1、綠色高性能混凝土建筑材料可持續(xù)發(fā)展的設(shè)想 Tentative Idea for Sustainable Development of Green High-Performance Concrete As a Building Material劉衛(wèi)東(東華大學材料科學與工程學院200051) 摘要:探討了綠色高性能混凝土在保護環(huán)境、節(jié)約資源和能源等方面的發(fā)展設(shè)想,提出了綠色高性能混凝土對原材料的要求和發(fā)展綠色高性能混凝土尚需進行的工作。 中圖分類號:X705文獻標識碼:C 多年來,關(guān)于混凝土材料的研究和對其發(fā)展方向的制定,過于偏重于使其達到某種或綜合的優(yōu)良性能這一基本原則上,而對其耐久性重視程度
2、不夠。90年代初高性能混凝土概念提出后,促使人們加強了對混凝土材料的施工性和耐久性的研究,而綠色高性能混凝土則是將單純的材料性能的獲得與建筑材料的可持續(xù)發(fā)展綜合考慮時的必然方向。 綠色高性能混凝土高性能混凝土應(yīng)該具有下列某些或多項優(yōu)良性能: (1)優(yōu)良的施工性:能在正常施工條件下保證混凝土結(jié)構(gòu)的密實性和均勻性,并盡量降低振動噪音和振實能耗 (2)強度高:盡量減少肥梁胖柱,并要考慮到建筑的美學效果和結(jié)構(gòu)撓度以及功能等方面的要求; (3)耐久性優(yōu)良:如抗凍性、抗?jié)B性、抗沖擊性、抗水砂沖刷性等; (4)具有某些特殊功能:如超早強、低脆性、高耐磨性、吸聲、自呼吸性等。盡管在開發(fā)應(yīng)用高性能混凝土的過程中
3、,一般都要使用高性能外加劑和性能優(yōu)良的摻合料,在一定程度上可以起到節(jié)約水泥從而節(jié)約資源和能源、保護環(huán)境的作用,但高性能混凝土的提出者及研究開發(fā)者都很少從環(huán)境保護、節(jié)約資源和能源的高度來認識這一問題,過分強調(diào)在任何工程中都使用高強混凝土,無凝是對寶貴而有限的地球資源和能源的浪費。最早提出綠色高性能混凝土概念的是中國工程院院士吳中偉教授。 簡要地說,符合以下條件的高性能混凝土才真正能稱得上是綠色高性能混凝土: (1)所使用的水泥必須為綠色水泥,砂石料的開采應(yīng)以十分有序且不過分破壞環(huán)境為前提; (2)最大限量地節(jié)約水泥用量,從而減少水泥生產(chǎn)中的“副產(chǎn)品”CO2、SO2和NOx等氣體,以保護環(huán)境; (
4、3)更多地摻加經(jīng)加工處理的工農(nóng)業(yè)廢渣,如磨細礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料,以節(jié)約水泥保護環(huán)境,并改善混凝土耐久性; (4)大量應(yīng)用以工業(yè)廢液,尤其是黑色紙漿廢液為原料改性制造的減水劑,以及在此基礎(chǔ)上研制的其它復合外加劑,幫助其它工業(yè)消化處理難以處治的液體排放物; (5)集中攪拌混凝土,消除現(xiàn)場攪拌混凝土所產(chǎn)生的廢料、粉塵和廢水,并加強對廢料、廢水的循環(huán)使用; (6)發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢,通過提高強度,減小結(jié)構(gòu)截面積或結(jié)構(gòu)體積,減少混凝土用量,從而節(jié)約水泥和砂、石的用量;通過改善施工性能來減小澆筑密實能耗,降低噪音;通過大幅度提高混凝土耐久性,延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命,進一步節(jié)約
5、維修和重建費用,減少對自然資源無節(jié)制的使用; (7)對大量拆除廢棄的混凝土進行循環(huán)利用,發(fā)展再生混凝土。 2綠色高性能混凝土的原材料盡管綠色高性能混凝土是一種相對節(jié)能的建筑材料,但隨著世界水泥年產(chǎn)量和混凝土澆筑量的不斷增加,它對資源、能源和環(huán)境所產(chǎn)生的影響是非常驚人的。據(jù)估算,生產(chǎn)1t水泥熟料所排放的CO2約為1t,同時還要排放SO2、NOx等有害氣體,CO2的大量排放直接導致“溫室效應(yīng)”,而SO2、NOx等氣體的排放則會引起“酸雨”現(xiàn)象,由于收塵設(shè)施不佳,水泥生產(chǎn)還排放出大量粉塵,水泥廠一直被看作環(huán)境污染源;水泥工業(yè)也是耗煤、耗電大戶,水泥的大量生產(chǎn)和應(yīng)用還將導致地球礦產(chǎn)資源的匱乏和生態(tài)平衡
6、的破壞 。因此,混凝土能否長期作為最主要的建筑材料,不僅要求其具備在耐久性、施工性和強度等方面的高性能,而且最關(guān)鍵之處在于其綠色“含量”是否高。水泥雖然只占混凝土7/1/2004粉煤灰所有原材料質(zhì)量的10%20%,但水泥工業(yè)生產(chǎn)中所消耗的能量是最的,幾乎占混凝土能耗的50%60%;混凝土從原材料生產(chǎn)加工到澆筑成型的整個過程中,水泥工業(yè)是排放粉塵和有害氣體的最大的污染源。因而,發(fā)展綠色高性能混凝土的首要條件是生產(chǎn)和使用節(jié)能型、環(huán)境污染少的綠色水泥。“綠色”型水泥生產(chǎn)是將資源利用率和二次能源回收率均提高到最高水平,并能夠循環(huán)利用其它工業(yè)的廢渣和廢料;技術(shù)裝備上更強化了環(huán)境保護的技術(shù)和措施;產(chǎn)品除了
7、全面實行質(zhì)量管理體系外,還真正實行全面環(huán)境保護的保證體系;粉塵、廢渣和廢氣等的排放幾乎接近于零,真正做到不但自身實現(xiàn)零污染,無公害,又因循環(huán)利用其它工業(yè)的廢料、廢渣,而幫助其它工業(yè)進行三廢消化,最大限度地改善環(huán)境。 3開發(fā)研制和應(yīng)用綠色高性能混凝土尚需進行的工作綠色高性能混凝土從原材料到具體工程應(yīng)用涉及到的部門和環(huán)節(jié)很多。實現(xiàn)水泥生產(chǎn)“綠色化”一個環(huán)節(jié)是不夠的,必須同時開展如下工作: 第一、要加強混凝土科研開發(fā)、標準制定、工程設(shè)計和施工人員等的環(huán)保節(jié)能意識,加大“綠色”概念的宣傳力度,引起混凝土工程領(lǐng)域各環(huán)節(jié)的高度重視。 第二、工程設(shè)計人員應(yīng)更新傳統(tǒng)的混凝土設(shè)計方法,敢于在重大工程中摻用活性混
8、合材料和加大摻量;施工人員要提高質(zhì)量意識,嚴格施工,加大活性混合材摻量對混凝土各項性能所產(chǎn)生的益處已眾所周知,但未被工程界充分重視。比如,對粉煤灰的應(yīng)用問題,盡管科研工作者早就著手大摻量粉煤灰混凝土的研究,但目前即使在商品混凝土中粉煤灰的實際摻量一般也只有15%左右,很少超過20%。有人曾研究過粉煤灰替代率為35%50%的低強度等級混凝土(14MPa)的性能,認為可大量用于道路的路基,大摻量粉煤灰混凝土,尤其適合于大體積混凝土工程和海工混凝土工程。再如針對混凝土材料的耐久性,人們并沒有象所期望的那樣加大活性混合材的用量,控制某些種類防凍劑和早強劑的摻量,或者重視低堿水泥的使用,以致范圍廣泛的混
9、凝土工程堿集料破壞現(xiàn)象仍很嚴重。 第三,研究對工業(yè)廢渣行之有效的加工方法、加工設(shè)備,以期充分利用其活性;在工業(yè)廢渣利用方面,還要堅持貫徹優(yōu)質(zhì)優(yōu)用的原則,即超細磨礦渣和優(yōu)質(zhì)粉煤灰主要用于配制高強度混凝土,而配制中低強度等級混凝土一般仍應(yīng)采用普通細度礦渣或低等級粉煤灰。 第四,開發(fā)適合于摻活性混合材混凝土的高性能外加劑,以解決摻混合材對混凝土性能產(chǎn)生的某些負面效應(yīng),同時還可避免過分提倡混合材超細磨所引起的能耗問題。通過摻用合適的高效減水劑和引氣劑,可配制出各種性能相當優(yōu)異的混凝土。對于大摻量普通細度活性混合材的混凝土,通過摻加有效的激發(fā)劑,有望改善其早期強度,但應(yīng)嚴格限制激發(fā)劑中C1和SO2的含量
10、,或禁止使用這類激發(fā)劑,以免引起鋼筋銹蝕或堿集料反應(yīng)。 第五,研究一種或多種活性混合材和外加劑與水泥礦物成分的超疊加效應(yīng),以便針對具體材料提出最佳設(shè)計方案。 第六,對紙漿黑色廢液進行加工處理,開發(fā)以紙漿廢液為主要原材料的各種外加劑,并擴大其使用范圍,長期以來,黑色紙漿廢液一直是導致我國長江、黃河流域以及其它河道水質(zhì)嚴重污染的“元兇”。我國大約有9000多家造紙廠,每年產(chǎn)生的黑色廢液大約有30億90億t,絕大多數(shù)廠家都把未經(jīng)處理的廢液直接排放到江河中,造成的污染十分驚人竟占我國所有化工污染的1/4!盡管國家已對部分廠家實行了關(guān)停并轉(zhuǎn),但處理紙漿廢液的任務(wù)仍刻不容緩。利用紙漿廢液來制取混凝土減水劑
11、不僅可以節(jié)省工業(yè)萘的消耗,降低成本,最重要的是可幫助造紙廠處理并循環(huán)利用廢液,減少其對環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人身健康造成的巨大危害。第七,研究和制定綠色高性能混凝土的質(zhì)量控制方法、驗收標準等,綠色高性能混凝土都要求摻加活性混合材,然而,除硅灰和稻殼灰等外,活性混合材對混凝土強度的貢獻主要在后期。如果仍沿用普通混凝土質(zhì)量控制方法和驗收標準,即以28 d抗壓強度來衡量混凝土的質(zhì)量,則不 符合實際情況,勢必要造成強度和材料的浪費,也影響綠色高性能混凝土生產(chǎn)者的積極性,使綠色高性能混凝土難以推廣,這與混凝土“綠色化”的真正目的是背道而馳的。另外,綠色高性能混凝土要求混凝土具有較為優(yōu)良的耐久性,但對混凝土質(zhì)量評定的傳統(tǒng)和現(xiàn)行的標準只考慮強度,而對耐久性指標一般不予考慮,希望新標準中增加耐久性指標。 第八,應(yīng)針對當前城市改造過程中大量拆除舊結(jié)構(gòu)物混凝土,研究出一整套破碎、分級技術(shù),開發(fā)再生混凝土,用于澆筑強度要求相對較低的地坪、中低等級混凝土路面、路基等工程。8COAL ASH CHINA1/2004
全部分類
標準檢索
招標公告
免費下載資料庫
10000份+資源包
千萬vip文檔暢享下載
下載文檔文件編輯即用
網(wǎng)站精選百萬好案
百萬工程地產(chǎn)工作者都在用
微信掃一掃登錄
