1988年在“**屆國際材料研究會”上首次提出“綠色建材”的概念。第二次世界大戰后,工業化國家經濟的飛速發展造成臭氧層嚴重破壞,溫室效應、酸雨、生態環境惡化等一系列全球環境問題日益突出。特別是兩次石油危機,使人們逐步認識到保護人類生存環境的重要性,以及通過每一個人自身的參與,在經濟可持續發展的條件下,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技術,少用天然資源和能源,大量使用工業或城市固態廢棄物生產的無毒害、無污染、有利于人體健康的建筑材料,它是對人體、周邊環境無害的健康、環保、安全(消防)型建筑材料,屬“綠色產品”大概念中的一個分支,國際上也稱之為生態建材(Eeological Building Materials)、健康建材(Healthy Building Materials)或環保建材(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、產品制造、使用或者再循環以及廢料處理等環節中對地球環境負荷為**小和有利于人類健康的材料,也稱之為環境調和材料”。[2]這個定義可以歸納為“四個環節、一個目的”,其中“環節”分別是“原材料獲取”、“產品制造”、“使用”和“廢棄循環”,這些環節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展與應用研討會”上提出的,即“綠色建材是指采用清潔生產技術,少用天然資源和能源,大量使用工業或城市固體廢棄物生產的無毒害、無污染、無放射性,有利于環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模的持續擴大,資源能源壓力巨大,行業內節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、生產與應用。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品不斷發展,成功實現工程應用、推廣。2013年初,國家發展和改革委員會、住房城鄉建設部共同發布的《綠色建筑行動方案》中將大力發展綠色建材作為我國發展綠色建筑的十項任務之一。至2014年初,住房城鄉建設部、工業和信息化部聯合印發《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環境影響,具有“節能、減排、安全、便利和可循環”特征的建材產品。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“節能綠色建筑材料開發與集成應用示范”、“典型建材產品綠色生產工藝技術與應用示范”和“節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、玻璃等傳統大宗建材產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”,“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業的發展進步。一系列傳統建材產品被賦予新的產品內涵,實現了產品的綠色化。
生態水泥(Ecological Cement),又稱綠色水泥(Green Cement)、健康水泥(Healthy Cement) 和環保水泥(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出的傳統水泥相比較,生態水泥的生產可以節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境的城市垃圾和工業廢棄物(500kg 的廢棄物約可生產1t的生態水泥),而生產過程中廢氣和粉塵排放更少。另外,生態水泥產品還可再生循環利用,達到與環境共生的目標,符合可持續發展的方向。
普通硅酸鹽水泥的生產需要高品位的石灰石經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的生態水泥(C2S 大于60%) 燒制溫度相比傳統水泥產品可下降200℃,預計每年節省近千萬噸標準煤,每年可利用工業廢渣約1 億噸左右,CO2的總排放量至少會減少25%。新型生態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,經濟和社會效益顯著。
我國正處于工業化和城鎮化快速發展的時期,各種建筑和基礎設施建設工程量巨大。現代混凝土結構也向著高層、大跨、超深、特種結構等方向發展。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境。高性能混凝土以其優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界的廣泛關注。此外,高性能混凝土也在其它建設行業實現了相當規模的成功應用,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。