摘要：簡要介紹環境材料的概念，從提高材料性能、節約天然資源、充分利用廢棄物以及凈化環境方面討論道路建筑材料與環境之間的協調性;提出采用生命周期評價方法評價道路建筑材料與環境的協調性。

　　關鍵詞： 環境材料,環境協調性,生命周期評價

　　隨著我國公路事業的迅猛發展，道路建筑材料作為公路及其構筑物的物質基礎得到了大量的使用。而道路建筑材料原材料的采集會導致資源的枯竭;道路建筑材料的制造要消耗能量，產生與地球溫室效應和酸雨相關的污染;公路的改建和擴建又產生大量的建筑垃圾等。因此思考道路建筑材料的環境協調性是非常必要的，其關系到人與自然的協調發展和人類社會的可持續發展。

　　一、環境材料

　　自然環境是人類賴以生存和發展的基礎。但人類對自然平衡的干預已超過了自然界的再生能力和自我調節能力，使不同水平的自然平衡都已瀕臨自我修復的極限，從而引出了如資源枯竭、能源短缺和環境污染等問題[1]。

　　在此背景下, 20世紀90年代初, 日本學者山本良一等人首次提出了環境材料的概念, 受到世界各國材料工作者的積極響應。

　　環境材料英文名稱為Ecomaterials(Environmentally Conscious Materials或Ecological Materials)，可以解釋為具有環境意識的材料或生態學材料，強調的是材料在具有優良的使用性能的前提下還具有最佳的環境協調性。環境材料應該具備3個主要特征：在保證良好的使用性能的前提下，首先要節約資源和能源;減少環境污染，避免溫室效應和臭氧層的破壞;容易回收和再利用。

　　二、提高道路建筑材料的環境協調性

　　目前, 國內外道路建筑材料主要有混凝土、水泥、瀝青，一些回收再利用的廢棄物也用作道路建筑材料。按照環境材料的定義[2] , 道路建筑材料對環境的協調性的含義應是在滿足道路交通要求的前提下，更注重環境因素，能減輕對地球的環境負荷，有利于節約資源和保持生態平衡。

　　因此，應加強對道路建筑材料的科學技術研究，提高其對環境的協調性。

　　1、 提高材料性能，減少資源消耗

　　高性能水泥和高性能混凝土由于其性能優越，使用壽命延長，減少了維護和重建所需水泥和混凝土，節約大量資源和能源。因此，高性能水泥和高性能混凝土均體現出對環境的協調性[3]。

　　(1)高性能道路水泥

　　高性能道路水泥是具備高抗折強度、高耐久性、高耐疲勞極限、極低的f-CaO含量及低變形性能的一種新型膠凝材料[3]。

　　使用高性能道路水泥澆注路面，達到強度要求的水泥用量比普通水泥澆注降低15 %左右。同時，用高性能道路水泥修建的水泥混凝土路面剛度大、擴散荷載能力強、穩定性好，使用壽命長，減少返修所需的水泥和混凝土的用量 [3]。

　　(2)高性能道路混凝土

　　吳中偉教授[4]認為，高性能道路混凝土應具備優良工作性、高抗折強度、高耐疲勞極限、小變形性質、高耐久性，耐磨性等。

　　實現道路混凝土的高性能，除了要使用高性能道路水泥外，還須摻足夠數量的活性細摻料與復合高效外加劑。大量應用以工業廢液，尤其是紙漿黑液為原料改性制造的減水劑，以及在此基礎上研制的其他復合外加劑 [3]。

　　2、 廢棄物用做道路建筑材料的生產原料或燃料

　　廢棄物生產道路建筑材料，有兩種方式：一種是用作水泥原料或混合材以及煅燒水泥時的燃料，生產道路水泥;另一種是用作混凝土的活性摻料和混凝土的骨料，生產道路混凝土。

　　(1)用廢棄物生產道路水泥

　　廢棄物生產道路水泥主要有以下兩種方式： 一是利用其他工業廢渣或固體垃圾用作水泥的原料或混合材，減少甚至避免對自然資源石灰石和粘土的消耗，解決了大量溫室氣體CO2 的排放;二是利用可燃廢料作為生產道路水泥的燃料，節約了能源。水泥混合材利用的工業廢渣的數量最多，目前在我國水泥混合材中已經占到20 %左右[5] 。

　　(2)用廢棄物生產道路混凝土

　　道路混凝土主要組分水泥在生產時排放出大量溫室CO2 氣體等有害氣體與粉塵;混凝土體積的70 %～80 %為砂石骨料，大量粘土、石灰石和砂石等的開采，破壞自然環境和山川地貌，造成水土流失、河流改道等嚴重后果[3]。

　　在道路混凝土的生產中盡量多地摻加廢棄物，在保證路用性能的前提下，可更多的節約熟料水泥，降低對資源和能源的消耗以及對環境的污染。

　　3 、廢棄物直接作為道路建筑材料

　　廢棄物本身也可以直接作為道路建筑材料鋪筑道路 [3]。

　　(1)經過加工后作為一種新膠凝材料替代水泥或瀝青。如武漢水利電力大學侯浩波等利用工業礦渣、高鈣粉煤灰等為主要原料，加入高效活化劑，研制出一種新型水硬性膠凝材料;纖維素廢料用在瀝青混凝土中代替部分瀝青，其使用性能與普通的瀝青無明顯差異等。

　　(2)加工后作為一種新型混凝土。如生活垃圾經過簡單處理后得到的一種路用材料——固體生活垃圾混凝土;還有用下水道污泥和城市垃圾的焚燒灰與粉煤灰混合配制一種輕質混凝土等。

　　(3)作為混凝土集料用于道路基層。如玻璃、高爐爐渣、飛灰(粉煤灰) 等可用做基層穩定材料。

　　(4)舊的道路混凝土再生。再生的水泥混凝土料，可用作非穩定基層性集料、穩定基層集料，還可用作面層新混凝土混合料的集料，碾碎后還可做瀝青混合料、基層和底基層的集料;回收的舊瀝青混凝土可以在加熱后與瀝青和石料重新拌和生產新的瀝青混合料，也可磨細成均勻的混合料，與一定的乳化瀝青、水泥拌和做基層;另外，利用再生集料鋪設的道路混凝土還可以再利用，且“重新利用再生集料”的混凝土能達到需的性能。

　　4 具有凈化汽車尾氣功能的道路建筑材料

　　汽車尾氣已經成為一個嚴重的大氣污染源，開發具有凈化汽車尾氣功能的道路建筑材料，是建設環保型道路的需要。

　　光催化劑二氧化鈦可以在太陽光的照射下將汽車尾氣中的NOX、CO 和碳氫化合物(CH) 等氧化成HNO3、CO2 和H2O，而達到凈化空氣的效果。日本已經率先利用這一原理開發出具有光催化作用的混凝土和一種具有光催化作用的路面材料[3]。

　　三、科學系統地評價道路建筑材料與環境的協調性

　　道路建筑材料與環境的協調性強調的是一個系統的概念，不能只看生產或使用過程中的某一個環節。如果沒有系統工程的觀點，設計生產出的道路建筑材料就有可能在一個方面反映出綠色，而在其它方面則是黑色，評價時難免失之偏頗甚至誤導。

　　作為評價和解決環境問題的有效工具，生命周期評價(Life Cycle Assessment，簡稱為LCA)可以用來評價道路建筑材料的環境協調性。LCA 是對材料從制造、使用到回收、廢棄物處理的全過程中，進行環境污染、能源和資源消耗與環境影響大小評價的一種方法，由定義目標與確定范圍、清單分析、影響評價和改善評價4個相互聯系的有機部分組成[6]。LCA經過30多年的發展已經成為一種比較成熟的分析方法，其應用已覆蓋整個工業社會，涉及到工業產品及生產工藝的設計、評價、改善和環境政策制訂等諸多方面。在道路建筑材料領域建立生命周期評價的理論和方法體系，可為道路建筑材料的可持續發展以及與環境相協調性的評價提供科學依據和方法。

　　四、結束語

　　綜上所述，我們應當更加注意人與自然的協調發展，加強對道路建筑材料的科學技術研究，有效地提高和科學系統地評價其與環境的協調性，從而實現人類社會的可持續發展。

　　參考文獻:

　　[ 1 ] 段聯合,曹勝斌. 科學技術哲學教程[ M ] . 北京: 科學出版社,2003-9.

　　[ 2 ] 山本良一, 著, 王天民, 譯. 環境材料[ M ] . 北京: 化學工業出版社, 1997-1.

　　[ 3 ] 趙聯芳 , 傅大放 , 錢春香. 論道路建筑材料的環境協調性[ J ] . 公路交通科技, 2003 , 20(4) : 12 - 15.

　　[ 4 ] 吳中偉. 高性能混凝土(HPC) 的發展趨勢與問題[ J ] . 建筑技術, 1998 , 29 (1) : 8 - 13.

　　[ 5 ] 高長明. 水泥工業與環境保護[ J ] . 新世紀水泥導報, 1996 , 2(3) : 3 - 6.

　　[ 6 ] 楊建新. 面向產品的環境管理工具: 產品生命周期評價[ J ] .環境科學, 1999 , 20 (1) : 100 - 103.

　　本文選自《科學技術與工程》。  《科學技術與工程》是中國科協主管，中國技術經濟學會主辦的學術性期刊。2001年創刊，半月刊，期刊號：CN11-4688/T，ISSN1671-1815。