天然石材与人造材料之比较

2023-07-12

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通常在设计或改造一个项目时,有许多建筑材料可供选择。虽然外观、实用性和成本在选择材料时起着重要作用,但可持续发展方面也要重点考虑。本文将介绍几种人工建筑材料是如何制造的,并将它们与天然石材进行比较,包括:人造石英石、瓷砖、表面烧结型和预制混凝土。在材料的外观和使用方式上它们有一定的相似之处,但在材料的制造方式上有很大的区别。每种材料的制造过程都会对环境产生不同的影响。了解这些影响将帮助你对材料的最佳使用做出更明智的决定,也确保为人、项目和环境的平衡创造一个可持续方案。

人造石英石

首先,让我们探讨一下人造石英石,这是一种经常用于室内的材料,特别是用于各种台面。它有各种各样的颜色、图案和纹理。该产品由天然材料和人造材料组合而成,包括石英、树脂、颜料等。它是一种坚硬、致密、无孔的材料,通常只用于室内,因为树脂在户外使用时不具有紫外线稳定性。人造石英石的制造通常模仿流行的天然石材,特别是白色大理石,但往往没有天然石材多样的变化和脉络。因为它含有石英,人造石英有时被作为一种天然和环保的材料进行销售。然而,如下图人造石英石的制造过程所示,情况并非如此。

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人造石英石的制造过程 


人造石英石的制造过程包括许多能源和资源密集型步骤。首先,石英从地下开采出来,然后被粉碎。还需要其他几种添加剂,如聚酯、树脂、酸、醇、苯乙烯、过氧化物等以产生一系列的化学反应。这些添加剂材料都必须被制造出来,然后运到制造厂,在那里它们被混合并放入模具、压实、加热、固化,以制造出石板。由于人造石英是以石板形式制造和安装的,因此在大型台面应用中,接缝会很明显。此外,虽然人造石英具有一定的耐热性,但它的耐热性低于天然石材。因为长期的热暴露可能造成损害,它不能被用作辐射热的地板。

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瓷砖

瓷砖是另一种流行的建筑材料。瓷砖是一种耐磨的材料,适用于室内外的设计。瓷砖通常用于厨房和浴室的台面、地板、楼梯和窗台。它是一种相当薄的材料,通常只有1/2英寸厚。瓷砖在制造过程中的基本成分是粘土、沙子和各种长石矿物,因为它含有一些天然材料,所以瓷也经常被作为一种可持续材料进行销售。尽管瓷砖的生产模仿了大理石的美丽脉络,但下面概述的制造过程表明,使用许多其他材料和添加剂以及制造瓷砖所涉及的能源密集型工艺比天然石材产生了更大的环境影响。


瓷砖的制造过程 

粘土、长石等原材料必须首先从地下开采出来,然后运输到制造厂。接下来对所需原材料接收、储存和分类。油墨和釉料等添加剂也必须被运到制造厂,在那里进行进一步的分类、混合、成型、干燥和压制。在这个阶段,图案和釉料被涂在瓷的表面,然后用极高的温度将材料烧成最终的瓷产品并上釉。

表面打印烧结型

作为市场上相对较新的材料,表面打印烧结型,也被称为超紧凑表面型,是一种人造工程产品,密度大、耐用、抗污、抗热、抗划痕。该材料应用面广,包括室内厨房和浴室、外部应用如墙面覆盖和台面。这是因为该材料的厚度和耐用性,而且它的孔隙率低,不会因紫外线照射而褪色。印在其表面上的图案不会完全穿过材料,但这也意味着末端和边缘的颜色或图案可能与表面的其他部分不一样。表面烧结型材料由于其密度和硬度而增加了崩裂的风险。如果受到冲击,边缘特别容易损坏,而且难以修复。表面烧结型材料因其含有的天然材料,有时候被推销为是可持续的材料,但是,正如下面描述的制造过程所示,使用能源密集型的制造过程使表面烧结型的环境影响远远大于天然石材。

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预制混凝土

预制混凝土是一种非常受欢迎的建筑材料,由于它具有防火和隔音的功能,它广泛用于建筑围墙,特别是中低层公寓楼、酒店、汽车旅馆和办公室。预制混凝土是在一个模具中铸造的。为了控制产品质量、减少浪费,这一过程通常在施工现场以外进行。这种材料也被用于室内外的墙板、地板、甚至厨房台面。混凝土产品的颜色通常是灰色,但也可通过使用染料、颜料和酸性染色剂制成其他颜色。

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预制混凝土的部分成分是天然材料,如粗骨料和细骨料、水泥、水和外加剂。混凝土行业已经努力通过用粉煤灰(煤炭生产的副产品)替代其中的一些成分来减少对环境产生的重大影响。由于他们通过这种策略实现了对碳的减少,他们经常将他们的产品作为“绿色”产品来销售。预制混凝土有一些可持续的特点,比如它的热质量。工厂制造消耗的材料比现制的混凝土少,而且材料往往来源当地,这可以减少运输成本和排放。然而,正如下面概述的制造过程所示,制造预制混凝土所涉及的多步骤和能源密集型过程比天然石材造成的环境影响要大得多。

预制混凝土的制造 

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为了制造预制混凝土,首先需要原材料来制造水泥。矿物从地下开采出来,然后运输到水泥制造商及工厂。矿物在极高的温度下被加热,使用大量的能源并产生大量的有害排放物,包括二氧化硫、氧化氮和一氧化碳。预制混凝土还需要模具和钢筋。因此,首先还必须制造模具、收购钢材并运送到钢材制造商那里熔化并铸成钢筋。还需要骨料,骨料需经过开采、粉碎和分类。根据所需的表面处理,还需要其他添加剂和产品。这些材料与水混合,放入模具,并固化为最终产品。根据预制混凝土的最终用途,也许还需抛光、密封、打蜡。

天然石材

相对而言,天然石材有它的地质类型、颜色、厚度、脉络、纹理和表面处理。天然石材可用于多数场景,包括室内外的项目。只需要进行采石、制造、精加工和运输。创造天然石材不需要额外的材料或化学品。石头是由地球随时间自然形成的。有几种类型的天然石材,包括大理石和片麻岩,在地壳中经历了蜕变,其中极度的压力和热量将沉积物从一个多孔的材料转变为更硬和更密集的材料。这个过程在地下发生了数百万年。这意味着天然石材确实是一种可持续发展的材料,并具有许多其他属性,包括其耐久性、可回收性和它的美学应用。天然石材不含挥发性有机化合物(VOC),这意味着它不会释放出任何有害气体,是一种健康的材料。这是绿色建筑项目中需要考虑的一个特别重要的方面,无论是新的还是现有的住宅、商业、医疗、机构结构的内外部使用。

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可持续发展 

从整体可持续发展的角度来看,天然石材的环境影响比预制混凝土、人造石英、表面烧结型和瓷要低得多。这是由于天然石材在采石、制造、加工和运输过程中使用的资源极少。天然石材行业经常被批评使用了不能快速再生的原材料。然而,天然石材在地球上是很丰富的,几个世纪以来已经被证明是最耐用的材料之一。由于它也是混凝土、瓷和其他人造产品的重要成分,其他行业也广泛利用天然石材的供应。

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制造预制混凝土、人造石英、表面烧结型和瓷所使用的材料和所需的多步骤工艺也导致了较高的全球升温潜能值(GWP)。见以下图表:全球升温潜能值越大,在相同的时间范围内,与二氧化碳(CO2)相比,某种气体使地球变暖的程度就越大。通常,用于制造产品的电力是通过燃烧化石燃料(如煤、石油和天然气)产生的。这些过程会向大气中释放有害气体,包括二氧化碳(CO2)、甲烷、氧化亚氮等等。这些气体的释放在环境产品声明(EPD)中的测量报告显示产品对全球升温潜能值的影响、烟雾的产生、臭氧的消耗、水污染等信息。环境产品声明和健康产品声明(HPD)的使用在绿色建筑设计界正变得越来越广泛。这些标签充分披露了产品的全部成分和影响,确保了透明度。天然石材协会目前正在协调地板/铺装、外部覆层和住宅台面类别的天然石材的EPD和单一成分地质材料的HPD的开发工作。这些过程的影响已经被记录下来,并与使用相同环境标准的其他材料进行了系统性比较。在为项目选择可持续材料时,这些信息和支持绿色建筑设计的文件是宝贵的资源。


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