在我国目前的工业生产中,原材料消耗一般占整个生产成本的70%~80%。建筑材料工业高能耗、高物耗、高污染,是对不可再生资源依存度非常高、对天然资源和能源资源消耗大、对大气污染严重的行业,是节能减排的重点行业。钢材、水泥和砖瓦砂石等建筑材料是建筑业的物质基础。节约建筑材料,降低建筑业的物耗、能耗,减少建筑业对环境的污染,是建设资源节约型校园与环境友好型校园的必然要求。因此,搞好原材料的节约对降低生产成本和提高企业经济效益是十分有现实意义的工作。
大部分建筑材料的原料来自不可再生的天然矿物原料,部分来自工业固体废弃物。据测算,我国每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源70多亿吨,其中大部分是不可再生矿石类资源,全国人均年消耗量达5.3吨。钢材和水泥是建筑业消耗最多的两种建筑材料,消耗量分别占全国总消耗量的50%和70%。
钢材和水泥的巨量消耗带来了一系列的问题。首先是耗费了大量宝贵的矿产资源。
钢材
其次是环境污染严重。每生产1吨钢材,排放二氧化碳约1.6~2.0吨,排放粉尘约0.52~0.7kg。如此计算,我国2007年生产钢材排放二氧化碳达9.1亿~11.3亿吨,排放粉尘29万~40万吨。如此大量的污染排放,有一半以上是源于建筑用钢的生产。再如水泥,我国2007年水泥工业排放二氧化碳约13亿吨,粉尘排放量为700万吨,废气烟尘排放量达60万吨。可见,仅建筑钢材和水泥这两大建筑材料带来的环境污染问题就令人触目惊心。
砖瓦行业是对土地资源消耗最大的行业,目前实心黏土砖在我国墙体材料中仍然占相当大的比重,仍是我国建房的主导材料。我国至今仍有砖瓦企业近9万家,占地500多万亩,每年烧制折合7000多亿块标准砖,相当于毁坏土地10多万亩。按照烧结砖每万标块需消耗标煤0.5~0.6吨计算,每年全国烧砖耗标煤近5000万吨。
我国当前商品混凝土量占混凝土总用量约23%,而早在20世纪80年代初,发达国家商品混凝土的应用量已经达到混凝土总量的60%~80%,目前我国混凝土商品化生产比率仅在上海、北京、深圳等少数较发达的大中城市超过60%,就全国而言,大部分城市尚处于起步阶段,有的城市至今尚未起步。
我国建筑业材料消耗数量极其惊人,但是反过来也表明我国建筑节材的潜力十分巨大。《建设部关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》(建科[2005]78号)就十分乐观地提出了“到2010年,全国新建建筑对不可再生资源的总消耗比现在下降10%;到2020年,新建建筑对不可再生资源的总消耗比2010年再下降20%”的目标。要想实现上述目标,除了需要从标准规范、政策法规、宣传机制及监管机制等方面入手外,发展建筑节材适用新技术将是保证建筑节材目标实现的根本途径。就目前可行的技术而言,建筑节材技术可以分为三个层面:建筑工程材料应用方面的节材技术、建筑设计方面的节材技术、建筑施工方面的节材技术。
(1)建筑工程材料应用方面的节材技术
在建筑工程材料应用技术方面,建筑节材的技术途径是多方面的,例如尽量配制轻质高强结构材料,尽量提高建筑工程材料的耐久性和使用寿命,尽可能采用包括建筑垃圾在内的各种废弃物,尽可能采用可循环利用的建筑材料等。近期内较为可行的技术包括:
①可取代黏土砖的新型保温节能墙体材料的工程应用技术,例如外墙外保温技术、保温模板一体化技术等。该类技术可以节约大量的黏土资源,同时可以降低墙体厚度,减少墙体材料消耗量。
②散装水泥应用技术。城镇住宅建设工程限制使用包装水泥,广泛应用散装水泥;水泥制品如排水管、压力管、水泥电杆、建筑管桩、地铁与隧道用水泥构件等全部使用散装水泥。该类技术可以节约大量的木材资源和矿产资源,减少能源消耗量,同时可以降低粉尘及二氧化碳的排放量。
③采用商品混凝土和商品砂浆。例如商品混凝土集中搅拌,比现场搅拌可节约水泥10%,使现场散堆放、倒放等造成砂石损失减少5%~7%。
④轻质高强建筑材料工程应用技术,例如高强轻质混凝土等。高强轻质材料不仅本身消耗资源较少,而且有利于减轻结构自重,可以减小下部承重结构的尺寸,从而减少材料消耗。
⑤以耐久性为核心特征的高性能混凝土及其他高耐久性建筑材料的工程应用技术。采用高耐久性混凝土及其他高耐久性建筑材料可以延长建筑物的使用寿命,减少维修次数,所以在客观上可避免建筑物过早维修或拆除而造成的巨大浪费。
(2)建筑设计技术方面的节材技术
①设计时采用工厂生产的标准规格的预制成品或部品,以减少现场加工材料所造成的浪费。这样一来,势必逐步促进建材业向工厂化、产业化发展。(www.daowen.com)
②设计时遵循模数协调原则,以减少施工废料量。
③设计方案中尽量采用可再生原料生产的建筑材料或可循环再利用的建筑材料,减少不可再生材料的使用率。
④设计方案中提高高强钢材使用率,以降低钢材消耗量。
⑤设计方案中要求使用高强混凝土,提高散装水泥使用率,以降低混凝土消耗量,从而降低水泥、砂石的消耗量。
⑥对建筑结构方案进行优化。例如某设计院在对50层的南京新华大厦进行结构设计时,采用结构设计优化方案,节约材料达20%。
⑦建筑设计尤其是高层建筑设计应优先采用轻质高强材料,以减小结构自重和材料用量。
⑧建筑的高度、体量、结构形态要适宜,过高、结构形态怪异,为保证结构安全性往往需要增加某些部位的构件尺寸,从而增加材料用量。
⑨采用有利于提高材料循环利用效率的新型结构体系,例如钢结构、轻钢结构体系以及木结构体系等。以钢结构为例,钢结构建筑在整个建筑中所占比重,发达国家达到50%以上,但在我国却不到5%,差距十分巨大。但从另一个角度看,差距也是动力和潜力。随着我国“住宅产业化”步伐的加快以及钢结构建筑技术的发展,钢结构建筑将逐渐走向成熟,钢结构建筑必将成为我国建筑的重要组成部分。再看木结构,木材为可再生资源,属于真正的绿色建材,发达国家已经开始注重发展木结构建筑体系。例如在美国,新建住宅的89%均为木结构体系。
⑩设计方案应使建筑物的建筑功能具备灵活性、适应性和易于维护性,以便使建筑物在结束原设计用途之后稍加改造即可用作其他用途,或者使建筑物便于维护而尽可能延长使用寿命。与此类似,在城市改造过程中应统筹规划,不要过多地拆除尚可使用的建筑物,应该维修或改造后继续加以利用,尽量延长建筑物的服役期。
提高建筑施工技术
(3)建筑施工技术方面的节材技术
建筑施工应尽可能减少建筑材料浪费及建筑垃圾的产生:
①采用建筑工业化的生产与施工方式。建筑工业化的好处之一就是节约材料,与传统现场施工相比较,减少许多不必要的材料浪费,提高施工效率的同时也减少施工的粉尘和噪声污染。根据发达国家的经验,建筑工业化的一般节材率可达20%左右、节水率达60%以上。正常的工业化生产可减少工地现场废弃物30%,减少施工空气污染10%,减少建材使用量5%,对环境保护意义重大。
②采用科学严谨的材料预算方案,尽量降低竣工后建筑材料剩余率。
③采用科学先进的施工组织和施工管理技术,使建筑垃圾产生量占建筑材料总用量的比例尽可能降低。
④加强工程物资与仓库管理,避免优材劣用、长材短用、大材小用等不合理现象。
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