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混凝土生产绿色化途径

放大字体  缩小字体 发布日期:2005-04-13  来源:中国建筑材料科学研究院水泥所  作者:王玲 高春勇 白杰 田培
核心提示:混凝土生产绿色化途径

  
    100多年来,混凝土作为用量最大的结构工程材料,为人来建造现代化社会的物质文明立下了汗马功劳。同时,混凝土的生产与使用消耗了大量的矿产资源,大量的能源,也给地球环境带来了不可忽视的负作用。作为当今最大宗的人造材料,水泥混凝土实现了绿色化生产,对节约资源、能源和人保护环境具有特别重大的意义。

    混凝土生产绿色化的途径主要表现在以下方面:
    
    降低水泥用量,开发新的水泥品种
。改变水泥品种,降低单方混凝土中的水泥用量,将大大减少由于混凝土需求量越来越大带来的温室气体排放和粉尘污染。从配制绿色混凝土的角度考虑,就应这尽量提高胶凝材料中矿物掺和料(粉煤灰、磨细矿渣、天然沸石粉、硅粉等)的活性和掺加比例,尽量减少水泥的用量。

    另外,调整水泥产业结构、提高水泥质量、提高水泥品种方面还有很多工作可做,如生产环保型胶凝材料。

    大量利用工业废渣,减少自然资源和能源的消耗。固体废渣的利用,建筑业占主导作用,如粉煤灰和煤矸石在我国年产量近3亿——4亿T, 虽然可以开展其他领域的综合利用,但数量有限,只有用于水泥混凝土中才有可能解决问题。要减少因水泥生产而排放的CO2 、SO3几,惟一有效的措施是充分利用工业废渣。高性能混凝土能够科学地大量使用矿物掺和料,既能提高混凝土性能,又可减少对增加熟料水泥产量的需求;既可减少燃烧熟料时CO2的排放,又因大量利用粉煤灰、矿渣及其他工业废料而有利于保护环境。

   另一方面水泥厂也应生产高掺量混合材的水泥以适应各种工程的需要。

    此外,生产出掺量达到50%~60%的高掺量粉煤灰混凝土,可能是我国建材行业既要保持熟料总量不变而又能满足经济快速增长的需求的最有效途径。

    使用人造骨料、海砂、再生骨料等多种代用骨料,保护天然资源。近些年来,由于混凝土用量越来越大,混凝土的骨料资源出现了严重危机,因此必须开发新的混凝土骨料,并且要实现资源的可循环利用。

    人造骨料就是以一些天然材料或工业废渣、城市垃圾、下水道污泥为原材料制得的混凝土骨料。可以用来生产人造骨料的工业废料很多,高炉矿渣、电炉氧化矿渣、铜渣、粉煤灰等。除此之外,还有粉煤灰陶粒、黏土页岩陶粒等人造轻骨料。使用轻骨料还可制造轻质混凝土材料,减轻建筑物的自重,提高建筑物的保温隔热性能,减少建筑能耗。

    用海砂取代山砂和河砂作混凝土的细骨料,是解决混凝土细骨料资源问题的有效办法。海砂的资源很丰富,但是海砂中含有盐分、氯离子,容易使钢筋锈蚀,硫酸根离子对混凝土也有很强的侵蚀作用。此外,海砂颗粒较细,且粒度分布均一,很难形成级配;有些海砂混有较多的贝壳类轻物质。目前已经开发一些对海砂中盐分的处理方法,例如散水自然清洗法、机械清洗法、自然放置法。对于海砂的级配问题,主要采取掺人粗碎砂的办法进行调整,使之满足级配要求。一般将废混凝土经过清洗、破碎分级和按一定比例相互配合后得到的骨料称为再生骨料。由于利用废弃的混凝土,需要一系列加工和分离处理,成本较高,所以我国废弃混凝土利用进程较慢。

    使用绿色混凝土外加剂,防止室内环境污染,保护人体健康。混凝土外加剂在现代混凝土材料和技术中起着重要作用,选择优质的混凝土外加剂可以提高混凝土的强度、改善混凝土的性能、节省生产能耗、保护环境等。它在高性能混凝土、预拌混凝土中扮演着重要的角色,并促进了混凝土新技术的发展。

    要实现混凝土绿色化,在外加剂方面也要下功夫,要使用无毒、无污染的混凝土外加剂,并开发新型高效能减水剂,提高混凝土质量,配置了绿色混凝土。同时,大量应用以工业废液生产的外加剂,帮助其他工业消化处液体排放物,促进废物利用。
  
    注重混凝土的工作性,节省人力,减少振捣,降低环境噪音。良好的工作性是使混凝土质量均匀、获得高性能的前提。没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进度,改善劳动条件,有利于环境保护。工作性的提高会使混凝土的填充性、自流平性和均匀性得以提高,并为混凝土的生产和施工走向机械化、自动化提供可能性。

    提高混凝土结构的安全使用寿命,减少因修补或拆除旧混凝土结构物造成的浪费。由于近年来混凝土建筑物早期破坏事故频繁发生,人们认识到延长混凝土建筑的安全使用期是最经济的措施;不少重要结构物已按100年安全使用期进行设计,如美国对桥梁的耐久性要求为120年。

    推广商品混凝土技术,减少环境污染。商品混凝土采用集中生产与统一供应,能为采用新技术与新材料,实行严格质量控制,改进施工方法,保证工程质量创造有利的条件,在质量、效率、需求、能耗、环保等方面,具有无可比拟的合理性,与可持续发展有着密切的联系。国内外的实践表明:采用商品混凝土一般可以提高劳动生产率一倍以上,节约水泥10%-15%,降低工程成本5%左右,同时可以保评工程质量,节约施工用地,减少粉尘污染,实现文明施工,具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

    促进废混凝土的再生循环,保护生态环境。我国每年从旧建筑物上拆下来的建筑垃圾中的废混凝土就有1360万t ,加上每年新建房屋产生4000万t 的建筑垃圾所产生的废混凝土,其巨大处理费用和由此引发的环境问题也十分突出。因此,将废弃混凝土用来再生循环生产混凝土对节省能源和资源,保护生态环境具有重要意义。

    开发和应用再生混凝土,一方面可大量利用废弃的混凝土,经处理后作为循环再生骨料来替代天然骨料,从而减少建筑业对天然骨料的消耗;另一方面,还可在其配制过程中掺人一定量的粉煤灰等工业矿渣,这又充分利用了工业废渣;同时再生混凝土的开发应用还从根本上解决了天然骨料日益匾乏及大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化等问题,保证了人类社会的可持续发展。目前再生骨料主要用于配制中低强度的混凝土。

    大力推广高性能混凝土。高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,相比普通混凝土在性能上有了较大的提高。高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比、掺加足够数量的矿物掺和料和高效外加剂。

    高性能混凝土是混凝土可持续发展的出路,是水泥基材料发展方向,是对传统混凝土的重大突破,在节能、节料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义,是一种环保型、集约型的新型材料,可称为“绿色混凝土”。

    加强混凝土绿色化生产的系统研究,建立混凝土绿色度量化评价体系。加强混凝土从原材料选择、配合比设计、试验标准、施工规范等的系统研究,在研究的基础上建立混凝土绿色度量化评价体系。混凝土的绿色度是混凝土生产过程与环境、资源、能源的协调程度。绿色度量化评价体系应做到科学,符合实际,且表达方式上做到通俗化、简单易懂,能为广大的工程设计、生产和施工人员所接受和理解,使其能在实践中很好地应用,指导推广混凝土绿色化生产。

 
 
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