無機防水材料節(jié)碳減排優(yōu)勢分析與探討

沐磊

一、前言

2020年9月，中國提出二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。為實現(xiàn)該目標，2021年10月24日，中共中央、國務院發(fā)布的《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確要求各行業(yè)大力發(fā)展綠色低碳產業(yè)，加快推動產業(yè)結構優(yōu)化升級并與綠色低碳產業(yè)深度融合。建筑業(yè)是我國國民經濟的重要支柱產業(yè)之一，建筑節(jié)能是一道不可跨越的關口，防水作為建筑行業(yè)的重要組成部分，未來應貼合“雙碳”政策，追求綠色可持續(xù)發(fā)展，用最低碳的方法實現(xiàn)不漏水的目標。

目前市面上的防水材料雖然種類很多，但從材料性質角度可以將其分為有機防水材料和無機防水材料兩大類，目前絕大多數(shù)文獻的研究焦點均集中于防水性能方面，對于這兩類防水材料在節(jié)能減排方面的對比尚未見相關文獻予以闡述和報道。從整個周期來看，防水材料的碳排放主要來自于材料生產加工、現(xiàn)場施工作業(yè)、回收再生這三個階段，本文擬從這三個階段對無機防水材料與有機防水材料進行碳排放對比，分析探討無機防水材料在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢。

表1 無機防水材料與有機防水材料產品生產環(huán)節(jié)碳排放數(shù)據(jù)對比表

二、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

1.生產環(huán)節(jié)的碳排放數(shù)據(jù)分析

任何一種產品的生產均需消耗一定的能源并由此產生二氧化碳的排放，為了便于比較無機防水材料和有機防水材料在生產環(huán)節(jié)的碳排放，表1將兩類材料的單位產品綜合能耗量值統(tǒng)一換算成工程應用中單位面積的碳排放量。根據(jù)表1數(shù)據(jù)，由于防水砂漿單位面積用量較大導致其碳排放高于水性有機防水涂料，但仍比高分子卷材和瀝青卷材這兩類市面主流防水材料分別降低至少53.34%和90.67%，除防水砂漿以外的無機防水材料單位面積碳排放比有機防水材料中碳排放最低的水性有機防水涂料降低至少76.8%，而與卷材相比最高降低率可達99.84%（此數(shù)據(jù)還未將卷材搭接部位重復部分的能耗計算在內），無機防水材料生產環(huán)節(jié)的碳排放量遠低于有機防水材料。

表2 無機防水材料和有機防水材料施工過程所需輔材及其碳排放對比表

2.施工環(huán)節(jié)碳排放數(shù)據(jù)分析

防水材料最終是為建筑工程所服務，分析一種材料的工程應用優(yōu)勢，不能只是單純地從各自的性能去進行對比分析，而是要將其放置于整個工程項目中比較各自的材料特性以及施工工藝對項目的綜合影響。本環(huán)節(jié)所要討論的碳排放，既要探討無機防水材料和有機防水材料各自施工工藝過程所耗輔材帶來的碳排放，還要考慮兩類材料對項目工期的影響而引發(fā)的整個項目碳排放的增減效應。

表3 無機防水材料和有機防水材料施工工期數(shù)據(jù)對比表

表4 工程項目施工每日用水、用電產生碳排放數(shù)據(jù)表

無機防水材料和有機防水材料在施工過程中所耗輔材及其碳排放對比數(shù)據(jù)如表2所示。除預鋪反粘卷材以外的其他有機防水材料在施工過程中由于砂漿找平層和細石混凝土保護層輔助工序必不可少，導致其單位面積所耗輔材帶來的碳排放量較高，預鋪反粘卷材雖然施工過程中無需砂漿找平層和細石混凝土保護層，但其施工特性決定其只適用于地下室底板（特殊情況下可用于側墻），地下室側墻和頂板、屋面等區(qū)域如繼續(xù)采用有機防水材料，砂漿找平層和細石混凝土保護層輔助工序依然需要，因此其并不能整體有效降低工程項目的碳排放。反觀無機防水材料，其在施工過程中單位面積所耗輔材帶來的碳排放量基本可忽略不計，且無需砂漿找平層和細石混凝土保護層，可整體有效降低工程項目的碳排放。

施工工期對整個項目的碳排放的影響重點體現(xiàn)于不同工期時間內整個項目所耗水電而帶來的碳排放的差異。為了直觀體現(xiàn)兩類防水材料各自施工工期對整個項目所耗水電而帶來的碳排放的影響，以50000m2單層地下室防水施工為例（其中底板25000m2、頂板22500m2、側墻2500m2），在按一級設防標準且施工人數(shù)相同（5人）、環(huán)境氣候理想狀態(tài)下，無機防水材料與有機防水材料的施工工期如表3所示（有機防水材料采用目前工程上常見的設防方案進行對比）。

通過表3可以看出，50000m2單層地下室防水采用無機防水材料進行設防，其工期最長只有110d，而采用有機防水材料進行設防，其最短工期也需要182d，工期相差72d。

工程現(xiàn)場用水通常由施工生產用水、施工機械用水、生活用水和消防用水四部分組成，但施工生產用水、施工機械用水是各施工工序所必需的，不因工期的增減而有所改變，而消防用水只是特殊情況下的臨時用水，因此真正受工期影響的只有生活用水量，同理，工程現(xiàn)場用電真正受工期影響的只有辦公、生活用電。參考《建筑施工計算手冊》中工程現(xiàn)場臨時供水、供電參考定額及計算公式，50000m2單層地下室工程施工每日消耗的辦公生活用水、用電量如表4所示。

結合表3和表4，50000m2單層地下室防水采用無機防水材料進行整體設防，工期可節(jié)約72d，所節(jié)約之工期可使整個項目因水電而帶來的碳排放降低約21.90t。通過對無機防水材料和有機防水材料在施工過程中所耗輔材帶來的碳排放以及各自施工工期對整個項目的碳排放的影響的對比分析可知，無機防水材料在施工環(huán)節(jié)可整體有效降低工程項目的碳排放。

表5 無機防水材料與有機防水材料產品回收環(huán)節(jié)碳排放數(shù)據(jù)對比表

3.回收再生環(huán)節(jié)碳排放數(shù)據(jù)分析

吳書安等在《再生混凝土路面磚全壽命周期碳排放的計算》一文中通過實際測算得出每拆除及運輸一噸廢棄混凝土的二氧化碳排放量為4.461kg，一噸廢棄混凝土破碎成再生骨料產生的二氧化碳排放量為4.676kg。無機防水材料由于已和混凝土結構融為一體，故其整個回收再生過程與混凝土同步進行，而有機防水材料的拆除過程雖與混凝土拆除過程同步，但回收再生過程與混凝土并不相同。安徽省地方標準《廢舊高分子材料加工基地管理規(guī)范》（DB34/T 2726-2016）中要求“加工生產系統(tǒng)綜合電耗應小于350kW h/噸廢舊高分子材料，水資源循環(huán)利用的情況下，新水消耗應小于1.2t/噸廢舊高分子材料”，國家標準《工程施工廢棄物再生利用技術規(guī)范》（GB/T50743-2012）要求“建筑物拆除產生的廢棄物的回收再生利用率應大于40%”，該要求值基本反映出目前現(xiàn)有技術條件下建筑廢棄物回收再利用及其能耗的平均水平。據(jù)此，仍以50000m2單層地下室工程為例（其中底板25000m2、頂板22500m2、側墻2500m2），混凝土平均厚度按300mm，容重按2.45t/m3計，混凝土總方量約為15000m3，總重量約為36750t。無機防水材料與有機防水材料回收再生環(huán)節(jié)的碳排放數(shù)據(jù)對比如表5所示。

通過表5可以看出，50000m2單層地下室防水采用有機防水材料進行設防時，在回收階段按40%回收利用所產生的最小碳排放量為45.9283t，而采用無機防水材料進行設防時，在回收階段按100%回收利用所產生的最大碳排放量僅為19.5531t，降幅達57.43%，且隨著有機防水材料回收利用率的上升，降幅值會進一步增大，這主要得益于無機防水材料無需找平層和保護層，以及無機防水材料是隨同混凝土同步回收利用且再生設備相對簡單，能源消耗相對較少。

三、結語

相較于有機防水材料，無機防水材料在材料生產加工、現(xiàn)場施工作業(yè)、回收再生三個環(huán)節(jié)均具有明顯的節(jié)能減排優(yōu)勢，可整體有效降低工程項目的碳排放，大力推廣無機防水材料對建筑領域的節(jié)能減排、資源節(jié)約和環(huán)境保護具有積極的意義。