我國(guó)硅酸鈣板/纖維水泥板行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的探討

　　摘要：為實(shí)現(xiàn)我國(guó)硅鈣板/纖維水泥板行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，本文作者參照國(guó)外若干知名同行企業(yè)所實(shí)施的對(duì)策和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，就原材料的選用與輸送，生產(chǎn)工藝過程中的節(jié)電、節(jié)水與環(huán)保，產(chǎn)品的品種、質(zhì)量與耐久性，產(chǎn)品的應(yīng)用、維修與廢棄對(duì)硅鈣板與蒸壓纖維水泥板可持續(xù)性的影響進(jìn)行探討。

　　引言

　　1987年UN首次提出"可持續(xù)發(fā)展"的戰(zhàn)略。1992年UN"環(huán)境與發(fā)展大會(huì)"上，各國(guó)一致認(rèn)可。會(huì)后UN增設(shè)了"可持續(xù)產(chǎn)品開發(fā)"工作組?，F(xiàn)今國(guó)際上將"可持續(xù)性"（sustainability）作為評(píng)價(jià)產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

　　近十年來我國(guó)硅鈣板/纖維水泥板行業(yè)發(fā)展迅猛，全國(guó)年總產(chǎn)能由上世紀(jì)末不足3000萬㎡增加到2億㎡。根據(jù)規(guī)劃院預(yù)測(cè)，2010年有可能增至3億㎡。

　　為實(shí)現(xiàn)我國(guó)硅酸鈣板/纖維水泥板行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，參照國(guó)外若干知名同行企業(yè)所實(shí)施的對(duì)策和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，就原材料的選用與輸送，生產(chǎn)工藝過程中的節(jié)電、節(jié)水與環(huán)保，產(chǎn)品的品種、質(zhì)量與耐久性，產(chǎn)品的應(yīng)用、維修與廢棄對(duì)硅酸鈣板與蒸壓纖維水泥板可持續(xù)性的影響進(jìn)行了探討。

　　一、LCA用于對(duì)產(chǎn)品可持續(xù)性的評(píng)價(jià)

　　為全面、定量評(píng)估材料開發(fā)對(duì)環(huán)境負(fù)荷的影響，20世紀(jì)90年代中期起國(guó)際上開始采用"生命周期評(píng)估法"（Life Cycle Assessment，縮寫LCA）。該法針對(duì)材料在原材料的獲取、生產(chǎn)過程、使用與維修以及廢棄四個(gè)主要環(huán)節(jié)對(duì)天然資源的消耗和對(duì)環(huán)境的影響作出綜合性評(píng)估。

　　LCA法不僅適用于對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響的評(píng)估、環(huán)境協(xié)調(diào)型新產(chǎn)品的開發(fā)，也適用于不同產(chǎn)品的比較。目前主要用此法來評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可持續(xù)性并提出增進(jìn)其可持續(xù)性的改進(jìn)措施。

　　二、原材料對(duì)產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　2.1 纖維增強(qiáng)材

　　世界范圍內(nèi)停止使用溫石棉只是一個(gè)時(shí)間問題。國(guó)際公認(rèn)的濕法工藝（抄取法、流漿法）制造非石棉硅鈣板與蒸壓纖維水泥制品，最適宜的石棉代用纖維是經(jīng)化學(xué)處理（硫酸鹽處理）的木漿纖維或稱纖維素纖維。 制造硅鈣板/纖維水泥板所用木漿纖維應(yīng)該立足于國(guó)內(nèi)。另外，使用回收的廢紙纖維作原料生產(chǎn)纖維水泥板，是一個(gè)值得探索的方向。[Page]

　　幾種石棉代用纖維的相對(duì)比較（表中1-高，2-中，3-低）

　　制造纖維水泥板應(yīng)盡可能減少水泥或水泥中熟料的用量，國(guó)內(nèi)外有些生產(chǎn)蒸壓纖維水泥板的企業(yè)，用消石灰代替部分水泥是符合節(jié)能減排要求的。

　　國(guó)內(nèi)外制造硅鈣板的企業(yè)一般均用消石灰作為鈣質(zhì)材料，因此生產(chǎn)硅鈣板的總能耗（包括膠凝材料生產(chǎn)能耗）應(yīng)明顯低于蒸壓纖維水泥板。

　　2.2  膠凝材料

　　表2 低鈣粉煤灰與碎玻璃的化學(xué)成分（wt-％）

　　2.3  硅質(zhì)材料

　　使用粉煤灰代替磨細(xì)石英砂不僅利用了工業(yè)廢渣，同時(shí)還可免去粉磨石英砂的能耗并降低產(chǎn)品成本。但在選用粉煤灰時(shí)應(yīng)對(duì)其化學(xué)組成與放射性物質(zhì)含量有一定的要求。

　　雖至今尚未見到國(guó)外有關(guān)用碎玻璃制造硅鈣板與蒸壓纖維水泥板的報(bào)道，但可值得一試，需注意碎玻璃的Na2O含量較高是否會(huì)對(duì)制品的蒸壓過程與制品性能有所影響。

　　2.4 摻合料

　　國(guó)內(nèi)外有些企業(yè)在制造纖維水泥板或硅鈣板時(shí)摻加少量的微硅粉（4％左右），由于微硅粉中非晶態(tài)、高活性的SiO2含量可高達(dá)90％以上 。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)硅鈣板和纖維水泥板的企業(yè)均100％地利用生產(chǎn)過程中未硬化的板坯，制成料漿后重新使用。

　　絕大多數(shù)企業(yè)均將半成品板后加工過程中產(chǎn)生的邊角廢料、碎屑與細(xì)粒，經(jīng)收集、粉磨后作為摻合料使用。[Page]

　　2.5 配方

　　纖維水泥板配方中木漿纖維的含量取決于纖維的樹種、磨漿后纖維的打漿度以及纖維在纖維水泥料漿中分布的均勻性，一般在7％-9％范圍內(nèi)。纖維含量過大，由于分布不均勻，反而導(dǎo)致制品強(qiáng)度降低。

　　對(duì)防火的硅鈣板而言，則木漿纖維的含量一般在5％以下。當(dāng)用磨細(xì)石英砂作為硅質(zhì)材料時(shí)，最好在制品中不含剩余的未參與反應(yīng)的石英砂粉。

　   2.6 運(yùn)輸

　　原材料的長(zhǎng)途運(yùn)輸既消耗大量燃油，又使空氣受到污染，應(yīng)當(dāng)重視運(yùn)輸對(duì)能源與環(huán)境的影響。原材料的長(zhǎng)途運(yùn)輸既消耗大量燃油，又使空氣受到污染。

　　建議我國(guó)位于南方的硅鈣板/纖維水泥板生產(chǎn)廠可考慮采用水運(yùn)。

　　三、生產(chǎn)過程對(duì)產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　3.1 工藝與裝備

　　國(guó)際上多年來已傾向于設(shè)計(jì)、制造與使用高生產(chǎn)率的纖維水泥板和硅鈣板的成型機(jī)，武漢建材工業(yè)設(shè)計(jì)研究院以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)、制造了年生產(chǎn)能力為800萬㎡（按厚度為6mm計(jì)）的流漿機(jī)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。國(guó)際上制造硅鈣板與纖維水泥板仍以抄取法為主流，國(guó)內(nèi)則流漿法與抄取法并行發(fā)展。生產(chǎn)此類板材以何種工藝為主值得行業(yè)專家進(jìn)一步深入、全面而又客觀地探討。

　　由于木漿纖維的磨漿對(duì)纖維與基材的粘結(jié)與纖維增強(qiáng)作用的發(fā)揮均起重要作用，但磨漿的能耗較大，可高達(dá)800KWh/t，而在磨漿過程中不僅可使纖維束被松開以增進(jìn)其對(duì)粉狀料的吸附能力，但同時(shí)又可使纖維被切斷而降低其平均長(zhǎng)度。為此，應(yīng)確定最宜磨漿時(shí)間。

　　為減少用鍋爐產(chǎn)生蒸汽而釋放較多溫室氣體，國(guó)內(nèi)外很多企業(yè)均使用天然氣或熱輕油等清潔燃料，有條件企業(yè)則可利用發(fā)電廠排放的廢蒸汽。

　　3.2 節(jié)能

　　由于木漿纖維的磨漿對(duì)纖維與基材的粘結(jié)與纖維增強(qiáng)作用的發(fā)揮均起重要作用，但磨漿的能耗較大，可高達(dá)800KWh/t，而在磨漿過程中不僅可使纖維束被松開以增進(jìn)其對(duì)粉狀料的吸附能力，但同時(shí)又可使纖維被切斷而降低其平均長(zhǎng)度。為此，應(yīng)確定最宜磨漿時(shí)間。

　　為減少用鍋爐產(chǎn)生蒸汽而釋放較多溫室氣體，國(guó)內(nèi)外很多企業(yè)均使用天然氣或熱輕油等清潔燃料，有條件企業(yè)則可利用發(fā)電廠排放的廢蒸汽。

　　木漿纖維長(zhǎng)度對(duì)纖維水泥板斷裂韌性的影響

[Page]

　　3.3 節(jié)水

　　用濕法生產(chǎn)硅鈣板與纖維水泥板，工藝用水的耗量極大。例如，一年產(chǎn)量為2000萬㎡的、擁有兩條抄取工藝線的纖維水泥板廠，每日的循環(huán)用水量約為 360 m3，過去經(jīng)一周即將如此大量的工藝用水全部排放進(jìn)入污水管道。為節(jié)約用水、減少對(duì)環(huán)境的污染，國(guó)外知名企業(yè)均在設(shè)法采取有效的措施。

　　3.4 板面噴涂

　　國(guó)外知名企業(yè)用于室外的硅鈣板與纖維水泥板均在出廠前經(jīng)噴涂處理，不僅使產(chǎn)品有好的外觀，更主要的是可提高產(chǎn)品的耐久性。

　　迄今我國(guó)絕大多數(shù)硅鈣板與纖維水泥板生產(chǎn)廠僅生產(chǎn)表面未經(jīng)噴涂的素板，或僅對(duì)天花板作表面噴涂。為提高產(chǎn)品的附加值，尤其是增進(jìn)外墻板的長(zhǎng)期耐久性，筆者再次呼吁有條件的企業(yè)盡早建立噴涂工藝線。

　   四、品種、質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　4.1 產(chǎn)品品種

　　國(guó)外生產(chǎn)硅鈣板與/或纖維水泥板的知名企業(yè)與我國(guó)同行業(yè)相比，其最大特色在于產(chǎn)品的品種多、用途廣以及表面的色彩與紋理的多樣化，為此用戶對(duì)產(chǎn)品有很廣闊的選擇余地，并可保持其產(chǎn)品較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　Promat公司硅鈣板用于Tyne隧道的防火襯砌

　　4.2 產(chǎn)品的質(zhì)量與耐久性

　　國(guó)外有些知名企業(yè)均將纖維水泥板使用的保質(zhì)期定為50年，在保質(zhì)期限內(nèi)，若制品在使用過程中發(fā)生質(zhì)量上的問題，可進(jìn)行更換；對(duì)室外使用的表面有涂層的制品，涂層的保質(zhì)期一般定為15年。

　　我國(guó)纖維水泥板生產(chǎn)企業(yè)迄今尚未對(duì)出廠的產(chǎn)品規(guī)定如此長(zhǎng)的保質(zhì)期。值得注意的是國(guó)外有些企業(yè)正在力求提高室外用纖維水泥制品表面涂料的抗老化性 。

　　五、應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　5.1 應(yīng)用技術(shù)

　　國(guó)外企業(yè)均相當(dāng)重視產(chǎn)品的售后服務(wù)及指導(dǎo)產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)。在出售產(chǎn)品的同時(shí)，給用戶提供內(nèi)容較詳盡的應(yīng)用指南、安裝手冊(cè)等。因?yàn)檎_的安裝與使用才可確保制品的長(zhǎng)期耐用與建筑物的可持續(xù)性。

　　5.2 節(jié)能建筑上的應(yīng)用

　　硅鈣板、纖維水泥板與絕熱材料復(fù)合用于輕型建筑結(jié)構(gòu)作為墻體，可減少墻體的熱損耗、降低建筑物的使用能耗、減少溫室氣體的排放并提高居住的舒適性。

　　很多歐美國(guó)家將此類板材用于外墻外絕熱的干式覆面系統(tǒng)，與濕式抹面系統(tǒng)相比較，雖造價(jià)較高，但施工效率高、適于冬季施工、使用中可靠性大、維修費(fèi)用少。既可用于新的節(jié)能建筑，也可用于既有建筑的節(jié)能改造。

　　外墻外絕熱干式覆面系統(tǒng)（dry cladding system）的構(gòu)造

　　用James Hardie 外墻板作為覆面板建造的住宅

[Page]

　　東南亞若干國(guó)家與地區(qū)自20世紀(jì)90年代后期以來在公寓樓、辦公樓與某些公共建筑中推廣使用"現(xiàn)澆輕質(zhì)復(fù)合墻體"。我國(guó)近些年來在浙江、遼寧等省也開始逐步推廣。這種墻體主要用輕鋼龍骨作為骨架，用硅鈣板或纖維水泥板作為面層，在空腔內(nèi)澆注輕集料混凝土（由水泥、粉煤灰、廢棄EPS加工成的微粒等組成）。目前以用作公寓樓的分戶墻、辦公樓、旅館等的非承重隔墻居多，還較少用作外墻。這種墻體除了有節(jié)能、隔音、防火與可吊裝等特性外，還具有很高的抗地震能力（經(jīng)臺(tái)灣9.21大地震的考驗(yàn)）。

　　現(xiàn)澆輕質(zhì)復(fù)合墻體

　　正在安裝面板　　

復(fù)合墻

　　三種實(shí)心墻體的對(duì)比

　　5.3 維修

　　使用于室外的纖維水泥制品在使用過程中的維修主要是對(duì)制品表面涂層的重新涂刷。國(guó)外的應(yīng)用實(shí)踐表明，涂層與纖維水泥的粘結(jié)性優(yōu)于木材，纖維水泥保持涂料的能力約為木材的2倍。若纖維水泥外墻板的表面涂層能在使用過程中受到很好的保護(hù)，則可經(jīng)15年再重新涂刷一次，而木板表面的涂層則經(jīng)8年即要重新涂刷。[Page]

　　兩種有涂層的纖維水泥外墻板、有涂層的木質(zhì)板與飾面粘土磚50年使用期的內(nèi)涵能對(duì)比

　　5.3  廢棄

　　根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求并經(jīng)正確安裝、合理使用并及時(shí)維修的纖維水泥外墻板的使用壽命一般不少于50年。用于室內(nèi)的纖維水泥板與硅鈣板的正常使用壽命可達(dá)50年以上。到達(dá)使用壽命的此類板材，在拆卸過程中絕大多數(shù)會(huì)受到破損，因而不宜再重復(fù)使用。其中大部分廢棄后的板材可作為制造水泥熟料的原料，部分則可作為制造硅鈣板或纖維水泥板的摻合料。

　　六、結(jié)  論

　　1、硅鈣板與纖維水泥板的可持續(xù)性主要取決于原材料的生產(chǎn)與制品的制造對(duì)環(huán)境的影響、制品的耐久性與使用壽命、使用過程中的維修、可循環(huán)使用性以及在建筑物中使用的能效。

　　2、硅鈣板與蒸壓纖維水泥板所用增強(qiáng)材是可再生的木漿、對(duì)人體無害并適用于濕法生產(chǎn)工藝。制硅鈣板所用膠凝材料可用消石灰或消石灰與水泥的混合物，制蒸壓纖維水泥板所用膠凝材料有可能使用摻有多種混合材的復(fù)合水泥，因而可顯著減輕膠凝材料對(duì)大氣的污染，尤其減少溫室氣體的排放。可用低鈣粉煤灰或其他含硅高的工業(yè)廢渣代替全部或部分磨細(xì)石英砂。

　　3、用抄取法或流漿法制造硅鈣板與纖維水泥板，何種工藝更符合可持續(xù)發(fā)展，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

　　4、在硅鈣板與纖維水泥板生產(chǎn)過程中應(yīng)采取必要的措施節(jié)能、節(jié)水，以減輕對(duì)環(huán)境的影響。

　　5、為增進(jìn)制品的外觀和提高制品（尤其是外墻板）的耐久性，應(yīng)在制品出廠前進(jìn)行表面噴涂處理。為減少VOC對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的影響，應(yīng)使用無機(jī)涂料或低溶劑的有機(jī)涂料。

　　6、為滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需要，應(yīng)增加產(chǎn)品的品種，尤應(yīng)發(fā)展作被動(dòng)防火用的硅鈣制品。

　　7、應(yīng)力求提高制品的耐久性，使其使用壽命達(dá)到50年以上。

　　8、應(yīng)向用戶提供詳盡而又具體的制品應(yīng)用指南，保證施工質(zhì)量與建筑物的可持續(xù)性。

　　9、應(yīng)確保板面涂料的質(zhì)量以減少制品在使用過程中的維修費(fèi)用。