15、替代建筑材料的生命周期评估

替代建筑材料的生命周期评估

1. 引言

在过去几十年里，人们对可持续设计的意识不断提高，促使众多研究人员探索建筑材料和技术领域的回收与再利用操作。研究早已证明，使用再生骨料生产可持续材料是可行的。他们尤其关注如何用废料替代常用的原生材料，这种替代有助于减少原材料的使用（原材料日益稀缺）、降低高能耗过程以及减少有害环境的排放，从而改善人类健康和生态系统的福祉。

相关研究涵盖了多种情况，包括使用工业骨料、农业废料、建筑和拆除废物、再生骨料以及由废料制成的轻骨料（LWAs），这些都可部分替代天然骨料。因此，从质量、环境和性能等方面对这些骨料的使用进行全面分析变得愈发必要。

本研究聚焦于通过冷粘结造粒工艺生产轻骨料，所用废料为工业固体废物焚烧产生的粉煤灰和高炉矿渣。冷粘结造粒工艺不仅无气体排放，而且在室温下进行，可显著节省能源消耗。

同时，本研究特别关注生命周期评估（LCA），它能评估所生产轻骨料的环境影响。LCA 这一方法近年来不仅在材料工程行业，还在电动汽车电池、生态设计过程、生物乙醇生产、现代农业纳米技术以及新冠疫情期间药品处理等新兴行业中得到广泛应用。前沿企业运用该方法识别产品生命周期中的各个环节，以适应欧洲的排放法规，使产品更具可持续性和竞争力。

2. 材料与方法

2.1 人造轻骨料

实验在那不勒斯帕特诺佩大学的实验室进行，采用冷造粒工艺，使用三种不同混合物生产轻骨料。粘结系统由以下三种主要成分组成：
- 波特兰水泥（EMC II/A - L 42.5R）；
- 城市固体废物焚烧产生的粉煤灰（MSWI）：根据欧洲法规，这些材料被归类为危险材料，使用或处置前必须进行预处理。