墻體材料生產(chǎn)的節(jié)能與資源合理利用

王國(guó)田 田 峰 張永明

（1 亞太建設(shè)科技信息研究院，北京 100120；2 上海同材材料科技發(fā)展有限公司，上海 200092）

20 世紀(jì)90年代以來，我國(guó)已成為世界上最大的建筑材料生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)家。建筑能耗巨大，占全國(guó)總能耗的30%[1]。已建和在建房屋建筑面積中，墻體材料是建筑物的主要結(jié)構(gòu)砌筑及圍護(hù)材料，是建筑物的主體材料，約占房建材料的70%。幾乎占每棟建筑物主體固體材料用料的80%以上。墻體材料工業(yè)是中國(guó)建材工業(yè)的重要組成部分，也是基礎(chǔ)工業(yè)之一[2]。

我國(guó)房屋建筑墻體材料中粘土磚占據(jù)主導(dǎo)地位。實(shí)心粘土磚的生產(chǎn)方式基本上是手工或半機(jī)械化操作，造成土地大量破壞，能源浪費(fèi)巨大，環(huán)境污染嚴(yán)重。我國(guó)生產(chǎn)粘土磚每年耗用粘土資源達(dá)20 多億立方米，約相當(dāng)于毀田120萬畝；每年生產(chǎn)粘土磚消耗7000 多萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。實(shí)心粘土磚生產(chǎn)的增長(zhǎng)，不僅增加了墻體材料的生產(chǎn)能耗，而且導(dǎo)致新建建筑的采暖和空調(diào)能耗大幅度增加，嚴(yán)重加劇能源供需矛盾[3]。

國(guó)家規(guī)劃發(fā)展綱要中明確指出，"構(gòu)建和諧社會(huì)、創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指導(dǎo)思想”。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源和能源的消耗量增加，尤其是墻體材料工業(yè)能耗尤為突出。墻體材料革新是節(jié)約耕地、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的重要手段。加速墻體材料工業(yè)體系的建設(shè)，提高科技自主創(chuàng)新能力，提高礦山資源綜合利用率，充分消化社會(huì)廢棄資源，發(fā)展綠色墻材與循環(huán)生產(chǎn)技術(shù)，減少資源、能源消耗和環(huán)境污染，推進(jìn)墻體材料革新是保護(hù)耕地和節(jié)約能源的迫切需要[1][4]。

1 墻體材料生產(chǎn)能源資源利用現(xiàn)狀

我國(guó)墻體材料總產(chǎn)量大，企業(yè)數(shù)量多，但人均勞動(dòng)生產(chǎn)率低，質(zhì)量水平一般。近年來，由于墻體材料革新與建筑節(jié)能政策的推動(dòng)，我國(guó)墻體材料由單一燒結(jié)粘土實(shí)心磚發(fā)展到近百種產(chǎn)品。新型墻體材料雖然發(fā)展較快，品種較多，但從總體上講，材料性能差，還不能滿足建筑節(jié)能的要求，能源、資源利用情況與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存還在較大差距。

1.1 傳統(tǒng)墻體材料能源資源利用

磚瓦是我國(guó)墻體材料工業(yè)的重要組成部分，約占我國(guó)墻體材料總量的90%以上。我國(guó)磚瓦企業(yè)數(shù)量10萬多個(gè)，占地400萬畝左右。無論是產(chǎn)量，還是企業(yè)數(shù)量及占用土地均為世界各國(guó)之首。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，墻體材料工業(yè)也得到快速發(fā)展。但實(shí)心粘土磚仍然是墻體材料的主要材料，占?jí)w材料總量的60%，耗能多達(dá)5000 多萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤。

實(shí)心粘土磚主導(dǎo)墻體材料市場(chǎng)，不僅制約著建筑節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還存在著毀田取土、高能耗與破壞生態(tài)環(huán)境等問題。目前，我國(guó)在城市建設(shè)中已經(jīng)禁止使用實(shí)心粘土磚，全國(guó)實(shí)心粘土磚年產(chǎn)量得到了一定的控制。今后要嚴(yán)格控制和逐步取代普通粘土實(shí)心磚的生產(chǎn)和使用，大力推廣新型墻體材料。推進(jìn)墻體材料工業(yè)的進(jìn)步，消化吸收國(guó)外先進(jìn)的新型墻體材料生產(chǎn)技術(shù)，加強(qiáng)“禁實(shí)”政策等諸多墻改與建筑節(jié)能政策的順利實(shí)施，在技術(shù)方面與政策上極大地促進(jìn)了我國(guó)墻體材料工業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)墻體材料行業(yè)的整體發(fā)展水平。

1.2 新型墻體材料能源資源利用

墻體材料工業(yè)的發(fā)展，不僅是產(chǎn)品種類的變化，而且是原料種類的增長(zhǎng)。目前，較為成熟的、常見的生產(chǎn)燒結(jié)墻體材料的技術(shù)，除了粘土生產(chǎn)燒結(jié)磚技術(shù)以外，還有煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚、粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚、頁(yè)巖生產(chǎn)燒結(jié)磚技術(shù)等；非燒結(jié)墻體材料技術(shù)除了混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊生產(chǎn)技術(shù)外，還增加了紙面石膏板生產(chǎn)技術(shù)、纖維增強(qiáng)水泥板材生產(chǎn)技術(shù)、金禾板生產(chǎn)技術(shù)等。這些技術(shù)的發(fā)展為墻體材料行業(yè)帶來了前所未有的機(jī)遇，為資源能源的合理利用開發(fā)了新的渠道，也為因地制宜發(fā)展墻體材料創(chuàng)造了條件。

建材產(chǎn)業(yè)屬典型的資源依賴型產(chǎn)業(yè)，每年總消耗量在30億t 以上，其中墻體材料消耗量占近一半。合理開發(fā)非金屬礦物資源，開發(fā)利用工業(yè)廢渣、建筑垃圾、固體廢棄物等資源能源進(jìn)行新型建材生產(chǎn)的新技術(shù)，是我國(guó)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。工業(yè)廢渣包括粉煤灰、煤矸石、脫硫石膏、赤泥、尾礦、磷礦渣和磷石膏等。城市淤泥、建筑垃圾與生活垃圾等城市固體廢棄物可以生產(chǎn)燒結(jié)類與非燒結(jié)類新型墻體材料。各地應(yīng)充分根據(jù)當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，確定自身墻體材料產(chǎn)品的發(fā)展重點(diǎn)，做到資源能源的合理利用[2]。表1 為我國(guó)工業(yè)廢渣、城市垃圾年產(chǎn)量與累積量。

2 墻體材料生產(chǎn)對(duì)資源、能源和環(huán)境的影響

我國(guó)墻體材料生產(chǎn)仍以粘土制品為主，不僅磚瓦生產(chǎn)企業(yè)仍占用著很多土地，而且每年制磚取土毀地非常嚴(yán)重。同時(shí)，磚瓦行業(yè)又是個(gè)耗能大戶，每年消耗大量煤炭，嚴(yán)重浪費(fèi)能源。磚瓦窯排放的有害氣體還嚴(yán)重污染環(huán)境，破壞生態(tài)，影響人民身體健康，危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。傳統(tǒng)的磚瓦生產(chǎn)嚴(yán)重制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

2.1 墻體材料生產(chǎn)對(duì)土地資源的影響

隨著國(guó)家對(duì)新農(nóng)村建設(shè)的高度重視，村鎮(zhèn)建筑迅速發(fā)展。村鎮(zhèn)地區(qū)對(duì)建筑材料的需求量大增，鄉(xiāng)鎮(zhèn)粘土磚廠得到空前的發(fā)展，成為我國(guó)磚瓦企業(yè)的主力軍。據(jù)了解，我國(guó)每年粘土實(shí)心磚年產(chǎn)量高達(dá)7000億塊，年實(shí)際毀田120萬畝，雖然這120萬畝的土地不一定都是適宜耕作的良田，但生產(chǎn)粘土磚確實(shí)將相當(dāng)一部分的耕地占用和破壞了，造成耕地面積減少，加劇我國(guó)人多地少的緊張關(guān)系。

2.2 墻體材料生產(chǎn)對(duì)能源的影響

建材工業(yè)的能耗占全國(guó)工業(yè)能耗的約13%。這其中墻體材料行業(yè)的能耗占建材工業(yè)能耗總量的35%，而粘土磚企業(yè)是墻體材料的主要耗能大戶。我國(guó)粘土磚生產(chǎn)所用的燃料以煤為主。據(jù)分析，我國(guó)磚瓦行業(yè)的平均能耗已從20 世紀(jì)80年代的每萬塊磚耗標(biāo)煤1.1t 降低到目前的約0.9t，先進(jìn)企業(yè)的煤耗可達(dá)到500～600kg 標(biāo)煤/萬塊。我國(guó)粘土磚企業(yè)的燒成能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的1倍左右。但由于國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用自然干燥，露天晾曬，干燥過程無需能耗和電耗，使得粘土磚生產(chǎn)的總能耗降低，單位產(chǎn)品的能耗低于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。但由于我國(guó)粘土磚的產(chǎn)量太大，能源消耗的絕對(duì)數(shù)量十分驚人，如果目前產(chǎn)量按7000億塊計(jì)算的話，全國(guó)燒磚所用的煤耗約7000萬t，占全國(guó)煤炭產(chǎn)量的2.2%左右。

表1 我國(guó)工業(yè)廢渣、城市垃圾年產(chǎn)量與累積量

2.3 墻體材料生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響

粘土磚是古老的傳統(tǒng)墻體材料，是我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)所需的最基本材料之一。由于投資少、技術(shù)含量低、原料易得，許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)投資建磚廠。生產(chǎn)粘土磚燃煤造成的二氧化硫、二氧化碳排入量和粉塵污染本身就很大，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)磚廠采用簡(jiǎn)易的工藝和設(shè)備，生產(chǎn)技術(shù)和環(huán)保設(shè)施落后，造成的污染非常嚴(yán)重。由于不重視土地資源的合理規(guī)劃和管理，還造成了土地大量的破壞，耕地變成了廢坑荒地。而這些廢坑荒地因上面的粘質(zhì)土層被挖走，沙質(zhì)土層裸露在外，易被風(fēng)刮起形成浮土和沙塵，造成環(huán)境的破壞。

3 墻體材料生產(chǎn)節(jié)能發(fā)展趨勢(shì)

3.1 墻體材料生產(chǎn)的發(fā)展要以建筑節(jié)能為核心

我國(guó)建筑能耗已占全國(guó)總能耗的30%，其中，建筑使用能耗占建筑能耗的88%，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量約為建筑使用能耗的72%，建筑能耗比國(guó)際先進(jìn)水平高2～3 倍。在我國(guó)現(xiàn)行建筑運(yùn)行中，北方建筑采暖每年多消耗2000萬t 標(biāo)煤；南方地區(qū)夏季制冷也消耗大量電力。建筑使用能源浪費(fèi)驚人，建筑節(jié)能刻不容緩。

當(dāng)前，我國(guó)節(jié)能建筑主要采用外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫等復(fù)合節(jié)能保溫體系，這些建筑節(jié)能保溫體系存在耐久性與安全性差、施工難度大和建筑成本高等許多問題。要解決這些問題，必須依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、資源狀況等，開發(fā)以建筑節(jié)能為核心的大摻量、高孔洞率、導(dǎo)熱系數(shù)低的新型墻體材料產(chǎn)品與節(jié)能墻體材料體系。

3.2 墻體材料生產(chǎn)的發(fā)展以滿足建筑功能為條件

墻體材料生產(chǎn)的發(fā)展不僅要以建筑節(jié)能為核心，還要適應(yīng)建筑功能改善的要求，滿足不同建筑結(jié)構(gòu)和不同檔次建筑的需要。以框架結(jié)構(gòu)為主的高層建筑，應(yīng)積極發(fā)展?jié)M足建筑功能要求，保溫隔熱性能優(yōu)良，輕質(zhì)高強(qiáng)，便于機(jī)械化施工的各類內(nèi)、外墻板與空心磚砌體；多層砌筑結(jié)構(gòu)和高層框架結(jié)構(gòu)，承重墻體材料應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展承重混凝土小型空心砌塊和承重利廢空心磚；非承重墻體材料應(yīng)以利廢的各類非承重砌塊和輕板為主。

3.3 墻體材料生產(chǎn)的發(fā)展以廢棄物利用為重點(diǎn)

大量堆積起來的工業(yè)廢渣與城市固體廢棄物，對(duì)人們現(xiàn)在與未來造成的危害不容忽視，而墻體材料的生產(chǎn)是消耗大量工業(yè)廢渣與城市固體廢棄物的主要途徑。在墻體材料生產(chǎn)過程中，首先應(yīng)考慮利用粉煤灰、脫硫石膏、磷石膏等工業(yè)廢棄物，再考慮利用建筑垃圾等城市廢棄物與農(nóng)作物廢棄物，最后再考慮使用城市固體廢棄物，使這些產(chǎn)品成為當(dāng)?shù)匦滦蛪w材料的主導(dǎo)產(chǎn)品，達(dá)到資源的合理利用的目的。利用當(dāng)?shù)刭Y源，積極發(fā)展低能耗、低污染、高性能、高強(qiáng)度、多功能、系列化、能夠提高施工效率的新型墻體材料產(chǎn)品，不但可以充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，而且解決了大量的廢棄物處置難題。

3.4 各地墻體材料生產(chǎn)的發(fā)展應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)刭Y源條件

節(jié)能利廢是墻體材料生產(chǎn)發(fā)展的先決條件，但并不是唯一條件。墻體材料生產(chǎn)的發(fā)展必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐馁Y源條件，因?yàn)閴w材料生產(chǎn)的發(fā)展不能脫離經(jīng)濟(jì)效益這一前提條件而僅考慮其社會(huì)效益。墻體材料由于運(yùn)輸半徑與成本的限制，使墻體材料具有很強(qiáng)的地域特性，成為地道的地方性材料。因此，墻體材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不能脫離當(dāng)?shù)氐馁Y源條件，要強(qiáng)化以經(jīng)濟(jì)效益領(lǐng)先因地制宜發(fā)展墻體材料生產(chǎn)工業(yè)。

[1]翟紅俠，潘勝祥，張高展，廖紹會(huì).利用地方資源開發(fā)設(shè)計(jì)建筑節(jié)能新型墻體材料[J].安徽建筑.2009,(92).39,112.

[2]權(quán)宗剛.論因地制宜發(fā)展墻體材料工業(yè)—墻體材料工業(yè)的發(fā)展應(yīng)充分利用各地資源[J].磚瓦.2007,(7).10-13.

[3]馬榮.實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略推進(jìn)我國(guó)墻體材料革新事業(yè)[J].中國(guó)建材科技.2001,10(4).34-38.

[4]孫向遠(yuǎn).面對(duì)節(jié)能建筑和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)論我國(guó)磚瓦工業(yè)節(jié)能與發(fā)展之路[J].中國(guó)建材.2008,(1).48-52.