我国硅酸钙板/纤维水泥板行业可持续发展的探讨
水泥 CCPA协会专家组成员、教授、博士 沈荣熹 2010-01-12
摘要：为实现我国硅钙板/纤维水泥板行业的可持续发展，本文作者参照国外若干知名同行企业所实施的对策和经验，结合我国的实际情况，就原材料的选用与输送，生产工艺过程中的节电、节水与环保，产品的品种、质量与耐久性，产品的应用、维修与废弃对硅钙板与蒸压纤维水泥板可持续性的影响进行探讨。
引言
1987年UN首次提出"可持续发展"的战略。1992年UN"环境与发展大会"上，各国一致认可。会后UN增设了"可持续产品开发"工作组。现今国际上将"可持续性"（sustainability）作为评价产品的一项重要指标。
近十年来我国硅钙板/纤维水泥板行业发展迅猛，全国年总产能由上世纪末不足3000万㎡增加到2亿㎡。根据规划院预测，2010年有可能增至3亿㎡。
为实现我国硅酸钙板/纤维水泥板行业的可持续发展，参照国外若干知名同行企业所实施的对策和经验，结合我国的实际情况，就原材料的选用与输送，生产工艺过程中的节电、节水与环保，产品的品种、质量与耐久性，产品的应用、维修与废弃对硅酸钙板与蒸压纤维水泥板可持续性的影响进行了探讨。
一、LCA用于对产品可持续性的评价
为全面、定量评估材料开发对环境负荷的影响，20世纪90年代中期起国际上开始采用"生命周期评估法"（Life Cycle Assessment，缩写LCA）。该法针对材料在原材料的获取、生产过程、使用与维修以及废弃四个主要环节对天然资源的消耗和对环境的影响作出综合性评估。
LCA法不仅适用于对现有产品对环境影响的评估、环境协调型新产品的开发，也适用于不同产品的比较。目前主要用此法来评价产品的可持续性并提出增进其可持续性的改进措施。
二、原材料对产品可持续性的影响
2.1 纤维增强材
世界范围内停止使用温石棉只是一个时间问题。国际公认的湿法工艺（抄取法、流浆法）制造非石棉硅钙板与蒸压纤维水泥制品，最适宜的石棉代用纤维是经化学处理（硫酸盐处理）的木浆纤维或称纤维素纤维。 制造硅钙板/纤维水泥板所用木浆纤维应该立足于国内。另外，使用回收的废纸纤维作原料生产纤维水泥板，是一个值得探索的方向。[Page]
几种石棉代用纤维的相对比较（表中1-高，2-中，3-低）
制造纤维水泥板应尽可能减少水泥或水泥中熟料的用量，国内外有些生产蒸压纤维水泥板的企业，用消石灰代替部分水泥是符合节能减排要求的。
国内外制造硅钙板的企业一般均用消石灰作为钙质材料，因此生产硅钙板的总能耗（包括胶凝材料生产能耗）应明显低于蒸压纤维水泥板。
2.2 胶凝材料
表2 低钙粉煤灰与碎玻璃的化学成分（wt-％）
2.3 硅质材料
使用粉煤灰代替磨细石英砂不仅利用了工业废渣，同时还可免去粉磨石英砂的能耗并降低产品成本。但在选用粉煤灰时应对其化学组成与放射性物质含量有一定的要求。
虽至今尚未见到国外有关用碎玻璃制造硅钙板与蒸压纤维水泥板的报道，但可值得一试，需注意碎玻璃的Na2O含量较高是否会对制品的蒸压过程与制品性能有所影响。
2.4 掺合料
国内外有些企业在制造纤维水泥板或硅钙板时掺加少量的微硅粉（4％左右），由于微硅粉中非晶态、高活性的SiO2含量可高达90％以上 。国内外生产硅钙板和纤维水泥板的企业均100％地利用生产过程中未硬化的板坯，制成料浆后重新使用。
绝大多数企业均将半成品板后加工过程中产生的边角废料、碎屑与细粒，经收集、粉磨后作为掺合料使用。[Page]
2.5 配方
纤维水泥板配方中木浆纤维的含量取决于纤维的树种、磨浆后纤维的打浆度以及纤维在纤维水泥料浆中分布的均匀性，一般在7％-9％范围内。纤维含量过大，由于分布不均匀，反而导致制品强度降低。
对防火的硅钙板而言，则木浆纤维的含量一般在5％以下。当用磨细石英砂作为硅质材料时，最好在制品中不含剩余的未参与反应的石英砂粉。
2.6 运输
原材料的长途运输既消耗大量燃油，又使空气受到污染，应当重视运输对能源与环境的影响。原材料的长途运输既消耗大量燃油，又使空气受到污染。
建议我国位于南方的硅钙板/纤维水泥板生产厂可考虑采用水运。
三、生产过程对产品可持续性的影响
3.1 工艺与装备
国际上多年来已倾向于设计、制造与使用高生产率的纤维水泥板和硅钙板的成型机，武汉建材工业设计研究院以自主知识产权设计、制造了年生产能力为800万㎡（按厚度为6mm计）的流浆机达到国际先进水平。国际上制造硅钙板与纤维水泥板仍以抄取法为主流，国内则流浆法与抄取法并行发展。生产此类板材以何种工艺为主值得行业专家进一步深入、全面而又客观地探讨。
由于木浆纤维的磨浆对纤维与基材的粘结与纤维增强作用的发挥均起重要作用，但磨浆的能耗较大，可高达800KWh/t，而在磨浆过程中不仅可使纤维束被松开以增进其对粉状料的吸附能力，但同时又可使纤维被切断而降低其平均长度。为此，应确定最宜磨浆时间。
为减少用锅炉产生蒸汽而释放较多温室气体，国内外很多企业均使用天然气或热轻油等清洁燃料，有条件企业则可利用发电厂排放的废蒸汽。
3.2 节能
由于木浆纤维的磨浆对纤维与基材的粘结与纤维增强作用的发挥均起重要作用，但磨浆的能耗较大，可高达800KWh/t，而在磨浆过程中不仅可使纤维束被松开以增进其对粉状料的吸附能力，但同时又可使纤维被切断而降低其平均长度。为此，应确定最宜磨浆时间。
为减少用锅炉产生蒸汽而释放较多温室气体，国内外很多企业均使用天然气或热轻油等清洁燃料，有条件企业则可利用发电厂排放的废蒸汽。
木浆纤维长度对纤维水泥板断裂韧性的影响
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3.3 节水
用湿法生产硅钙板与纤维水泥板，工艺用水的耗量极大。例如，一年产量为2000万㎡的、拥有两条抄取工艺线的纤维水泥板厂，每日的循环用水量约为 360 m3，过去经一周即将如此大量的工艺用水全部排放进入污水管道。为节约用水、减少对环境的污染，国外知名企业均在设法采取有效的措施。
3.4 板面喷涂
国外知名企业用于室外的硅钙板与纤维水泥板均在出厂前经喷涂处理，不仅使产品有好的外观，更主要的是可提高产品的耐久性。
迄今我国绝大多数硅钙板与纤维水泥板生产厂仅生产表面未经喷涂的素板，或仅对天花板作表面喷涂。为提高产品的附加值，尤其是增进外墙板的长期耐久性，笔者再次呼吁有条件的企业尽早建立喷涂工艺线。
四、品种、质量对产品可持续性的影响
4.1 产品品种
国外生产硅钙板与/或纤维水泥板的知名企业与我国同行业相比，其最大特色在于产品的品种多、用途广以及表面的色彩与纹理的多样化，为此用户对产品有很广阔的选择余地，并可保持其产品较强的竞争力。
Promat公司硅钙板用于Tyne隧道的防火衬砌
4.2 产品的质量与耐久性
国外有些知名企业均将纤维水泥板使用的保质期定为50年，在保质期限内，若制品在使用过程中发生质量上的问题，可进行更换；对室外使用的表面有涂层的制品，涂层的保质期一般定为15年。
我国纤维水泥板生产企业迄今尚未对出厂的产品规定如此长的保质期。值得注意的是国外有些企业正在力求提高室外用纤维水泥制品表面涂料的抗老化性 。
五、应用对产品可持续性的影响
5.1 应用技术
国外企业均相当重视产品的售后服务及指导产品的应用技术。在出售产品的同时，给用户提供内容较详尽的应用指南、安装手册等。因为正确的安装与使用才可确保制品的长期耐用与建筑物的可持续性。
5.2 节能建筑上的应用
硅钙板、纤维水泥板与绝热材料复合用于轻型建筑结构作为墙体，可减少墙体的热损耗、降低建筑物的使用能耗、减少温室气体的排放并提高居住的舒适性。
很多欧美国家将此类板材用于外墙外绝热的干式覆面系统，与湿式抹面系统相比较，虽造价较高，但施工效率高、适于冬季施工、使用中可靠性大、维修费用少。既可用于新的节能建筑，也可用于既有建筑的节能改造。
外墙外绝热干式覆面系统（dry cladding system）的构造
用James Hardie 外墙板作为覆面板建造的住宅
[Page]
东南亚若干国家与地区自20世纪90年代后期以来在公寓楼、办公楼与某些公共建筑中推广使用"现浇轻质复合墙体"。我国近些年来在浙江、辽宁等省也开始逐步推广。这种墙体主要用轻钢龙骨作为骨架，用硅钙板或纤维水泥板作为面层，在空腔内浇注轻集料混凝土（由水泥、粉煤灰、废弃EPS加工成的微粒等组成）。目前以用作公寓楼的分户墙、办公楼、旅馆等的非承重隔墙居多，还较少用作外墙。这种墙体除了有节能、隔音、防火与可吊装等特性外，还具有很高的抗地震能力（经台湾9.21大地震的考验）。
现浇轻质复合墙体
正在安装面板
复合墙
三种实心墙体的对比
5.3 维修
使用于室外的纤维水泥制品在使用过程中的维修主要是对制品表面涂层的重新涂刷。国外的应用实践表明，涂层与纤维水泥的粘结性优于木材，纤维水泥保持涂料的能力约为木材的2倍。若纤维水泥外墙板的表面涂层能在使用过程中受到很好的保护，则可经15年再重新涂刷一次，而木板表面的涂层则经8年即要重新涂刷。[Page]
两种有涂层的纤维水泥外墙板、有涂层的木质板与饰面粘土砖50年使用期的内涵能对比
5.3 废弃
根据国外经验，质量符合标准要求并经正确安装、合理使用并及时维修的纤维水泥外墙板的使用寿命一般不少于50年。用于室内的纤维水泥板与硅钙板的正常使用寿命可达50年以上。到达使用寿命的此类板材，在拆卸过程中绝大多数会受到破损，因而不宜再重复使用。其中大部分废弃后的板材可作为制造水泥熟料的原料，部分则可作为制造硅钙板或纤维水泥板的掺合料。
六、结 论
1、硅钙板与纤维水泥板的可持续性主要取决于原材料的生产与制品的制造对环境的影响、制品的耐久性与使用寿命、使用过程中的维修、可循环使用性以及在建筑物中使用的能效。
2、硅钙板与蒸压纤维水泥板所用增强材是可再生的木浆、对人体无害并适用于湿法生产工艺。制硅钙板所用胶凝材料可用消石灰或消石灰与水泥的混合物，制蒸压纤维水泥板所用胶凝材料有可能使用掺有多种混合材的复合水泥，因而可显著减轻胶凝材料对大气的污染，尤其减少温室气体的排放。可用低钙粉煤灰或其他含硅高的工业废渣代替全部或部分磨细石英砂。
3、用抄取法或流浆法制造硅钙板与纤维水泥板，何种工艺更符合可持续发展，有待进一步验证。
4、在硅钙板与纤维水泥板生产过程中应采取必要的措施节能、节水，以减轻对环境的影响。
5、为增进制品的外观和提高制品（尤其是外墙板）的耐久性，应在制品出厂前进行表面喷涂处理。为减少VOC对环境的污染和对人体的影响，应使用无机涂料或低溶剂的有机涂料。
6、为满足国内外市场的需要，应增加产品的品种，尤应发展作被动防火用的硅钙制品。
7、应力求提高制品的耐久性，使其使用寿命达到50年以上。
8、应向用户提供详尽而又具体的制品应用指南，保证施工质量与建筑物的可持续性。
9、应确保板面涂料的质量以减少制品在使用过程中的维修费用。
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