國際上建筑材料科學的發(fā)展,，主要體現(xiàn)在3個方面，一個是傳統(tǒng)材料的回歸,，第二是現(xiàn)有材料的改進,，第三是研發(fā)新的材料。通過對國外建材工業(yè)發(fā)展歷程的研究,，能夠對當前中國建材聯(lián)合會發(fā)起的建材工業(yè)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的定義,、實現(xiàn)途徑和方式，有一定的啟迪,。

　　傳統(tǒng)材料的回歸

　　通過國際上的考察發(fā)現(xiàn),，發(fā)達國家的主要建筑結構材料的歷史沉淀，主要還是以石材和木材為主,。

　　(一)愈久彌堅的石材

　　發(fā)達國家的許多古代或過去遺留下來的建筑,，大多數(shù)是石頭結構。以羅馬城為代表,，包括英國和歐洲的許多古代城堡或現(xiàn)代的著名建筑,，都是石頭建筑的典范。

　　石頭建筑可以歷時幾百年到幾千年,，只要沒有大的破壞性地震或戰(zhàn)爭性破壞,，可以說石頭建筑是長壽建筑的同義詞。

　　即便是東方的建筑,，我們能看到的許多標志性建筑,，都是石頭結構的杰作，包括許多印度和東南亞國家的歷史及現(xiàn)代的標志性建筑,。

　　石頭建筑的耐久性好,，但是價格昂貴,，所以許多普通的建筑不得不采用其作為內(nèi)外裝飾用;能用作結構的建筑實在是鳳毛麟角。

　　但是,，如果實行保護性開采技術,，在多山的地區(qū)，發(fā)展石材建筑或石結構建筑,，從長壽命及能耗或低碳等現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的理念來衡量，石材是相對可再生的材料之一,。西方人保留和發(fā)展石材或稱石頭結構建筑,，其道理還是值得深思和借鑒的。

　　(二)萬古長青的木材

　　發(fā)達國家,，特別是歐美日等發(fā)達國家,，木結構建筑幾乎占了民用建筑結構的50%以上;在北美，木結構建筑甚至占了民用住宅的80%以上,。

　　木結構的建筑的好處頗多,，不但抗震，有利于居民的健康,，保溫性能好,，還可以儲存二氧化碳，材料可以再生,，廢棄物可以循環(huán)利用,，被全世界普遍認為是最好的可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑材料。

　　發(fā)達國家堅持以利用木材為主要的建筑材料,，主要依賴于其資源優(yōu)勢,。自二戰(zhàn)以后，特別是石油危機以后,，發(fā)達國家人口普遍零增長,，加之努力倡導可持續(xù)發(fā)展理念，堅持森林的砍伐率低于森林的生長率的原則,，森林覆蓋率普遍高于世界平均值30%以上,，森林自我滿足與平衡，同時美國和加拿大等國家的森林生長率普遍大于砍伐率,，木材出現(xiàn)過剩,，不得不出口到中國等森林資源嚴重匱乏的國家。

　　日本戰(zhàn)后森林覆蓋率和中國差不多,，但是堅持可持續(xù)發(fā)展理念;60多年后,，森林覆蓋率已經(jīng)達到65%以上，成為名副其實的森林之國,。

　　北歐的芬蘭森林覆蓋率為70%左右,，據(jù)說全國的木材使用量一個晚上就可以長出來,，可見森林的覆蓋率高了以后，生長能力是多么強大,。

　　根據(jù)我們測算,，如果我國的森林覆蓋率從目前的20%提高到35%左右，也就是世界的平均森林覆蓋率,，我國的木材使用量就可以每年實現(xiàn)自給自足,。目前我國的木材已經(jīng)50%以上進口，大約是1.7億立方米左右,。如果將森林覆蓋率提高到30%以上,，每年長出來的森林就可以夠我國自己用了。起碼農(nóng)村地區(qū)實現(xiàn)木結構建筑,，也就是50%左右的人口實現(xiàn)木結構建筑,，這是傳統(tǒng)建筑材料產(chǎn)業(yè)的復興，也是中華民族的偉大復興的戰(zhàn)略發(fā)展需要,。建材行業(yè)如果改變發(fā)展戰(zhàn)略,，與國家一起努力，恢復發(fā)展木結構建筑體系,，無疑是行業(yè)的一項重大的戰(zhàn)略性轉變,。但是，這涉及到的不僅僅是建材行業(yè),，也涉及到林業(yè)和建筑等行業(yè),，不是自身的力量可以左右的。

　　培育和發(fā)展木結構建筑和材料體系,，既是新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),，也是古老的建筑材料產(chǎn)業(yè)的回歸。畢竟,，中華民族是木結構建筑的老祖宗,。看一下仍然健在的故宮就知道了,，那里的木結構建筑仍然輝煌地挺立著,，已經(jīng)有將近600年的歷史了。

　　(三)不斷改進的塑料建材

　　當前,，全世界用于建筑的塑料已超過1200萬噸,，約占塑料總消費量的20%,僅次于包裝用塑料，居第二位,。塑料建材是建材工業(yè)中冉冉升起的一顆新星,，具有以下幾個特點：一是價格較低，可替代大量的鋼材和鋁材;二是與傳統(tǒng)建材相比，塑料建材能耗低,，能節(jié)約大量能源;三是塑料建材具有很多優(yōu)異性能,，適合建筑師開創(chuàng)較新的設計和采用新型安裝技術;四是塑料建材如管材、窗框異型材,、隔熱材料,、裝飾材料等的標準檢測方法，施工安裝規(guī)范等已經(jīng)建立并完善,。長期使用證明,，這些材料的質(zhì)量和壽命均能滿足建筑材料的要求。隨著中國近幾年房地產(chǎn)業(yè)的迅猛增長,，國家對基礎設施投入加大,，中國的塑料建材業(yè)已成為塑料行業(yè)中僅次于包裝的第二大支柱產(chǎn)業(yè)，年均增速超過15%,。近幾年來，中國塑料建材行業(yè)加快了研發(fā)和推廣應用步伐,，行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,，技術水平穩(wěn)步提高，尤其是塑料型材,、管材已經(jīng)進入穩(wěn)定成熟的增長時期,，并成為應用最好的塑料建材品種。中國30%以上的地區(qū)應用了新型塑料管材,，發(fā)展快的一些省市已經(jīng)達到了90%,。東北三省、內(nèi)蒙古等地的一些城鎮(zhèn),，40%以上的新建住宅都使用了塑料門窗,，青島、大連80%以上的新建住宅使用了塑料窗,。

　　現(xiàn)有材料的更新?lián)Q代

　　(一)超高性能混凝土

　　全世界除了水泥以外,，使用量最大的建材是混凝土。在傳統(tǒng)工藝下,，水泥是混凝土的主要原材料,。因此，降低混凝土用量首先是要減少水泥用量,，其次應提高混凝土結構的耐久性,，延長建筑物的使用壽命。另外,，還要在混凝土中充分利用建筑垃圾,，減少建筑垃圾產(chǎn)生的二次污染。受新材料技術中結構材料復合化和綠色技術的影響，混凝土材料必將朝著高性能化,、智能化和綠色化的方向發(fā)展,。

　　我國混凝土的高性能化還有很大的提升空間。目前,，我國工程建設上最常用的是C30,、C40混凝土，使用C60和C80的較少,，更不用說C100以上的了,，這與發(fā)達國家相差甚遠。而混凝土的高性能化與耐久性有著密切的關系,，通過高性能化可以增強混凝土的耐久性,，從而延長建筑物的使用壽命，減少重修帶來的材料使用問題,，這也是減排的重要途徑,。

　　UHPC(ultrahighperformanceconcrete)，超高性能混凝土,，具有較高的密實性和抗侵蝕性能,，使得其耐久性大為增強，壽命可以比普通混凝土提高5到10倍,。UHPC中的RPC(reactivepowderconcrete)活性粉末混凝土,，強度能達到200～300兆帕，強度和體積可以與鋼筋媲美,。表1表明在相同力學功能的前提下,，RPC混凝土材料比鋼筋、預應力混凝土和纖維增強混凝土材料更具有尺寸減少或重量減輕的優(yōu)勢,。

　　UHPC能使建筑增加5到10倍的長壽命的特點,，也使所謂的5倍因子或10倍因子的理論得以實現(xiàn)。因此,，發(fā)展超高性能混凝土,，是建材和建筑行業(yè)提高資源效率、提高碳的生產(chǎn)率,，實現(xiàn)生產(chǎn)方式的轉變,，破解資源、能源和環(huán)境約束,，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟,、低碳經(jīng)濟和知識經(jīng)濟的統(tǒng)一，保障國民經(jīng)濟實現(xiàn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型轉變,，順利實現(xiàn)跨越式綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的切實可行的實用技術路線,。

　　另外一種國外研究較多的UHPC稱為ECC(EngineeredCompositeConcrete)即功能性混凝土材料，能使混凝土材料的韌性高于普通混凝土的上百倍。ECC的發(fā)展,，是傳統(tǒng)材料的進一步完善和改性,，可以彌補傳統(tǒng)水泥基材料的先天性弱點和不足，應該是材料科學進一步發(fā)展的重點方向之一,。RPC和ECC目前在發(fā)達國家開始有規(guī)模地開展應用,，在我國應用僅有極少案例。加拿大魁北克的Sherbrooke步行橋,，世界上首個使用RPC的結構橋,，跨距60m，中間不需要橋墩,。日本東京27層建筑采用ECC材料作為連接梁,。

　　隨著UHPC的不斷普及，未來的建材和建筑產(chǎn)品的壽命和功能將不斷延長,，功能將更加多樣,，滿足人們的不同嗜好和消費需求。這些都將成為更加綠色,、環(huán)保,、健康和可持續(xù)發(fā)展的新材料。

　　(二)高檔燒結材料

　　社會在進步,、科技在發(fā)展，人們在要求更好更舒適的居住條件的同時,，也更加注重環(huán)境的保護和低碳經(jīng)濟發(fā)展及綠色可持續(xù)發(fā)展,，這就給燒結墻材產(chǎn)品提出了更高的要求。因此,，各發(fā)達國家均在燒結建材產(chǎn)品的開發(fā)和應用方面給予了極大的關注和高度重視,，新型燒結墻體屋面材料得到了飛速發(fā)展。

　　第一,，高度保溫隔熱的燒結砌塊或磚的發(fā)展得到了經(jīng)濟發(fā)達國家的普遍的重視,，當然這與建筑物節(jié)能的要求不斷提高有極大的關系;第二，充分利用燒結產(chǎn)品耐久性好,、裝飾功能強,、永不退色、使用功能好及使用期的尺寸長期穩(wěn)定等特點發(fā)展的各種規(guī)格和品種的清水墻裝飾磚,、鋪地磚,、廣場磚等;第三，大尺寸,、高孔洞率的樓板砌塊得到了普遍的應用和發(fā)展;第四,，預制的空心磚墻板(復合磚墻板)及大型條板磚也得到了很大發(fā)展;第五，各種規(guī)格及用途(分室及分戶、承重與非承重)的隔墻空心砌塊或磚;第六,，高擋次連鎖式燒結屋面瓦的大發(fā)展;第七,，燒結的新型外墻用干掛裝飾陶板(節(jié)能構造形式)及遮陽空心磚板或條。

　　這些高性能燒結墻體材料的使用,，極大地提高了建筑物的綠色舒適性和保溫節(jié)能性,，同時也極大地降低了生產(chǎn)中的制造能耗、資源消耗,，很好地解決了應用和生產(chǎn)中的環(huán)境污染等影響可持續(xù)發(fā)展的問題,。

　　以其中主要的燒結保溫隔熱砌塊為例。單層砌塊自保溫外墻體系使用的產(chǎn)品是具有高度隔熱保溫性能的輕質(zhì)砌塊或磚,，或稱為通墻厚砌塊(自保溫),，其容重為550～900kg/m3，導熱系數(shù)為λ=0.08～0.16W/(m·k),。由于墻的基體是燒結材料,，和砂漿的結合性能非常好，因此外墻的飾面可以采用多種裝飾方法,。根據(jù)德國,、瑞士、奧地利等國家的測定,，這種結構的熱工性能K值可達到0.20～0.33W/(m2·k)(高于我國京津地區(qū)的建筑節(jié)能65%的1.5～2.5倍),。這種結構的優(yōu)點是隔熱與蓄熱的比例是相等的，施工(裝配)容易,，結構安全性好,，且在服務壽命終結后所用材料的分離毫無問題，具有非常好的再回收利用潛力,。而且這種結構在現(xiàn)階段也是造價最低的一種低能耗建筑結構體系,。30多年前，歐洲對燒結保溫隔熱砌塊就制定了非常完備的建筑墻體應用標準體系,，并在建筑中已普遍使用,。優(yōu)良的保溫隔熱砌塊，其特征是相對復雜的幾何形狀,、相對較小的容重(比重)及較大的孔洞率和外形尺寸,、非常高的燒結能源使用效率。燒結保溫砌塊在設計上使用了榫槽連接,，具有很好的結構穩(wěn)定性,、方便施工。僅德國現(xiàn)在使用的燒結砌塊有幾十個品種,，幾乎每種都有自身的商標或商品名稱,，法國,、瑞典和芬蘭已將密度小于500kg/m3的砌塊投人市場，產(chǎn)品具有極低的吸水率和極好的保溫隔熱性能,。

　　最新形式的燒結砌塊是在砌塊的兩個相對的面上同時進行精確的研磨,，以保證砌筑時極薄的灰縫。再就是在孔洞內(nèi)填充無機的保溫隔熱材料(如膨脹珍珠巖,、膨脹蛭石,、礦棉)，可獲得更低K值的墻體,。這種填充是在工業(yè)機器人的輔助下自動完成的,，該項產(chǎn)品和填充工藝已經(jīng)開始向世界各地推廣。

　　國外另一種新型燒結墻材的形式是內(nèi)隔墻使用的空心砌塊,。由于建筑物內(nèi)隔墻材料的需求量非常大,，特別是住宅建筑，所以發(fā)達國家都非常重視內(nèi)隔墻材料,，如西歐各國均在內(nèi)隔墻用燒結空心磚,、空心砌塊等方面研究開發(fā)了許多種產(chǎn)品。內(nèi)隔墻用空心砌塊或磚又分為分戶墻用及分室墻用的不同性能,、厚度的產(chǎn)品,。

　　新材料研究與發(fā)展

　　(一)新品種膠凝材料

　　從目前水泥行業(yè)已研發(fā)出的新型水泥產(chǎn)品來看，其中部分產(chǎn)品在適宜條件下,，將有可能替代一定比例的普通硅酸鹽水泥,。本文將分別介紹目前正在研發(fā)中的新型水泥產(chǎn)品。

　　1.Calera

　　Calera是美國加利福尼亞的一家致力于將CO2轉換為膠凝材料的公司,，所采用的工藝原理主要通過液相沉淀產(chǎn)生礦化作用,，將廢氣CO2通過含有高比例鈣和鎂鹽的溶液，促進不溶性鹽從溶液中沉淀析出,。該工藝從本質(zhì)上來看主要模仿“海工水泥”的生產(chǎn)工藝，用珊瑚生產(chǎn)貝類材料和礁石,，這種生物體通過提取海水中的鈣和鎂離子,，在環(huán)境氣溫與氣壓下形成碳酸鹽。

　　Calera工藝具有兩項關鍵的環(huán)境優(yōu)勢：首先,，可以充分利用來自于傳統(tǒng)發(fā)電廠排放的CO2;生產(chǎn)過程中使用的水同樣來自于其他工業(yè)行業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品,。從生產(chǎn)用原材料來看，Calera水泥實際上并不存在局限性,，海洋占地球表面積的70%,，海水中含有數(shù)以億噸計的鈣和鎂。此外,，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),，2006年美國2775家發(fā)電廠的CO2排放量就已達到25億噸,。

　　生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的脫除鈣和鎂之后的海水適用于生產(chǎn)清潔水，還可以重新返回海里,。但采用Calera工藝生產(chǎn)碳酸鈣水泥并不會避免所有的CO2排放,，根據(jù)Calera公司提供的數(shù)據(jù)，采用此種工藝每生產(chǎn)一噸水泥將減少0.5噸CO2的排放,。

　　2.Celitement(才利特水泥)

　　Celitement是Celitement股份有限公司的龍頭產(chǎn)品,，該公司由Schwenk集團于2009年在德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)成立。

　　Celitement依賴傳統(tǒng)的水泥材料,，但生產(chǎn)原料石灰石的用量遠低于普通硅酸鹽水泥,，因此可以降低能耗，并相應的節(jié)約成本和降低CO2排放,。

　　Celitement的生產(chǎn)工藝主要是將氧化鈣與多種不同的硅酸鹽以1：4的比例混合后,，在150℃～300℃的高壓釜中加熱生成水化硅酸鈣，隨后與硅酸鹽進一步混合,，并在反應磨中粉磨生成Celitement,。火山灰和普通硅酸水泥熟料同樣也可以加入Celitement中,，這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品具有與普通硅酸鹽水泥相似的性能,，也容易按照普通硅酸鹽水泥的使用方法進行應用。

　　與普通硅酸鹽水泥相比,，Celitement具有許多優(yōu)點：采用低溫生產(chǎn)工藝,，減少了碳酸鈣的用量，因此CO2的排放量較低;應用范圍與普通硅酸鹽水泥相似,，并且具有較低的孔隙率,，具有耐久性和抗化學侵蝕性。

　　2010年8月公司開始動工興建位于德國的試驗工廠,。該新型水泥產(chǎn)品正在開發(fā)中,，如果大規(guī)模生產(chǎn)成功，據(jù)報道可以節(jié)能和減少二氧化碳排放50%以上,。

　　3.Cenin

　　Cenin是一家利用工業(yè)副產(chǎn)品生產(chǎn)“超級”水泥替代材料的英國公司,，位于英國Stormy、Bridgend和Wales,，自2008年開始生產(chǎn),。該產(chǎn)品的產(chǎn)生過程經(jīng)歷了15年的學術研究。目前,，該公司向最終用戶提供兩種不同的產(chǎn)品：Cenin半干型產(chǎn)品(SDP)和Cenin濕鑄產(chǎn)品(WCP),。

　　CeninSDP由符合《歐洲標準197-1：2000第一部分》要求的火山灰類材料鈣質(zhì)粉煤灰制成，其生產(chǎn)過程的CO2排放量較低,。鈣質(zhì)粉煤灰是一種可以水化和凝硬性的材料,，含有氧化鈣(CaO),、二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3),、少量氧化鐵(Fe2O3)及其他成份,，主要用于磚石工程，包括鋪砌磚,，具有較高的早期強度,。CeninWCP是一種潛在的水硬性材料，同樣也屬于鈣質(zhì)火山灰類,。應特別說明的是,，上述兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都不需要煅燒，因此CO2的排放量均較低,。兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都已經(jīng)申請專利保護,。

　　雖然火山灰類材料本身不具有膠凝性，卻可以通過水化作用與硅酸鹽水泥發(fā)生化學反應,，提高產(chǎn)品的性能,。因此每噸水泥的熟料用量較少，可以顯著降低CO2排放,。事實上,，如果將所有生產(chǎn)因素都考慮進去，Cenin所生產(chǎn)出的水泥替代產(chǎn)品的CO2排放量可以低至43kg/t,。

　　除此之外,，Cenin的產(chǎn)品及特點可以根據(jù)客戶的要求進行調(diào)整。例如,，在炎熱的氣候條件下具有較低的水化熱;在嚴寒的氣候條件下具有較高的水化熱,。

　　4.CemStar

　　CemStar是獲得德州工業(yè)有限公司(TXI)專利授權的膠凝材料生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品具有與普通硅酸鹽水泥相同的化學成分,。生產(chǎn)所用材料包括一定比例的高爐礦渣,，但與高爐礦渣水泥的生產(chǎn)工藝不同，CemStar是將礦渣加入水泥窯煅燒,，而不是與普通硅酸鹽水泥熟料一起粉磨,。因此，采用該工藝生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥產(chǎn)量要高于傳統(tǒng)生產(chǎn)廠,。

　　礦渣的化學成分與普通硅酸鹽水泥熟料十分相似，含有硅酸鹽,、鋁硅酸鹽和硅鋁酸鈣等成分,。除此之外，由于其熔點低,，在窯內(nèi)并不需要更多的燃料,。根據(jù)TXI的數(shù)據(jù),，每向窯內(nèi)添加一噸礦渣，普通硅酸鹽水泥的產(chǎn)量就會增加一噸,，可以相應減少約一噸CO2排放,。

　　上世紀90年代，CemStar將許可證頒發(fā)給其他幾家美國生產(chǎn)商,，在美國已有許多家工廠采用此種利用礦渣生產(chǎn)水泥的工藝,。工廠采用此種工藝后可以將產(chǎn)量提高8%～15%，CO2排放量降低5%～10%,，節(jié)能量約15%,。

　　5.C-Fix

　　C-Fix由皇家荷蘭/殼牌集團及UKM公司的合資企業(yè)C-Fixbv公司生產(chǎn)，雖然并不是礦物類產(chǎn)品,，卻可以在某些應用領域替代普通硅酸鹽水泥,，從而降低一定的CO2排放。C-Fix是一種熱塑性粘結材料,，與骨料,、砂子和填充劑混合后生成“低碳混凝土”。

　　C-Fix由煉油剩下的副產(chǎn)品泥漿制成,。如果按照傳統(tǒng)的處置方式,，為了符合廢棄物處置法律的要求，泥漿需在精煉廠進行簡單的燃燒,，但這一過程除了產(chǎn)生CO2外并無其他的效益,。C-Fixbv公司則開發(fā)出了一種將此種泥漿加熱至200℃，并與骨料和砂子混合的工藝,，根據(jù)公布的數(shù)據(jù)顯示,，使用1tC-Fix將避免2.5tCO2排放。C-Fix制備過程中并不需要使用水,，因此具有二次環(huán)境效益,。

　　C-Fix目前主要作為工業(yè)地坪材料在市場上進行銷售，產(chǎn)品性能介于混凝土和瀝青之間,，還在海堤防御,、屋面磚和污水管道方面有所應用。但由于其為熱塑性材料,，因此不適用于炎熱的氣候條件,，目前也未能在承重方面有所應用。

　　6.Eco-Cement

　　Eco-Cement是塔斯馬尼亞TecEcoPty公司已注冊商標的產(chǎn)品,，它采用類似于水泥化學的傳統(tǒng)方法進行生產(chǎn),。然而，通過使用碳酸鎂和碳酸鈣作為原料,，與普通硅酸鹽水泥相比具備兩項明顯優(yōu)勢：首先,，脫二氧化碳反應使碳酸鎂轉換為氧化鎂(MgO)所需要的能量顯著少于鈣的反應,，這意味著回轉窯可以在650℃～750℃的溫度下運行，顯著降低了燃料消耗及CO2的排放量,。此外,，較低的燃燒溫度還促進了可再生能源的使用，例如采用太陽能與化石燃料相結合,。其次,，Eco-Cement比普通硅酸鹽水泥孔隙率高，可以迅速吸收空氣中的CO2,，因此這種材料在使用初期幾個月內(nèi)的碳排放為負值,。

　　該產(chǎn)品在強度和耐化學性等許多方面都可以與普通硅酸鹽水泥進行比較，比普通硅酸鹽水泥具有更高的抗氯化物和抗硫酸鹽性及較低的收縮性,。除這些優(yōu)勢外,，Eco-Cement生產(chǎn)所需的設備與目前普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)廠使用的設備基本相同，可以在現(xiàn)有的水泥廠生產(chǎn),。該產(chǎn)品目前在開展試驗的基礎上可以用作非結構性建筑材料,，包括砌塊、鋪路材料,、透水路面以及其它透水性水泥制品,。

　　7.城市固體廢棄物焚燒爐灰水泥

　　可以通過兩種工藝來利用城市固體廢棄物焚燒爐灰(MSWIA)生產(chǎn)水泥。首先,，可以在水泥產(chǎn)品中直接替代普通硅酸鹽水泥熟料(最高替代量可達50%),，在日本已有相關的實踐;其次，作為原料入窯煅燒,，采用城市固體廢棄物焚燒爐灰生產(chǎn)水泥所需的窯溫為1350℃,，低于生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥所需的1450℃～1550℃，這在一定程度上降低了燃料的消耗量,，因此降低了生產(chǎn)過程中CO2的排放量,。除特殊品種的水泥外，大部分城市固體廢棄物焚燒爐灰水泥產(chǎn)品的性能與普通硅酸鹽水泥相似,，因此可以在某些應用領域代替普通硅酸鹽水泥,。

　　城市固體廢棄物焚燒爐灰中的有害成分，如二惡英和氯化物,，在800℃以上的高溫環(huán)境中燃燒并分解,，為了保證二惡英不再重新生成，熟料在燒成后迅速冷卻至250℃以下,。鎘,、鋅、鉛和銅等有害金屬元素作為熟料的成分，通過進一步的處理,，可以脫除這些金屬進行精煉和再利用。但城市固體廢棄物焚燒爐灰水泥在日本的生產(chǎn)沒有大面積推廣,，主要有幾個方面的原因：一是成本高,，二是工藝復雜，三是人們對這樣的水泥不愿意接受,。

　　8.Novacem

　　Novacem是一家以英國倫敦帝國理工學院為基礎成立的公司,，致力于研發(fā)利用鎂化學代替鈣化學的技術，此項技術與TecEco相比先進之處在于采用硅酸鎂代替碳酸鎂,，在升高溫度(180℃)和壓力(15MPa)下使硅酸鹽加速碳化(產(chǎn)生MgCO3),，生成復合碳酸鎂，隨后采用與TecEco相似的煅燒工藝,。

　　Novacem生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品含50%～80%的氧化鎂和水化碳酸鎂成分,，在應用過程中強度發(fā)展較快。此種水泥產(chǎn)品仍處于發(fā)展階段,，但目前已可以適用于低等級,、無承重領域的應用，例如生產(chǎn)圬工制品,。

　　9.RockTron

　　RockTron是一家處置燃煤電廠副產(chǎn)物粉煤灰的英國公司,。粉煤灰處置工藝為，首先采用泡沫漂浮的方法將粉煤灰中的硅酸鋁和鐵從碳中分離出來,，然后用磁選機將鐵從硅酸鋁中分離出來,，將處理后的硅酸鋁進行粉磨和分級，最后加入普通硅酸鹽水泥,。

　　處理后的硅酸鋁材料可以1：1替代熟料,，降低水泥中熟料的比例。通過去除90%的碳,，該材料可以用于生產(chǎn)無熟料水泥,，降低滲透性，提高長期強度并降低了堿硅反應的風險,。預計每生產(chǎn)50萬噸處置后的粉煤灰,，可減排CO2約45萬噸。

　　RockTron在英國有兩家工廠,，其中一家擁有全規(guī)模生產(chǎn)設備,，年產(chǎn)量為80萬噸，另外一家實驗廠的產(chǎn)量為3.2t/h,。除此之外,，公司還計劃新建兩家年產(chǎn)能為80萬噸的工廠來擴大產(chǎn)能。

　　目前公司的產(chǎn)品主要包括兩種含有普通硅酸水泥熟料和CenTron成分的水泥，以及一系列應用于特殊領域的輕質(zhì)水泥,。

　　10.SlagStar

　　SlagStar是奧地利WopfingerBaustoffindustrie公司開發(fā)的非普通硅酸鹽水泥產(chǎn)品,，目前已在50個國家申請了專利。從本質(zhì)上來說,，它是一種新型的硫酸鹽水泥,，由粒狀高爐礦渣、堿性硫酸鹽,、石膏及其他外加劑組成,。SlagStar生產(chǎn)過程中不需要煅燒，因此每噸產(chǎn)品比CEMIII水泥減排73%～90%的CO2,。

　　SlagStar比普通硅酸鹽水泥具有更高的抗壓強度和更好的抗硫酸鹽性,，因此適用于惡劣的土壤或腐蝕性工業(yè)應用。

　　采用SlagStar生產(chǎn)混凝土的水化熱僅為9℃,，比傳統(tǒng)混凝土產(chǎn)品低75%,，適用于安裝過程中需要避免熱膨脹的工程項目，例如堤壩工程,。該產(chǎn)品已經(jīng)建立歐盟標準,，并應用到一些大的工程項目。

　　近年來,，許多公司,、科研院所及水泥生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出大量潛在普通硅酸鹽水泥的替代產(chǎn)品，同普通硅酸鹽水泥相比,，大部分新型水泥產(chǎn)品的價格在初始階段較高,，用戶對產(chǎn)品的性能不太熟悉，并且需要開發(fā)產(chǎn)品供應鏈及進一步完善并符合現(xiàn)有標準,。因此,，目前普通硅酸鹽水泥仍具有很多方面的優(yōu)勢，但隨著環(huán)境壓力的增加,，普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)企業(yè)僅采取現(xiàn)有的提高能效和使用替代燃料等措施并不能滿足要求,，那么就需要采取調(diào)整水泥品種等新的措施，屆時水泥生產(chǎn)企業(yè)也將進行全新的定義,，不再是特指普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)企業(yè),，而將指廣義的膠凝材料生產(chǎn)企業(yè)。

　　(二)結構自保溫復合墻體材料

　　結構自保溫復合墻體材料將成為建筑墻體材料的主流,，復合墻體包括主體結構和輔助結構兩部分,，其中主體結構用于承重、自承重或空間限定,，輔助結構用于滿足特殊的功能要求,，如保溫,、隔熱、隔聲,、防火及防潮,、放腐蝕等要求。復合墻體具有綜合性強,、使用效率高等特點,，對改善墻體性能、改善室內(nèi)空間環(huán)境及建筑節(jié)能等具有重要的意義,。復合墻體是對傳統(tǒng)的單一材料墻體的突破，隨著科學技術的不斷提高和新材料的不斷開發(fā),，復合墻體的形式與內(nèi)容不斷更新,。目前我國使用的復合墻體主要以保溫復合外墻為主。

　　(三)奇妙的功能材料

　　我們常見的水泥,、玻璃,、陶瓷，都是無機非金屬材料,，這一類材料已經(jīng)有長遠的歷史了,。近年來發(fā)展迅速的是另一類無機非金屬材料，又叫無機功能材料,。這是一些具有特殊功能,、特殊性質(zhì)的新型材料，如半導體材料,、激光材料,、超導材料、磁性材料,、電子材料,、壓電材料、光電材料等,。它們在現(xiàn)代科學技術領域中,，有各種神奇妙用。

　　例如,，半導體材料可以做成晶體管,、集成電路及各種半導體器件，對發(fā)展電子工業(yè)和電子計算機有著重要的作用,。利用小小的硅片做成的集成電路,，可以裝配成每秒能運算一億五千萬次的巨型電子計算機，還可以做成一個肥皂盒那么大小的電視機,。

　　用紅寶石,、石榴石這樣的激光材料，可以制成激光器，產(chǎn)生威力強大的激光束,，既可擊落遙遠的敵方導彈和飛機,，又可做成精巧的激光手術刀，在人的內(nèi)臟甚至眼球內(nèi)部作精細的手術,。激光通訊可使萬里之外的朋友,、親人之間互相聯(lián)系，象面對面談話一樣的方便,。

　　光電材料是一種能把光能轉換成電能的功能材料,。光電材料可以用來制造“電眼”，或機器人的“眼睛”,，進行遙控,、遙測和自動控制，操縱于房屋之中,，動作于萬里之外,。它還可以用來制造太陽能電池，利用太陽光來發(fā)電,。目前太陽能電池效率還比較低,，如果能找到一種效率高得多、成本低得多的光電材料,，太陽能發(fā)電就可以大規(guī)模推廣,。

　　(四)生物質(zhì)建材及秸稈建材

　　從資源量方面考慮，秸稈做建材的潛力比較大,。各種報道均顯示,，中國每年的秸稈產(chǎn)量為7億多噸。這些秸稈的用處,，一是農(nóng)民用做薪柴,，包括直接使用或制作生物質(zhì)燃氣或沼氣，都屬于能源利用范疇;二是作為青儲飼料;三是秸稈還田,，在機械收割的過程中就地破碎,，實在無法處理的，就干脆一把火了之;四是制作建筑材料,。我們關心的是制作建筑材料,，如果沒有更好的處理辦法，制作生態(tài)建筑材料是一個很好的選擇,，比焚燒秸稈要有利得多,。

　　秸稈不但資源充足，而且遍布性好,，到處都可以找到相應的資源,。主要糧食產(chǎn)區(qū)的玉米,、小麥、水稻,、大豆和棉花等作物,，都有比較豐富的秸稈資源可以開發(fā)利用。有人做過預測,，說中國每年的人造板材1億多噸,，如果把秸稈利用率提高到10%以上，就可以滿足這些板材對資源的需求,，進而節(jié)省大量的木材和森林資源,。

　　此外，從資源的穩(wěn)定性預期方面看,，秸稈資源也是比較安全的,。由于中國人口眾多，糧食問題將始終困擾著民族的發(fā)展,。為了保證民生的安全，中國的糧食種植面積只能保持穩(wěn)定,，不能大幅度減少,。因此，秸稈資源的保障程度沒有大的問題,。

　　秸稈建材之所以引起人們的重視,，除了其資源豐富可以穩(wěn)定利用外，另一個原因是由于它的材料特性符合循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展理念,，是一種綠色和可持續(xù)的建筑材料,。

　　可再生性是秸稈建材的突出特點?？稍偕?，就可持續(xù)，生生不息,，沒有窮盡,，是人們追求的目標。秸稈建材的可再生性比起樹木來說,，還有其更大的優(yōu)點,。樹木資源，即便是速生林,，沒有10年以上的樹齡一般是不適合作為資源來開發(fā)的,。而秸稈不是這樣，秸稈的形成只有一年的時間,，當年種植,，當年見效,。對以年為基本經(jīng)濟核算單位的現(xiàn)代社會來說，秸稈建材的可再生性,，對決定其市場地位和競爭優(yōu)勢的經(jīng)濟要素來說,，優(yōu)勢十分明顯。

　　從建筑的發(fā)展趨勢來看,，未來的建筑更加注重節(jié)能和環(huán)保,。秸稈建材不但資源可再生，而且對制作隔熱保溫材料有其獨特的功能,。這種性能是由秸稈建材的植物纖維構成所決定的,，包括使用后廢棄物的處理也十分安全和環(huán)保。

　　秸稈建材的局限性是它的強度一般比較低(當然也可以深度加工),，比較適合做非承重的墻體材料,。但這個市場已經(jīng)足夠大，適度開發(fā)就會有相當大的規(guī)模,，不影響它的重要性和推廣價值,。

　　秸稈建材目前最大的問題是技術問題。盡管國內(nèi)外同行已經(jīng)對秸稈建材產(chǎn)品進行了多年的研究和開發(fā),，不少產(chǎn)品也相繼問世和應用,。但是，市場的普遍感覺是,，目前還沒有出現(xiàn)十分定型的產(chǎn)品或者說是性能被普遍認可的建材產(chǎn)品,。

　　在產(chǎn)品的實際開發(fā)和市場化運作中，秸稈的收購,、運輸,、儲存、破碎,、加工,、干燥、防水,、防霉和糖分處理等方面,，還沒有很好的系統(tǒng)解決方案，影響著秸稈建材的普及和推廣,。

　　目前有一種稻草板墻體,。稻草墻體主要是指用稻草等農(nóng)作物秸稈制成的板作為墻體。稻草板以潔凈的天然稻草或麥草等農(nóng)作物秸稈為原料,，以異氰酸酯樹脂為膠粘劑,，通過切草和粉碎兩道工序，把稈狀農(nóng)作物加工成碎料狀的原料,采用噴蒸等特殊處理方法,，固化為不含甲醛的人造板材,，密度越高,，硬度越大。中等密度的稻草板可作墻體材料,，高等密度其他秸稈材料還可以做地板,。農(nóng)作物秸稈工程利用技術已經(jīng)成熟，生產(chǎn)成本與粘土實心磚基本相當,使用功能卻更加環(huán)保,、節(jié)能,、節(jié)土，是節(jié)能建筑中很好的建筑墻體材料,。

　　將稻草板作為墻體有很多優(yōu)點,。一是保溫、隔熱性能良好,用其建造的住房冬暖夏涼,。在我國北方地區(qū),冬天取暖過冬,如采用稻草板作為屋面及墻體,其容重為413kg/m3,，僅為粘土實心磚的1/5，其保溫隔熱性能大大優(yōu)于粘土實心磚建筑,，可以大大節(jié)約燃煤取暖所用的費用,。二是隔音效果好,還具有保濕和釋放氧氣的功能,經(jīng)特殊處理后還能防火、防水,、防腐等,。三是用稻草板建成的房屋重量輕,降低了基礎的承重荷載,并具有良好的抗震性能。四是稻草板采用異氰酸酯樹脂作為膠粘劑,不含甲醛,達到甲醛零排放的最高環(huán)保標準,。用稻草板建房,就生態(tài)方面來說,具有變廢為寶、保護土地資源,、保護環(huán)境的優(yōu)勢,。我國是農(nóng)業(yè)大國,稻麥資源十分豐富,大量稻草被棄置農(nóng)田,很多地區(qū)則采用焚燒的處理方式,不僅浪費資源,而且污染環(huán)境。如改用稻草板為主要材料建造新式住宅,原料豐富,價格便宜,可以降低建筑成本,。因此,用稻草板建房對我國目前的能源狀況來說,有利于生態(tài)節(jié)能也具有良好的經(jīng)濟效益,也能積極促進我國的新農(nóng)村建設和和諧社會的構建,。

　　總體上看來，秸稈建材具有較大的發(fā)展?jié)摿?，特別是在建筑的節(jié)能,、輕質(zhì)化、抗震,、隔音,、施工便利、綠色和可持續(xù)發(fā)展等方面,，但是需要解決的問題還不少,，仍然需要進一步加大投入和研發(fā)的力度。

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