绿色建材是指在全生命周期内可减少对天然资源消耗和减轻对生态环境影响, 具有“节能、减排、安全、便利和可循环”特征的建材产品。自20世纪90年代我国全面展开绿色建材研究以来, 我国绿色建材技术研发、应用和推广取得了一定的成果, 绿色建材的理念也倍受关注。《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》对绿色建材提出了具体的目标^[1], 即:到2020年, 城镇新建建筑中绿色建筑面积比重>50%, 绿色建材应用比重>40%, 并指出要完善绿色建材评价体系建设, 有步骤、有计划地推进绿色建材评价标识工作。建立绿色建材产品质量追溯系统, 动态发布绿色建材产品目录, 营造良好市场环境。开展绿色建材产业化示范, 在政府投资建设的项目中优先使用绿色建材。

目前, 我国绿色建材研究的重点是开发节约能源和资源的环保型绿色建材, 如:生态水泥、高性能混凝土、建筑材料和废弃混凝土的回收利用、新型墙体材料、高性能长寿命建筑材料、抑制温暖化建材生产技术、家居舒适化和保健化建材等。通过重点推广和应用环保型装饰装修材料、新型结构材料、新型墙体材料、化学建材、高效建筑功能材料在内的节约能源和资源的环保型绿色建材, 从根本上改变我国建材工业长期以来存在的高污染、高投入、低效益的粗放式生产方式。

我国绿色建材分类遵循以下几个原则。

1) 绿色建材最终要服务于绿色建筑的生产和发展, 因此, 绿色建材的分类要兼顾绿色建筑的技术要求。

2) 在严格遵循节能、减排、安全、便利和可循环5大绿色建材特征的前提下, 分类力求全面、开放和具有前瞻性。

3) 不能照搬照抄欧美的分类体系, 在选择性地参考国际上相对成熟的建筑产品分类体系, 如日本的BL体系、欧洲Bertelsmann体系和美国的Sweets和Uniformat体系时, 要符合我国的建筑产品查询习惯。

有研究对我国绿色建材做了详细的分类, 具体为^[2]:将绿色建材分为结构、建筑和设备3大类。结构又细分为室外工程、混凝土、砌块、金属、木和塑料5类。建筑细分为围护结构和防护材料、门窗和幕墙、室内外装饰、专用建筑制品、特殊建筑和系统。设备细分为专用设备、传输系统、水暖、通风和空调、电气和电子。

近年来, 水泥生产技术有了较大转变和提升, 采用纯低温余热进行发电, 利用新型的干法水泥窑处置城市生活垃圾, 实现了水泥工业循环经济发展, 使水泥产业逐渐朝着绿色环保的方向发展。目前已经出现了生态水泥, 生态水泥以各种固体废弃物包括工业废料、废渣、城市垃圾焚烧灰、污泥及石灰石等为主要原料制成, 主要特征在于其生态性, 即与环境的相容性和对环境的低负荷性。近年来, 开发出的以高炉矿渣、石膏矿渣、钢铁矿渣以及火山灰、粉煤灰等低环境负荷添加料生产的生态水泥, 烧成温度降至1 200~1 250℃, 相比传统水泥可节能>25%, CO₂总排放量可降低30%~40%^[3]。虽然由于各添加料本身化学成分的变异而造成生态水泥的化学成分有所波动, 但基本矿物组成、性能与普通硅酸盐水泥接近, 相差不多。水泥低温余热发电技术利用余热发电项目来减排CO₂, 既水解了有害物质, 同时也节约了标准煤的耗用量。

绿色混凝土具有3大特征: (1) 相比传统混凝土, 其强度和耐久性更优良, 可同时满足结构和力学、使用功能以及使用年限要求; (2) 具有与自然环境的协调性, 减轻对地球环境系统的负荷, 实现非再生性资源可循环利用, 节约能源, 且能实现有害物质的“零排放”; (3) 能为人类提供温和、舒适、便捷的生活环境。绿色混凝土主要分为:环保型混凝土、再生骨料混凝土、绿色高性能混凝土。

我国为了保护耕地, 城市已禁用黏土砖, 并大力发展煤矸石砖、粉煤灰砖等制品作为替代, 同时发展了混凝土砌块、陶粒粉煤灰空心砌块等砌块材料, 这些新型墙体材料给环境造成的负担相对较小。绿色墙体材料生产的原材料及途径主要有以下3个方面。

1) 我国是世界上最大的粉煤灰生产国之一, 但目前利用率只有40%, 这些废渣均可用以生产墙体材料。据估算^[4], 若用工业废渣替代黏土, 相当于每生产1 000亿块实心黏土砖的新型墙体材料, 可消耗工业废渣7 000万t, 节约耕地面积2 000hm², 节约生产能耗100万t标准煤。

2) 我国建筑垃圾年排放量数以10亿t计, 居世界之首, 但回收利用率<5%。这些建筑垃圾大多可用来制作砖、砌块、混凝土及其他建筑材料, 我国也已成功开发了一些产品, 如利用废砖和废混凝土块制成混凝土砌块砖、花格砖等轻质砌块。

3) 利用农业废弃物生产墙体材料是发展绿色墙体材料的重要方向之一, 并且这类墙体材料在质量较轻的前提下同样能保证强度。首先, 可采用稻壳作为墙体材料。这是由于稻壳内含有20%的无定形硅石, 能够提高防水与耐久性。具体成果有稻壳砖、轻质水泥稻草板、绝热耐火砖等。其次, 稻草与秸秆加热挤压成型再粘贴棉纸形成的纸面草板, 也有保温、耐燃的优点, 同时可节约30%的造价和80%的能源消耗。

生态玻璃由光催化薄膜和玻璃基片构成, 其原始材料既有良好的使用性能, 又可降解周围大气环境, 抑制和杀灭环境中的微生物。玻璃本身具有良好的化学稳定性, 对环境污染也很小, 然而玻璃生产产业能耗高、污染大、对环境负荷也很高, 平板玻璃在其生产制备过程中会对环境造成极大的污染。在原料的破碎、混合、装卸以及堆放过程中产生大量粉尘, 在原料燃烧融化过程中会产生大量SO₂、烟尘和粉尘。随着交通、建筑行业的快速发展, 平板玻璃的用途也越来越广, 不仅用作结构构件及采光产品, 且其越来越多地向减少噪声、控制光线和调节温度等多功能方向发展。生态玻璃主要分为:Low-E玻璃、调光玻璃、热反射玻璃、抗菌自洁玻璃、隔声玻璃、光致变色玻璃、电磁屏蔽玻璃等。

化学建材是建筑给排水、装饰装修时大量使用的一类材料, 其生产能耗远低于钢材、铝材等传统建材, 近年来发展相当迅速, 在我国建材行业中扮演着越来越重要的角色。目前化学建材绿色化主要通过优化生产工艺, 使用无污染原料, 使用时不产生有害物质等方面来实现, 主要绿色产品有水性涂料、天然织物墙纸、HDPE、PP等树脂制成的给水管道, PVC塑料门窗及防水卷材等。

发达国家对绿色建材的研究始于20世纪70年代, 自国际上第1个环境标志即德国“蓝色天使”发布并实施以来, 有40多个国家和地区也相继通过一系列建材产品环境标志认证制度, 不断规范和完善建材行业的发展, 并起到了很好的示范作用。目前国际上较为典型的环境标志制度还有北欧“白天鹅标签”、荷兰“生态标签”、法国“NF环境标志”、瑞典“TCO04环境标志”、加拿大“环境选择计划标签”、澳大利亚“良好环境选择标签”、日本“生态标志”、泰国“绿色标签”等。相对发达国家, 我国对绿色建材的研究起步较晚, 但经过多年不断地努力探索, 我国也推出了一些与建材产品相关的环境标志认证制度, 并逐步实现向绿色建材标准化的过渡。

1993年10月由中华人民共和国环境保护部发布的“中国环境标志” (十环标志) 是我国第1个环境产品标志, 我国环境标志产品认证工作随着1994年5月中国环境标志产品认证委员会 (CCEL) 的成立而正式启动。该标志具有明确的产品技术要求, 对产品的各项指标及检测方法进行了明确的规定, 已升格为国家环境保护标准。可认证产品分类包括:办公设备、建材、家电、日用品、办公用品、汽车、家具、纺织品、鞋类等。

2012年以来, 中国建材检验认证集团 (CTC) 相继完成了《绿色建筑选用产品技术指南》和《绿色建筑选用产品导向目录》, 并提出了符合《绿色建筑选用产品技术指南》的产品, 可申请“绿色建筑选用产品”证明商标。“绿色建筑选用产品”证明商标是经中华人民共和国国家工商行政管理总局商标局注册的证明商标, 是用于证明建材产品的性能符合绿色建筑功能需求的标志, 并受法律保护。

另外, 基于全生命周期的概念, 中国建筑科学研究院制订了《绿色建筑产品认证通则》, 从原材料、生产制造、产品性能、废弃后处理回收4个方面对建筑产品资源、能源的利用情况, 以及由此产生的对环境和健康的影响展开评价。该通则在保证产品质量的前提下, 兼顾了5大原则^[5]: (1) 地区差异性原则; (2) 产品性能与现场工艺结合原则; (3) 定性与定量相结合原则; (4) 产品风险及性能导向原则; (5) 鼓励创新原则。

2013年9月, 绿色建材推广和应用协调组成立;2014年5月—2015年10月住房和城乡建设部、工业和信息化部陆续发布了《绿色建材评价标识管理办法》《促进绿色建材生产和应用行动方案》《绿色建材评价标识管理办法实施细则》和《绿色建材评价技术导则 (试行) 》, 并针对导则涉及的预拌混凝土、预拌砂浆、砌体材料、保温材料、陶瓷砖、卫生陶瓷、建筑节能玻璃7类产品组织了试评价工作。2016年3月, “全国绿色建材评价标识管理信息平台”正式上线运行, 届时绿色建材标识评价工作正式启动, 并于2016年5月发布了第一批绿色建材评价标识, 共32家企业, 45种产品, 届时全国大部分省、市、自治区陆续按照两部委的统一部署启动了绿色建材标识评价工作。

截至2017年底, 北京、天津、河南、湖北、湖南等25个省、市、自治区设立了绿色建材管理机构;北京、上海、天津、重庆、河北、山西、浙江、贵州、山东、湖北、吉林、云南、湖南、青海、河南、辽宁、厦门、宁夏、内蒙古等19个省、市、自治区明确了一、二星评价机构。截至2017年底共颁发绿色建材标识542个, 其中三星级绿色建材评价标识424个, 涉及25个省、市、自治区;一、二星级绿色建材评价标识118个, 涉及10个省、市、自治区。绿色建材评价标识涉及产品类别详细情况如图1所示。

2015年11月27日, “中国工程建设标准化协会绿色建筑与生态城区专业委员会绿色建材专业组成立会”在广州召开。绿色建材专业组是第一个针对绿色建材标准化成立的全国范围组织。专业组的工作将注重把工程建设标准和产品标准有机结合起来, 把标准与认证、评估工作有机结合起来, 以推动绿色建材标准和认证一体化的实现。

2017年8月28日, 绿色建筑与生态城区专业委员会在北京组织召开了协会标准《绿色建材评价标准》编制组成立暨第一次工作会议。根据中国工程建设标准化协会《关于印发〈2017年第一批工程建设协会标准制订、修订计划〉的通知》 (建标协字[2017]014号) 及《关于印发协会标准<绿色建材评价标准>编制组成立暨第一次工作会议纪要的函》 (绿标委函[2017]30号) 的要求, 住房和城乡建设部科技与产业化发展中心会同各编制单位于2017年10月17日在北京组织召开了“绿色建材评价”系列标准编制启动会。

为深入贯彻绿色发展理念, 加快推进生态文明建设, 促进绿色建材的推广应用, 规范绿色建材评价工作, 按照标准化工作改革的精神, 中国工程建设标准化协会确立了2017年第三批产品标准的试点项目。《中国工程建设标准化协会2017年第三批产品标准试点项目计划》涉及预制构件等多项绿色建材评价标准。至此, 我国绿色建材评价开启了标准化的里程碑。

2017年12月29日, 五部委联合发布《关于推动绿色建材产品标准、认证和标识工作的指导意见》 (以下简称《指导意见》) , 绿色建材产业在国内如此大规模、大范围地推动绿色建材标准的建立尚属首次。《指导意见》的发布奠定了绿色建材产业标准化基础, 其指出由住房和城乡建设部、国家标准委、工业和信息化部构建绿色建材产品标准体系框架, 组织研制满足工程建设要求的绿色建材产品评价标准, 确定和统一发布绿色建材产品评价标准清单, 动态管理绿色建材产品标准, 建立统一的产品认证体系;由国家认监委、住房和城乡建设部、工业和信息化部构建绿色建材产品认证体系框架, 制定绿色建材产品认证目录、实施规则和证书式样;按照绿色产品认证机构能力要求确定绿色建材产品认证机构, 推进绿色产品认证;积极稳妥地推动绿色建材评价向统一的绿色产品认证转变。

1) 目前我国绿色建材生产与应用还停留在科研阶段, 研究和开发工作还相对落后, 尚未建立混凝土、砂浆、墙体材料等大宗建材相关的绿色化生产技术体系和产业链。绿色建材产品在整个建材行业中所占的比重不高, 主要是由于该方面的专业技术人员及从事绿色建材的企业相对较少, 使得企业开发绿色建材的技术不足, 且大多数中小企业缺乏研究的必要资金, 难以承受行业的高风险性。

2) 宣传力度不够尽管绿色建材越来越受到人们重视, 但是相当一部分企业和从业人员对绿色建材的认知还只停留在绿色建材就是合理有效的利用固废原材料的思想上, 并没有上升到从产品生命周期的高度来指导生产和应用。

3) 缺乏国家层面的引导政策和鼓励措施目前还有很多建材企业没有发展绿色建材, 一定程度上延缓了绿色建材的发展进程。以绿色建材评价标识为例, 自评价工作开展以来, 各地区工作进展差别较大, 主要由于没有国家层面的鼓励政策和指引, 不能有效调动企业的积极性, 个别地区还处于观望状态, 即使工作进展较好的地区, 申报绿色建材标识的也大多是当地同行业中的领头企业, 还没有达到全面共识。

1) 加强基础技术交流合作、研发力度和人才培养机制, 引进先进技术和经验, 建立健全绿色建材生产技术体系。充分利用高新技术, 从节能、减排、安全、便利、可循环等角度出发, 研发大宗建材的绿色化生产技术体系, 并建立完备的知识储备和人才储备。

2) 加大宣传力度企业及相关从业人员对绿色建材的认知程度直接影响着我国绿色建材的发展进程。因此, 相关部门应充分利用现代传媒工具并通过举办各种宣传活动, 广泛宣传绿色建材的内涵及其重要性以提升全民意识和对绿色建材的关注度, 让更多的企业参与到绿色建材发展中。

3) 尽快出台国家层面政策指引我国绿色建材发展到现阶段迫切需要国家层面出台相关引导政策和鼓励措施, 以减轻企业顾虑和负担, 调动企业积极性, 让更多的企业参与绿色建材的生产和应用, 全面推动建材行业绿色化发展进程。

4) 自1994年我国实施“中国环境标志”以来, 陆续出台了多种建材产品环境影响相关的评价机制, 各种评价机构相继成立, 这也给生产企业带来了困扰。因此有必要进一步健全和完善相关标准法规、标准体系, 以规范评价机制, 从真正意义上做到以评促改, 引领绿色建材产业健康有序发展。

我国对于绿色建材的研究和应用目前还处于初步阶段, 然而绿色建筑的发展已相对成熟, 绿色建材技术必将成为未来建筑行业的主要研究方向之一。绿色建材标准化已拉开帷幕, 今后我们的工作重点应着力于绿色建材技术的开发和应用, 并通过加大宣传力度、健全相关标准法规和标准体系、出台国家层面的引导政策和鼓励性措施等途径, 高效有序地推动绿色建材产业的发展。