研究與探索:大力發(fā)展綠色高性能混凝土

　　一、綠色高性能混凝土的含義

　　高性能混凝土是一種高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量管理的條件制成的。除了水泥、水、集料以外，高性能混凝土采用低水膠比和摻加足夠的細(xì)摻料與高效外加劑。高性能混凝土應(yīng)同時(shí)保證下列諸性能：耐久性、工作性、各種力學(xué)性能、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性。所以高性能混凝土不僅在性能上比普通混凝土大大改進(jìn)，在節(jié)約能源、資源、改善勞動(dòng)條件，經(jīng)濟(jì)合理等方面，尤其在利用工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境方面有著十分重大的意義，因此，將發(fā)展成為一種可持續(xù)發(fā)展的綠色材料。

　　作為一種材料或產(chǎn)業(yè)，節(jié)約資源也是為了本身能夠持續(xù)存在和發(fā)展，水泥與混凝土為當(dāng)代最大宗的人造材料，對(duì)資源的消耗和環(huán)境的影響均十分巨大?；炷聊芊耖L(zhǎng)期作為最主要的結(jié)構(gòu)材料，關(guān)鍵在于能否作為綠色材料，所以綠色高性能混凝土的發(fā)展方向是混凝土的未來，因它能節(jié)約更多的資源能源 ，將對(duì)環(huán)境的破壞減到最小，這不僅為了混凝土與建筑工程的持續(xù)發(fā)展，也是人類的生存發(fā)展所必需,是大有可為。

　　二、綠色高性能混凝土的特征和發(fā)展前景

　　綠色高性能混凝土具有下列特征：

　　1、更多的節(jié)約熟料水泥，減少環(huán)境污染

　　波特蘭水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)重，每生產(chǎn)一噸波特蘭水泥就會(huì)生產(chǎn)一噸CO2 ，排放的大量CO2是環(huán)境代價(jià)最高的“溫室效應(yīng)”。但水泥基材料作為主要的建筑結(jié)構(gòu)材料需要與日俱增。因此，除改變波特蘭水泥品種，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低能耗外，應(yīng)該在應(yīng)用技術(shù)方面來一次突破。發(fā)展綠色高性能混凝土是當(dāng)前最有效的途徑，用大量工業(yè)廢渣作為活性細(xì)摻料代替大量熟料，最多可達(dá)60%?80%，在綠色高性能混凝土中不是熟料水泥而是磨細(xì)水淬礦渣和分級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰等，或它們的復(fù)合，成為膠凝材料的主要組分，生產(chǎn)這種與環(huán)境相容的膠凝材料，比起波特蘭水泥生產(chǎn)，大大減少CO2的排放，也節(jié)約能源資源，還可節(jié)省大量生產(chǎn)波特蘭水泥的工廠的基建投資。

　　2、更多的摻加工業(yè)廢渣為主的活性細(xì)摻料

　　對(duì)改善環(huán)境，節(jié)約資源、節(jié)約能源，效果十分明顯，我國(guó)鋼鐵廠每年大量排放水淬礦渣多用作水泥混合材料，但因細(xì)度不夠，在活性未發(fā)揮，摻量也較少，只起到微集料作用，實(shí)在是一大浪費(fèi)。我國(guó)粉煤灰產(chǎn)量隨著火電事業(yè)迅速增加，其中適用于高性能混凝土的優(yōu)質(zhì)粉煤灰也大量增加，這是我國(guó)發(fā)展綠色高性能混凝土的有利條件。1995年加拿大能源礦產(chǎn)部開發(fā)高摻量粉煤灰混凝土，粉煤灰占膠凝材料總量的55%? 65%。在摻加適量超塑化劑，能制得工作性、耐久性與力學(xué)性能均優(yōu)的高性能混凝土。如將幾種活性細(xì)摻料復(fù)合使用，則效果更好，達(dá)到多摻多代節(jié)料、節(jié)能，改善環(huán)境等綠色高性能混凝土的目的，還具有降低溫升，改善體積穩(wěn)定性和耐蝕耐磨等優(yōu)點(diǎn)。

　　3、更大地發(fā)揮高性能優(yōu)勢(shì)減少水泥和混凝土的用量

　　利用高性能混凝土的高強(qiáng)早強(qiáng)來減小截面，降低自重，節(jié)省模板與工時(shí)，在高層建筑與大跨度橋梁中會(huì)收到很大效益，減少材料生產(chǎn)與運(yùn)輸能耗，保證和延長(zhǎng)安全使用期。

　　三、我國(guó)水泥發(fā)展中的成績(jī)與問題

　　隨著建設(shè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)水泥產(chǎn)量增長(zhǎng)特快，50年代初，生產(chǎn)不足300噸，1980年達(dá)到1億噸，1985年超過2億噸，1995年達(dá)4.5億噸，1996年為4.9億噸，其中3/4為高耗低效，污染嚴(yán)重的小水泥，當(dāng)產(chǎn)量超過2億噸時(shí)，吳中偉院士就懷疑中國(guó)是否需要和是否應(yīng)該生產(chǎn)這樣多的中低標(biāo)號(hào)為主的波特蘭水泥。世界環(huán)發(fā)大會(huì)后，尤其1994、1995年我國(guó)相繼提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略后，吳中偉院士開始研究水泥與混凝土生產(chǎn)帶來的環(huán)境保護(hù)問題，提出“環(huán)保型高效水泥基材料”后來改為“綠色高性能混凝土”，呼吁大家重視。

　　但是1997年我國(guó)水泥產(chǎn)量超過世界總產(chǎn)量的1/3，現(xiàn)在我國(guó)水泥產(chǎn)量已達(dá)9億噸，其中熟料水泥為6億噸，外摻料為3億噸，占世界的1/2，則水泥工業(yè)為地球大氣層增加巨大的CO2積存量，對(duì)環(huán)境的影響之大無法估量?，F(xiàn)在各國(guó)政府提出溫室氣體排放量的限制計(jì)劃，波特蘭水泥與常規(guī)混凝土必將受到愈來愈嚴(yán)格的限制，1997年國(guó)家建材局提出水泥工業(yè)上大改小，對(duì)小水泥“淘汰、限制、改造、提高的正確方針，但是沒有把發(fā)展綠色高性能混凝土作為一項(xiàng)措施，水泥產(chǎn)量仍迅速上升，多生產(chǎn)幾億噸熟料水泥，每年就多排放幾億噸CO2，還多花幾億元的基建投資。

　　雖然建設(shè)水泥廠的基建投資在不斷降低，根據(jù)1997年中國(guó)建材的報(bào)道新型干法生產(chǎn)使得噸投資高達(dá)1000?1200元，建設(shè)一個(gè)2000噸/日新型干法生產(chǎn)線的總投資高達(dá)6?7.2億元，當(dāng)時(shí)借貸建廠要付高額利息，這對(duì)企業(yè)無疑是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)，因此，提出創(chuàng)建經(jīng)濟(jì)型新型干法生產(chǎn)線，噸投資可降至400元左右，取得很大進(jìn)步。

　　但早點(diǎn)大力推廣綠色高性能混凝土，就可減少2億噸的塑料水泥廠的建設(shè)，即可節(jié)約600?800億元的投資，每年可少排放2億噸CO2。

　　高性能混凝土與現(xiàn)有的摻混合材水泥混凝土有本質(zhì)差別，不僅表現(xiàn)在性能的懸殊上。高性能混凝土必須向綠色高性能混凝土發(fā)展。

　　綠色高性能混凝土是水泥與水泥基材料走可持續(xù)發(fā)展道路的正確方向，在我國(guó)尤為緊迫，必須加緊科研，不斷創(chuàng)新。

　　實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想，需要進(jìn)行大量組織、協(xié)調(diào)、推廣等工作，還要依靠科技進(jìn)步，進(jìn)行下列課題研究：

　　1、對(duì)摻合料的超細(xì)粉磨技術(shù)；

　　2、開發(fā)細(xì)摻料資源，分類研究與復(fù)合化；

　　3、高效外加劑，外加劑復(fù)合化與匹配問題；

　　4、基礎(chǔ)研究如水泥改型、改性等；

　　5、高性能水泥的研發(fā)改性。