用戶名:

密  碼:

驗證碼:

 

專家論壇 

 

現代建材及城市建設與健康和生態環境保護 

 

前言

    自從人類祖先學會使用工具、學會用火,人類有了很多新發明,并將這些發明進行工業化、商業化,廣泛用于現代社會生活各個領域,這些發明給我們帶來了生活、工作、學習上便利、舒適與享受的同時,也造成了越來越突出的政治、經濟、社會、民生、環保、健康等矛盾,甚至讓我們深受其危害(如火藥技術、核能技術、納米技術、電子、化學工業、食品添加劑、交通工具等)。

    隨著工業化、城市化快速發展,能源消費需求不斷增長,全世界廣泛性的資源貧乏、能源短缺、環境污染、人類健康問題會越來越嚴重。在生態環境方面,由工業化、城市化引發的生態環境污染越來越嚴重,自然不平衡、自然災害頻頻發生,生活垃圾越來越多,污染物排放量不斷增加,橫流的污水污染了江、海、河流和地下水,建筑室內和建筑外墻裝飾大量使用非生態、甚至是具有災害性的材料化學建材,產生大量的建筑垃圾,致使人居環境和城市生態環境狀況不斷惡化,我們的健康生活和生存問題已受到嚴重威脅。

一、自然環境與健康

大自然氣候的冷熱變化,如風、雷電、雨、霜、雪、陽光、白晝、黑夜、春夏、秋、冬等,均屬于自然現象,是按一定規律在不斷地循環,一切動植物的生命及生命周期都是依賴于自然規律的循環而存在,源于自然,再回歸自然,自然是無情的,人類無法抗拒。

植物與動物對自然環境能夠感知、領悟、適應(大象、大雁、螞蟻、一草一木);人類也不會例外,人在氣候寒冷時穿上厚重的棉衣、活動少,休養生息,強壯身體,春暖以后,人就有精神氣,不容易生病;夏天勞累多活動、鍛煉身體、天熱冒汗,可以排毒、除脂、通絡、祛病,使肢體更強健。

我們生活在溫室里,冬天室內有暖氣不會受凍,食物轉化熱能難以消耗,形成脂肪堆積,身體異常肥胖,出現高血壓、高血脂、高血糖等富貴病;夏天室內有大功率空調,貪涼不出汗,不能排毒祛病,鬧空調病,腰、肩、背、腿,筋骨疼痛,一副病弱的身軀,沒有精神氣(參考文獻《節能與人、健康、生態環境研究》www.nvrfpu.tw中國保溫建材科技網,作者:周廣德)。

中華民族文明史表明,人的身體是離不開鍛煉的(冬煉三九,夏煉三伏),人的健康生活是離不開自然環境的,大自然孕育人類,今天人類擁有的一切都源于大自然的恩賜,只有生態自然環境是有益于人的健康的,任何人工環境、人居環境都無法與自然環境相比,因此,我們理應更加珍惜自然、熱愛自然和保護自然、才會有真正健康與和諧的生活。

水源、空氣、食物、生活方式等已成為人類健康殺手。

二、城市建筑、城市發展與社會民生、生態環境保護

中國的城市化、城鎮化發展速度驚人,目前全球超過50萬人口的城市中,有四分之一在中國,這除了中國人口大國因素外,與國家經濟社會發展方式有關,這是典型的經濟、人口、社會、民生、環保難題,主要是人口過于集中,造成城市擁堵、農村土地閑置、城市供給緊張、就業困難、污染加劇、生態環境不斷惡化。

城市與市政建筑中大量使用化學建材,如石油瀝青路面、化學防水材料、化學合成裝飾材料、有機化學保溫材料、瓷磚、玻璃幕墻、彩鋼瓦等,這些材料封閉性強、不吸濕、不透氣,不能吸收雨水和釋放水氣的功能,造成寶貴的雨水瞬間從地下管道流走,地下水得不到有效補充,資源寶貴的雨水資源無法自然充分利用,城市空氣如異常干燥,空氣難以凈化,出現了大量的浮塵和可吸入性顆粒物,城市空氣環境質量很差。

化學建材性能差、不耐老化、有效使用壽命短、難以循環利用,且不容易被水解、自然降解,無論堆積、焚燒、深埋、再生利用等,都將對于土壤、水源、空氣造成污染,嚴重影響城市生態系統和整個世界。

四、建筑材料及系統

城市建筑規劃、設計與選材料

在建筑設計、選址上,要避免在低洼、易積水地段建筑,建筑物及市政工程的排水設施、排澇設施、防火設施、救生通道,既要處理好建筑防滲漏水問題,又要確保建筑的生態系統。

在選材上要力求利用材料的自然特性,熟悉材料與材料之間的關系、材料與工藝及系統的關系,材料及系統對人居環境及城市環境的影響,以及可持續利用問題,盡量減輕環境負荷。

我們可以從北京故宮、福建土樓、山西喬家大院、河北趙洲橋、武漢長江大橋、南京長江大橋等古代遺留下來的建筑和近代建筑,歷經數十年、數百年至今保存完好,充分展現了我國古代建筑及建筑防水技術的智慧與成就。而現代建筑,使用了很多科技含量很高的新型建材,其建筑物的使用壽命只有25至此30年,這值得我們反思。

保溫材料及系統

全國90%以上的建筑外墻外保溫工程不能與建筑同壽命、存在安全與質量隱患和環保問題。在能效方面,以開展最早的北京市2008年上半年的統計數據顯示,建筑能源消耗需求不但沒有降下來,反而增長了約47%,這說明目前我們現行的節能政策、措施、辦法,所產生的實效很差。

當前主要問題是以下幾個方面:

一是建筑能耗要占總能耗30%以上,而墻體只占建筑能耗約39%,門窗能耗卻高達約61%,我們耗費了大量的人力、物力去搞墻體保溫,即使墻體保溫做的再好,不解決門窗的保溫隔熱問題,是難以實現節能降耗的。

二是全國統一的材料與系統標準、同樣的做法不對,全國大量采用的EPSXPSSPU等發泡塑料作為墻體保溫材料,這不符合國情,若干年后,會產生非常嚴重的大量白色污染, 這些材料的防火性、安全性、環保性和穩定性都很差,因此,對EPSXPSSPU等發泡塑料板材作為保溫材料在使用上應有嚴格的限制,并盡早淘汰。對玻化微珠、相變材料、自保溫砌塊磚、反射隔熱涂料等的推廣應用應持謹慎態度,防止產生新的問題。特別是進行全國大面積強制性推廣工作,必須慎之又慎!

墻體保溫層,墻體各方位、各部位,要視氣候環境不同,采用合適的保溫材料和相應的厚度;保溫隔熱措施,可以借鑒北京平改坡、屋頂綠化等,既可以解決保溫問題,還可以解決防水問題。

門窗的保溫隔熱問題,主要考慮材質和設計,特別是門窗,要有較好的隔熱保溫性能,又要有利于更大效率地利用自然能源,要廣泛遮陽技術。

城市中有很多的空間可以利用起來,如可以開發具有冬暖夏涼的地下室、防空設施,作為群眾納涼、文化、娛樂活動場所。

對陳舊的供暖設施進行技術改良,更換節能燈具,節能灶具,有條件的地方,強制性安裝太陽能、風能設備等。

三是節能降耗的理念問題。

究竟是人在耗能?還是建筑在耗能,是人體保溫、還是建筑保溫?我們要把整個房間、整座建筑加溫或致冷到18-26,而人體保溫,只需增減衣物。提倡人體保溫,既節能、又環保、還健康!

由于溫室效應,將來能源枯竭、環境氣候溫度達到達4550、我們別無選擇時,我們能否去面對、去適應呢?

防水材料及系統

屋頂防水問題———人字形的坡屋頂比預制式混凝土樓板平面屋頂防水性更好。

人字形的坡屋頂可使水向下流向通暢,不易造成積水、滲漏或水倒流現象。它至少有五大好處:一是取材經濟簡便,可以根據不同需求,采用水泥瓦、陶瓦、琉璃瓦、玻璃鋼瓦,彩瓦等;二是保溫隔熱效果好,調濕、透氣、節能環保;三是不用任何化學防水材料,省工、省時、省錢;四是透氣調濕,居住舒適健康,五是防水功能與建筑同壽命,一勞永逸,很少或沒有后期維修費。

平面屋頂(預制式混凝土樓板、整體現澆屋頂)在工程實踐中已經證實,其防水能力很差。主要是因為水泥混凝土材質熱脹冷縮產生內應力導致結構變化問題,一旦產生變化,就會出現板縫、結構斷裂縫,而用于平面屋頂現有的防水涂料、防水卷材、化學灌漿料等,很難徹底解決板縫、結構斷裂問題,因為板縫、結構斷裂一旦產生,它會受溫度、濕度的變化而不斷收縮、膨脹變化,任何化學防水材料、灌漿材料想要徹底修復、改變它,幾乎會徒勞無功。這也是很多建筑防水材料與工程技術誤區之一。

自然界可用于防水的材料有很多,幾乎自然界中所有的物質,都可以用來防水、堵水、堵漏、止水等,只要我們懂得材料基本知識,正確合理地利用和發揮材料的特性,就可以滿足我們建筑物的防滲漏需求。毛細孔相通、能吸水、吸潮、透氣的材料,如果使用得當,也是很好的防滲、漏水材料,其有些性能是我們化學防水材料是根本無法相比的,如茅草、陶瓦、水泥瓦、甚至是粘土、石灰、石膏、水泥、混合灰漿等。

現代城市建筑設計、施工工藝、材料與技術應用、相關標準與驗收規范不合理,建筑施工與防水施工脫節、工藝不嚴謹、工序紊亂、材料不匹配,系統性不強等,導致很多建筑的防水工程達不到應有要求,造成諸多建筑防水難以解決的問題,甚至出現一些新的問題,如水氣循環障礙、墻體結露、滋生霉菌等。

3.防火材料及系統

自央視新樓大火、上海、沈陽等幾場特大火災,建筑的防火災問題已引起政府高層和社會關注。所有建筑材料及建筑的防火問題被擺在了重要位置。這不僅僅是保溫材料的防火問題,還有裝飾材料、家具、電器的防火等。一方面對材料及系統要有嚴格的防火要求,另一方面要嚴格的使用限制,還要有嚴格的管理法規。4.裝飾材料及系統

隨著人們的健康意識、環保意識的不斷增強,對裝飾材料的環保、健康要求會越來越高。綠色環保裝飾材料的需求量在不斷攀升。人們會謹慎使用化學油漆、乳膠漆、壁紙、釉面地磚、木地板、化學防水材料、化學密封膠等,會更多地偏愛原生態天然材料、低碳材料、任何人工合成材料的性能和價值,都無法與天然材料相比(例:一把土的價值幾億年、一部電腦頂多十年價值)。

在人居環境、生態環境與健康生活的關系看,人們會更重視人居環境與周邊自然環境品質,不再單純追求房屋豪華氣派、裝修精美、社區人氣等。因為任何人工環境都無法與自然環境相比(例:森林中一棵大樹與實木家具)。

四、功能性建材

1.低碳建材

自然界中有很豐富的物質條件,甚至是一些量大的廢棄、廢舊材料,為建材的科研生產提供了寶貴的資源的,比如粘土、活性礦物材料、農作物秸稈、植物粘液、彩色礦石、動物血漿,包括火山灰,我們生產的水泥、石膏、石灰、粉煤灰、尾礦、尾砂、工業廢水、工業廢料、污泥、生活垃圾、建筑垃圾等。

可以充分發揮材料的特性,取長補短、優勢互補,不用化學膠、不用煅燒、不用鍋爐、不用水。可生產很多優質低碳產品,經磨細后,還可生產高性能材料、膠凝材料。

五、粘土與礦物涂料

粘土與礦物涂料與常規化學油漆、外墻乳膠涂料的技術路線不同。化學油漆、外墻乳膠是以化學乳液、助劑、化學色漿、填充料(填充料不參與反應)形成膜狀涂層;而粘土與礦物涂料的材性則完全不同,它使用全部材料用物理方法、化學激化方法(主要是激發活性物質),讓所有材料參與反應,生成新的凝膠物,其主要創新有以下幾點:

1.材性:不用水泥、不使用乳膠、化學合成色漿、化學助劑,以粘土、活性礦物材料和價格低廉的工業廢料為主要原材料,符合優質、生態、健康、環保的要求,其定位就是低碳或者說是無碳產品。

2.技術:是采用生態功能樹脂型可分散膠粉與礦物材料通過化學激發反應,生成網狀型膠凝性硬膜(也就是我們常說的凝膠反應原理”),采用封閉式粉磨進行機械力改性和表面包覆改性,使其細度比表面積達到≥500 / kg,本涂料兼有有機材料、陶瓷、水泥和玻璃的特性,但又不同于這些材料。改變了常規涂料不與填料起化學反應的做法。

3.性能:

(1)本涂料具有高粘附性、抗老化、耐酸堿、耐洗刷、耐水耐潮濕性、墻體不結露、不長霉、防火不燃、防滲漏、呼吸透氣性、調濕能力、性價比均優于常規外墻乳膠涂料。

2)涂層表面不反光、涂料的遮蓋能力強,對墻基層平整度、光滑度要求不高,用普通砂漿抹平墻面、表硬后,可直接涂飾,一遍成活,省工、省時、省錢。

粘土與礦物涂料主要性能指標:

測試項目

實測技術指標

耐洗刷

20000

耐酸堿浸泡

4300

耐溫變

10

耐人工老化

800小時

粘結強度

114 MPa

表干時間

1h

熱貯存穩定性

30d

低溫貯存穩定性

3

每平米用量

025-03kg

 

六、功能性膠凝材料的研發

北京環益美高分子聚合物研究所采用多種天然高分子材料,經過洗滌,在一定溫度條件下接枝共聚,再經濟干燥、粉末化的一種多功能樹脂型系列可分散膠粉(23種產品),該系列膠粉能在0-40溫度環境中成膜,其膜為網狀結構,離子型、帶正電荷,性能十分穩定,應用范圍也很廣泛,可以單獨使用,也可與合成樹脂乳液、乳膠粉、聚乙烯醇、HPMCCMC等共聚、產生膠聯反應,生成新的凝膠物質。

該系列膠粉水泥、石膏、氫氧化鈣、重碳酸鈣、粘土、粉煤灰、廢鋼渣等發生膠聯化學反應,可以充分激活礦物材料中的一些活性物質和高分子材料中的一些極性基團,產生新的凝膠物質,這種新的凝膠體具有機材料、水泥、陶瓷、玻璃等的一些特性(參考文獻《新型功能樹脂型可分散膠粉的作用機理與適用范圍》,www.zgjf.cn中國膠粉與膩子網,作者:周廣德)。

2.無機膠凝材料

選用活性礦物材料,用物理化學方法進行改性,產生比水泥性能更好、應用范圍更廣泛的無機膠凝材料。這種新型凝膠材料的用途如下:

1)墻面、路面修補。

2)相變材料密封。

3)巖棉塊、發泡混凝土成型塊、酚醛泡沫板的表面強化處理。

4)膨脹珍珠巖顆粒表面增強、密封,取代閉孔珍珠巖、玻化微珠、膨脹珍珠巖保溫磚。

5)其它方面如防火保溫、防水材料。

3. 可自調溫相變材料

材料遇冷、遇熱會產生相變反應,反應過程可以吸收熱能和放出熱能,以前北方的冰窖、現在的冷飲就是例子。

相變材料的吸熱與放熱是一個自然過程,它隨環境溫度的變化而變化,吸熱反應是主動的,放熱反應則是被動的,通過這種變化來自動調節溫度。自然界中,所有物質都有不同程度的相變儲能功能,我們所居住的地球、石油瀝青路、建筑物本身也有這種相變儲能功能,人體的機能中也有相變功能。

相變材料除本身的功能特性外,氣候環境是一個重要條件,也就是說相變材料的相變儲能,是需要相應的環境溫度場的作用,利用溫度場不斷頻繁的變化才能發揮其作用,如果用于墻體的技術不成熟,就會像石油瀝青路一樣,產生熱島效應。

以石臘為主的化學相變材料本身的毒理性、衰減性、以及對環境與健康的影響等,如果在全國大面積推廣,勢必產生新的資源與環保問題,建筑物四個方位的墻體受熱溫度是不一致的,因此,對于建筑墻體保溫節能的相變材料,不會有多大意義,應該更謹慎對待,還需要我們做進一步研究。

常用相變材料的相變溫度與相變能
   
樣品名稱    相變溫度℃     相變能KJ/Kg
    
石蠟            1224            200
300
  
十二醇        17
24           188
  
十八烷        22
27           205
 
硬酯酸丁酯     18
23           140
 
硬脂酸甲酯     23
27           188
 
棕櫚酸丙酯     16
19           186
 
棕櫚酸丁酯     1721           138

4.防水材料

1HYM-21功能型樹脂在JS聚合物水泥基防水涂料的應用

HYM-21功能型可分散樹脂膠粉為低碳環保產品,是一種網絡狀大分子結構產品,能與丙烯酸乳液在常溫條件下產生膠聯共聚反應,不用加溫。

JS聚合物水泥基防水涂料技術性能

測試項目

 

標準值

 

測試結果

固含量%

 

70

 

74.2-77.9

拉伸強度mpa

 

1.2-1.8

 

1.55-2.0

斷裂延伸率%

 

30-200

 

136-320.75

低溫柔性(半徑10mm)

 

 

 

-15無裂痕

不透水性(0.3mpa,30min)

 

 

 

不透水

HYM-21功能型可分散樹脂膠粉中的極性基團與丙烯乳液中的極性基團共聚反應后成膜,集物理、化學方法于一體,增粘增稠,其成膜性好,膜性柔韌,耐水性好,且有較高強度。
   
粘附能力強。在玻璃板上進行涂膜對比實驗,其粘附力及粘結強度要明顯優于丙烯酸乳液,提高涂料的抗凍、防腐、防霉、抗菌能力,大幅度降低JS防水涂料成本。

2)水泥基滲透結晶型防水材料

水泥基滲透結晶型防水材料的特性是,與水作用后,材料中含有的活性化學物質(包含有加快結晶形成的催化劑和減小表面張力、增加滲透能力的表面活性劑),通過水為載體向混凝土內部滲透,并在混凝土中形成不溶于水的結晶體,填塞混凝土中的毛細孔道及微裂縫,從而使混凝土致密、防水。該產品的滲透能力強,即使磨掉和破壞表層防水層界面,其基底仍具有良好的二次抗滲性,

在水泥基滲透結晶型防水材料的研究上,使用我所獨家研制生產的專用網狀性功能型樹脂、活性礦物材料等與水泥凝膠反應,網狀性功能型樹脂可以保持水泥砂漿毛細孔通暢,一方面有利于活性礦物材料中的晶體在砂漿毛細孔中分布、當水分子進入砂漿毛細孔時會很快產生結晶體,堵塞或封閉砂漿毛細孔,修復微裂縫,達到防止滲漏水的功效;另一方面可以保持砂漿毛細孔的調濕透氣能力、自動平衡砂漿中的水氣含量,控制與降低砂漿的干縮性、提高砂漿的穩定性、增加砂漿的后期強度等。在干燥無水時,毛細孔張開能透氣,可以防止墻體基層結露。這些,也是我們的產品及技術與國內外同類產品的區別。

水泥基滲透結晶型防水砂漿技術性能

檢驗項目

標準值

實測值

檢驗項目

標準值

實測值

含水量,%

 

0.7

抗壓強度(28d),Mpa

18.0

29.5

氯離子含量,%

 

未檢出

濕基面粘結強度,Mpa

1.0

1.6

細度,%

 

16.0

抗滲壓力(28d),Mpa

1.2

1.4

安定性

合格

合格

二次抗滲壓力(56d),MPa

0.8

1.2

初凝時間,min

20

347

滲透壓力比(28d),%

300

350

終凝時間,h

24

6.8

 

總堿量

Na20%

0.39

抗折強度(7d),Mpa

 

2.80

 

4.50

 

K20%

0.42

總堿量(Na20+0.658K20),%

0.67

 

4.            空氣凈化材料

由于大氣環境被污染、水源酸化、膳食不合理等因素,導致人體酸堿不平衡,所以,堿性環境、堿性材料對健康和環境都是有益的。

以硅澡泥、電氣石、沸石、粘土與活性礦物材料研制的空氣凈化材料,主要特征是能呼吸透氣,能吸濕放濕、調節空氣濕度、減少塵埃,能吸附空氣中的一定有害成分(如游離甲醛、VOC、二氧化碳、甚至是空氣中的塵埃),來提高人居環境與城市自然環境的舒適度,有利于人們的健康生活。

從生態環境意義上,這些材料的功能和性能是極其有限的,其性能發揮仍離不開良好的自然環境,人工環境基本上屬惰性環境,只有大自然環境才是生態的,有不少人企圖超越自然,對人工環境進行生存試驗,目前為止,沒有人能夠試驗成功。

目前,一些企業對空氣凈化材料過分炒作,言過其實,誤導消耗,甚至將空氣凈化材料成為暴利工具,每公斤賣好幾十元,每平米裝修開價200多元。其實,這是我們老祖宗早就做到的事情。

5.HYM-20樹脂與苯丙乳液膠聯共聚技術

HYM-20功能型可分散樹脂膠粉與苯丙乳液在常溫條件下進行自膠聯共聚反應,制成一種合成樹脂,可以節省涂料使用乳液及助劑成本約40%以上,減少涂料中50%以上的VOC含量。提高乳膠漆的粘附力,增加涂料的抗老化及穩定性等。

新型合成樹脂用途:優質內墻乳膠漆;功能性涂料;優質水性木器漆;優質界面處理劑;紙制品粘合;木制品粘合;防水涂料等。

HYM-20功能型可分散樹脂膠粉技術性能

檢驗項目

標準值

實測值

粘結強度,Mpa

0.5

0.6

低溫穩定性

室溫下恢復到流動狀態

室溫下恢復到流動狀態

外觀

 

白色粉末

粘度,Pa·s

 

22

HYM-20與苯丙乳液合成樹脂技術性能

檢驗項目

指標要求

檢驗結果

容器中狀態

乳白色均勻流體,無雜質,無沉淀,不分層

乳白色均勻流體,無雜質,無沉淀,不分層

不揮發物的質量分數,%

45

50

黏度,mpa.s,

23℃±2),

 

6000

最低成膜溫度,℃

 

1.7

凍融穩定性(3)

無異常

無異常

貯存穩定性

無硬塊,無絮凝,無明顯分層和結皮

無硬塊,無絮凝,無明顯分層和結皮

稀釋穩定性

 

上層清液≥5%,    下層沉淀≥5%

上層清液≥4%,    下層沉淀≥5%

機械穩定性

不破乳,     無明顯絮凝物

不破乳,   無明顯絮凝物

鈣離子穩定性(0.5%CaCI2)

48h無分層,無沉淀,無絮凝

48h無分層,無沉淀,無絮凝

揮發性有機化合物

VOC),g/L

30

15

 

 

七、   建筑、建材發展方向

低碳建筑、低能耗建筑、更多地關注環保與健康是今后建筑的發展方向,優質、低碳、節能、安全、健康、環保是建材業必然選擇的發展道路,改進現有材料性能、提高材料的效能與應用水平,用好材料,是我們研究開發的重點工作。

附:作者簡介

周廣德,男,北京環益美高分子聚合物研究所總工程師,從事科技工作二十余年,有多年的理論研究和豐富的實踐經驗,為上千家企業、幾百個工程項目提供過上萬次的專業技術咨詢服務,主持或參與開發新技術、新產品百余項,個人獨立技術項目有120多個,發表專業論文五十余篇,專業技術講座200余場次,其中有八篇論文獲得優秀論文獎,有兩篇論文入編《中國現代化建設研究文庫》,國內有100余種論文集收錄其作品及研究成果。主要研究方向:高分子材料、生化技術、生態建材、建筑保溫節能技術、內外墻各種膩子、干混砂漿、水基干粉涂料、建筑防水材料、防火材料、相變材料、專業技術咨詢服務等。

北京環益美高分子聚合物研究所

101113北京通州開發區張臺路

電話:(01061568560 61569859 

手機  : 13501258798   

網址 : www.nvrfpu.tw

電子郵箱 :[email protected]

QQ  158594861

 

 
如需與本文作者交流、咨詢或需要相關技術服務,請您點擊這里留言 

 

版權所有:保溫建材科技網 Copyright © 2006  京ICP備09039437號 * [email protected]

北京时时彩彩官网下载