生態建材的研究與發展

周廣德（北京環益美高分子聚合物研究所，北京 101113）

1 概述

生態建材對于城市居住環境的水氣平衡、空氣凈化、生態平衡、自然生態循環有著十分重要的作用，居住建筑的生態健康和宜居性是建立在良好的自然環境之上的，如果沒有良好的自然生態環境，生態建材就沒有實際意義，

材料與建筑的生態功能，應嚴格遵循客觀自然規律及自然法則，選擇材料、利用材性、發揮材性，盡可能保留材料的原始生態特性和技術性能，不去破壞或企圖改變它。

生態建材的研發、生產與應用，應該建立在“全生態體系”、“ 全生命周期”的理念之上，否則，不可能達到生態目的。

2 我國生態建材的歷史

1)我國的自然生態環境

人類文明歷史表明，中國生態文明史最為優秀。這是因為我國擁有獨特的自然生態與氣候條件，其自然氣候格局很獨特，且規律性很強，風調雨順，四季分明（從古代流傳下來的《二十四節氣歌》中可以了解到），溫差變化較大，最冷可達-40℃以下，最熱可達40℃以上，這種氣候格局，加上海洋氣候環境和山脈的平衡作用，空氣很容易形成對流，這種自然的冷熱空氣對流就具有調溫、調濕、生態作用，在頻繁的冷熱氣候交換與變化過程中，產生了風、云、雨、露等，自然氣候環境的冷熱變化與地球環境的相變調溫作用，產生了良好的自然環境的生態特性，有利于萬物生長、人類繁衍。我國物產豐富，氣候環境與條件明顯優于非洲等其它國家和地區，國土能養活13億人民，而且中國人很有智慧，這一切都與我國良好的自然生態環境有密切關系(參考文獻《相變材料調溫作用及相關研究》www.bwjc.cn 保溫建材科技網,作者:北京環益美高分子聚合物研究所總工程師 周廣德)。

2)我國生態建材、建筑歷史

人類居住環境從原始的穴居到現代的摩天大樓、經歷了從原始到現代的發展過程。我們祖先崇尚自然，順應自然，保護自然，創造了輝煌文明歷史，“天人合一”、“天當房、地當床”，從很多漢字的形義上，可以清楚地看到祖先們將這些道理融入到了代代相傳的文化中，從保存下來的北京故宮、萬里長城、福建土樓、河北趙洲橋、山西應城的木塔等中外著名的古建筑上，可以學習到祖先的很多的智慧與經驗，這些建筑的設計、材料應用、工藝技術水平，在今天看來也是典范，無人能及，是真正的生態建筑。

3 現代建筑、建材的發展

傳統建筑、建材的原生態性好，建筑使用壽命長，建筑所用材料基本上可以循環再利用，即便不能再使用，對環境也沒有什么太大傷害。由于人類進步、經濟社會發展和世界人口劇增，人口居住過于集中，居住建筑的需求量大增，對建筑材料的需求量也隨之大增，由于土地資源問題，居住建筑開紿向高層、超高層發展，傳統的磚、石、瓦、竹木等建筑材料不能滿足現代建筑的需求。大量的化學合成材料、復合材料、人工合成的建筑材料取代了傳統材料，被廣泛用于建筑上，這些材料從資源開采、原材料及制品的生產、包裝、貯運及使用過程，需要消耗大量資源、能源，造成資源與能源緊缺，同時，這些材料性能差、壽命短，在很短的時間內就變成了難以處理的有害建筑垃圾，嚴重污染了水源、空氣，破壞了自然生態環境，人類面臨的生態危機也越來越嚴重，這些問題將極大地影響建筑、建材業和經濟社會可持續發展。

4 生態材料與技術

4.1 材料性能

世界是物質組成的，一切物質源于自然，物質是由原子、分子組成的，有些物質的形成過程需要半年、一年、數年、甚至數萬年、數億年，其經歷與形成的時間越久、條件越好，物質的品質就越好，也越珍貴。

現代人工合成材料大都違反自然規律，將取于自然的一些很穩定的資源性物質進行破壞，把已經形成的、性能很穩定的物質破壞成分子、甚至原子，再送往工廠當成原料，用人工合成技術，來制成物質（產品）。

筆者在一些研討會、培訓課程上講過：位于河北趙縣的我國古建趙洲橋，修建至今已有1400多年了，至今完好，可以斷定，如無人為或自然破壞因素，趙洲橋的壽命可能還有1400年，甚至數千年，難怪美國工程師協會立碑稱贊之。趙洲橋所用材料基本上都是采用優質天然石材砌成，所用石材在采用之前，已經自然形成數千年、數萬年，加上精巧設計施工，這決定了趙洲橋的千年品質。

假設我們用現代材料和技術方法來建造趙洲橋，將趙洲橋上所有石頭取出，用破碎機粉碎成石塊、石子、石粉，再加水泥、砂、外加劑，加工成“人造石”、“文化石”，用來建成趙洲橋，那趙洲橋能有100年壽命就不錯了。

我們祖先用石灰、石膏、稻草、甚至泥土做粘合劑、裝飾材料、防水材料，美觀、防水、保溫、透氣、調溫、調濕、舒適健康，壽命可以達到幾十年、幾百年，上千年，而且是真正的低碳、節能和生態。

4.2 材料應用

筆者在近30年的理論研究與應用實踐中，體會很深。通過對材料認識的不斷深刻，深深感到材料的靈性、慧根、能力，已大大高于人的所能，這包括思維、感應、速度、力量、能量等，這個世界沒有物質的作用，人類是不可能存在的，更別想有什么作為。作為研究人員，必須尊重并崇尚物質，只要能善用，自然已經給我們恩賜的一切應有盡有，用不著我們自作聰明，顛三倒四做一些自己都弄不懂的東西。崇尚、善待、善用材料，是我們未來要努力做到的事情。

生態建材的研發、生產、推廣與使用取得了一些進展，但產品單一，品種少，總體上發展緩慢。一方面理論研究方面還很薄弱，專業技術程度和水平還不夠，致使一些產品的研發、生產和應用進入誤區，達不到應有的目標。與化學建材相比，宣傳推廣的投入不夠。要引領生態建材產業的發展，必須加強理論研究和宣傳推廣工作；另一方面，市場的長效機制還未建立起來，這需要發揮行業協會的作用，加強行業凝聚力，內引外聯，做好產業鏈，發揮專業技術力量，使產品多元化、系列化、系統化、高端化，重點扶持一批企業發展起來，做大做強。

5 生態建材的生態意義

世界各國都在重視生態環境保護，甚至投入巨資改善生態環境，但往往事與愿違，因為在政治與經濟利益面前，人們就容易變的冷漠，迷失方向。

人的意念和行為能影響自然、甚至能改變自然，但人的任何意念和行為不可能取代自然，任何人為的生態完全是自我感覺，是沒有實際意義的，因為世界上有很多科學家的研究與實驗已經充分證實了這一點。

居住建筑上所用的材料無論有多么生態，室內環境有多么環?；蛴幸嬗诮】?，但室外環境很差，滿地垃圾，成群蚊蠅，空氣中迷漫著嗆人的煙塵，生態建材還有用嗎？眾所周知，現在人口上千萬的大城市空氣污染嚴重，空氣中PM2.5 對人體有害，但我們不可能將居室完全密閉起來，一直不開窗透氣，把人悶在居室內，這樣做法的危害可能會比吸入PM2.5的危害更大。

生態建材，從意義上講，是材料、建筑與人、自然環境和諧，要遵循客觀自然規律、自然法則，不能違背自然規律和自然法則。生態是建立在良好的自然生態的基礎之上的，任何人為的生態不可能有多大的生態效應，只有順應自然，才是最生態的。生態建材不能犧牲自然、損害自然，不能“人為生態”，更不能假借生態名義追名逐利。

6 生態建材的材性與應用問題

化學建材大多是分子聚合并形成膜的原理，而生態建材為多孔的結構材料，利用硅、鋁、鈣、活性粘土等無機礦物膠凝技術為主。

無機膠凝材料的生態性很好，本身就具有調溫、調濕、吸附和凈化空氣中有害物和異味的功能與作用，其天然特性所具有的穩定性可以保持幾十年、幾百年、幾萬年，甚至永恒。比如土壤中的可凝膠成分，就可以永恒不變。

如果我們在無機膠凝材料中，大量使用有機化學成膜物或添加劑來生產生態建材產品，化學膠粘劑的膜會完全封閉材料凝膠過程中形成的網狀微孔，最終直接影響到材料的調溫、調濕和空氣凈化功能，致使生態功能性材料不能發揮出應有的功能和作用。在這方面，北京環益美高分子聚合物研究所研制生產的具有天然特性的生態多功能樹脂型可分散系列膠粉。參考文獻：《生態多功能樹脂型可分散系列膠粉的應用范圍》www·zgjf·com 中國膠粉與膩子網，作者：北京環益美高分子聚合物研究所總工程師 周廣德）。已經多家科研單位、大專院校測試及生產廠家驗證，用于富含硅、鋁、鈣等粘土與礦物材料用凝膠材料，也可與乳膠等一些化學材料配合使用?？梢匀〉幂^滿意的效果。

化學合成膠粘劑（如乳膠類、聚乙烯醇類、環氧樹脂、油漆等）成膜困難，需要使用大量助劑幫助成膜，有些助劑對人體和環境危害很大，穩定性不好、耐候性差、易老化，也直接影響到產品的最終壽命。

比如，我們用硅藻土，主要原因是它有多孔結構，具有吸附和凈化功能，而有些硅藻土供應廠商，將原生態的硅藻土磨成細粉、超細粉，把硅藻土自然形成的結構完全破壞了，也破壞了硅藻土的吸附和凈化功能，降低了硅藻土的價值和作用。

大多數硅藻泥壁材產品中，在大量使用乳膠、聚乙醇類材料的同時，要求施工前在墻基面上涂刷化學封閉底漆，施工完后，有的還刷化學罩面劑，這樣的產品、這樣的做法，用每平米上百元造價成本的硅藻泥壁材裝修，有何益？還不如用幾元錢的膩子粉實在，我把這個問題提出來，供大家思考。

作為專業廠家或專業技術人員，必須了解自然生態規律及特性，熟悉材料性能，弄清材料之間關系及相互之間作用機理，在原材料選擇、配方設計、制造過程、施工與使用過程，都要保持材料的天然生態特性，使其能夠自然地發揮應有的生態功能和作用。

7 生態建材發展應注意的三點問題

1)生態建筑、建材，對生態環境友好，但其作用也是有限的，人為因素才是影響生態環境的最大難題，只有增強人們的生態環保的思想意識，人人自覺做到生態和環保，就能夠達到生態環保目標。

2)反對盲目地集中進行大量建筑來擴充城市，盲目建筑的本身就是浪費資源、增加建筑垃圾、傷害自然生態環境。

3)盡可能節能資源。我們大量挖山掘地，把老祖宗留下的寶藏敗光，傷害自然，讓子孫后代難以生存。

8 結語

源于自然，回歸自然，生態建材產品應注重品質和效能，保持和發揮材料應有的生態功能和特性，生態建材產業的發展應遵循自然規律，更應保護自然生態環境，走可持續的和諧發展之路。