1988年在“**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(zhàn)后,工業(yè)化國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展造成臭氧層嚴重破壞,溫室效應、酸雨、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列全球環(huán)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(huán)境的重要性,以及通過每一個人自身的參與,在經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)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(chǎn)技術,少用天然資源和能源,大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢棄物生產(chǎn)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(huán)境無害的健康、環(huán)保、安全(消防)型建筑材料,屬“綠色產(chǎn)品”大概念中的一個分支,國際上也稱之為生態(tài)建材(Eeological Building Materials)、健康建材(Healthy Building Materials)或環(huán)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(chǎn)品制造、使用或者再循環(huán)以及廢料處理等環(huán)節(jié)中對地球環(huán)境負荷為**小和有利于人類健康的材料,也稱之為環(huán)境調和材料”。[2]這個定義可以歸納為“四個環(huán)節(jié)、一個目的”,其中“環(huán)節(jié)”分別是“原材料獲取”、“產(chǎn)品制造”、“使用”和“廢棄循環(huán)”,這些環(huán)節(jié)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**早在1999年召開的“首屆全國綠色建材發(fā)展與應用研討會”上提出的,即“綠色建材是指采用清潔生產(chǎn)技術,少用天然資源和能源,大量使用工業(yè)或城市固體廢棄物生產(chǎn)的無毒害、無污染、無放射性,有利于環(huán)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(chǎn)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(guī)模的持續(xù)擴大,資源能源壓力巨大,行業(yè)內節(jié)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(fā)、生產(chǎn)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(chǎn)品不斷發(fā)展,成功實現(xiàn)工程應用、推廣。2013年初,國家發(fā)展和改革委員會、住房城鄉(xiāng)建設部共同發(fā)布的《綠色建筑行動方案》中將大力發(fā)展綠色建材作為我國發(fā)展綠色建筑的十項任務之一。至2014年初,住房城鄉(xiāng)建設部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《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(tài)環(huán)境影響,具有“節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)”特征的建材產(chǎn)品。由此,在我國“綠色建材”**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。
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(chǎn)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(jié)能綠色建筑材料開發(fā)與集成應用示范”、“典型建材產(chǎn)品綠色生產(chǎn)工藝技術與應用示范”和“節(jié)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(tǒng)大宗建材產(chǎn)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(fā)”,“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(fā)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展進步。一系列傳統(tǒng)建材產(chǎn)品被賦予新的產(chǎn)品內涵,實現(xiàn)了產(chǎn)品的綠色化。
生態(tài)水泥(Ecological Cement),又稱綠色水泥(Green Cement)、健康水泥(Healthy Cement) 和環(huán)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(jīng)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(chǎn)出的傳統(tǒng)水泥相比較,生態(tài)水泥的生產(chǎn)可以節(jié)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(huán)境的城市垃圾和工業(yè)廢棄物(500kg 的廢棄物約可生產(chǎn)1t的生態(tài)水泥),而生產(chǎn)過程中廢氣和粉塵排放更少。另外,生態(tài)水泥產(chǎn)品還可再生循環(huán)利用,達到與環(huán)境共生的目標,符合可持續(xù)發(fā)展的方向。
普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)需要高品位的石灰石經(jīng)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(chǎn)的生態(tài)水泥(C2S 大于60%) 燒制溫度相比傳統(tǒng)水泥產(chǎn)品可下降200℃,預計每年節(jié)省近千萬噸標準煤,每年可利用工業(yè)廢渣約1 億噸左右,CO2的總排放量至少會減少25%。新型生態(tài)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(jīng)濟和社會效益顯著。
我國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的時期,各種建筑和基礎設施建設工程量巨大。現(xiàn)代混凝土結構也向著高層、大跨、超深、特種結構等方向發(fā)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(huán)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(huán)境。高性能混凝土以其優(yōu)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(yè)界的廣泛關注。此外,高性能混凝土也在其它建設行業(yè)實現(xiàn)了相當規(guī)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。