綠色建筑理念下的材料可循環(huán)利用措施研究

◎張占偉

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，河南三門峽472000）

建筑是文明的組成部分，居住以及日常的活動，都離不開建筑，建筑是人們的日常需求。據(jù)統(tǒng)計，人類從大自然中獲得的材料中，有超過50%用于建造各種建筑物及其附屬設(shè)施。這些建筑物在建筑和使用過程中消耗了世界約50%的能源，與建筑相關(guān)的空氣污染，光污染，電磁污染占34%；建筑廢物占人類活動產(chǎn)生的總廢物的40%。目前我國的基礎(chǔ)建設(shè)能力越來越強，城市化進(jìn)程在逐步加快，能源消耗增長迅速。根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》，全球一次能源消費的凈增長全部來自新興經(jīng)濟(jì)體，僅中國就占能源消費增長的71%。嚴(yán)峻的事實告訴我們，中國應(yīng)該走可持續(xù)發(fā)展之路，毫不拖延地發(fā)展節(jié)能綠色建筑。因此，國家先后頒布了《國務(wù)院關(guān)于做好建設(shè)節(jié)約型社會近期重點工作的通知》《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)范性文件，[1]明確規(guī)定將節(jié)約建筑材料和物質(zhì)資源作為建筑節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的重要評估指標(biāo)，其中節(jié)材和材料資源的利用率是綠色建筑的一個主要控制指標(biāo)，在施工管理階段是否能有效控制建筑成本、減少材料消耗，需要采取節(jié)材措施以及提高材料資源利用率的措施。建筑節(jié)材和材料資源的利用措施應(yīng)該從設(shè)計方案階段到施工管理階段，貫穿建筑建造的全過程。

1 綠色建筑設(shè)計中材料可循環(huán)利用措施

在建筑方案設(shè)計階段，建筑工程項目應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)安全、建筑功能本身需求和耐用性要求的前提下，對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，選擇節(jié)能的設(shè)計方案，在地基條件允許下盡可能采用裝配式建筑，以減少工程材料的消耗。具體提出以下措施：

1.1 首選綠色設(shè)計節(jié)能耗材

在綠色建筑設(shè)計中，采用高強鋼筋和高性能混凝土，通過結(jié)合使用高強度鋼筋和高強度混凝可以減輕結(jié)構(gòu)本身的重量，改善結(jié)構(gòu)的耐用性，延長建筑物的使用壽命，并且節(jié)省更多的鋼筋和混凝土，達(dá)到節(jié)材的目的。經(jīng)對各類結(jié)構(gòu)中高強鋼筋的應(yīng)用比對與測算，通過推廣應(yīng)用高強鋼筋，在考慮建筑構(gòu)造、建筑力學(xué)性能等因素后，平均可減少鋼筋用量約12%—18%，土建工程每平方米可節(jié)約25—38元[2]，在設(shè)計初期就節(jié)約鋼筋用量，從而達(dá)到很好的節(jié)材效果。高性能混凝土具有耐久性好、適用范圍廣、體積穩(wěn)定性強等優(yōu)勢，與普通混凝土對比，直接節(jié)約25—58.8元/每平方米[3]。

1.2 優(yōu)化綠色建筑結(jié)構(gòu)方案

在滿足地基承載力、建筑的耐久性和使用要求的前提下，對建筑的結(jié)構(gòu)模板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)先選擇施工方便、耗材少的方案。在結(jié)構(gòu)類型選擇和設(shè)計的同時，積極推廣和應(yīng)用新技術(shù)。如采用鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，可以減少模板支撐等材料的消耗，減少浪費，改善施工環(huán)境，加快施工速度，減少建筑工程成本。

1.3 采用裝配式建筑新趨勢

2015年11月14日住建部出臺《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》計劃到2020年裝配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到2025年裝配式建筑占新建筑的比例50%以上。[4]裝配式建筑是未來的發(fā)展趨勢，也是國家發(fā)展的重要任務(wù)之一。裝配式建筑和傳統(tǒng)建筑相比較有利于減少建筑垃圾和揚塵污染、有利于提升建設(shè)效率和工程質(zhì)量、有利于促進(jìn)建筑農(nóng)民工市民化、有利于化解鋼鐵過剩產(chǎn)能。根據(jù)資料顯示，裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑比較，可以達(dá)到縮短工期30%以上，節(jié)省材料20%以上，減少能耗70%以上，減少垃圾80%以上。為此在設(shè)計初期，根據(jù)建筑物建造時的設(shè)計任務(wù)要求和基地條件、地基情況和其他因素，盡可能地將裝配式建筑考慮進(jìn)去。當(dāng)不能滿足整體建筑為裝配式結(jié)構(gòu)時，也可考慮局部為裝配式構(gòu)件，在一定程度上節(jié)約材料與人力成本，減少垃圾、噪聲等污染。裝配式建筑構(gòu)件可以在工廠批量化制造，具有便于管理、生產(chǎn)效率較高、安全系數(shù)較高等優(yōu)勢。

2 綠色建筑施工中材料可循環(huán)利用措施

施工階段的節(jié)材和材料資源利用應(yīng)遵循“生態(tài)保護(hù)、山水特色”原則、依山就勢、就地取材，確保在施工過程中使用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有材料達(dá)到80%；建筑材料的采購應(yīng)遵循就近原則選取材料生產(chǎn)商以減少物流成本；加強施工過程的管理，避免施工過程中的材料浪費，達(dá)到節(jié)材和材料資源充分利用的目的。施工管理階段的節(jié)材和材料資源利用措施可以從以下幾個方面來考慮：

2.1 規(guī)避組織設(shè)計方案二次調(diào)整

規(guī)避組織設(shè)計方案二次調(diào)整，對永久性設(shè)計方案一次到位，可以避免后期施工工程量的增加和施工復(fù)雜性的增加。如提前確定總體環(huán)境中的場地布置、地下室坡道與室外道路的位置關(guān)系，就可以將最終的正式路面作為施工路面使用，減少工程施工重復(fù)浪費；根據(jù)項目的施工組織設(shè)計，提前按照建筑建造進(jìn)度，合理安排建材進(jìn)場，在材料運輸方面，選擇合適的工具和得當(dāng)?shù)难b卸方法，防止材料構(gòu)件的損壞和丟失，合理安排裝卸地點，減少搬運成本；將室外總平中的化糞池等設(shè)施提前建造作為臨時生產(chǎn)蓄水池和臨時廁所化糞池使用，可縮短后期工程，達(dá)到節(jié)約的目的，效果明顯。

2.2 控制施工過程中不必要失誤

在施工過程中，采用模型引導(dǎo)在施工現(xiàn)場預(yù)先制作實物樣板，利用實物樣板指導(dǎo)和控制施工現(xiàn)場的標(biāo)準(zhǔn)，直觀的可視化模型有益于增強項目參與人員認(rèn)知，減少項目施工過程中的失誤，減少與項目建設(shè)單位的溝通成本，保證建筑工程項目質(zhì)量和建設(shè)效率（見圖1、圖2）。建筑工程的質(zhì)量管理，需要考慮很多因素，工程管理部門通過模型引導(dǎo)建立標(biāo)準(zhǔn)化的流程，實行標(biāo)準(zhǔn)化管理，在發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷、整改質(zhì)量缺陷等方面予以規(guī)范，有效控制施工并減少返工浪費，這是節(jié)約材料的一種有效方法。

圖1 施工現(xiàn)場實物樣板a

圖2 施工現(xiàn)場實物樣板b

2.3 使用標(biāo)準(zhǔn)化建筑施工工具

在施工過程中，利用自制的一些工具或者使用標(biāo)準(zhǔn)化的工具設(shè)施是在建筑施工管理中實現(xiàn)節(jié)材的一種有效措施，例如自制板厚控制器，用6m長的鋁合金刮尺刮平，采用輔助定位裝置，在澆筑混凝土樓板時，可以經(jīng)濟(jì)，方便，有效地駕馭混凝土的厚薄程度和表面的平整度，使?jié)仓幕炷翗前宓暮穸群推秸冗_(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（見圖3）。在現(xiàn)場施工區(qū)和辦公區(qū)采用定型化可周轉(zhuǎn)活動板房進(jìn)行整裝整拆、可拆遷重復(fù)利用鐵藝、型鋼、彩鋼板、組裝式石膏板圍墻、可拆遷重復(fù)利用型鋼、鋼管木工、鋼筋加工棚等等，這些標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備可以重復(fù)利用，在節(jié)材方面有一定價值。

圖3 自制板厚控制器

2.4 引進(jìn)先進(jìn)施工技術(shù)與設(shè)備

在施工過程中，引進(jìn)先進(jìn)的施工設(shè)備可以改善施工工藝，從而達(dá)到節(jié)約建材的目的。例如，采用計算機控制的數(shù)控機床加工生產(chǎn)線來咬口翻邊等加工生產(chǎn)風(fēng)管，與傳統(tǒng)方式相比較，可節(jié)省5%的材料；鋼筋數(shù)控加工設(shè)備具有精度高、效率高、工作強度低的優(yōu)點，在降低人工失誤率、保證質(zhì)量的前提下加工速度是傳統(tǒng)制作產(chǎn)量的3～4倍；砌塊數(shù)控設(shè)備可將砌塊按照排版集中切割，提高工人的工作效率，減少人工成本，既高效又集中利用廢品，從而節(jié)省材料，降低消耗。

2.5 推廣應(yīng)用建筑業(yè)新技術(shù)

開展建筑業(yè)10項新技術(shù)的宣傳推廣，加強建筑業(yè)應(yīng)用技術(shù)研究，是建筑業(yè)推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的手段。[5]在建筑施工的過程中，新技術(shù)的推廣和應(yīng)用是實現(xiàn)材料節(jié)約的關(guān)鍵。例如在機電管線綜合中采用較新的BIM技術(shù)，將施工的建筑和建筑設(shè)備中的各種設(shè)施管件、管線進(jìn)行三維立體信息化模型建模，并使用具有視覺模型和碰撞檢測功能的BIM技術(shù)。將現(xiàn)有的信息模型用于碰撞檢測，從檢測報告中可以直接發(fā)現(xiàn)并及時調(diào)整管道綜合中的問題，從而減少施工中不必要的返工，提高設(shè)備工程安裝的一次成功率，大大增強管道綜合的效率，達(dá)到工程對標(biāo)高及施工質(zhì)量的高要求化，可以減少返工浪費；在鋼筋工程中，采用直螺紋套筒連接的方法，具有連接方便、快捷、簡單，且操作簡便，不受鋼筋種類限制，同時可提前預(yù)制，不占工期，加工效率高，施工不用電，風(fēng)雨無阻，可全天候施工，從而可以大大降低材料的使用，達(dá)到節(jié)材的目的；在模板工程中采用新型塑料、鋁合金、玻璃鋼模板鋼框膠合板模板，在模板編號同位置上翻重復(fù)使用，改進(jìn)模板及支撐組合方式，減少建筑材料切割損耗，提高周轉(zhuǎn)率，這種方法速度快、效率高、成本低。

2.6 裝配式建筑施工標(biāo)準(zhǔn)升級

在發(fā)展預(yù)制裝配式建筑時，應(yīng)逐漸向工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)靠齊，采用構(gòu)件預(yù)制和現(xiàn)場裝配的方法。例如，兩塊沒有抹灰的輕質(zhì)墻板可以用作隔墻。在砌筑砌體墻時，應(yīng)推廣使用尺寸規(guī)格一致、不抹灰泥的砌塊，另可根據(jù)砌筑情況適當(dāng)調(diào)整砌塊大?。粚τ糜诮ㄖY(jié)構(gòu)或現(xiàn)場放置的預(yù)制混凝土構(gòu)件，應(yīng)考慮清水混凝土，并應(yīng)消除抹灰。例如，結(jié)構(gòu)構(gòu)件是預(yù)制建筑中最重要的構(gòu)件，組件裝配主要用于上層、中層結(jié)構(gòu)施工，所有組件的初始不需要組裝，可以優(yōu)先外墻保溫墻板的預(yù)制，將墻體的結(jié)構(gòu)層、裝飾層和隔熱層結(jié)合為一體，這樣制成的預(yù)制板不僅可以顯著加快項目建設(shè)，并避免支架安裝、外墻保溫層的鋪設(shè)墻，消除施工中的安全隱患，保證施工質(zhì)量等。

2.7 回收再利用建筑材料與垃圾

建筑垃圾回收再利用也是節(jié)材和材料資源利用的一種重要措施。通過建筑材料的回收再利用，提高建筑材料的使用價值，使材料的潛力得到充分的發(fā)揮。如用鋼筋殘余料來制作建筑工程中的小構(gòu)件馬凳、水溝篦子、對拉螺桿等，可以提高鋼筋殘余的利用率，減少廢棄物的處理。同時對廢鋼條、廢鐵絲、廢鋼絲進(jìn)行分類、濃縮，回爐后進(jìn)一步加工制造成各種規(guī)格的建筑用鋼；采用大型移動設(shè)備，大量改造、現(xiàn)場拆除建筑垃圾，利用中型移動式破碎機對建筑廢料進(jìn)行現(xiàn)場轉(zhuǎn)化、分解，利用小型破碎機對現(xiàn)場廢料進(jìn)行粉碎、處理，從而制造混凝土、砌塊和其他產(chǎn)品；預(yù)先把剩余的混凝土建筑材料放在作業(yè)面附近，并把泵車預(yù)先制成工具模板，以及加工過梁、蓋板等；將廢舊方木材由方指節(jié)機接長延伸再利用，也可以通過相關(guān)技術(shù)，利用混凝土塊作為填料、路基材料、混凝土骨料等生產(chǎn)人造木材。

3 結(jié)語

節(jié)材和材料資源利用是綠色建筑中“四節(jié)一保護(hù)”的重要內(nèi)容，是在施工階段減少浪費、有效控制材料消耗的重要措施。在建筑材料和建筑技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展上，除節(jié)約建材技術(shù)要更加符合要求外，還應(yīng)改善施工人員的質(zhì)量管理，制定節(jié)約材料的合理計劃，采取多種節(jié)約建材的措施，減少材料浪費，提高建筑材料的使用效率，從而有效地保證了建筑材料的節(jié)約效率。