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混凝土未來的發展方向——綠色高性能混凝土

來源:搜論文知識網位置:農業環境科學論文時間:2011-06-03 16:40

  摘要:本文分析了混凝土行業對建筑領域發展的重要性以及其對人類生態環境造成的破壞。介紹了高性能混凝土、綠色高性能混凝土的基本概念、優越性、實現途徑等,指出混凝土行業將向綠色環保型發展。
  關鍵詞:高性能混凝土、綠色高性能混凝土、可持續發展
  一、前言:
  混凝土以其良好的各項性能以及具有競爭力的經濟性成為目前全世界用量最大和使用范圍最廣的材料。我國更是水泥和混凝土生產消耗大國,每年生產與消耗混凝土約120億噸之多,約占全世界的二分之一左右,而每生產1立方米混凝土大約要用去三分之一噸水泥,每生產1噸水泥則向大氣排放約1噸二氧化碳,而配置混凝土每年消耗近90億噸的天然砂石料,可以說是世界上最大的天然資源用戶。其生產和應用必將給環境帶來許多不利的影響。在全世界都倡導綠色環保理念的形勢下,混凝土能否長期作為建筑結構的主材料,關鍵在于能否成為綠色材料,因此綠色高性能混凝土將是其未來發展的主方向。
  二、綠色混凝土
  綠色混凝土一般說來,應具有比傳統混凝土更高的強度和耐久性。可以實現非再生資源的可循環使用和有害物質的從低排放。隨著國民經濟的發展,越來越多廢舊建筑物需要拆除,這樣就會產生大量的廢棄混凝土塊,既帶來環境污染,又造成環境浪費。針對混凝土的可循環利用,目前在國內外均有研究即把廢舊混凝土粉碎作為骨料、細粉粒在加入混凝土中使用。制成的再生混凝土強度也較高,具有明顯的環境效益和經濟效益。從材料循環使用角度來看,今天我們使用的材料不僅要考慮到滿足現在建筑物的要求,而且要放眼幾十年后的循環再利用,實現真正的可持續發展之路。但現在研究的遠度和深度還遠遠沒有達到。
  三、高性能混凝土
  高性能混凝土(HPC)是一種新型高技術混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土。它以耐久性作為設計的主要指標,針對不同設計要求,對下列性能重點予以保證:耐久性、工作性、實用性、強度、體積穩定性和經濟性。為此高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比,選用優質原材料,且必須摻加量的礦物細摻料和高效外加劑。在高層建筑、橋梁、海上、公路等方面都得到廣泛應用。高性能混凝土被認為是目前全世界性能最為全面的混凝土。高性能混凝土將逐步取代普通混凝土用于重要工程,這已經取得共識。
  四、綠色高性能混凝土
  綠色高性能混凝土(GHPC)是已故工程院院士吳中偉先生最先提出和大力倡導的。“綠色”的含義為:節約資源、能源;不破壞環境,更有利于環境;可持續發展,保證人類后代能健康、幸福的生活下去。同濟大學孫振平等學者提出符合以下條件的HPC才真正稱得上是GHPC:所使用的水泥必須為綠色水泥;砂石料的開采應以十分有序且不過分破壞環境為前提。此處的“綠色水泥”是指將資源利用率和二次能源回收率均提高到最高水平,并能夠循環利用其它工業的廢渣和廢料;產品除了全面實行質量管理體系外,還真正實行全面環境保護的保證體系;粉層、廢渣和廢氣等的排放幾乎接近于零,真正做到不僅自身實現零污染、無公害,又因循環利用其它工業的廢料、廢渣,而幫助其它工業進行三廢消化,最大限度地改善環境;最大限量地節約水泥用量,從而減少順逆生產中的副產品二氧化碳等氣體,以保護環境;更多的摻加經加工處理的工農業廢渣,如磨細礦渣、優質粉煤灰、硅灰等作為活性摻合料,以節約水泥,保護環境,并改善混凝土耐久性;大量應用以工業廢液,尤其是黑色紙漿廢液為原料改性制造的減水劑,以及在此基礎上研制的其它復合外加劑;集中攪拌混凝土,消除現場攪拌混凝土所產生的廢料、粉塵和廢水,并加強對廢料、廢水循環利用;發揮HPC的優勢,通過提高強度,減少結構橫截面積或結構體體積,減少混凝土用量,從而節約水泥、砂石的用量;通過改善施工性來減少澆筑密實消耗,降低噪音;通過大幅度提高混凝土耐久性,延長結構物的使用壽命,進一步節約維修和重建費用,減少對自然資源無節制的使用;對大量拆除廢棄的混凝土進行循環利用,發展再生混凝土。綠色高性能混凝土在我國剛剛起步,也取得了一定進展。主要是在配置混凝土時減少水泥用量,多采用工業廢料。像目前應用比較廣泛的粉煤灰高性能混凝土就是在混凝土中科學地大量使用礦物摻合料。粉煤灰是火電廠的燃燒廢渣,我國每年的排放量在1.4億噸以上。粉煤灰具有火山灰活性,它摻到混凝土中,能降低初期水化熱,減少干縮,改善新拌混凝土的和易性,增加混凝土的后期強度,顯著提高混凝土的耐久性。充分利用粉煤灰等作為摻和料發展高性能混凝土,可節約資源和能源,減少二次污染,取得良好的經濟和社會效益,是對實現我國可持續發展戰略的巨大貢獻。
  五、結語
  綠色高性能混凝土真正使混凝土變為合理應用資源,保護環境,保持生態平衡,成為與環境極其友好,能造福子孫后代的建筑材料。綠色高性能混凝土為傳統混凝土未來發展注入了新的內容和活力,也提供了嶄新的機遇,其發展必將使混凝土材料的應用具有更廣闊的前景和產生巨大的社會經濟效益。因此它是混凝土發展的方向,是混凝土的未來。
  參考文獻:
  1、吳中偉綠色高性能混凝土與科技創新[J]。建筑材料學報,1998,27-29
  2、陳家輝高性能混凝土應用現狀及其前景[J]。廣東土木與建筑,2000,36-38
  3、覃維祖混凝土技術進展現代與可持續發展前景[J]。施工技術,2006,18-23
  4、王安嶺等綠色高性能混凝土評價方法的建立[C]。2006,145-148

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