綠色高性能混凝土與建筑工程材料的可持續(xù)發(fā)展
2005-02-18 00:00
孫振平 王新友 張冠倫
（同濟(jì)大學(xué)材料學(xué)院）
周文宗 劉啟印
（HI CON 美商啟欣企業(yè)集團(tuán)）
摘 要
綠色高性能混凝土是混凝土作為建筑工程材料走可持續(xù)發(fā)展之路的必然方向。本文著重討論了綠色高性能混凝土的涵義，開(kāi)發(fā)使用綠色高性能混凝土在保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和資源等方面的社會(huì)意義，以及綠色高性能混凝土對(duì)原材料的要求和發(fā)展綠色高性能混凝土尚需進(jìn)行的工作。
關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展 綠色高性能混凝土 綠色水泥
一 建筑工程材料的可持續(xù)發(fā)展
1. 可持續(xù)發(fā)展〔１〕
隨著科技進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)力的提高，人類(lèi)創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)財(cái)富，加速推進(jìn)了社會(huì)文明。但與此同時(shí)，人口爆炸，資源消耗過(guò)度，環(huán)境污染以及生態(tài)平衡嚴(yán)遭破壞等問(wèn)題也日益突出, 于是“可持續(xù)發(fā)展”觀(guān)念越來(lái)越引起人們的高度重視，并成為當(dāng)今世界各國(guó)所面臨的跨世紀(jì)的重大課題。1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)發(fā)大會(huì)在巴西里約召開(kāi)并通過(guò)了以實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為核心內(nèi)容的全球“21世紀(jì)議程”后，我國(guó)十分重視這一問(wèn)題，1994年我國(guó)通過(guò)了“中國(guó)21世紀(jì)議程”，“九五”計(jì)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)中又明確將可持續(xù)發(fā)展作為一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展戰(zhàn)略。
何謂“可持續(xù)發(fā)展”？可持續(xù)發(fā)展是指既要滿(mǎn)足當(dāng)代人的需求，又不損害后代人滿(mǎn)足需求能力的發(fā)展，也就是經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人口、資源、環(huán)境和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的，又要保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的自然資源和環(huán)境，使我們子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂(lè)業(yè)。一句話(huà)：不要吃子孫飯，斷子孫路。
2. 建筑工程材料與可持續(xù)發(fā)展
可持續(xù)發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本性戰(zhàn)略，它要求在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，要解決好經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源、人口和社會(huì)等的協(xié)調(diào)性。由此，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，其具體目標(biāo)主要著重于五大方面〔2〕：
a. 最大限度地綜合利用自然資源和能源；
b. 盡可能地提高生產(chǎn)效率，降低能耗，降低各項(xiàng)消耗；
c. 極力保護(hù)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡，消除或盡量減少環(huán)境污染；
d. 消除或最低限度地產(chǎn)生廢渣、廢料、廢水、廢氣；
e. 組織無(wú)廢生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)，在各工業(yè)部門(mén)完成環(huán)保內(nèi)循環(huán)和三廢自?xún)舻幕A(chǔ)上，建立跨行業(yè)的區(qū)域性仿生群樂(lè)體，解決全社會(huì)的環(huán)保和生態(tài)平衡系統(tǒng)問(wèn)題。
我國(guó)建筑業(yè)是一個(gè)非常大的產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)五個(gè)生產(chǎn)部門(mén)中據(jù)第三位。建筑業(yè)所耗用的鋼材、水泥和木材分別約占全國(guó)總耗用量的25％、70％和22％，化學(xué)建材作為新型建材正異軍突起，成為第四大建材。我國(guó)正處于發(fā)展時(shí)期，正從一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)向工業(yè)國(guó)家轉(zhuǎn)變，今后若干我們都將致力于解決逐步城市化人口的住房問(wèn)題和大量的城鎮(zhèn)建設(shè)問(wèn)題，還將面臨城市交通、城市大型公用設(shè)施和國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)工程等重大項(xiàng)目。任務(wù)之重, 必將加大對(duì)建筑工程材料的需求量和加速推動(dòng)建筑工程材料工業(yè)的發(fā)展。
水泥混凝土作為一種最大宗的傳統(tǒng)的建筑工程材料，其發(fā)展已有一百七十多年歷史了。水泥混凝土在各種工程中的應(yīng)用，打破了只有傳統(tǒng)的秦磚漢瓦才能創(chuàng)造建筑文明的歷史格局。一百多年來(lái)，以水泥混凝土為主要建筑材料的各種建筑物（構(gòu)筑物）不斷標(biāo)新立意，代表和反映著各時(shí)代、各地域的文化背景、建筑風(fēng)格和建筑水平?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，沒(méi)有高技術(shù)的水泥混凝土，標(biāo)志著現(xiàn)代文明的各種建筑物（構(gòu)筑物）是無(wú)法建成的。
混凝土在建筑、市政、橋梁、地下、水利、海洋、核工業(yè)、軍事等眾多工程領(lǐng)域都發(fā)揮著其它材料所無(wú)法替代的作用和功能。多年來(lái)混凝土也一直被人們當(dāng)作是一種相對(duì)于鋼材、木材等建筑材料來(lái)說(shuō)，適用范圍廣，價(jià)格便宜，易澆注成型，力學(xué)性能較穩(wěn)定，比較耐久，有時(shí)還可以有效地利用一些工業(yè)固體廢料的節(jié)能型建筑材料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸混凝土消耗的能量?jī)H為磚的1/6, 鋼材的1/20, 玻璃的1/28, 鋁材的1/170, 因此, 作為節(jié)能材料, 混凝土一直受到人們更多的重視。但自從以水泥混凝土為主要建筑材料的建筑物及構(gòu)筑物開(kāi)始出現(xiàn)人們所未曾預(yù)料到的破壞，尤其是當(dāng)人們開(kāi)始意識(shí)到人類(lèi)毫無(wú)節(jié)制地濫用地球資源和能源，以致開(kāi)始出現(xiàn)危急時(shí)，當(dāng)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)、發(fā)展與能源節(jié)約、發(fā)展與資源節(jié)省放在一起綜合考慮（也即可持續(xù)發(fā)展），力求協(xié)調(diào)發(fā)展之時(shí)，混凝土材料科學(xué)界也開(kāi)始進(jìn)行反思。那么，混凝土材料究竟如何走可持續(xù)發(fā)展之路呢？筆者認(rèn)為，單單建立一個(gè)“高性能混凝土”的概念是不夠的，必須提出和深化“綠色”概念，搞“綠色高性能混凝土”。本文主要討論綠色高性能混凝土的涵義，開(kāi)發(fā)使用綠色高性能混凝土的社會(huì)意義，開(kāi)發(fā)綠色高性能混凝土對(duì)水泥工業(yè)、混凝土設(shè)計(jì)方法、材料選擇、施工工藝和質(zhì)量評(píng)定等方面的要求，以及今后尚需盡快解決的其它幾個(gè)問(wèn)題。
二 綠色高性能混凝土
綠色高性能混凝土是混凝土材料科學(xué)發(fā)展到今天, 并且當(dāng)人們將材料性能的獲得與廢物利用、減少污染和保護(hù)環(huán)境等問(wèn)題綜合考慮時(shí)的必然趨勢(shì)。
1. 普通混凝土
混凝土是由水泥、細(xì)集料、粗集料和水以及必要時(shí)摻入的外加劑按一定比例混合拌勻，經(jīng)澆注成型并凝結(jié)硬化后形成一種呈堆聚結(jié)構(gòu)且具有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料。混凝土的概念相當(dāng)廣泛。經(jīng)過(guò)幾代科學(xué)家的不懈努力，混凝土科學(xué)已逐漸被納入材料科學(xué)軌道。
自1824年英國(guó)的Aspdin首次獲得Portland水泥專(zhuān)利時(shí)起，水泥品種、標(biāo)號(hào)、產(chǎn)量和水泥混凝土用量一直以很大的速度上升，1995年，全世界水泥年產(chǎn)量達(dá)到13億噸，混凝土方量為35億立方米，其中我國(guó)水泥產(chǎn)量為4.3億噸，混凝土方量為12億立方米；1997年，我國(guó)水泥產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到4.8億噸。可以說(shuō)，混凝土的大量應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起到了很大作用。
至今, 混凝土的發(fā)展已經(jīng)歷了幾個(gè)階段：（1）普通混凝土；（2）鋼筋混凝土；（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土；（4）外加劑混凝土；（5）聚合物水泥混凝土、纖維增強(qiáng)混凝土等。在這些階段，混凝土的原材料都基本以水泥、砂、石和水為主。
2. 高性能混凝土（HPC）
HPC是在1990年5月美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）和美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）召開(kāi)的會(huì)議上首次提出的概念。盡管各國(guó)學(xué)者都一直在對(duì)HPC的具體定義展開(kāi)著熱烈討論，但至今似乎仍未達(dá)成一致，主要分歧在于所謂的高性能是否是一個(gè)十分全面的概念。縱觀(guān)各個(gè)國(guó)家及學(xué)者定義HPC時(shí)的背景，筆者認(rèn)為，HPC應(yīng)根據(jù)各個(gè)時(shí)代、地區(qū)和工程實(shí)際、科研水平來(lái)定義。對(duì)于混凝土這樣一個(gè)大系統(tǒng)，人們對(duì)它的研究或者說(shuō)改性只能從某幾個(gè)方面入手，另外，全球各個(gè)國(guó)家地域不同，混凝土技術(shù)發(fā)展的歷史更不相同，工程上對(duì)混凝土各種性能的要求也不盡相同?；谶@些原因，我們認(rèn)為應(yīng)把HPC的“高性能”理解為是“與一定歷史階段和工程實(shí)際最相適應(yīng)的性能”〔3〕。那么, 可以定義高性能混凝土為: 凡具有人們所期望的但用傳統(tǒng)材料或傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想較難達(dá)到的性能的混凝土即為高性能混凝土。高性能混凝土具有相對(duì)性和時(shí)代性。
因此，筆者認(rèn)為只要具有以下某些優(yōu)良性能或全部性能的混凝土均可認(rèn)為是高性能混凝土：
1）優(yōu)良的施工性。如高流動(dòng)性、免振自密實(shí)性或者滿(mǎn)足某種特定工程的施工性（如滑模攤鋪路面混凝土、水下施工混凝土、快速注漿材料等）；
2）強(qiáng)度高。目的是盡量減少肥梁胖柱，但必須要同時(shí)考慮建筑的美學(xué)效果和結(jié)構(gòu)撓度和功能等方面的要求，也即，并不是每項(xiàng)工程都需要高強(qiáng)混凝土；
3）盡可能地提高耐久性，這一項(xiàng)不管是中低強(qiáng)度混凝土還是高強(qiáng)度混凝土都必須十分注重；
4）具有下列某些特殊功能，如超早強(qiáng)、低脆性、高耐磨性、吸聲、自呼吸性等。
盡管在開(kāi)發(fā)應(yīng)用HPC的過(guò)程中， 一般都要使用高性能外加劑和性能優(yōu)良的摻合料，一定程度可以起到節(jié)約水泥從而節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的效果，但HPC的提出者和在此之后關(guān)于HPC的爭(zhēng)論者都沒(méi)有從環(huán)境保護(hù)，節(jié)約資源和能源的高度來(lái)認(rèn)識(shí)這一問(wèn)題，譬如，過(guò)分強(qiáng)調(diào)在任何工程中都使用高強(qiáng)混凝土，無(wú)疑是對(duì)寶貴而有限的地球資源和能源的浪費(fèi)。因此，用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略眼光來(lái)重新認(rèn)識(shí)高性能混凝土，指出水泥混凝土今后的發(fā)展方向是非常有必要的。
3. 綠色高性能混凝土的提出及其涵義
混凝土盡管是一種相對(duì)節(jié)能的大宗的建筑工程材料，但隨著世界水泥年產(chǎn)量和混凝土澆注量的不斷增加，其對(duì)資源、能源和環(huán)境產(chǎn)生了極其巨大的影響。水泥混凝土能否長(zhǎng)期維持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(qiáng)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。為此，“綠色高性能混凝土”的概念便油然而生。最早提出“綠色高性能混凝土”概念的是我國(guó)工程院院士吳中偉教授〔4〕。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，符合以下條件的高性能混凝土才真正能稱(chēng)得上是綠色高性能混凝土：
1）綠色高性能混凝土使用的水泥必須為綠色水泥；砂石料的開(kāi)采應(yīng)以十分有序且不過(guò)分破壞環(huán)境為前提， 大力推行以碎石破碎后的下腳料－－石屑代替天然砂技術(shù)。
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等，減小因大量排放無(wú)法固定處理的CO2 、SO2等而導(dǎo)致的整個(gè)地球的“溫室效應(yīng)”和局部地區(qū)酸雨的形成等后果，以保護(hù)環(huán)境。
3）更多地?fù)郊咏?jīng)加工處理的工業(yè)廢渣如磨細(xì)礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰、稻殼灰等作為活性摻合料，以節(jié)約水泥，保護(hù)環(huán)境，并改善混凝土耐久性；
4）應(yīng)用以工業(yè)廢液，尤其是造紙廠(chǎng)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(fù)合外加劑。
5）發(fā)揮HPC的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)提高強(qiáng)度，來(lái)減小結(jié)構(gòu)截面積或結(jié)構(gòu)體體積，減少混凝土用量，從而節(jié)約水泥和砂、石的用量；通過(guò)改善施工性來(lái)減小澆注密實(shí)能耗，降低噪音；通過(guò)大幅度提高混凝土耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物的使用壽命進(jìn)一步節(jié)約維修和重建費(fèi)用，減少對(duì)資源無(wú)節(jié)制的開(kāi)挖使用。
6）集中攪拌混凝土，并消除現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土所產(chǎn)生的廢料、粉塵和廢水，即對(duì)從混凝土攪拌站排出的廢水、廢混凝土料進(jìn)行循環(huán)使用。
8）對(duì)因拆除舊混凝土建筑物（構(gòu)筑物）所產(chǎn)生的廢棄混凝土進(jìn)行循環(huán)利用，發(fā)展再生混凝土。
4. 綠色高性能混凝土的原材料
4.1 水泥
在水泥混凝土各原材料中，水泥是最主要的不可缺少的一種材料，它既起膠凝材料作用，又是使所有活性摻合料發(fā)揮其自身活性產(chǎn)生膠凝物質(zhì)的激發(fā)劑。
雖然水泥只占混凝土所有原材料重量的10－20％，但水泥工業(yè)生產(chǎn)中所消耗的能量是最多的，幾乎占混凝土能量消耗的50－60％；混凝土從原材料生產(chǎn)加工到澆注成型過(guò)程中，水泥生產(chǎn)工業(yè)是排放粉塵、SO2以及NOX等有害氣體的重大環(huán)節(jié)。因而，生產(chǎn)和使用節(jié)能型、環(huán)境污染少的綠色水泥是發(fā)展綠色高性能混凝土的首要條件。這里主要討論綠色水泥在原材料、生產(chǎn)控制等方面應(yīng)注意的幾個(gè)基本問(wèn)題。
4.1.1 水泥工業(yè)的幾種型式〔2〕：
水泥工業(yè)型式按資源利用水平、技術(shù)裝備、管理水平、產(chǎn)品品種質(zhì)量、廢物排放以及造成環(huán)境污染的程度等進(jìn)行劃分，目前主要存在以下四種生產(chǎn)型式
1）粗放型 無(wú)節(jié)制地向自然索取資源（原料、燃料、電力），且利用率低；在企業(yè)技術(shù)裝備上表現(xiàn)為簡(jiǎn)陋粗糙、陳舊、效率低，安全可靠性差；管理上更是無(wú)科學(xué)性可言；水泥品種少，質(zhì)量不穩(wěn)定；在廢渣利用方面，只是為了增加低標(biāo)號(hào)水泥品種，降低成本才在少數(shù)企業(yè)使用，尚未充分考慮廢渣的活性；在環(huán)保方面，基本上屬于無(wú)節(jié)制地排放，盡管可能有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但由于環(huán)保意識(shí)尚未在社會(huì)中廣泛而牢固地建立，因而多數(shù)都不執(zhí)行，導(dǎo)致環(huán)境污染非常嚴(yán)重。
2）技術(shù)型 能夠做到有控制、有規(guī)范地利用資源，并且正在力爭(zhēng)充分利用，以減少浪費(fèi)；能夠采用新技術(shù)、新裝備，以趨向于節(jié)能降耗；開(kāi)發(fā)研制出較多的水泥品種，質(zhì)量較合格，可滿(mǎn)足各種需要；在三廢的控制方面已趨向于能夠滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境污染逐步減輕。
3）集約型 當(dāng)生產(chǎn)水平提高到這一階段，水泥工業(yè)已開(kāi)始綜合地充分利用資源，盡量爭(zhēng)取物盡其用，使資源浪費(fèi)降低到最??；能夠廣泛采用最新的技術(shù)裝備，全面實(shí)現(xiàn)高效低耗；此時(shí)水泥品種多，性能優(yōu)；沒(méi)有廢渣排放，粉塵足以忽略不計(jì)，有害氣體極少，完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；環(huán)境污染十分輕微。
4）“綠色”型 要求將資源利用率和二次能源回收率均提高到最高，并且能夠循環(huán)利用其它工業(yè)的廢渣和廢料；技術(shù)裝備上更強(qiáng)化了環(huán)境保護(hù)的技術(shù)與措施；產(chǎn)品除了質(zhì)量全面實(shí)行質(zhì)量管理體系外，還真正實(shí)行全面環(huán)境保護(hù)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(shí)現(xiàn)零污染，無(wú)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)的三廢消化，以最大限度地改善環(huán)境。
目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如德國(guó)、丹麥、日本等已有綠色水泥廠(chǎng)，水泥工業(yè)較先進(jìn)的發(fā)展中國(guó)家如泰國(guó)、韓國(guó)等的工業(yè)水平則正介于技術(shù)型和集約型之間，而大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家基本上處于粗放型到技術(shù)型之間。至于我國(guó)的的水泥工業(yè)，盡管其年總產(chǎn)量已連續(xù)14年雄居世界各國(guó)之首，但90％左右的水泥廠(chǎng)仍處于“粗放型”階段，屬于“技術(shù)型”的在10％以下，大致能稱(chēng)得上“集約型”的僅有2％左右。
4.1.2 發(fā)展綠色水泥應(yīng)采取的幾個(gè)措施
筆者認(rèn)為，為盡快使我國(guó)水泥生產(chǎn)邁上“綠色化”軌道，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：
1）進(jìn)一步開(kāi)拓原材料資源，加大原材料資源的地質(zhì)勘探工作的力度，摸清原料資源的儲(chǔ)量、品位、分布情況，在此同時(shí)，還要研究開(kāi)發(fā)除石灰石和粘土以外的其它鈣質(zhì)和硅質(zhì)原料〔5〕。避免對(duì)現(xiàn)有較高品位水泥原料礦山的不科學(xué)的亂采亂挖，水泥工業(yè)不久遭受無(wú)米之炊之苦。
2）盡一切技術(shù)力量節(jié)約水泥生產(chǎn)中的能耗。每生產(chǎn)1噸水泥熟料，我國(guó)目前平均消耗152Kg標(biāo)準(zhǔn)煤，而世界先進(jìn)水平為105Kg。如果我們的節(jié)能技術(shù)提高到世界先進(jìn)水平，按年產(chǎn)3億噸水泥熟料計(jì)算，則每年僅水泥生產(chǎn)中就可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤470萬(wàn)噸。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須創(chuàng)建新型干法生產(chǎn)線(xiàn)，提高煤炭利用效率并完善現(xiàn)有的粉磨設(shè)備〔6〕。
3）加大循環(huán)利用其它工農(nóng)業(yè)排放的廢渣的力度?？梢宰鳛樗嗷旌喜牡墓まr(nóng)業(yè)固體廢渣有很多種，如高爐礦渣、電廠(chǎng)粉煤灰、硅鐵合金廠(chǎng)的副產(chǎn)品硅灰、農(nóng)業(yè)稻殼灰，還有其它如磷渣、電石渣、鋼渣以及天然的石灰石、沸石和燒粘土等，這些混合材都具有一定的潛在活性，其活性成分可以與水泥熟料的水化產(chǎn)物Ca(OH)2等發(fā)生二次水化反應(yīng)，產(chǎn)生起增強(qiáng)作用的產(chǎn)物。我國(guó)1995年共產(chǎn)出各種工業(yè)廢渣6億噸，水泥工業(yè)用作混合材的約8500萬(wàn)噸，用作原料和其它的有2000萬(wàn)噸，共計(jì)吃掉工業(yè)廢渣總排量的16－18％。廢渣作為水泥的混合材尚有很大潛力可挖，但是由于混合材摻量較大時(shí)，水泥的早期強(qiáng)度有可能達(dá)不到有關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，所以，今后在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究和生產(chǎn)大摻量混合材的水泥品種時(shí)，一方面要解決水泥的早期強(qiáng)度問(wèn)題，另一方面，也可以對(duì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的修改，以利于水泥工業(yè)吃灰的“便利”性。
4） 更嚴(yán)格地限制粉塵的排放。我國(guó)目前水泥工業(yè)控制粉塵排放量的水平相當(dāng)?shù)?，只相?dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家五、六十年代的水平，情況十分令人擔(dān)憂(yōu)。應(yīng)盡快加以改造，安裝袋式收塵器或電收塵器，將粉塵排放量降低到50mg/m3以下甚至接近于零。
5）大力推廣散裝水泥。以散裝形式運(yùn)輸和儲(chǔ)備水泥是工業(yè)和建設(shè)大規(guī)?；笏喙I(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，散裝水泥可以避免使用包裝紙袋或塑料袋，因而，防止了水泥袋拆用后造成的廢棄物對(duì)環(huán)境的二次污染；采用散裝水泥同時(shí)也為混凝土生產(chǎn)中采用機(jī)械化自動(dòng)上料、自動(dòng)稱(chēng)量，減少浪費(fèi)和污染提供了一定保證。我國(guó)目前散裝水泥僅占當(dāng)年水泥總產(chǎn)量的15％左右，而水泥工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到90％左右，我們?cè)谶@方面是十分落后的。
從以上分析來(lái)看，我國(guó)水泥工業(yè)要想實(shí)現(xiàn)“綠色”生產(chǎn)，必須在原料、工業(yè)廢料利用、節(jié)約能耗、降低廢物排放等方面下功夫。水泥產(chǎn)品的綠色含量上不去，則綠色混凝土也是一句空話(huà)。
4.2 綠色高性能混凝土對(duì)其它原材料的要求
綠色高性能混凝土除了對(duì)水泥的“綠色”含量要求很高外, 對(duì)活性摻合料、集料、外加劑和拌和水的質(zhì)量都將提出嚴(yán)格的要求，以改變過(guò)去那種材料使用過(guò)程中無(wú)序的狀態(tài)和人為的浪費(fèi)，以及消除微量的、不易被人所察覺(jué)但的確對(duì)人體健康造成一定危害的物質(zhì)的存在，隨著科技的發(fā)展，這些要求都將逐步被量化而使具體控制有所依據(jù)。
三 開(kāi)發(fā)研制和應(yīng)用綠色高性能混凝土尚需進(jìn)行的工作
綠色高性能混凝土材料的設(shè)計(jì)、施工和應(yīng)用涉及到許多部門(mén)，許多環(huán)節(jié)。在這樣一個(gè)大系統(tǒng)中，只注重對(duì)水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)“綠色化”生產(chǎn)一個(gè)環(huán)節(jié)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此亟待開(kāi)展以下工作：
首先要加強(qiáng)混凝土科研開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定、工程設(shè)計(jì)、施工人員等的環(huán)保節(jié)能意識(shí)，加大綠色概念的宣傳力度。從而使混凝土科研人員加強(qiáng)研究；水泥生產(chǎn)企業(yè)盡快轉(zhuǎn)化觀(guān)念，在現(xiàn)存立窯的基礎(chǔ)上加快窯體改型，從燃料、收塵、工業(yè)廢渣利用、廢氣循環(huán)利用等幾個(gè)方面找突破口，生產(chǎn)出綠色含量高的品種齊全、質(zhì)量上乘的水泥，這是搞綠色高性能混凝土在原材料方面的重要保證之一。
其次，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)更新傳統(tǒng)的混凝土設(shè)計(jì)方法，敢于在重大工程中摻用活性混合材料；施工人員要提高質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格施工。
第三，要研究出對(duì)工業(yè)廢渣行之有效的加工方法、加工設(shè)備，以期充分利用工業(yè)廢渣的活性。
第四，對(duì)紙漿黑色廢液進(jìn)行加工處理，開(kāi)發(fā)以紙漿廢液為主要原材料的普通減水劑和高效減水劑。長(zhǎng)期以來(lái)，黑色的紙漿廢液一直是導(dǎo)致我國(guó)長(zhǎng)江、黃河流域以及其它河道水質(zhì)污染的“元兇”〔7〕。我國(guó)大約有9000多家造紙廠(chǎng)，每年產(chǎn)生的黑色廢液大約有30－90億噸，絕大多數(shù)廠(chǎng)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(guó)所有化工污染的1/4！應(yīng)用紙漿廢液來(lái)制取混凝土減水劑不僅可以生產(chǎn)價(jià)廉的產(chǎn)品，節(jié)省減水劑生產(chǎn)中所使用的工業(yè)萘，最重要的是可以幫助造紙廠(chǎng)處理廢液，減少?gòu)U液對(duì)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人身健康造成的巨大危害。
第五，開(kāi)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(duì)混凝土性能造成的某些不利影響（如早期強(qiáng)度低，強(qiáng)度發(fā)展慢等）。
第六，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(duì)具體材料提出最佳設(shè)計(jì)方案。
第七，研究和制定綠色高性能混凝土的質(zhì)量控制方法、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。綠色高性能混凝土都要求摻加活性混合材。眾所周知，象粉煤灰、磨細(xì)礦渣等摻入混凝土中，混凝土的強(qiáng)度發(fā)展較慢，但后期強(qiáng)度卻能夠提高很多，一般摻活性混合材的混凝土其強(qiáng)度在28天后到三個(gè)月這期間增長(zhǎng)幅度相當(dāng)大，一年后，仍會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，當(dāng)活性混合材摻量較大（如30－50％，甚至70％）時(shí)，這種效應(yīng)更加明顯，也即，活性混合材對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)主要在后期。如果仍沿用普通混凝土質(zhì)量控制方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，即以28天抗壓強(qiáng)度來(lái)衡量混凝土的質(zhì)量，則是不符合實(shí)際情況的，勢(shì)必要造成強(qiáng)度和材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，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高耐久性，以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，對(duì)混凝土質(zhì)量評(píng)定的傳統(tǒng)和現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)只考慮強(qiáng)度，而對(duì)耐久性指標(biāo)一般不予考慮，希望新標(biāo)準(zhǔn)增加耐久性指標(biāo)這一項(xiàng)。
最后，針對(duì)當(dāng)前城市改造過(guò)程中大量拆除的舊結(jié)構(gòu)物混凝土，研究一整套破碎、分級(jí)技術(shù)，研究出用廢舊混凝土顆粒作為集料配制混凝土的切實(shí)可行的方法，循環(huán)利用，搞再生混凝土，用來(lái)澆筑強(qiáng)度要求相對(duì)比較低的地坪、中低等級(jí)混凝土路面等工程。
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廬山，1997年5月；
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6. 蔣明麟，由大變強(qiáng) 靠新出強(qiáng) 為把我國(guó)建設(shè)成水泥工業(yè)強(qiáng)國(guó)而努力，水泥技術(shù)，
1997（7），3－7；
7. D. Y. Chang and Sammy Y. N. Chan, Straw Pulp Waste Liquor as a Water-reducing
Admicxture, Magazine of Conc. Res., 1995, 113-118.
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