
由美國人于1865年發明，是一種良好的隔熱、隔音、美觀適用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是用兩片（或三片）玻璃之間（稱之為玻璃基片）進行有效支撐，四周采用膠接法進行密封保證始終充滿干燥氣體，使用高強度高氣密性復合粘結劑，將玻璃片與內含干燥劑的鋁合金框架粘結，制成的高效節能建筑玻璃，使其具有節能、隔熱、防結露等三大基本功能的制品。中空玻璃主要用于需要采暖、空調、防止噪音或結露以及需要無直射陽光和特殊光的建筑物上。廣泛應用于住宅、飯店、賓館、辦公樓、學校、醫院、商店等需要室內空調的場合
2.3.2吸熱玻璃
是指能吸收大量紅外線輻射能而又保持良好的可見光透過率的玻璃。它是在普通鈉鈣玻璃中引入起著色作用的氧化物，使玻璃著色而具有較高的吸熱性能。吸熱玻璃與普通平板玻璃相比具有如下特點：一是吸收太陽輻射熱；二是吸收太陽可見光；三是具有一定的透明度，能吸收一定的紫外線；四是具有一定的透明度，能清晰地觀察室外景物；五是色澤經久不變。鑒于上述特點，吸熱玻璃已廣泛用于建筑物的門窗。
2.3.3低輻射玻璃
又稱“Low-E 玻璃”，是通過在玻璃表面涂敷低輻射涂層使表面的輻射率低于普通玻璃從而減少熱量的損失來達到降低采暖費用實現節能目的。Low-E玻璃又可以分為高透型Low-E玻璃，遮陽型Low-E玻璃和雙銀Low-E玻璃等。
高透型Low-E玻璃有較高的可見光透射率，采光自然，效果通透，適用于外觀設計透明、通透、采光自然的建筑物，有效避免“光污染”危害，制作成中空玻璃使用節能效果更加優良。遮陽型Low-E玻璃適宜的可見光透過率，對室外的強光具有一定的遮蔽性。從節能效果看，遮陽型不低于高透型，其豐富的裝飾性能起到一定的室外實現的遮蔽作用，適用于各類型建筑物；制作成中空玻璃節能效果更加明顯。雙銀Low-E玻璃因其膜層中有雙層銀層面而得名，其屬于Low-E玻璃膜系結構中較復雜的一種，是高級Low-E玻璃。它突出了玻璃對太陽熱輻射的遮蔽效果，將玻璃的高透光性與太陽熱輻射的低透過性巧妙地結合在一起。因此與普通Low-E玻璃比較，在可見光透射率相同的情況下具有更低太陽能透過率。不受地區限制，適合于不同氣候特點的廣大地區。
? ?? ???2.4 新型保溫材料
從當前來看，我國的建筑保溫材料及相應的標準歷經了二三十年的發展，截至到現在已形成多樣化、系列化、標準化的墻體保溫材料體系，并且通過多樣化的保溫材料也演化出多樣化保溫體系，相應的標準規范也逐漸成熟，從材料到體系都融合體現了利廢、高效、節能等典型的綠色化特征，為我國的建筑節能事業做出了重大的貢獻。
我國墻體材料應用技術主要還是以外墻外保溫系統為主，即由以下構造組成：粘結層、保溫層、保護層、飾面層，其主要的結構構造如圖2.1。
圖2.1 典型的外墻外保溫系統構造
2.4.1新型有機保溫材料
有機保溫板外保溫系統主要包括膨脹聚苯板外保溫系統、擠塑板外保溫系統、酚醛板外保溫系統、聚氨酯板外保溫系統。其中，聚氨酯外保溫系統作為新型保溫材料系統優勢明顯，聚氨酯硬泡（簡稱PU）屬于新型的保溫材料，其導熱系數不大于0.023W/m2K，保溫性能優異，其材料屬于熱固性，近年來隨著節能目標的提高， PU板材在墻體保溫行業中的平均使用增長速度10%以上。我國PU墻體保溫技術基本形成了以現場噴涂PU復合保溫漿料技術系統、現場噴涂幕墻技術系統、現場澆注PU技術系統、PU板薄抹灰技術系統、保溫裝飾復合板技術系統為基礎技術的PU墻體保溫技術體系。具有涂料飾面、面磚飾面、仿幕墻飾面、幕墻飾面等多種飾面技術形式，全面適應房地產行業發展需求。這種增長勢頭仍將持續發展。該類材料行業發展主要以硬質聚氨酯板材為主，其他的噴涂、澆注等使用范圍漸漸變小，已逐漸退出市場。
2.4.2新型無機保溫材料
對于無機保溫系統，我國正在使用的保溫材料和系統包括：泡沫混凝土板保溫系統、巖棉保溫系統、玻化微珠保溫漿料保溫系統、泡沫玻璃板外保溫系統等，針對無機保溫材料，由于其本身的材料局限性，存在著一些天然的缺點，例如導熱系數高、吸水率大、密度大、耐凍融性能差等，雖然存在以上缺點但在形成系統后有些區域也可以使用（要保證系統的整體性能符合標準規定的前提下），但近年來隨著保溫材料防火的重要性，一些諸如泡沫玻璃、發泡陶瓷等新型無機保溫材料應運而生，并在國內部分地區試點生產應用，取得了可喜的成效。
2.4.3新型有機－無機復合材料
該類保溫材料主要是膠粉聚苯顆粒保溫系統，膠粉聚苯顆粒外保溫系統在我國實行節能政策的初期，起到了很好的作用，它的優勢包括材料適應性好、吸納廢棄物等，但隨著節能技術的發展和節能目標的提高，該系統已經不能完全適應我國的節能要求，但由于其良好的性能在我國南方還有部分使用。
除此之外，隨著建筑節能與防火開始并重，各種有機高效保溫材料和無機保溫材料的復合也開始發展，現在處于研究階段的主要有：聚氨酯硬泡與?；⒅榈膹秃?、聚氨酯硬泡與泡沫混凝土的復合等，這種材料充分利用有機保溫材料的保溫性能和防水性能，以及無機保溫材料的防火特性和成本低廉的特點，這些復合材料已有部分試點生產應用。
3、綠色建材發展面臨問題
應客觀承認，我國綠色建材產業仍出于起步階段，發展相對滯后。從宏觀層面分析，制約我國綠色建材產業發展的主要問題包括：
3.1我國綠色建材市場整體發展較慢，綠色建材市場仍處在市場導入期，生產供貨能力不足，地區發展不平衡
一方面，綠色建材產品品種、規格、功能還不能滿足消費者需求，供使用者選擇的余地較小。另一方面，綠色建材產品推廣應用還未完全獲得使用者的認同，同時出現了發達地區與欠發達地區在開發、應用上的差距。另外，綠色建材市場還未形成生產－銷售－服務一條龍配套市場體系。
3.2綠色建材產品在整個建材市場中所占的比重很小
相關資料顯示，我國的綠色建材產品占建材產品的比重不到5%，而歐美發達國家的建材產品達到“綠色”標準的已超過90%。就涂料生產來說，我國是擁有幾千個生產廠家和數百萬噸年產量的涂料大國，但因大部分企業屬于技術薄弱、裝備簡陋、管理落后的小型企業，其中80%的產品仍然是性能差、消耗高、污染重、毒性大的聚乙烯醇及縮甲醛類涂料。這就決定了我國涂料工業與國際先進水平之間必然存在著很大差距。
3.3從事綠色建材產品生產的企業相對較少
雖然綠色建材市場潛在需求巨大，社會各方都積極呼喚建材工業要走綠色建材的發展道路，廣大消費者也企盼著綠色建材產品能進入家庭，但事實上，真正投身到綠色建材產品生產中去的生產企業并不多。究其原因，一是企業自身把握市場機會和開發生產綠色建材產品的技術能力不強；二是企業籌資能力有限，難以在資本市場上籌集到企業開發生產綠色建材產品所需的必要資金；三是綠色建材給生產企業帶來的吸引力和“誘惑力”不足。
3.4推廣應用方面的問題較突出
最突出的矛盾在于缺乏具有公信力的、科學的綠色建材評價制度。以往建材產品綠色不綠色多是有生產方自行宣傳，使用者很難鑒別其是否“綠色”，而市場上的“綠色建材產品”魚目混珠，“假綠色建材”或“偽綠色建材”挫傷了用戶對綠色建材產品的信心，導致綠色建材產業發展受阻。由此可見，建立一套科學可信的綠色建材評價制度體系，為生產、應用雙方提供一條統一的準繩，已成為我國綠色建材推廣應用的當務之急。
再者，因相關標準規范滯后，導致綠色建材發展與應用推廣力度不夠?？茖W地確立綠色建材標準體系有利于規范綠色建材發展、引領建材企業轉型升級、引領行業進步。可以優先選取技術發展較為成熟、創新水平較高的建材產品和設備開展綠色建材標準化建設，隨著研究的開展和市場的完善，逐步擴展到其他產品。
來源：九正建材
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