學習國外經驗,擴大對外交流——徐永模會長率團赴美、加考察建筑節(jié)能與節(jié)能建筑材料概況

  應美國波特蘭水泥協會(PCA)、美國混凝土協會(ACI)、美國建筑試驗與材料學會(ASTM)、美國綠色建筑委員會建筑環(huán)保設計認證機構(USGBC)、格雷斯公司(GRACE)、加拿大自然資源部能源中心(CETC)、加拿大抵押貸款與住房公司(CMHC)等單位的邀請,由中國建筑材料工業(yè)協會副會長、中國水泥制品工業(yè)協會會長徐永模為團長、建設部科技司、中國水泥制品工業(yè)協會、中國建材集團公司西安墻體材料設計研究院、中國水泥網、建筑材料工業(yè)質量認證管理中心、中國建材數量經濟監(jiān)理學會及建材工業(yè)協會有關部門參加的一行11人組成的建筑節(jié)能與節(jié)能建筑材料考察團,于2006年對上述單位進行了訪問、考察。這次考察的目的是了解美國、加拿大的水泥、混凝土工業(yè)情況;房屋建筑節(jié)能體系及標準、相關產業(yè)政策和措施;新型墻體材料和混凝土制品、節(jié)能保溫建筑材料和產品標準;學習美國、加拿大的建筑節(jié)能及產品標準編制程序、論證體系和機制;與有關企業(yè)及研發(fā)、認證機構交流信息。在訪問考察期間,代表團還參觀了波特蘭水泥協會的混凝土實驗室、結構實驗室、化學分析實驗室,美國混凝土協會實驗室、美國建筑試驗與材料學會實驗室、格雷斯公司的制作樣板間,美國西北大學材料學院混凝土實驗室,加拿大自然資源部能源中心節(jié)能示范樓、溫哥華不列顛哥倫比亞大學的節(jié)能建筑。 

  1、美國波特蘭水泥協會是全美和加拿大的水泥協會,有45家會員單位,分布在美國和加拿大,會員單位的水泥熟料生產能力分別占美國、加拿大的97%、100%,該協會共有工作人員94人,2006年預算開支2500萬美元(其中,1800萬美元來自于會費,700萬美元來自于出版物和舉辦會議的注冊資金),會員單位繳納會費的額度根據美國波特蘭水泥協會每年的預算,按每噸產量繳納,2005年為0.17元/噸、2006年為0.07元/噸、2007年預計為0.15元/噸。波特蘭水泥協會主要包括:加拿大水泥協會(波特蘭水泥協會在加拿大的分支機構)、建筑技術實驗室(CTL,波特蘭水泥協會的研究機構)、教育基金委員會(對開設硅酸鹽專業(yè)的高等院校開展課題研究提供資金支持,每年支持的項目有7~8個)、美國混凝土及地面材料協會(由施工單位組成,主要在公路建設方面)。

  波特蘭水泥協會的主要工作:技術研究、市場調查、人才培訓(對高等院校水泥專業(yè)的資金支持)三部分工作組成。

  建筑技術實驗室(CTL)因為每年有較高營利,根據美國的有關法律,波特蘭水泥協會是非營利機構,因此,CTL已相對獨立,但仍是波特蘭水泥協會的技術支撐。波特蘭水泥協會持有少量股份,美國高性能混凝土在建筑、橋梁的應用較為廣泛,美國規(guī)定橋梁的使用壽命在75年以上,目前,美國的高強混凝土一般在60~70MPa,在特殊部位也常常使用100 MPa的高強混凝土,設計131 MPa的高強混凝土已用于高層建筑中。在美國砼總量中25%~30%作預制混凝土構件,70%~75%為現澆混凝土(其中,40%為自流平混凝土)。

  混凝土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色建筑密切相關,綠色建筑這項工作在美國已開展10多年,近5年有飛躍性的發(fā)展,美國綠色建筑委員會制定了《綠色建筑評估體系——能源和環(huán)境設計先導》(簡稱“LEED”,相當于我國的標準規(guī)范)。

美國綠色建筑發(fā)展情況
                       2001年             2006年
公司成員(家)      1137               5500
地區(qū)性組織 (個)    0                  63
綠色標準建筑(座)   5                  349

  2002年在美國有2%的新建筑按綠色標準建造,到2010年,將由5%~10%的新建筑按綠色標準建造。水泥工業(yè)生產30年來,通過技術進步,已減少30%的能耗,到2010年,要在此基礎上再減少10%的能耗,并且75%的工業(yè)廢棄物得到再利用。

  波特蘭水泥協會為了幫助水泥企業(yè)開拓市場,提高工程的耐久性,減少維修,充分利用其它工業(yè)的廢棄物,專門為建筑商、房地產商出臺了19項綠色建筑的制造方法、38個案例、8個綠色建筑的標準。并對木質建筑與混凝土建筑進行了大量的對比與研究,得出的結論是:房屋建成后的前7年,木質建筑的能耗低于混凝土建筑,7年以后,木質建筑的能耗將高于混凝土建筑,同時還對鋼結構建筑與混凝土建筑進行了對比,得出混凝土建筑優(yōu)于鋼結構建筑的結論。這一研究結論,促進了混凝土建筑比例的提高,從而達到增加水泥的用量,擴大水泥市場的消費。另外,通過減化設計規(guī)范、各地巡回展覽、講座、技術支持、編制設計軟件、印刷宣傳材料免費送給開發(fā)商和建筑師等方式,推廣混凝土的應用。如高達345m、92層的CONDO HOTEL全部采用55~57MPa的高性能混凝土總量達11000 立方米。

  在民用建筑方面,波特蘭水泥協會根據水泥或水泥基材料的特點,總結出混凝土在民用建筑的優(yōu)點:持久、能耗效率高、節(jié)約維修費用、有利于環(huán)保、舒適性好、建筑投資低等。由于種種原因,在美國大部份民用建筑還是使用木材,同時在公共建筑中還面臨著鋼材的競爭,通過PCA和企業(yè)的努力,以及與政府聯合開展混凝土的推廣工作,在建筑工程中大量使用混凝土取得了明顯的成效。PCA在美國首府華盛頓還專門設立了辦公室,與政府和國會保持密切的聯系,時時宣傳使用混凝土的優(yōu)勢,以取得政府和國會的支持。目前混凝土民用建筑占全部民用建筑的比例已由1993年的3%提高到2005年占10%。

  另外,白水泥固有的修飾作用及與環(huán)境協調一致、低消耗、耐腐蝕等特點,在美國作裝飾混凝土呈上升趨勢,預計2007年將消耗2400萬立方米,主要用在人行道、廣場、車道、公共建筑物的裝飾等。

  2、美國混凝土協會(ACI)有工作人員88人,15000家會員單位,會員主要為商品混凝土商、工程承包商、房地產開發(fā)商、水泥廠、大型商場(如沃爾瑪)等,分布在150多個國家,其中,個人會員有14000人,其余為團體會員,在全球范圍內有3000多名專家自愿為其服務,2005年預算1365萬美元(其中:會費300萬、培訓費收入300~400萬、職能鑒定費300萬、廣告收入50萬、刊物銷售300萬),除出版《混凝土》雜志外、還出版《材料》和《工程》兩本刊物。

  美國混凝土協會不開展研發(fā)工作,但它有116個技術委員會,會員可以參加技術委員會,協會下設10個部門:工程部、認證部、教育培訓部、分會部、編輯部、會議部、市場部、財務部、會員工作部、網絡信息部。

  美國混凝土協會著重介紹了高性能混凝土在城市建設方面的應用,所謂高性能混凝土,美國混凝土協會給出的定義是:與普通混凝土相比,能達到的一些特殊質量要求,如攪拌、澆注、養(yǎng)護等方面的指標,包括早期強度、機械力學性能、密實度、高水化性、韌性、體積穩(wěn)定性、長期壽命等。強度(抗壓強度、抗折強度)、變形性、耐久性(抗?jié)B、抗凍等)、工作性、平整性、堿集料反應、早期開裂、界面性能等性能指標體現了混凝土的優(yōu)劣?!案咝阅芑炷痢睆?005年開始,才由“高強度混凝土”的名稱演變而來。

  高性能混凝土由于施工快速、壽命長、在橋梁和路面體系、預制和預應力混凝土、整體澆注、樁和基礎等工程得到應用,目前,除四個州外,在全美其它州均得到了積極的推廣。

  另外,美國近幾年自流平砼的發(fā)展速度很快,通過混凝土的自流平性能、砂漿和混凝土的變異性能及不會離析、對粗骨料的限制、超塑化劑的應用和低水灰比等達到自密實。粗骨料依靠自身重量充滿模板、容易通過鋼筋、離析的抵抗能力使混凝土的各組分均勻分布,傳統(tǒng)混凝土成型需要振動,勞動強度大,存在質量不均勻等缺陷,而利用自流平混凝土對模板的充實性、離析的抵抗力強等特點,可以快速施工,凍融性能較傳統(tǒng)混凝土能提高2倍。

  關于輸水管道在美國大口徑的一般用混凝土制品,而小口徑的一般用PVC,這種狀況與我國類似。這方面的權威數據由美砼管道協會掌握,由于時間原因,這次未能前往訪問。

3、美國試驗與材料學會國際組織(ASTM)是專門研究制定標準的國際組織,它于1898年在費城成立,是一個獨立的私人組織,不接受政府資助,為非營利性單位。年支出3000萬美元,75%的收入來自于標準方法與學術資料的銷售(其中的40%來自于美國以外國家和地區(qū)的購買資料的費用),25%來自于培訓費。ASTM有12000個標準,含實驗方法、指南、規(guī)范等,尤其以標準試驗方法而著名。

  ASTM有140個標準化委員會,32000個會員分布在世界各地,有3200個ASTM標準被67個國家和地區(qū)采用后,建立各自的國家和地區(qū)標準。ASTM執(zhí)行項目的基本原則,也是WTO針對國際組織所要求的,如透明度、開放度、全票通過、有效性(每5年確認一次,到8年沒有修訂,則該標準自動撤除)、緊密性(如有其它國際標準,則ASTM不會重復該項工作)等。

  ASTM已與47個國家簽定備忘錄協定(包括我國),目的是與各國標準組織建立良好的合作關系,并將所有ASTM標準送給47個國家,這些國家自動成為ASTM會員國,無需任何費用,但使用國應提供本國使用ASTM標準的年度報告,如使用情況(等效、等同、部分采納等)報ASTM,工業(yè)化發(fā)達國家需要付費。在140個技術委員會中有100個技術委員會有我國的專家參與,ASTM希望在制修訂標準中,有更多的聲音來自中國。中國采用ASTM標準大約500項,建立我們自己的國家標準。任何對ASTM有興趣的個人和團體都可以提出自己的建議,各技術委員會都有一個專業(yè)經理人,負責會議期間及會議之間的協調工作。水泥委員會有400個會員,水泥混凝土有1000個會員。它與ACI的區(qū)別是:ACI是負責設計與施工標準,只要涉及到實驗方法,都會參考ASTM標準;ASTM專門負責標準規(guī)范的實施,它們兩者之間有專門的協議。ASTM建立標準的步驟;是否需要(是否已有標準),如沒有類似的標準,那么ASTM會員就可以起草,由下而上的非常嚴謹的工作程序,起草標準之前,需要在網上公示,告知全球ASTM正在開展該項工作。

ASTM董事會主席實行輪值制,輪值期一年。

4、美國綠色建筑學會(USGBC)成立于1993年,屬非營利、非私人、非政府組織。有6500名會員,大部分為建筑師、設計師、綠色建筑生產商等,學會現有工作人員大約80人,在全國各地設立了70個分部,年度支出2500萬美元,經費的主要來源為會費、培訓費、會議收入三部分。該學會制定的綠色建筑評估體系——能源和環(huán)境設計先導(LEED)對全美國建筑都是適用的,從本質上說,LEED是評價指標體系,推廣綠色建筑的原因是經濟效益(易被購買與出租),評價綠色建筑是通過第三方評定,推廣綠色建筑主要是稅收優(yōu)惠(如房產稅),建筑工程申報時,如符合LEED的要求可以得到政府有關部門的快速批準(30~40天),否則將需要幾個月的時間,LEED不是強制標準,但各州政府以LEED為參考,在許多方面予以支持或財稅優(yōu)惠。在LEED出臺前,社會上各方都說自己是綠色建筑,LEED出臺后由建筑學會負責認證工作。地方政府在推廣LEED之后,因為在單位面積的土地上可以建更多的房屋,所以在資金上予以支持。有的地方政府通過強制性的手段來推廣私有建筑執(zhí)行LEED,但建筑學會認為這樣做不合適,因為這僅僅是推薦性標準,但對政府的建筑來說,強制推廣LEED是可行的,同樣是因為LEED是鼓勵性標準。美國綠色建筑學會正在努力制定建筑的強制性行業(yè)標準,一旦該標準出臺,那么它的指標將低于LEED。在認證工作方面,學會本身不開展該項工作,它通過有其審定通過的社會化的認證公司為其服務(認證公司由學會認定),申請認證企業(yè)與學會簽定合同,學會交給認證公司開展認證工作,認證公司按照申報企業(yè)得分情況給予相應的等級。通過認證的分為四等;LEED認證、LEED銀質認證、LEED金質認證、LEED鉑金認證。

5、格雷斯公司(GRACE)成立于1854年,2005年度銷售額達到26億美元,6400名員工分布在40多個國家,1953年在紐約證券上市,與建材相關的產品有:水泥助磨劑、混凝土外加劑、密封材料、保溫隔熱材料、包裝材料等。格雷斯公司在17個國家建立了自己的實驗室,研究人員200多人,其中一半在國外試驗室工作,研發(fā)經費2005年達到1730萬美元,占銷售額1.6%;2006年度研發(fā)經費達2280萬美元,占銷售額的1.8%;預計到2009年研發(fā)經費將達到4760萬美元,占當年銷售額的2.4%。格雷斯公司開發(fā)新產品的三條原則是:市場認可、顧客需要、技術可行。新產品的開發(fā)過程:計劃——中試——產品。格雷斯公司在國外投產的第一家生產企業(yè)就在我國的上海,在北京也有生產基地。該公司開發(fā)的水泥助磨劑與混凝土外加劑歷史較長,1931年就在麻省公路上使用,水泥助磨劑主要用于減少能耗和改進質量,水泥助磨劑的機理是讓熟料表面的鐵離子被溶解,使顆粒內部繼續(xù)水化,達到提高強度的目的。另外,歐洲標準要求水泥中的Cr6+要低于2PPm,波特蘭水泥一般在5~15PPm,因為在熟料燒成中Cr3+→Cr6+,加入助磨劑后起到氧化還原反應,由Cr6+→Cr3+從而降低了Cr6+的濃度。格雷斯公司的產品從1931年開始在水泥與混凝土中同時使用,研究開發(fā)的各類產品都考慮到外加劑的加入是否有利于混凝土性能的提高。當前,對水泥的要求從強度、耐久性等方面越來越嚴格,但礦山品位、原材料的質量越來越低,為了提高水泥的質量,最終提高混凝土的質量,那么外加劑的使用就顯得格外的重要。

6、加拿大自然資源部能源(CETC)中心成立于1998年,37家公司參與了中心工程樓的建設,為了加速技術研發(fā)和市場化需求,做到面向國內外開展的一項示范性工作,從房屋的門窗、墻體的隔熱保溫、LOW—E玻璃的使用,房屋的氣密性等整體考慮,取暖效率達到91%。為開展此項研究中心建造2棟房屋,一棟為標準的房屋,另一棟為測試房屋,各種新技術新產品在測試房屋上集成,測試房屋與標準房屋相比較,1:1的模擬建筑居住時的測試每天達63~200次、模擬家庭人口(2+2)、檢測實際消耗的能量(水、電、氣等)、模擬控制室有6000米的線路集中匯集在樓下的車庫,這套體系實際檢測了6年,研制的加熱裝置(生產熱水)比一般設備節(jié)能10%,加拿大政府綜合了這套設備的優(yōu)點,在加熱、凈化空氣中使用,實驗房屋淋浴后的熱水的熱量進行回收,使得7~10℃冷水變成20℃的溫水,同時將房間中呼出的熱空氣通過特制的膜,加熱室外進入房屋的冷空氣;反之,夏天也是一樣,由膜冷卻室外進入室內的熱空氣。電機由直流代替交流,節(jié)電達2/3,夏天節(jié)電達33%。在夏天同時使用遮陽設施,減少用電負荷。用以上技術建造了10000幢房屋,成本增長2%~3%,維修成本與標準房屋相差無幾,這些技術已被社會認可,并逐漸被建筑商采納,另外,針對現有房屋可以通過標定、檢測,再進行改造。

7、加拿大房屋抵押與房產公司(CMHC)是加拿大政府實施“零”能耗房屋的一個辦事機構,主要工作是為建造優(yōu)質房屋給予資金和技術支持,該公司提出了零能耗建筑的概念,公司由學者、施工單位、建材制造商等組成。零能耗建筑主要是為建筑師、開發(fā)商提出要求,節(jié)能、健康、低成本、建筑使用能耗盡量降低,零能耗建筑是技術集成,是社區(qū)整體的、持續(xù)發(fā)展計劃,降低環(huán)境負荷包括水、地、空氣的消耗。該公司在2005年7月宣布:在2007年建成6~12幢樣板房,2010年有社區(qū)規(guī)模的房屋1500幢,2030年全部新建住房實現零能耗,它是加拿大今后清潔能源的有效組成部分。加拿大是溫室氣體排放第四大國,房屋產生的溫室氣體占全國氣體排放的16%,每人每年排放二氧化碳5.6噸,其中一半來自房屋加熱和空調制冷、采光照明等。

加拿大單套房屋面積太大,為了減少房屋使用能源消耗,在保證房屋質量、健康、減少溫室氣體排放的同時,實現零能耗。具體辦法:采用太陽能取暖、制冷;門、窗材料的選擇和朝向的設計;高效維護結構體系的開發(fā);風力、水力、熱泵的統(tǒng)合利用;再生水、雨水的使用等。目前,加拿大房屋抵押與房產公司已從申報的20家建筑商中擇優(yōu)選擇6~12家施工單位,并設計了IDP軟件,開展該項工作。預計每幢房屋售價在5~10萬加元。

幾點感受:
(1)協會工作從為企業(yè)的具體化服務到促進行業(yè)發(fā)展。國外行業(yè)協會為企業(yè)服務已經將重點轉移到為企業(yè)積極開拓市場上來,進而促進了行業(yè)的發(fā)展。如美國波特蘭水泥協會,經過深入的調查研究,對比了混凝土建筑與木質建筑、混凝土建筑與鋼結構建筑的優(yōu)缺點,在投資成本、維修及舒適性方面做了大量細致的工作,提出了混凝土建筑的優(yōu)異性能,并與政府有關部門積極配合,在工業(yè)與民用建筑上推廣混凝土的使用,進而達到提高水泥的使用量,直接或間接地幫助企業(yè)擴大市場銷售。
(2)標準的不斷修訂。國外行業(yè)組織非常重視標準的制修訂工作,在標準的制修訂工作中,重視吸收國內外專家學者的作用,善用外腦,并聽取不同的意見,尤其是反對意見。在制修訂標準之前,特別注重標準制修定訂程序的確定,在公正、公開、公平的游戲規(guī)則下,調動方方面面的積極性。
(3)美國、加拿大都非常重視節(jié)能、環(huán)保工作。盡管他們的單位GDP能耗較低,環(huán)境質量、空氣質量也很好,但從我們所到之處聽到的或看到的,他們都非常重視節(jié)能、環(huán)保工作。尤其是建筑節(jié)能、環(huán)保工作,從原材料的選擇到建筑施工、從墻體保溫隔熱到門窗的設計、甚至窗戶的朝向都加以精心考慮,從太陽能的充分使用、到雨水收集、中水循環(huán)使用,都做了實實在在的工作,并成立了相應的機構。在環(huán)保方面,非常注重溫室氣體的排放,重視人、自然、環(huán)境的和諧與統(tǒng)一。
(4)改革開放以來,我國的經濟建設取得了巨大成績,這引起了國外建材行業(yè)的廣泛關注,我國是世界上最大的市場,吸引著世界各國的制造商、供應商,我國的節(jié)能、環(huán)保工作也引起各方面的關注,代表團所訪問的國外政府機構、協會和公司均表示愿意與我們在今后的工作中建立經常性的聯系、不斷溝通信息、加強合作,因此,應充分利用國際合作的機遇,學習、交流國外先進技術,認清形勢、常懷危機意識,轉變我們的觀念,在節(jié)能、環(huán)保方面、在循環(huán)經濟方面、在可持續(xù)發(fā)展等各個方面為會員單位服務和政府提供服務,引導和促進行業(yè)的發(fā)展和技術進步。
(5)鑒于這次考察時間短、內容多,在砼制品方面,適當時協會可專門組團,對美加相關協會、企業(yè)及施工現場進行深入考察訪問。 

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