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混凝土生產(chǎn)綠色化途徑

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2005-04-13  來源:中國建筑材料科學(xué)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(chǎn)綠色化途徑

  
    100多年來,混凝土作為用量最大的結(jié)構(gòu)工程材料,為人來建造現(xiàn)代化社會(huì)的物質(zhì)文明立下了汗馬功勞。同時(shí),混凝土的生產(chǎn)與使用消耗了大量的礦產(chǎn)資源,大量的能源,也給地球環(huán)境帶來了不可忽視的負(fù)作用。作為當(dāng)今最大宗的人造材料,水泥混凝土實(shí)現(xiàn)了綠色化生產(chǎn),對節(jié)約資源、能源和人保護(hù)環(huán)境具有特別重大的意義。

    混凝土生產(chǎn)綠色化的途徑主要表現(xiàn)在以下方面:
    
    降低水泥用量,開發(fā)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(yīng)這盡量提高膠凝材料中礦物摻和料(粉煤灰、磨細(xì)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(diào)整水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高水泥質(zhì)量、提高水泥品種方面還有很多工作可做,如生產(chǎn)環(huán)保型膠凝材料。

    大量利用工業(yè)廢渣,減少自然資源和能源的消耗。固體廢渣的利用,建筑業(yè)占主導(dǎo)作用,如粉煤灰和煤矸石在我國年產(chǎn)量近3億——4億T, 雖然可以開展其他領(lǐng)域的綜合利用,但數(shù)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(chǎn)而排放的CO2 、SO3幾,惟一有效的措施是充分利用工業(yè)廢渣。高性能混凝土能夠科學(xué)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(chǎn)量的需求;既可減少燃燒熟料時(shí)CO2的排放,又因大量利用粉煤灰、礦渣及其他工業(yè)廢料而有利于保護(hù)環(huán)境。

   另一方面水泥廠也應(yīng)生產(chǎn)高摻量混合材的水泥以適應(yīng)各種工程的需要。

    此外,生產(chǎn)出摻量達(dá)到50%~60%的高摻量粉煤灰混凝土,可能是我國建材行業(yè)既要保持熟料總量不變而又能滿足經(jīng)濟(jì)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(hù)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(xiàn)了嚴(yán)重危機(jī),因此必須開發(fā)新的混凝土骨料,并且要實(shí)現(xiàn)資源的可循環(huán)利用。

    人造骨料就是以一些天然材料或工業(yè)廢渣、城市垃圾、下水道污泥為原材料制得的混凝土骨料??梢杂脕砩a(chǎn)人造骨料的工業(yè)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(zhì)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(xì)骨料,是解決混凝土細(xì)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(qiáng)的侵蝕作用。此外,海砂顆粒較細(xì),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(zhì)。目前已經(jīng)開發(fā)一些對海砂中鹽分的處理方法,例如散水自然清洗法、機(jī)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(jìn)行調(diào)整,使之滿足級配要求。一般將廢混凝土經(jīng)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(jìn)程較慢。

    使用綠色混凝土外加劑,防止室內(nèi)環(huán)境污染,保護(hù)人體健康?;炷镣饧觿┰诂F(xiàn)代混凝土材料和技術(shù)中起著重要作用,選擇優(yōu)質(zhì)的混凝土外加劑可以提高混凝土的強(qiáng)度、改善混凝土的性能、節(jié)省生產(chǎn)能耗、保護(hù)環(huán)境等。它在高性能混凝土、預(yù)拌混凝土中扮演著重要的角色,并促進(jìn)了混凝土新技術(shù)的發(fā)展。

    要實(shí)現(xiàn)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(fā)新型高效能減水劑,提高混凝土質(zhì)量,配置了綠色混凝土。同時(shí),大量應(yīng)用以工業(yè)廢液生產(chǎn)的外加劑,幫助其他工業(yè)消化處液體排放物,促進(jìn)廢物利用。
  
    注重混凝土的工作性,節(jié)省人力,減少振搗,降低環(huán)境噪音。良好的工作性是使混凝土質(zhì)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(jìn)度,改善勞動(dòng)條件,有利于環(huán)境保護(hù)。工作性的提高會(huì)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(chǎn)和施工走向機(jī)械化、自動(dòng)化提供可能性。

    提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用壽命,減少因修補(bǔ)或拆除舊混凝土結(jié)構(gòu)物造成的浪費(fèi)。由于近年來混凝土建筑物早期破壞事故頻繁發(fā)生,人們認(rèn)識到延長混凝土建筑的安全使用期是最經(jīng)濟(jì)的措施;不少重要結(jié)構(gòu)物已按100年安全使用期進(jìn)行設(shè)計(jì),如美國對橋梁的耐久性要求為120年。

    推廣商品混凝土技術(shù),減少環(huán)境污染。商品混凝土采用集中生產(chǎn)與統(tǒng)一供應(yīng),能為采用新技術(shù)與新材料,實(shí)行嚴(yán)格質(zhì)量控制,改進(jìn)施工方法,保證工程質(zhì)量創(chuàng)造有利的條件,在質(zhì)量、效率、需求、能耗、環(huán)保等方面,具有無可比擬的合理性,與可持續(xù)發(fā)展有著密切的聯(lián)系。國內(nèi)外的實(shí)踐表明:采用商品混凝土一般可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率一倍以上,節(jié)約水泥10%-15%,降低工程成本5%左右,同時(shí)可以保評工程質(zhì)量,節(jié)約施工用地,減少粉塵污染,實(shí)現(xiàn)文明施工,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

    促進(jìn)廢混凝土的再生循環(huán),保護(hù)生態(tài)環(huán)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(chǎn)生4000萬t 的建筑垃圾所產(chǎn)生的廢混凝土,其巨大處理費(fèi)用和由此引發(fā)的環(huán)境問題也十分突出。因此,將廢棄混凝土用來再生循環(huán)生產(chǎn)混凝土對節(jié)省能源和資源,保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

    開發(fā)和應(yīng)用再生混凝土,一方面可大量利用廢棄的混凝土,經(jīng)處理后作為循環(huán)再生骨料來替代天然骨料,從而減少建筑業(yè)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(yè)礦渣,這又充分利用了工業(yè)廢渣;同時(shí)再生混凝土的開發(fā)應(yīng)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(tài)環(huán)境日益惡化等問題,保證了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。目前再生骨料主要用于配制中低強(qiáng)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(shù)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(diǎn)是低水膠比、摻加足夠數(shù)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(xù)發(fā)展的出路,是水泥基材料發(fā)展方向,是對傳統(tǒng)混凝土的重大突破,在節(jié)能、節(jié)料、工程經(jīng)濟(jì)、勞動(dòng)保護(hù)以及環(huán)境等方面都具有重要意義,是一種環(huán)保型、集約型的新型材料,可稱為“綠色混凝土”。

    加強(qiáng)混凝土綠色化生產(chǎn)的系統(tǒng)研究,建立混凝土綠色度量化評價(jià)體系。加強(qiáng)混凝土從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范等的系統(tǒng)研究,在研究的基礎(chǔ)上建立混凝土綠色度量化評價(jià)體系?;炷恋木G色度是混凝土生產(chǎn)過程與環(huán)境、資源、能源的協(xié)調(diào)程度。綠色度量化評價(jià)體系應(yīng)做到科學(xué),符合實(shí)際,且表達(dá)方式上做到通俗化、簡單易懂,能為廣大的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工人員所接受和理解,使其能在實(shí)踐中很好地應(yīng)用,指導(dǎo)推廣混凝土綠色化生產(chǎn)。

 
 
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