商品混凝土的綠色化發(fā)展

　　摘要：在全球“低碳發(fā)展”的浪潮中，水泥及混凝土的生產(chǎn)對(duì)不可再生資源依存度高、對(duì)天然資源和能源消耗大、對(duì)大氣污染嚴(yán)重，是節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。預(yù)拌混凝土和混凝土的商品化是當(dāng)前混凝土工業(yè)發(fā)展的方向，使用商品混凝土有助于混凝土的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)從提高混凝土耐久性、大力發(fā)展清水混凝土技術(shù)、降低水泥用量、使用大摻量礦物摻合料、應(yīng)用廢棄混凝土再生微細(xì)粉及再生骨料等再生材料、使用機(jī)制砂等天然替代材料、合理選用高效減水劑等幾個(gè)方面推動(dòng)商品混凝土的綠色化發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：商品混凝土低碳經(jīng)濟(jì) 綠色化發(fā)展

　　一、前言

　　近年來，氣候變化引起全球的共同關(guān)注[1]。隨著人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步及工業(yè)化進(jìn)程的加速，co2等溫室氣體的排放量激劇增加，從而導(dǎo)致氣溫增高，海平面上升，極端天氣與氣候事件頻發(fā)，進(jìn)而對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響[2]。

　　2009年在哥本哈根召開的聯(lián)合國氣候變化框架公約第15次締約方會(huì)議達(dá)成了全球經(jīng)濟(jì)必須走綠色發(fā)展道路這一普遍共識(shí)[3]。在本次會(huì)議上，溫總理強(qiáng)調(diào)，中國政府確定減緩溫室氣體排放的目標(biāo)是中國根據(jù)國情采取的自主行動(dòng)，是對(duì)中國人民和全人類負(fù)責(zé)的，不附加任何條件，不與任何國家的減排目標(biāo)掛鉤。并承諾將堅(jiān)定不移地為實(shí)現(xiàn)、甚至超過這個(gè)目標(biāo)而努力[4]。會(huì)議結(jié)束后，“碳”和“低碳發(fā)展”等詞匯一舉成為了人們近期的熱點(diǎn)話題， “低碳發(fā)展”日益成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。在全球“低碳發(fā)展”的浪潮中，中國經(jīng)濟(jì)無疑會(huì)受到影響。

　　水泥及混凝土的生產(chǎn)對(duì)不可再生資源依存度高、對(duì)天然資源和能源消耗大、對(duì)大氣污染嚴(yán)重，是節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。在新的宏觀環(huán)境下，碳排放大戶的水泥工業(yè)與環(huán)境污染大戶的混凝土行業(yè)應(yīng)該超前思考，未雨綢繆，積極采取措施迎接新的挑戰(zhàn)。

　　混凝土的商品化是當(dāng)前混凝土工業(yè)發(fā)展的方向。商品混凝土集中攪拌，比現(xiàn)場(chǎng)攪拌可節(jié)約水泥10%，使現(xiàn)場(chǎng)散堆放、倒放等造成砂石損失減少5%-7%，因而，混凝土的商品化有助于混凝土的綠色化發(fā)展。但要目前的形勢(shì)來看，離這一目標(biāo)還有相當(dāng)大的差距，還需要廣大從業(yè)人員圍繞節(jié)能及低碳排放做好相關(guān)工作。

　　二、商品混凝土綠色化途徑

　　1. 提高混凝土耐久性

　　采用高耐久性混凝土及其他高耐久性建筑材料可以延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，減少維修次數(shù)，在客觀上避免了建筑物過早維修或拆除而造成的巨大浪費(fèi)，是對(duì)各種資源的極大節(jié)約。

　　2005年7月，鐵道部科學(xué)技術(shù)司發(fā)布了由鐵道科學(xué)研究院主編的《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》，即科技基[2005]101號(hào)文件。按混凝土結(jié)構(gòu)所處的碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境和磨蝕環(huán)境的不同，提出了相應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，經(jīng)過鐵道部相關(guān)部門的大力推廣及各施工單位的積極采用，鐵路高性能混凝土技術(shù)已經(jīng)深入人心。但遺憾的是，商品混凝土直到目前仍未引用高性能混凝土技術(shù)，商品混凝土的耐久性還沒有引起足夠的重視，各種質(zhì)量問題層出不窮，根本談不上耐久性。在此，筆者要呼吁有關(guān)部門和廣大從業(yè)者能從社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展出發(fā)，從設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)做好商品混凝土的高耐久性推廣工作，對(duì)有耐久性要求的建筑結(jié)構(gòu)以耐久性的理念來指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工，大力推動(dòng)商品混凝土的綠色化發(fā)展。

　　2.大力發(fā)展清水混凝土技術(shù)

　　清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土。可分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土和裝飾清水混凝土[5]。清水混凝土需要一次澆筑成型，不能進(jìn)行修補(bǔ)，盡管每平方米造價(jià)較普通混凝土高，但算上石材鋪裝，總的來說還是比普通混凝土便宜不少。除此之外，清水混凝土還因減少了裝飾裝修環(huán)節(jié)而具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。因此，大力發(fā)展清水混凝土技術(shù)，有助于商品混凝的綠色化發(fā)展。

　　3. 降低水泥用量

　　水泥生產(chǎn)中排放的co2占人類活動(dòng)制造的co2總量的5%。據(jù)usgs統(tǒng)計(jì)顯示，2006年全球水泥消費(fèi)量為25.5億噸，2008年進(jìn)一步增長(zhǎng)至28.57億噸[6]。資料介紹，水泥行業(yè)的能源消耗約占我國全部能源消費(fèi)的7%左右，co2排放量約占全國co2總排放量的18%左右(包括了電力消耗的間接排放)，水泥行業(yè)的co2減排問題，關(guān)系到我國溫室氣體排放控制的大局[7]。實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)二氧化碳減排是中國應(yīng)對(duì)氣候變化的重要措施和基本內(nèi)容[8]。

　　要減少水泥工業(yè)co2排放，一方面應(yīng)在水泥制備過程進(jìn)行節(jié)能減排，另一方面應(yīng)從水泥應(yīng)用過程中盡過能減少水泥的用量，防止水泥浪費(fèi)。由于人類可能無法在未來幾十年內(nèi)找到可以替代水泥的建筑材料，因此降低水泥用量也是實(shí)現(xiàn)中國水泥和混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。要降低水泥用量，在當(dāng)前礦物摻合料及高效減水劑廣泛使用的情況下，做好混凝土配合比的優(yōu)化工作是完全可能的。同時(shí)，低水泥用量、低用水量不僅可減少水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的破壞，還會(huì)使混凝土的漿骨比下降、水化熱降低，收縮開裂的機(jī)率減小，耐久性提高。

　　4. 使用大摻量礦物摻合料

　　當(dāng)前，大量粉煤灰、礦渣粉等活性礦物摻合料被廣泛應(yīng)用于混凝土制備[9-10]。這些活性礦物摻合料可改善混凝土的工作性，同時(shí)還具火山灰效應(yīng)，可與水泥中的游離氧化鈣反應(yīng)生成具有很高強(qiáng)度的硅酸鈣，提高混凝土的強(qiáng)度及密實(shí)抗?jié)B性能，從而代替大量的水泥使用，有效降低環(huán)境負(fù)荷。促進(jìn)混凝土向低碳化發(fā)展。

　　5. 應(yīng)用廢棄混凝土再生微細(xì)粉及再生骨料等再生材料

　　廢棄混凝土再生微細(xì)粉及再生骨料等一些工業(yè)符合混凝土可持續(xù)發(fā)展的思路材料也逐步在混凝土與水泥制品中得到應(yīng)用[11]。當(dāng)前，隨著城市化改造的不斷深化，舊建筑物的拆除產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，這既造成環(huán)境污染又浪費(fèi)了資源、如何處理日益增多的建筑垃圾，減輕建筑垃圾對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)省建筑垃圾的清理和運(yùn)輸費(fèi)用，成了世界各個(gè)國家保護(hù)環(huán)境力面的重要課題。如果能盡快將廢棄的混凝土及其粘土磚等建筑垃圾在一些特定商品混凝土中得到規(guī)?；瘧?yīng)用，是混凝土可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)方向。

　　6. 使用機(jī)制砂等天然替代材料

　　天然河砂作為配制混凝土最主要的細(xì)骨料被大量使用，然而，過度地開采導(dǎo)致許多地方的河床和植被遭到嚴(yán)重破壞。河砂無限制地被應(yīng)用到混凝土中己不符合混凝土可持續(xù)發(fā)展的思路。近年來，在很多地區(qū)都開始開發(fā)不同質(zhì)地的細(xì)骨料以滿足混凝土的大量使用，尤其以機(jī)制砂[12]的利用為最多。例如，湖北滬蓉西高速公路就大量采用機(jī)制砂生產(chǎn)各種標(biāo)號(hào)的混凝土。尤其是西線從恩施到利川的各標(biāo)段，從低標(biāo)號(hào)到高標(biāo)號(hào)均采用機(jī)制砂進(jìn)行混凝土生產(chǎn)，節(jié)約了大量的河砂資源及運(yùn)輸費(fèi)用。

　　盡管機(jī)制砂在我國很多工程上已得到了成功地應(yīng)用，但在商品混凝土中還很少用到。如果這些天然的細(xì)骨料能大規(guī)模應(yīng)用到商品混凝土中，將能很好地推動(dòng)商品混凝土的綠色化發(fā)展。[Page]

　　7.合理選用高效減水劑

　　要想從上述途徑實(shí)現(xiàn)混凝土低碳化目標(biāo)，性能優(yōu)異的高效減水劑是必不可少的材料。高效減水劑是現(xiàn)代混凝土不可缺少的組分之一?；炷林屑尤敫咝p水劑不僅可有效改善混凝土作性能及長(zhǎng)期耐久性能，還可節(jié)約大量的能源和資源。正確合理地使用高效減水劑，將會(huì)有效促進(jìn)混凝土的綠色化發(fā)展。

　　上世紀(jì)60年代，萘系及密胺系高效減水劑相繼在日本和聯(lián)邦德國研制成功，是繼鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。高效減水劑的問世，標(biāo)志著混凝土材料科學(xué)與工程進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。高效減水劑摻入混凝土后不僅可大幅度改善混凝土的性能，而且還可大幅降低水泥用量，使得大量工業(yè)廢棄物如粉煤灰、礦碴粉等在混凝土中得到有效利用。從某種意義上說，如果沒有高效減水劑，不僅水泥用量難以降低，而且粉煤灰、礦碴粉等活性材料的使用效果也會(huì)大打折扣。高效減水劑的合理選用，將是混凝土綠色化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。因而以高效減水劑為核心的各類混凝土外加劑受到越來越多的關(guān)注。2010年4月，中國建筑工業(yè)協(xié)會(huì)混凝土外加劑分會(huì)第十二次代表大會(huì)在廈門召開，與會(huì)代表達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的1200多人，有力地證明了外加劑受關(guān)注的程度。

　　聚羧酸高性能減水劑具有良好的工作性、優(yōu)良的耐久性。與傳統(tǒng)的萘系、密胺、脂肪族及氨基磺酸等系列減水劑相比，減水率更高，是當(dāng)今減水劑發(fā)展的重要方向之一，在混凝土中得到了廣泛地應(yīng)用[13-15]。2004年前后，聚羧酸開始在我國的一些重點(diǎn)工程如杭州灣跨海大橋、武廣客運(yùn)專線等工程中得到成功應(yīng)用。此后，聚羧酸開始大量應(yīng)用于公路、水工、民建工程。近兩年，聚羧酸開始在預(yù)拌混凝土中得到大規(guī)模的應(yīng)用。2009年，僅武漢市就有近一半的預(yù)拌混凝土公司開始嘗試使用聚羧酸。相信隨著混凝土外加劑國標(biāo)gb8076-2008的實(shí)施及廣大應(yīng)用單位對(duì)其性能的熟悉，聚羧酸將得到更廣泛的應(yīng)用。

　　由于聚羧酸高性能減水劑較傳統(tǒng)高效減水劑具有更好的工作性和耐久性及更高的減水率，在配制商品混凝土?xí)r可在最大程度上降低水泥用量和用水量。但與此同時(shí)，與傳統(tǒng)萘系減水劑一樣，聚羧酸同樣存在與水泥的適應(yīng)性問題，而且這一問題較萘系相比更為突出。這導(dǎo)致很多預(yù)拌混凝土公司的技術(shù)人員在聚羧酸的選用中無所適從。因此，廣大從業(yè)人員應(yīng)及時(shí)調(diào)整配合比設(shè)計(jì)思路，做好配合比的優(yōu)化工作，這樣才能盡快促進(jìn)混凝土的綠色化發(fā)展。

　　三、結(jié)論

　　1.在全球“低碳發(fā)展”的浪潮中，商品混凝土行業(yè)應(yīng)積極面對(duì)，從低碳排放及節(jié)能減排兩方面做好相應(yīng)的工作，促進(jìn)商品混凝土的綠色化發(fā)展。

　　2.應(yīng)從提高混凝土耐久性、大力發(fā)展清水混凝土技術(shù)、降低水泥用量、使用大摻量礦物摻合料、應(yīng)用廢棄混凝土再生微細(xì)粉及再生骨料等再生材料、使用機(jī)制砂等天然替代材料、合理選用高效減水劑等幾個(gè)方面推動(dòng)商品混凝土的綠色化發(fā)展。

　　3. 聚羧酸高性能減水劑具有良好的工作性、優(yōu)良的耐久性，較傳統(tǒng)高效減水劑具有更高的減水率，在配制商品混凝土?xí)r可在最大程度上降低水泥用量和用水量。合理選用聚羧酸高性能減水劑將會(huì)有力地推動(dòng)商品混凝土的綠色化發(fā)展。

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　　作者簡(jiǎn)介：1998年6月畢業(yè)于武漢工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，工學(xué)學(xué)士，畢業(yè)后一直從事混凝土外加劑的研發(fā)與應(yīng)用工作。工程師；工程碩士在讀；中國硅酸鹽學(xué)會(huì)混凝土與水泥制品分會(huì)理事。