淺談低碳綠色混凝土發(fā)展途徑

鄧德彪

（中鐵大橋局集團(tuán)有限公司 第二工程有限公司，江蘇 南京 210015）

隨著國家城市化進(jìn)程的加速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的加快，為建筑業(yè)和建材行業(yè)提供廣闊市場(chǎng)空間，混凝土作為最廣泛的建筑材料，其生產(chǎn)和使用過程中的資源過度開發(fā)和廢棄物排放造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及人類自身的生活帶來了嚴(yán)重的危害。因此低碳綠色環(huán)?；炷潦前l(fā)展的必然選擇。

1 混凝土原材料的低碳綠色發(fā)展

1.1 低碳綠色水泥

水泥被譽(yù)為“建筑工業(yè)的糧食”，是混凝土的主要組成材料。水泥在生產(chǎn)過程中對(duì)資源和能源消耗量大，而且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。低碳綠色混凝土的發(fā)展，低碳綠色水泥是必不可少的，即水泥的生產(chǎn)必須走低碳綠色發(fā)展道路。

普通水泥生產(chǎn)過程中需要高溫煅燒硅質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料，消耗大量的能源，產(chǎn)生大量污染物，如二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等主要污染物排放。如果采用無熟料水泥或免燒水泥配制混凝土，就能顯著降低能耗，降低污染，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。水泥在生產(chǎn)過程中利采用低化石燃料替代傳統(tǒng)燃料、用非碳酸鹽鈣質(zhì)原料替代石灰石，如在水泥制造領(lǐng)域，利用廢輪胎、廢油泥、廢塑料等可燃廢棄物替代傳統(tǒng)燃料；利用粉煤灰、煤矸石、電石渣、各種尾礦渣、廢石膏等替代部分石灰石原料以及利用經(jīng)過適當(dāng)處理的工業(yè)廢渣替代水泥熟料，減少生產(chǎn)中CO2直接排放，這方面我國具有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

調(diào)整水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、大力發(fā)展推廣新型干法水泥工藝、大力開發(fā)新型水泥。新型干法水泥每噸熟料綜合能耗降至115千克標(biāo)準(zhǔn)煤，溫室氣體減排方面走在其他高耗能產(chǎn)業(yè)的前列，二氧化碳排放強(qiáng)度下降35%。積極研發(fā)非波特蘭體系新型水泥，如硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和阿利尼特水泥等，其中硫鋁酸鹽水泥是利用低品位礬土、石灰石和石膏為原料，所以燒成溫度低，CO2排放量也低。雖然現(xiàn)在非波特蘭水泥體系的水泥產(chǎn)量小，使用范圍小，但在某些特殊場(chǎng)合可以代替普通水泥發(fā)揮很大的作用。

發(fā)展新工藝新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品，節(jié)省資源和能源使水泥工業(yè)的發(fā)展真正走上低碳綠色環(huán)保的發(fā)展道路。

1.2 再生骨料的運(yùn)用

天然骨料的開采不僅嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，而且開采的廢水廢渣等嚴(yán)重污染了生活環(huán)境。天然骨料是不可再生資源，當(dāng)前天然骨料資源已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重匱乏。人們已經(jīng)開始尋求新型骨料資源，例如再生骨料的應(yīng)用。

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，建筑垃圾越來越多，采用露天堆放或填埋的方式進(jìn)行處理，不僅占用大量的土地還消耗經(jīng)費(fèi)，同時(shí)，清運(yùn)和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂揚(yáng)塵等問題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境的破壞。利用好建筑垃圾制作再生骨料不僅美化了環(huán)境還大大節(jié)約了自然資源。利用再生骨料積極發(fā)展推廣再生骨料混凝土的運(yùn)用就是一種解決途徑。

再生骨料就是把廢砂漿、廢混凝土塊和廢磚等經(jīng)過一系列處理制成骨料回收利用；再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土，即利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土。再生骨料混凝土在國外已經(jīng)得到廣泛的運(yùn)用。再生骨料主要用于強(qiáng)度較低的混凝土、混凝土砌塊磚、鋪道磚、花格磚等建材制品?；蛘呓?jīng)篩分、分選、潔凈后，可作為再生粗骨料和細(xì)骨料來代替天然砂石用在混凝土中。再生骨料的運(yùn)用從根本上解決建筑垃圾的出路問題,既能減輕建筑垃圾對(duì)環(huán)境的污染,又能節(jié)省天然骨料資源,緩解骨料供求矛盾,減少自然資源和能源消耗,具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益,符合可持續(xù)發(fā)展的要求,是發(fā)展低碳綠色混凝土的主要途徑之一。

1.3 礦物摻合材料的運(yùn)用

國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)礦物摻合料在混凝土中的使用性能做了大量研究，礦物摻合料已經(jīng)成為綠色高性能混凝土中不可缺少的第六組份。主要是在混凝土中摻入部分磨細(xì)粒化高爐礦渣、粉煤灰、硅灰、磨細(xì)煅燒煤矸石、磨細(xì)沸石粉等具有一定潛在活性的摻合料替代一部分水泥。礦物摻合料的摻入，不僅減少了水泥用量，還改善混凝土工作性能、改善了混凝土微觀機(jī)構(gòu)、降低混凝土的水化熱、提高混凝土體積穩(wěn)定性、提高混凝土后期強(qiáng)度和耐久性等特點(diǎn)。

據(jù)報(bào)道，加拿大能源礦產(chǎn)部開發(fā)出了高摻量粉煤灰混凝土，粉煤灰替代水泥總量的55%～65%，工作性能和耐久性都能滿足要求。如何開發(fā)利用更多品種的礦物摻合材料、節(jié)約資源能源、保護(hù)環(huán)境，是原材料綠色化的研究重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)混凝土綠色化的一個(gè)重要途徑。

1.4 發(fā)展綠色高性能外加劑

混凝土外加劑改善了混凝土的力學(xué)性能、工作性能，提高混凝土的耐久性，減少單位體積泥用量，減少單位體積用水量等，是混凝土不可缺少的組份，因此發(fā)展低碳綠色高性能混凝土，混凝土外加劑的低碳綠色化是必不可少的。

目前我國的建筑市場(chǎng)存在萘系減水劑、脂肪族減水劑、氨基磺酸系減水劑、聚羧酸系減水劑等，其中奈系減水劑目前還占很大的比例。萘系高效減水劑合成工藝技術(shù)成熟穩(wěn)定，價(jià)格相對(duì)較低，但是減水率一般只有20%左右，混凝土坍落度損失太快，含有甲醛、工業(yè)萘等有害物質(zhì)，生產(chǎn)和使用都不夠環(huán)保，在生產(chǎn)過程中復(fù)配容易導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量波動(dòng)較大。脂肪族高效減水劑是近幾年來開發(fā)的另一類非萘系高效減水劑，該減水劑的生產(chǎn)工藝簡單，能耗低、成本低，減水率可達(dá)15-25%。性能略優(yōu)于萘系高效減水劑，但在生產(chǎn)過程中需要用到大量甲醛，且產(chǎn)品中有殘余甲醛。氨基磺酸系高效減水劑具有減水率高、坍落度大、混凝土坍落度損失小等優(yōu)點(diǎn)，使混凝土具有良好的工作性及耐久性，氨基磺酸系高效減水劑的制備中涉及到原料苯酚，其毒性較大。聚羧酸高性能減水劑就是一種新型的低碳綠色減水劑，不僅減水率更高，摻量少，混凝土和易性、抗泌水、抗離析及抗凍性等性能均得到明顯提高。而其不含甲醛和萘，是一種無毒、無污染，綠色高性能的減水劑。

由此可見，萘系、脂肪族、氨基磺酸系高效減水劑在生產(chǎn)和使用過程中不夠環(huán)保，用于混凝土對(duì)人的身心健康和環(huán)境都不利。三者都不符合綠色化發(fā)展的要求。因此開發(fā)綠色高性能外加劑是發(fā)展低碳綠色混凝土的必然選擇。

2 混凝土設(shè)計(jì)綠色化

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，更新傳統(tǒng)以強(qiáng)度為設(shè)計(jì)的思想觀念，引入以綠色設(shè)計(jì)混凝土的設(shè)計(jì)理念，綠色設(shè)計(jì)是以降低對(duì)環(huán)境的污染、提高生活質(zhì)量、一切以人為本為宗旨，混凝土綠色設(shè)計(jì)應(yīng)該從安全、適用、耐久、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等多方面綜合考慮?；炷磷鳛榻ㄖY(jié)構(gòu)中的重要受力材料，其安全綠色設(shè)計(jì)，主要集中在對(duì)混凝土材料的性能、形狀等方面的設(shè)計(jì)，使其不僅具有優(yōu)良的性能，此外，混凝土的綠色設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，考慮與混凝土有關(guān)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不能只考慮材料本身價(jià)格，還應(yīng)慮到施工等的附加成本及潛在的經(jīng)濟(jì)因素等。隨著社會(huì)的發(fā)展設(shè)計(jì)綠色低碳混凝土越來越重要性。

3 建立完善相應(yīng)的管理制度

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，混凝土的年產(chǎn)量已超過10億立方米，資源能源的消耗量巨大，環(huán)境問題日益突出，國家應(yīng)制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)，提高混凝土攪拌站的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，推進(jìn)預(yù)拌混凝土行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。政府鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)低碳綠色混凝及運(yùn)用。引導(dǎo)混凝土企業(yè)逐步走向低碳綠色環(huán)保的發(fā)展道路，例如江蘇省《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)管理規(guī)程》中明確指出：預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)指在保證質(zhì)量、安全的前提下，能最大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保并提高混凝土耐久性的一種生產(chǎn)方式。

4 總結(jié)

混凝土作為最大宗建的筑材料，發(fā)展低碳綠色混凝土不僅節(jié)約資源和能源，不破壞環(huán)境,可持續(xù)發(fā)展，既滿足當(dāng)代人的需要，又不危害子孫后代。

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