新加坡礦渣高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)考察紀(jì)實(shí)
混凝土發(fā)展的方向:低碳綠色
——新加坡礦渣高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)考察紀(jì)實(shí)
在全球節(jié)能、降耗、減排的大趨勢下,“低碳與環(huán)境友好、資源合理利用、節(jié)能減排利廢”是混凝土行業(yè)的發(fā)展方向。我國兩部委聯(lián)合發(fā)文在建筑工程中推廣高性能混凝土,同時也對提高建筑工程質(zhì)量、降低全壽命周期綜合成本提出了更高的要求。作為混凝土礦物摻和料的主力軍——磨細(xì)礦渣粉(GGBS),已成為現(xiàn)代混凝土重要組成部分,而且也是混凝土高性能化不可或缺的一種原材料。與其他礦物摻和料相比,礦渣粉不但能改善混凝土拌和物的工作性、硬化混凝土的耐久性,而且具有高活性、勻質(zhì)性好、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)能耗低等特點(diǎn),是世界公認(rèn)的低碳、綠色的建材產(chǎn)品。近年來,大摻量礦渣粉配制高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)在新加坡得到了普遍應(yīng)用,前景看好。
新加坡考察專家組成員合影
為深入交流礦渣粉配制高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)、高性能混凝土質(zhì)量控制方法及施工工藝、混凝土綠色生產(chǎn)與管理技術(shù)與理念,由中國混凝土與水泥制品協(xié)會礦渣混凝土功能材料分會組織的考察團(tuán),日前赴新加坡進(jìn)行了訪問與交流??疾靾F(tuán)由來自中冶建筑研究院、中建材合肥粉體技術(shù)研究院、江蘇淮龍新型建材有限公司、唐山行龍建材、唐山龍昂貿(mào)易、香港嘉華建材集團(tuán)、德國萊歇研磨機(jī)制造(上海)有限公司等企業(yè)的 14人組成,考察期間訪問了新加坡昂國企業(yè)有限公司(昂國集團(tuán)),參觀考察了新加坡礦渣粉應(yīng)用典型工程項(xiàng)目,并與美國混凝土學(xué)會新加坡分會(American Concrete Institute Singapore Chapter)相關(guān)專家進(jìn)行了技術(shù)交流。
大摻量礦渣粉混凝土在建筑工程中普遍應(yīng)用
在全球節(jié)能、降耗、減排的大趨勢下,“低碳與環(huán)境友好、資源合理利用、節(jié)能減排利廢”是混凝土行業(yè)的發(fā)展方向。我國兩部委聯(lián)合發(fā)文在建筑工程中推廣高性能混凝土,同時也對提高建筑工程質(zhì)量、降低全壽命周期綜合成本提出了更高的要求。
作為混凝土礦物摻和料的主力軍——磨細(xì)礦渣粉(GGBS),已成為現(xiàn)代混凝土重要組成部分,而且也是混凝土高性能化不可或缺的一種原材料。與其他礦物摻和料相比,礦渣粉不但能改善混凝土拌和物的工作性、硬化混凝土的耐久性,而且具有高活性、勻質(zhì)性好、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)能耗低等特點(diǎn),是世界公認(rèn)的低碳、綠色的建材產(chǎn)品。
近十幾年來,中國礦渣粉行業(yè)發(fā)展十分迅速,規(guī)模不斷擴(kuò)大,生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)從業(yè)者數(shù)量與日俱增,礦渣粉行業(yè)在中國建筑材料領(lǐng)域已占有舉足輕重的地位。截至2013年12月,國內(nèi)立磨生產(chǎn)線已達(dá)224條,建成的立磨礦渣粉產(chǎn)能達(dá)到1.34億噸;預(yù)計(jì)立磨生產(chǎn)線將達(dá)401條,立磨礦粉產(chǎn)能將高達(dá)2.3億噸,年平均增長將超過20%。立磨優(yōu)質(zhì)礦粉市場日趨成熟,其性能和價值受到廣泛認(rèn)可。
雖然我國礦渣粉的生產(chǎn)量已躍居世界之首,但混凝土業(yè)界卻大多沒有深刻認(rèn)識到它的功能性,仍把優(yōu)質(zhì)礦渣粉當(dāng)成一種便宜的水泥替代品,平均使用量還不足膠凝材料的10%。加之低價競爭及行業(yè)中的一些不規(guī)范的經(jīng)營行為,已嚴(yán)重制約了礦渣粉行業(yè)的健康發(fā)展。
因資源短缺的限制及為滿足海洋工程的耐久性需要,大摻量礦渣粉配制高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)在新加坡建筑工程中得到了普遍應(yīng)用,并取得了良好效果。在有控制溫升要求或耐久性要求較高的工程中,配制混凝土?xí)r,礦渣粉甚至占膠凝材料總量的75%以上。
礦渣粉成綠色混凝土必需元素
在新加坡昂國集團(tuán)水泥廠和中心實(shí)驗(yàn)室,考察團(tuán)與昂國集團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊(duì)交流了建筑可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)。據(jù)昂國集團(tuán)陳恩義博士介紹,新加坡昂國企業(yè)有限公司(昂國集團(tuán)),前身為“雙龍洋灰有限公司”,1973年成立,1983年在新加坡證交所主板上市,2005年2月17日正式更名為昂國企業(yè)有限公司??偛课挥谛录悠?,業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)橫跨亞洲、美洲和非洲。昂國集團(tuán)兩大核心業(yè)務(wù)為建筑材料和工程塑料,輔助業(yè)務(wù)為高科技與創(chuàng)業(yè)基金投資及高檔房地產(chǎn)開發(fā)。1997年,昂國公司在新加坡生產(chǎn)比表面積500m2/kg礦渣粉,開發(fā)成功礦渣粉含量65%~75%的高性能大摻量礦渣水泥,并廣泛用于有低水化熱和高耐久性要求的大型混凝土基礎(chǔ)工程;2003年,集團(tuán)將礦渣粉生產(chǎn)業(yè)務(wù)重點(diǎn)移入中國大陸,現(xiàn)與唐鋼、濟(jì)鋼、淮鋼、武鋼及青鋼組成合資公司,建成礦渣粉產(chǎn)能達(dá)到1000萬噸以上的生產(chǎn)線,產(chǎn)能及產(chǎn)量躍居全國第二位。在推廣應(yīng)用礦渣粉的過程中,昂國集團(tuán)首先完成了礦渣粉各項(xiàng)物理性能的改善與優(yōu)化,2008年以后,著力開發(fā)礦渣粉的綠色、低碳及可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用與認(rèn)證,把礦渣粉打造成為綠色建筑首選的建材產(chǎn)品。在新加坡,昂國集團(tuán)與礦渣粉相關(guān)的代表產(chǎn)品有比表面積超過800m2/kg的超細(xì)礦渣粉、比表面積超過450m2/kg的普通礦渣粉及礦渣粉含量20%~83%的系列礦渣水泥。另外,以超細(xì)礦渣粉為主開發(fā)的超細(xì)水泥主要應(yīng)用于土壤改良與基礎(chǔ)灌漿工程。昂國公司對旗下中國大陸每家生產(chǎn)廠的礦渣粉都作了碳排放(碳足跡)認(rèn)證。
新加坡沒有像粉煤灰一樣的火山灰質(zhì)摻和料的資源,為滿足工程低水化熱及抗化學(xué)腐蝕等要求,在依據(jù)工程耐久性要求的工程中均使用礦渣粉及少量的硅灰作為摻和料。新加坡大部分工程設(shè)計(jì)壽命為100年以上,很多工程的礦渣粉摻量在65%~75%,以降低大體積混凝土的水化熱及提高混凝土的抗化學(xué)腐蝕能力,比如:大型污水處理系統(tǒng)(Deep Tunnel Sewerage System)、濱海灣高速公路(Marina Coastal Expressway)、濱海灣金沙娛樂城(Marina Sands)等。另外,礦渣粉作為綠色混凝土所必需的元素,用于潔凈科技園(CleanTech Park)等項(xiàng)目,其主要作用之一是減少整個工程的碳排放。
昂國集團(tuán)知識管理部余晶介紹了昂國推廣綠色建筑與可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)。2007年昂國集團(tuán)獲得了新加坡首家綠色環(huán)境理事會頒發(fā)的綠色標(biāo)簽產(chǎn)品,開始綠色行動計(jì)劃;2008年開創(chuàng)綠色混凝土產(chǎn)品即降低混凝土的碳排放量。昂國集團(tuán)作為新加坡首家獲得碳足跡測算報(bào)告的企業(yè),2011年對中國大陸合資公司的礦渣粉作了碳排放的計(jì)算,2013年與武漢鋼鐵廠合作,建立了中國大陸第一個碳中和試驗(yàn)大樓,并在新加坡做碳排放的評估。通過碳足跡的計(jì)算可以得出礦渣粉是低碳產(chǎn)品,生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥排放850kg ~900kg二氧化碳,生產(chǎn)1噸低碳礦渣粉排放100kg左右二氧化碳,使用礦渣粉代替硅酸鹽水泥可以減少90%二氧化碳排放。新加坡將在2030年要求80%以上的建筑達(dá)到綠色建筑評級標(biāo)準(zhǔn),政府鼓勵開發(fā)商做綠色建筑,使用計(jì)算碳足跡的建材產(chǎn)品包括礦渣粉將得到加分。昂國集團(tuán)在新加坡推廣礦渣粉應(yīng)用過程中,已從一個材料供應(yīng)商的角色轉(zhuǎn)變成推廣綠色建筑理念的技術(shù)支持企業(yè),成為綠色建材的引領(lǐng)者。在整個銷售過程中,集團(tuán)知識管理部、銷售部及生產(chǎn)管理部為客戶宣傳綠色建筑及綠色建材的理念。同時余晶還介紹碳足跡計(jì)算的流程。
考察團(tuán)參觀了昂國集團(tuán)裕廊島水泥中轉(zhuǎn)站、中心實(shí)驗(yàn)室、淡濱尼混凝土攪拌站,并實(shí)地考察了使用大摻量礦渣粉的綠色建筑工程。
大摻量礦渣粉混凝土應(yīng)用前景看好
在新加坡理工學(xué)院,考察團(tuán)參加了礦渣粉分會與美國混凝土學(xué)會新加坡分會(ACI Singapore Chapter)共同組織的低碳及高性能混凝土技術(shù)發(fā)展交流論壇。美國混凝土學(xué)會新加坡分會副會長、董事江加標(biāo)介紹了新加坡分會的基本情況。分會成立于1985年,基本宗旨為推廣混凝土知識及混凝土應(yīng)用技術(shù),主要業(yè)務(wù)有現(xiàn)場試驗(yàn)員的認(rèn)證與培訓(xùn);ASTM標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)員培訓(xùn)及混凝土質(zhì)量認(rèn)證體系的培訓(xùn);不定期舉辦技術(shù)研討會并設(shè)立建材方面的獎學(xué)金,從而吸引年青學(xué)生投入建材領(lǐng)域工作。
分會會長、董事陸金平作了《低碳混凝土設(shè)計(jì)及應(yīng)用》的報(bào)告,他認(rèn)為混凝土的耐久性與節(jié)能減排、節(jié)約資源有著密不可分的關(guān)系。高性能、高耐久的混凝土材料能減少材料用量,減少水泥用量,增加使用壽命。預(yù)拌混凝土要真正實(shí)現(xiàn)低碳的目標(biāo),必須從項(xiàng)目設(shè)計(jì)開始,盡量用高性能混凝土取代普通混凝土,盡量使用礦物摻和料代替水泥,盡量使用再生骨料代替天然骨料并利用好外加劑;根據(jù)結(jié)構(gòu)要求,提出適合項(xiàng)目的高耐久及高性能混凝土的質(zhì)量要求,以免過度設(shè)計(jì)。他還講解了耐久低碳混凝土的設(shè)計(jì)步驟。
島嶼及三合土混凝土公司高級技術(shù)經(jīng)理林成發(fā)作了《礦渣粉在新加坡高性能混凝土中的應(yīng)用》的報(bào)告,主要介紹了摻加65%以上礦渣粉配制混凝土的經(jīng)驗(yàn)。他說,在新加坡地鐵工程的基礎(chǔ)及隧道中基本要使用大摻量礦渣粉配制混凝土,其中濱海高速隧道項(xiàng)目90%混凝土使用了大摻量礦渣粉混凝土。近15年來,大摻量礦渣粉混凝土配制技術(shù)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展,使用60%礦渣粉與7%硅灰復(fù)合配制高強(qiáng)、高性能混凝土目前已在工程中大量使用,大摻量礦渣粉配制的混凝土長期強(qiáng)度均超過只使用硅酸鹽配制的混凝土強(qiáng)度。在新加坡,當(dāng)前正在推廣自密實(shí)混凝土,基本以摻加礦渣粉配合外加劑作為核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
中國混凝土與水泥制品協(xié)會礦渣粉分會秘書長韓小華在《分享、交流、合作》的報(bào)告中介紹了分會成立的目的與意義。分會成立后,作為會員之間、會員與混凝土行業(yè)的交流平臺,完成礦渣粉生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)論壇、礦渣粉分會首屆專家委員會工作會議、機(jī)制砂與石粉應(yīng)用技術(shù)萬里行和第六屆全國混凝土設(shè)計(jì)大賽等交流活動。今年分會還將計(jì)劃組織第二屆礦渣粉生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)論壇及礦渣粉生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)全國巡講活動,還將參與行業(yè)及協(xié)會礦渣粉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。
中國混凝土與水泥制品協(xié)會礦渣粉分會專家委員趙筠在《中國混凝土技術(shù)與生產(chǎn)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》的報(bào)告中,介紹了混凝土的行業(yè)現(xiàn)狀與特點(diǎn)、面臨的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展方向。2014年中國水泥產(chǎn)量達(dá)24億噸,人均混凝土消耗量1.6立方米,總產(chǎn)值超過萬億元。中國大陸預(yù)拌混凝土行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩,分散度高,結(jié)構(gòu)混凝土用量應(yīng)超過25億立方米。混凝土技術(shù)取得的很大進(jìn)步主要體現(xiàn)在礦渣粉、粉煤灰等礦物摻和料及外加劑應(yīng)用技術(shù)的推廣?;炷列袠I(yè)面臨的挑戰(zhàn)來自于資源枯竭和環(huán)境保護(hù)的雙重危機(jī),這就要求混凝土必須更多利用工業(yè)廢料或替代材料,如使用工業(yè)廢棄物鋼渣和其他冶金渣、尾礦等作為礦物摻和料;使用低活性礦物摻和料替代部分水泥;使用機(jī)制砂替代天然砂;將建筑垃圾循環(huán)使用。
趙筠認(rèn)為,未來高性能混凝土將得到普遍應(yīng)用,C35及以上強(qiáng)度等級的混凝土占預(yù)拌混凝土總量的50%以上;在超高層建筑和大跨度結(jié)構(gòu)及預(yù)制混凝土構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼管混凝土中, C60及以上強(qiáng)度等級混凝土將得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用;在基礎(chǔ)底板等采用大體積混凝土的部位中,大摻量摻和料混凝土也將進(jìn)一步推廣,以提高資源綜合利用水平。
通過本次交流活動,考察團(tuán)成員了解到,新加坡在推廣礦渣粉應(yīng)用技術(shù)時更看重其能夠改善混凝土的功能性,特別是降低混凝土水化熱、提高混凝土耐化學(xué)腐蝕性等,尤其是對礦渣粉的碳足跡進(jìn)行計(jì)算評估,使用礦渣粉比只使用硅酸鹽水泥配制的混凝土價格更高,充分體現(xiàn)了礦渣粉的功能性。目前國內(nèi)大摻量礦渣粉應(yīng)用技術(shù)受到標(biāo)準(zhǔn)與理念的限制,應(yīng)該借鑒新加坡的推廣理念,針對客戶的需求做更多的技術(shù)及理念上的支持,轉(zhuǎn)變使用者及行業(yè)監(jiān)管部門對礦渣粉的認(rèn)識,從而促使礦渣粉行業(yè)健康發(fā)展。
編輯:張敏
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