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)對不可再生資源依存度高、對天然資源和能源消耗大、對大氣污染嚴重，是節(jié)能減排的重點行業(yè)。預拌混凝土和混凝土的商品化是當前混凝土工業(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。應從提高混凝土耐久性、大力發(fā)展清水混凝土技術、降低水泥用量、使用大摻量礦物摻合料、應用廢棄混凝土再生微細粉及再生骨料等再生材料、使用機制砂等天然替代材料、合理選用高效減水劑等幾個方面推動商品混凝土的綠色化發(fā)展。

　　關鍵詞：商品混凝土低碳經(jīng)濟 綠色化發(fā)展

　　一、前言

　　近年來，氣候變化引起全球的共同關注[1]。隨著人類社會的發(fā)展進步及工業(yè)化進程的加速，co2等溫室氣體的排放量激劇增加，從而導致氣溫增高，海平面上升，極端天氣與氣候事件頻發(fā)，進而對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響[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次締約方會議達成了全球經(jīng)濟必須走綠色發(fā)展道路這一普遍共識[3]。在本次會議上，溫總理強調(diào)，中國政府確定減緩溫室氣體排放的目標是中國根據(jù)國情采取的自主行動，是對中國人民和全人類負責的，不附加任何條件，不與任何國家的減排目標掛鉤。并承諾將堅定不移地為實現(xiàn)、甚至超過這個目標而努力[4]。會議結束后，“碳”和“低碳發(fā)展”等詞匯一舉成為了人們近期的熱點話題， “低碳發(fā)展”日益成為世界經(jīng)濟發(fā)展的一個主要趨勢。在全球“低碳發(fā)展”的浪潮中，中國經(jīng)濟無疑會受到影響。

　　水泥及混凝土的生產(chǎn)對不可再生資源依存度高、對天然資源和能源消耗大、對大氣污染嚴重，是節(jié)能減排的重點行業(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)場攪拌可節(jié)約水泥10%，使現(xiàn)場散堆放、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。但要目前的形勢來看，離這一目標還有相當大的差距，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，是對各種資源的極大節(jié)約。

　　2005年7月，鐵道部科學技術司發(fā)布了由鐵道科學研究院主編的《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》，即科技基[2005]101號文件。按混凝土結構所處的碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境和磨蝕環(huán)境的不同，提出了相應的混凝土結構的使用壽命，經(jīng)過鐵道部相關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，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，筆者要呼吁有關部門和廣大從業(yè)者能從社會的可持續(xù)發(fā)展出發(fā)，從設計、施工等各個環(huán)節(jié)做好商品混凝土的高耐久性推廣工作，對有耐久性要求的建筑結構以耐久性的理念來指導設計和施工，大力推動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

　　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?？煞譃槠胀ㄇ逅炷?、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，不能進行修補，盡管每平方米造價較普通混凝土高，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。因此，大力發(fā)展清水混凝土技術，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占人類活動制造的co2總量的5%。據(jù)usgs統(tǒng)計顯示，2006年全球水泥消費量為25.5億噸，2008年進一步增長至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，關系到我國溫室氣體排放控制的大局[7]。實現(xiàn)水泥工業(yè)二氧化碳減排是中國應對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，一方面應在水泥制備過程進行節(jié)能減排，另一方面應從水泥應用過程中盡過能減少水泥的用量，防止水泥浪費。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，低水泥用量、低用水量不僅可減少水泥生產(chǎn)對環(huán)境的破壞，還會使混凝土的漿骨比下降、水化熱降低，收縮開裂的機率減小，耐久性提高。

　　4. 使用大摻量礦物摻合料

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

　　5. 應用廢棄混凝土再生微細粉及再生骨料等再生材料

　　廢棄混凝土再生微細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用[11]。當前，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)境污染又浪費了資源、如何處理日益增多的建筑垃圾，減輕建筑垃圾對環(huán)境的污染，節(jié)省建筑垃圾的清理和運輸費用，成了世界各個國家保護環(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)模化應用，是混凝土可持續(xù)發(fā)展的一個方向。

　　6. 使用機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骨料被大量使用，然而，過度地開采導致許多地方的河床和植被遭到嚴重破壞。河砂無限制地被應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)地的細骨料以滿足混凝土的大量使用，尤其以機制砂[12]的利用為最多。例如，湖北滬蓉西高速公路就大量采用機制砂生產(chǎn)各種標號的混凝土。尤其是西線從恩施到利川的各標段，從低標號到高標號均采用機制砂進行混凝土生產(chǎn)，節(jié)約了大量的河砂資源及運輸費用。

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

　　7.合理選用高效減水劑

　　要想從上述途徑實現(xiàn)混凝土低碳化目標，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，將會有效促進混凝土的綠色化發(fā)展。

　　上世紀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、預應力鋼筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。高效減水劑的問世，標志著混凝土材料科學與工程進入了一個新時代。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)展的關鍵技術。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注。2010年4月，中國建筑工業(yè)協(xié)會混凝土外加劑分會第十二次代表大會在廈門召開，與會代表達到了創(chuàng)紀錄的1200多人，有力地證明了外加劑受關注的程度。

　　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用[13-15]。2004年前后，聚羧酸開始在我國的一些重點工程如杭州灣跨海大橋、武廣客運專線等工程中得到成功應用。此后，聚羧酸開始大量應用于公路、水工、民建工程。近兩年，聚羧酸開始在預拌混凝土中得到大規(guī)模的應用。2009年，僅武漢市就有近一半的預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gb8076-2008的實施及廣大應用單位對其性能的熟悉，聚羧酸將得到更廣泛的應用。

　　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，在配制商品混凝土時可在最大程度上降低水泥用量和用水量。但與此同時，與傳統(tǒng)萘系減水劑一樣，聚羧酸同樣存在與水泥的適應性問題，而且這一問題較萘系相比更為突出。這導致很多預拌混凝土公司的技術人員在聚羧酸的選用中無所適從。因此，廣大從業(yè)人員應及時調(diào)整配合比設計思路，做好配合比的優(yōu)化工作，這樣才能盡快促進混凝土的綠色化發(fā)展。

　　三、結論

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

　　2.應從提高混凝土耐久性、大力發(fā)展清水混凝土技術、降低水泥用量、使用大摻量礦物摻合料、應用廢棄混凝土再生微細粉及再生骨料等再生材料、使用機制砂等天然替代材料、合理選用高效減水劑等幾個方面推動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，在配制商品混凝土時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有力地推動商品混凝土的綠色化發(fā)展。

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　　作者簡介：1998年6月畢業(yè)于武漢工業(yè)大學材料學院，工學學士，畢業(yè)后一直從事混凝土外加劑的研發(fā)與應用工作。工程師；工程碩士在讀；中國硅酸鹽學會混凝土與水泥制品分會理事。