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混凝土生產綠色化途徑

放大字體  縮小字體 發布日期:2005-04-13  來源:中國建筑材料科學研究院水泥所  作者:王玲 高春勇 白杰 田培
核心提示:混凝土生產綠色化途徑

  
    100多年來,混凝土作為用量最大的結構工程材料,為人來建造現代化社會的物質文明立下了汗馬功勞。同時,混凝土的生產與使用消耗了大量的礦產資源,大量的能源,也給地球環境帶來了不可忽視的負作用。作為當今最大宗的人造材料,水泥混凝土實現了綠色化生產,對節約資源、能源和人保護環境具有特別重大的意義。

    混凝土生產綠色化的途徑主要表現在以下方面:
    
    降低水泥用量,開發新的水泥品種
。改變水泥品種,降低單方混凝土中的水泥用量,將大大減少由于混凝土需求量越來越大帶來的溫室氣體排放和粉塵污染。從配制綠色混凝土的角度考慮,就應這盡量提高膠凝材料中礦物摻和料(粉煤灰、磨細礦渣、天然沸石粉、硅粉等)的活性和摻加比例,盡量減少水泥的用量。

    另外,調整水泥產業結構、提高水泥質量、提高水泥品種方面還有很多工作可做,如生產環保型膠凝材料。

    大量利用工業廢渣,減少自然資源和能源的消耗。固體廢渣的利用,建筑業占主導作用,如粉煤灰和煤矸石在我國年產量近3億——4億T, 雖然可以開展其他領域的綜合利用,但數量有限,只有用于水泥混凝土中才有可能解決問題。要減少因水泥生產而排放的CO2 、SO3幾,惟一有效的措施是充分利用工業廢渣。高性能混凝土能夠科學地大量使用礦物摻和料,既能提高混凝土性能,又可減少對增加熟料水泥產量的需求;既可減少燃燒熟料時CO2的排放,又因大量利用粉煤灰、礦渣及其他工業廢料而有利于保護環境。

   另一方面水泥廠也應生產高摻量混合材的水泥以適應各種工程的需要。

    此外,生產出摻量達到50%~60%的高摻量粉煤灰混凝土,可能是我國建材行業既要保持熟料總量不變而又能滿足經濟快速增長的需求的最有效途徑。

    使用人造骨料、海砂、再生骨料等多種代用骨料,保護天然資源。近些年來,由于混凝土用量越來越大,混凝土的骨料資源出現了嚴重危機,因此必須開發新的混凝土骨料,并且要實現資源的可循環利用。

    人造骨料就是以一些天然材料或工業廢渣、城市垃圾、下水道污泥為原材料制得的混凝土骨料。可以用來生產人造骨料的工業廢料很多,高爐礦渣、電爐氧化礦渣、銅渣、粉煤灰等。除此之外,還有粉煤灰陶粒、黏土頁巖陶粒等人造輕骨料。使用輕骨料還可制造輕質混凝土材料,減輕建筑物的自重,提高建筑物的保溫隔熱性能,減少建筑能耗。

    用海砂取代山砂和河砂作混凝土的細骨料,是解決混凝土細骨料資源問題的有效辦法。海砂的資源很豐富,但是海砂中含有鹽分、氯離子,容易使鋼筋銹蝕,硫酸根離子對混凝土也有很強的侵蝕作用。此外,海砂顆粒較細,且粒度分布均一,很難形成級配;有些海砂混有較多的貝殼類輕物質。目前已經開發一些對海砂中鹽分的處理方法,例如散水自然清洗法、機械清洗法、自然放置法。對于海砂的級配問題,主要采取摻人粗碎砂的辦法進行調整,使之滿足級配要求。一般將廢混凝土經過清洗、破碎分級和按一定比例相互配合后得到的骨料稱為再生骨料。由于利用廢棄的混凝土,需要一系列加工和分離處理,成本較高,所以我國廢棄混凝土利用進程較慢。

    使用綠色混凝土外加劑,防止室內環境污染,保護人體健康。混凝土外加劑在現代混凝土材料和技術中起著重要作用,選擇優質的混凝土外加劑可以提高混凝土的強度、改善混凝土的性能、節省生產能耗、保護環境等。它在高性能混凝土、預拌混凝土中扮演著重要的角色,并促進了混凝土新技術的發展。

    要實現混凝土綠色化,在外加劑方面也要下功夫,要使用無毒、無污染的混凝土外加劑,并開發新型高效能減水劑,提高混凝土質量,配置了綠色混凝土。同時,大量應用以工業廢液生產的外加劑,幫助其他工業消化處液體排放物,促進廢物利用。
  
    注重混凝土的工作性,節省人力,減少振搗,降低環境噪音。良好的工作性是使混凝土質量均勻、獲得高性能的前提。沒有良好的工作性就不可能有良好的耐久性。良好的工作性可使施工操作方便而加快施工進度,改善勞動條件,有利于環境保護。工作性的提高會使混凝土的填充性、自流平性和均勻性得以提高,并為混凝土的生產和施工走向機械化、自動化提供可能性。

    提高混凝土結構的安全使用壽命,減少因修補或拆除舊混凝土結構物造成的浪費。由于近年來混凝土建筑物早期破壞事故頻繁發生,人們認識到延長混凝土建筑的安全使用期是最經濟的措施;不少重要結構物已按100年安全使用期進行設計,如美國對橋梁的耐久性要求為120年。

    推廣商品混凝土技術,減少環境污染。商品混凝土采用集中生產與統一供應,能為采用新技術與新材料,實行嚴格質量控制,改進施工方法,保證工程質量創造有利的條件,在質量、效率、需求、能耗、環保等方面,具有無可比擬的合理性,與可持續發展有著密切的聯系。國內外的實踐表明:采用商品混凝土一般可以提高勞動生產率一倍以上,節約水泥10%-15%,降低工程成本5%左右,同時可以保評工程質量,節約施工用地,減少粉塵污染,實現文明施工,具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

    促進廢混凝土的再生循環,保護生態環境。我國每年從舊建筑物上拆下來的建筑垃圾中的廢混凝土就有1360萬t ,加上每年新建房屋產生4000萬t 的建筑垃圾所產生的廢混凝土,其巨大處理費用和由此引發的環境問題也十分突出。因此,將廢棄混凝土用來再生循環生產混凝土對節省能源和資源,保護生態環境具有重要意義。

    開發和應用再生混凝土,一方面可大量利用廢棄的混凝土,經處理后作為循環再生骨料來替代天然骨料,從而減少建筑業對天然骨料的消耗;另一方面,還可在其配制過程中摻人一定量的粉煤灰等工業礦渣,這又充分利用了工業廢渣;同時再生混凝土的開發應用還從根本上解決了天然骨料日益匾乏及大量混凝土廢棄物造成生態環境日益惡化等問題,保證了人類社會的可持續發展。目前再生骨料主要用于配制中低強度的混凝土。

    大力推廣高性能混凝土。高性能混凝土是一種新型高技術混凝土,相比普通混凝土在性能上有了較大的提高。高性能混凝土在配制上的特點是低水膠比、摻加足夠數量的礦物摻和料和高效外加劑。

    高性能混凝土是混凝土可持續發展的出路,是水泥基材料發展方向,是對傳統混凝土的重大突破,在節能、節料、工程經濟、勞動保護以及環境等方面都具有重要意義,是一種環保型、集約型的新型材料,可稱為“綠色混凝土”。

    加強混凝土綠色化生產的系統研究,建立混凝土綠色度量化評價體系。加強混凝土從原材料選擇、配合比設計、試驗標準、施工規范等的系統研究,在研究的基礎上建立混凝土綠色度量化評價體系。混凝土的綠色度是混凝土生產過程與環境、資源、能源的協調程度。綠色度量化評價體系應做到科學,符合實際,且表達方式上做到通俗化、簡單易懂,能為廣大的工程設計、生產和施工人員所接受和理解,使其能在實踐中很好地應用,指導推廣混凝土綠色化生產。

 
 
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