我國硅酸鈣板/纖維水泥板行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的探討

　　摘要：為實現(xiàn)我國硅鈣板/纖維水泥板行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，本文作者參照國外若干知名同行企業(yè)所實施的對策和經(jīng)驗，結(jié)合我國的實際情況，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、維修與廢棄對硅鈣板與蒸壓纖維水泥板可持續(xù)性的影響進行探討。

　　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"上，各國一致認可。會后UN增設(shè)了"可持續(xù)產(chǎn)品開發(fā)"工作組。現(xiàn)今國際上將"可持續(xù)性"（sustainability）作為評價產(chǎn)品的一項重要指標(biāo)。

　　近十年來我國硅鈣板/纖維水泥板行業(yè)發(fā)展迅猛，全國年總產(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，2010年有可能增至3億㎡。

　　為實現(xiàn)我國硅酸鈣板/纖維水泥板行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，參照國外若干知名同行企業(yè)所實施的對策和經(jīng)驗，結(jié)合我國的實際情況，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、維修與廢棄對硅酸鈣板與蒸壓纖維水泥板可持續(xù)性的影響進行了探討。

　　一、LCA用于對產(chǎn)品可持續(xù)性的評價

　　為全面、定量評估材料開發(fā)對環(huán)境負荷的影響，20世紀(jì)90年代中期起國際上開始采用"生命周期評估法"（Life Cycle Assessment，縮寫LCA）。該法針對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主要環(huán)節(jié)對天然資源的消耗和對環(huán)境的影響作出綜合性評估。

　　LCA法不僅適用于對現(xiàn)有產(chǎn)品對環(huán)境影響的評估、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價產(chǎn)品的可持續(xù)性并提出增進其可持續(xù)性的改進措施。

　　二、原材料對產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　2.1 纖維增強材

　　世界范圍內(nèi)停止使用溫石棉只是一個時間問題。國際公認的濕法工藝（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，是一個值得探索的方向。[Page]

　　幾種石棉代用纖維的相對比較（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石英砂不僅利用了工業(yè)廢渣，同時還可免去粉磨石英砂的能耗并降低產(chǎn)品成本。但在選用粉煤灰時應(yīng)對其化學(xué)組成與放射性物質(zhì)含量有一定的要求。

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

　　2.4 摻合料

　　國內(nèi)外有些企業(yè)在制造纖維水泥板或硅鈣板時摻加少量的微硅粉（4％左右），由于微硅粉中非晶態(tài)、高活性的SiO2含量可高達90％以上 。國內(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)致制品強度降低。

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

　   2.6 運輸

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

　　建議我國位于南方的硅鈣板/纖維水泥板生產(chǎn)廠可考慮采用水運。

　　三、生產(chǎn)過程對產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　3.1 工藝與裝備

　　國際上多年來已傾向于設(shè)計、制造與使用高生產(chǎn)率的纖維水泥板和硅鈣板的成型機，武漢建材工業(yè)設(shè)計研究院以自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計、制造了年生產(chǎn)能力為800萬㎡（按厚度為6mm計）的流漿機達到國際先進水平。國際上制造硅鈣板與纖維水泥板仍以抄取法為主流，國內(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)專家進一步深入、全面而又客觀地探討。

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

　　為減少用鍋爐產(chǎn)生蒸汽而釋放較多溫室氣體，國內(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纖維與基材的粘結(jié)與纖維增強作用的發(fā)揮均起重要作用，但磨漿的能耗較大，可高達800KWh/t，而在磨漿過程中不僅可使纖維束被松開以增進其對粉狀料的吸附能力，但同時又可使纖維被切斷而降低其平均長度。為此，應(yīng)確定最宜磨漿時間。

　　為減少用鍋爐產(chǎn)生蒸汽而釋放較多溫室氣體，國內(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。

　　木漿纖維長度對纖維水泥板斷裂韌性的影響

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　　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入污水管道。為節(jié)約用水、減少對環(huán)境的污染，國外知名企業(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，或僅對天花板作表面噴涂。為提高產(chǎn)品的附加值，尤其是增進外墻板的長期耐久性，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)量對產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　4.1 產(chǎn)品品種

　　國外生產(chǎn)硅鈣板與/或纖維水泥板的知名企業(yè)與我國同行業(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，為此用戶對產(chǎn)品有很廣闊的選擇余地，并可保持其產(chǎn)品較強的競爭力。

　　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，可進行更換；對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。

　　我國纖維水泥板生產(chǎn)企業(yè)迄今尚未對出廠的產(chǎn)品規(guī)定如此長的保質(zhì)期。值得注意的是國外有些企業(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)用對產(chǎn)品可持續(xù)性的影響

　　5.1 應(yīng)用技術(shù)

　　國外企業(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，給用戶提供內(nèi)容較詳盡的應(yīng)用指南、安裝手冊等。因為正確的安裝與使用才可確保制品的長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，雖造價較高，但施工效率高、適于冬季施工、使用中可靠性大、維修費用少。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

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　　東南亞若干國家與地區(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)臺灣9.21大地震的考驗）。

　　現(xiàn)澆輕質(zhì)復(fù)合墻體

　　正在安裝面板　　

復(fù)合墻

　　三種實心墻體的對比

　　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制品表面涂層的重新涂刷。國外的應(yīng)用實踐表明，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，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)涵能對比

　　5.3  廢棄

　　根據(jù)國外經(jīng)驗，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50年以上。到達使用壽命的此類板材，在拆卸過程中絕大多數(shù)會受到破損，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材是可再生的木漿、對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大氣的污染，尤其減少溫室氣體的排放?？捎玫外}粉煤灰或其他含硅高的工業(yè)廢渣代替全部或部分磨細石英砂。

　　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，有待進一步驗證。

　　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，以減輕對環(huán)境的影響。

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

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

　　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用。