學(xué)習(xí)國外經(jīng)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
1、美國波特蘭水泥協(xié)會是全美和加拿大的水泥協(xié)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(chǎn)能力分別占美國、加拿大的97%、100%,該協(xié)會共有工作人員94人,2006年預(yù)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(jù)美國波特蘭水泥協(xié)會每年的預(yù)算,按每噸產(chǎn)量繳納,2005年為0.17元/噸、2006年為0.07元/噸、2007年預(yù)計為0.15元/噸。波特蘭水泥協(xié)會主要包括:加拿大水泥協(xié)會(波特蘭水泥協(xié)會在加拿大的分支機構(gòu))、建筑技術(shù)實驗室(CTL,波特蘭水泥協(xié)會的研究機構(gòu))、教育基金委員會(對開設(shè)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(xié)會(由施工單位組成,主要在公路建設(shè)方面)。
波特蘭水泥協(xié)會的主要工作:技術(shù)研究、市場調(diào)查、人才培訓(xùn)(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(shù)實驗室(CTL)因為每年有較高營利,根據(jù)美國的有關(guān)法律,波特蘭水泥協(xié)會是非營利機構(gòu),因此,CTL已相對獨立,但仍是波特蘭水泥協(xié)會的技術(shù)支撐。波特蘭水泥協(xié)會持有少量股份,美國高性能混凝土在建筑、橋梁的應(yīng)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(shè)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(yù)制混凝土構(gòu)件,70%~75%為現(xiàn)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(guān),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(shè)計先導(dǎo)》(簡稱“LEED”,相當(dāng)于我國的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)建筑(座) 5 349
2002年在美國有2%的新建筑按綠色標(biāo)準(zhǔn)建造,到2010年,將由5%~10%的新建筑按綠色標(biāo)準(zhǔn)建造。水泥工業(yè)生產(chǎn)30年來,通過技術(shù)進步,已減少30%的能耗,到2010年,要在此基礎(chǔ)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(xié)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(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)。并對木質(zhì)建筑與混凝土建筑進行了大量的對比與研究,得出的結(jié)論是:房屋建成后的前7年,木質(zhì)建筑的能耗低于混凝土建筑,7年以后,木質(zhì)建筑的能耗將高于混凝土建筑,同時還對鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑的結(jié)論。這一研究結(jié)論,促進了混凝土建筑比例的提高,從而達(dá)到增加水泥的用量,擴大水泥市場的消費。另外,通過減化設(shè)計規(guī)范、各地巡回展覽、講座、技術(shù)支持、編制設(shè)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(yīng)用。如高達(dá)345m、92層的CONDO HOTEL全部采用55~57MPa的高性能混凝土總量達(dá)11000 立方米。
在民用建筑方面,波特蘭水泥協(xié)會根據(jù)水泥或水泥基材料的特點,總結(jié)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(lián)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(shè)立了辦公室,與政府和國會保持密切的聯(lián)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(xié)調(diào)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(yù)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(xié)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(chǎn)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(nèi)有3000多名專家自愿為其服務(wù),2005年預(yù)算1365萬美元(其中:會費300萬、培訓(xùn)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(xié)會不開展研發(fā)工作,但它有116個技術(shù)委員會,會員可以參加技術(shù)委員會,協(xié)會下設(shè)10個部門:工程部、認(rèn)證部、教育培訓(xùn)部、分會部、編輯部、會議部、市場部、財務(wù)部、會員工作部、網(wǎng)絡(luò)信息部。
美國混凝土協(xié)會著重介紹了高性能混凝土在城市建設(shè)方面的應(yīng)用,所謂高性能混凝土,美國混凝土協(xié)會給出的定義是:與普通混凝土相比,能達(dá)到的一些特殊質(zhì)量要求,如攪拌、澆注、養(yǎng)護等方面的指標(biāo),包括早期強度、機械力學(xué)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(yīng)、早期開裂、界面性能等性能指標(biāo)體現(xiàn)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(yù)制和預(yù)應(yīng)力混凝土、整體澆注、樁和基礎(chǔ)等工程得到應(yīng)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(yīng)用和低水灰比等達(dá)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(zhì)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(guān)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(quán)威數(shù)據(jù)由美砼管道協(xié)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(xué)會國際組織(ASTM)是專門研究制定標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方法與學(xué)術(shù)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(xùn)費。ASTM有12000個標(biāo)準(zhǔn),含實驗方法、指南、規(guī)范等,尤其以標(biāo)準(zhǔn)試驗方法而著名。
ASTM有140個標(biāo)準(zhǔn)化委員會,32000個會員分布在世界各地,有3200個ASTM標(biāo)準(zhǔn)被67個國家和地區(qū)采用后,建立各自的國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。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(rèn)一次,到8年沒有修訂,則該標(biāo)準(zhǔn)自動撤除)、緊密性(如有其它國際標(biāo)準(zhǔn),則ASTM不會重復(fù)該項工作)等。
ASTM已與47個國家簽定備忘錄協(xié)定(包括我國),目的是與各國標(biāo)準(zhǔn)組織建立良好的合作關(guān)系,并將所有ASTM標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)提供本國使用ASTM標(biāo)準(zhǔn)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(dá)國家需要付費。在140個技術(shù)委員會中有100個技術(shù)委員會有我國的專家參與,ASTM希望在制修訂標(biāo)準(zhǔn)中,有更多的聲音來自中國。中國采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)大約500項,建立我們自己的國家標(biāo)準(zhǔn)。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(shù)委員會都有一個專業(yè)經(jīng)理人,負(fù)責(zé)會議期間及會議之間的協(xié)調(diào)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(fù)責(zé)設(shè)計與施工標(biāo)準(zhǔn),只要涉及到實驗方法,都會參考ASTM標(biāo)準(zhǔn);ASTM專門負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實施,它們兩者之間有專門的協(xié)議。ASTM建立標(biāo)準(zhǔn)的步驟;是否需要(是否已有標(biāo)準(zhǔn)),如沒有類似的標(biāo)準(zhǔn),那么ASTM會員就可以起草,由下而上的非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞒绦?,起草?biāo)準(zhǔn)之前,需要在網(wǎng)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(xué)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(shè)計師、綠色建筑生產(chǎn)商等,學(xué)會現(xiàn)有工作人員大約80人,在全國各地設(shè)立了70個分部,年度支出2500萬美元,經(jīng)費的主要來源為會費、培訓(xùn)費、會議收入三部分。該學(xué)會制定的綠色建筑評估體系——能源和環(huán)境設(shè)計先導(dǎo)(LEED)對全美國建筑都是適用的,從本質(zhì)上說,LEED是評價指標(biāo)體系,推廣綠色建筑的原因是經(jīng)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(chǎn)稅),建筑工程申報時,如符合LEED的要求可以得到政府有關(guān)部門的快速批準(zhǔn)(30~40天),否則將需要幾個月的時間,LEED不是強制標(biāo)準(zhǔn),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(xué)會負(fù)責(zé)認(rèn)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(xué)會認(rèn)為這樣做不合適,因為這僅僅是推薦性標(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)。美國綠色建筑學(xué)會正在努力制定建筑的強制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),一旦該標(biāo)準(zhǔn)出臺,那么它的指標(biāo)將低于LEED。在認(rèn)證工作方面,學(xué)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(rèn)證公司為其服務(wù)(認(rèn)證公司由學(xué)會認(rèn)定),申請認(rèn)證企業(yè)與學(xué)會簽定合同,學(xué)會交給認(rèn)證公司開展認(rèn)證工作,認(rèn)證公司按照申報企業(yè)得分情況給予相應(yīng)的等級。通過認(rèn)證的分為四等;LEED認(rèn)證、LEED銀質(zhì)認(rèn)證、LEED金質(zhì)認(rèn)證、LEED鉑金認(rèn)證。
5、格雷斯公司(GRACE)成立于1854年,2005年度銷售額達(dá)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(guān)的產(chǎn)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(jīng)費2005年達(dá)到1730萬美元,占銷售額1.6%;2006年度研發(fā)經(jīng)費達(dá)2280萬美元,占銷售額的1.8%;預(yù)計到2009年研發(fā)經(jīng)費將達(dá)到4760萬美元,占當(dāng)年銷售額的2.4%。格雷斯公司開發(fā)新產(chǎn)品的三條原則是:市場認(rèn)可、顧客需要、技術(shù)可行。新產(chǎn)品的開發(fā)過程:計劃——中試——產(chǎn)品。格雷斯公司在國外投產(chǎn)的第一家生產(chǎn)企業(yè)就在我國的上海,在北京也有生產(chǎn)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(zhì)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(nèi)部繼續(xù)水化,達(dá)到提高強度的目的。另外,歐洲標(biāo)準(zhǔn)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(yīng),由Cr6+→Cr3+從而降低了Cr6+的濃度。格雷斯公司的產(chǎn)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(chǎn)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(dāng)前,對水泥的要求從強度、耐久性等方面越來越嚴(yán)格,但礦山品位、原材料的質(zhì)量越來越低,為了提高水泥的質(zhì)量,最終提高混凝土的質(zhì)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(shè),為了加速技術(shù)研發(fā)和市場化需求,做到面向國內(nèi)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(dá)到91%。為開展此項研究中心建造2棟房屋,一棟為標(biāo)準(zhǔn)的房屋,另一棟為測試房屋,各種新技術(shù)新產(chǎn)品在測試房屋上集成,測試房屋與標(biāo)準(zhǔn)房屋相比較,1:1的模擬建筑居住時的測試每天達(dá)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(chǎn)熱水)比一般設(shè)備節(jié)能10%,加拿大政府綜合了這套設(shè)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(nèi)的熱空氣。電機由直流代替交流,節(jié)電達(dá)2/3,夏天節(jié)電達(dá)33%。在夏天同時使用遮陽設(shè)施,減少用電負(fù)荷。用以上技術(shù)建造了10000幢房屋,成本增長2%~3%,維修成本與標(biāo)準(zhǔn)房屋相差無幾,這些技術(shù)已被社會認(rèn)可,并逐漸被建筑商采納,另外,針對現(xiàn)有房屋可以通過標(biāo)定、檢測,再進行改造。
7、加拿大房屋抵押與房產(chǎn)公司(CMHC)是加拿大政府實施“零”能耗房屋的一個辦事機構(gòu),主要工作是為建造優(yōu)質(zhì)房屋給予資金和技術(shù)支持,該公司提出了零能耗建筑的概念,公司由學(xué)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(shù)集成,是社區(qū)整體的、持續(xù)發(fā)展計劃,降低環(huán)境負(fù)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(xiàn)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(chǎn)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(diào)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(zhì)量、健康、減少溫室氣體排放的同時,實現(xiàn)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(shè)計;高效維護結(jié)構(gòu)體系的開發(fā);風(fēng)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(chǎn)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(shè)計了IDP軟件,開展該項工作。預(yù)計每幢房屋售價在5~10萬加元。
幾點感受:
(1)協(xié)會工作從為企業(yè)的具體化服務(wù)到促進行業(yè)發(fā)展。國外行業(yè)協(xié)會為企業(yè)服務(wù)已經(jīng)將重點轉(zhuǎn)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(xié)會,經(jīng)過深入的調(diào)查研究,對比了混凝土建筑與木質(zhì)建筑、混凝土建筑與鋼結(jié)構(gòu)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(xì)致的工作,提出了混凝土建筑的優(yōu)異性能,并與政府有關(guān)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂。國外行業(yè)組織非常重視標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作,在標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作中,重視吸收國內(nèi)外專家學(xué)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(biāo)準(zhǔn)之前,特別注重標(biāo)準(zhǔn)制修定訂程序的確定,在公正、公開、公平的游戲規(guī)則下,調(diào)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(zhì)量、空氣質(zhì)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(shè)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(yīng)的機構(gòu)。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(jīng)濟建設(shè)取得了巨大成績,這引起了國外建材行業(yè)的廣泛關(guān)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(yīng)商,我國的節(jié)能、環(huán)保工作也引起各方面的關(guān)注,代表團所訪問的國外政府機構(gòu)、協(xié)會和公司均表示愿意與我們在今后的工作中建立經(jīng)常性的聯(lián)系、不斷溝通信息、加強合作,因此,應(yīng)充分利用國際合作的機遇,學(xué)習(xí)、交流國外先進技術(shù),認(rèn)清形勢、常懷危機意識,轉(zhuǎn)變我們的觀念,在節(jié)能、環(huán)保方面、在循環(huán)經(jīng)濟方面、在可持續(xù)發(fā)展等各個方面為會員單位服務(wù)和政府提供服務(wù),引導(dǎo)和促進行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步。
(5)鑒于這次考察時間短、內(nèi)容多,在砼制品方面,適當(dāng)時協(xié)會可專門組團,對美加相關(guān)協(xié)會、企業(yè)及施工現(xiàn)場進行深入考察訪問。
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