[绿色混凝土和混凝土的可持续发展]什么是绿色可持续发展
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建筑功能材料小论文
论文题目：绿色混凝土与混凝土技术的可持续发展
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2013年12月
绿色混凝土与混凝土技术的可持续发展
【摘要】绿色混凝土强调的是混凝土的绿色含量，着眼于混凝土的可持续发展。本文较为详细地说明了如何使混凝土材料成为绿色材料，绿色混凝土对水泥材料的要求，然后通过生产的绿色化途径指出了绿色混凝土与可持续发展之间存在的联系。
【关键词】绿色混凝土；绿色水泥；生产途径；可持续发展
1 绿色混凝土
1.1发展绿色混凝土的必要性
波特兰水泥混凝土自150年前问世以来，因所用原材料资源丰富、价格低廉、可浇注成任意尺寸和形状的构件，且具有强度高、耐久性好等优点，很快受到世人的青睐，在土木工程中得到了广泛应用，成为当代最大宗的人造工程材料。在今后相当长的时间内，水泥混凝土仍将是应用最广、用量最大的建筑材料。但同时混凝土的大量使用也带来了很多的负面影响，比如说环境问题等等。因此混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料，其关键在于能否成为绿色材料，能否坚持可持续发展道路。
1.2发展绿色混凝土的措施
绿色混凝土的概念自问世以来，便受到广泛关注。如何使混凝土材料成为绿色材料成为一个重要的课题。目前就如何发展绿色混凝土，有以下一些措施：
1）绿色高性能混凝土使用的水泥必须为绿色水泥；砂石料的开采应以十分有序且不过分破坏环境为前提， 大力推行以碎石破碎后的下脚料－－石屑代替天然砂技术。
2）最大限量地节约水泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”－－CO 2 、SO 2等，减小因大量排放无法固定处理的CO 2 、SO 2等而导致的整个地球的“温室
效应”和局部地区酸雨的形成等后果，以保护环境。
3）更多地掺加经加工处理的工业废渣如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰、稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥，保护环境，并改善混凝土耐久性；
4）应用以工业废液，尤其是造纸厂黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂。
5）发挥高强混凝土的优势，通过提高强度，来减小结构截面积或结构体体积，减少混凝土用量，从而节约水泥和砂、石的用量；通过改善施工性来减小浇注密实能耗，降低噪音；通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命进一步节约维修和重建费用，减少对资源无节制的开挖使用。
6）集中搅拌混凝土，并消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉尘和废水，即对从混凝土搅拌站排出的废水、废混凝土料进行循环使用。
7）对因拆除旧混凝土建筑物（构筑物）所产生的废弃混凝土进行循环利用，发展再生混凝土。
8）发展预制混凝土和建筑混凝土。预制混凝土构件的生产通常在工厂车间内进行, 不受气候条件的影响。与建筑工地生产相比, 水泥、骨料和预拌混凝土的运输均可在密闭系统内进行, 粉尘、废料、垃圾、噪声、焊接烟尘等污染源易控制。若采用自密实混凝土等新技术, 则减少了施工现场的湿作业, 可减少生产过程中的噪声和振动, 具有明显的环保效果。此外, 由于预制可采用比较复杂的工艺生产各式大梁、空心板等构件, 可降低材料和自然资源的消耗。
1.3发展绿色水泥
我们知道，水泥是混凝土材料最为重要的组成成分，故发展绿色混凝土离不开绿色水泥的发展。
发展绿色水泥应从以下几个方面着手：
1）进一步开拓原材料资源，加大原材料资源的地质勘探工作的力度，摸清原料资源的储量、品位、分布情况，在此同时，还要研究开发除石灰石和粘土以外的其它钙质和硅质原料。避免对现有较高品位水泥原料矿山的不科学的乱采乱挖，水泥工业不久遭受无米之炊之苦。
2）尽一切技术力量节约水泥生产中的能耗。。实现这一目标，必须创建新型干法生产线，提高煤炭利用效率并完善现有的粉磨设备〔6〕。
3）加大循环利用其它工农业排放的废渣的力度。可以作为水泥混合材的工农业固体废渣有很多种，如高炉矿渣、电厂粉煤灰、硅铁合金厂的副产品硅灰、农业稻壳灰，还有其它如磷渣、电石渣、钢渣以及天然的石灰石、沸石和烧粘土
等，这些混合材都具有一定的潜在活性，其活性成分可以与水泥熟料的水化产物Ca(OH)2等发生二次水化反应，产生起增强作用的产物。废渣作为水泥的混合材
尚有很大潜力可挖，但是由于混合材掺量较大时，水泥的早期强度有可能达不到有关的产品标准，所以，今后在进一步开发研究和生产大掺量混合材的水泥品种时，一方面要解决水泥的早期强度问题，另一方面，也可以对有关标准进行必要的修改，以利于水泥工业吃灰的“便利”性。
4） 更严格地限制粉尘的排放。
5）大力推广散装水泥。以散装形式运输和储备水泥是工业和建设大规模化后水泥工业发展的必然趋势，散装水泥可以避免使用包装纸袋或塑料袋，因而，防止了水泥袋拆用后造成的废弃物对环境的二次污染；采用散装水泥同时也为混凝土生产中采用机械化自动上料、自动称量，减少浪费和污染提供了一定保证。
2 混凝土可持续发展的途径
2.1发展环保型胶凝材料, 节约水泥
增加辅助胶凝材料的品种和掺量，最大限度节约水泥生产水泥熟料需要消耗大量能源，同时又产生大量的二氧化碳及其它有害气体，利用某些工业副产品作为辅助胶凝材料来替代一定量的水泥，既可以降低能源消耗和减轻环境污染，又减少了这些工业副产品的处理费用，无疑是混凝土可持续发展的最有效途径之一。
1）优质粉煤灰
粉煤灰是一种优质的胶凝性材料，可将其直接外掺入混凝土中，替代一定量的水泥或细骨料，配制成粉煤灰混凝土。粉煤灰水化热低，来源广泛，价格低廉，因而粉煤灰混凝土比普通混凝土综合性能更优越。理论上，粉煤灰可以完全置换水泥，而事实上，如果粉煤灰置换水泥的置换率超过80%，则需要使用一些化学激发剂来激发粉煤灰的活性，一般认为最优置换率为30%左右。然而，由于粉煤灰混凝土强度增长缓慢，致使其早期强度偏低，又由于粉煤灰的化学成分和质量波动性大，致使粉煤灰混凝土质量难以控制，这些问题是造成目前世界各国或地区粉煤灰使用率相差很大的主要原因之一。相信随着粉煤灰质量的提高和“双掺”技术的成熟，这些问题都能得到很好的解决，粉煤灰的使用率也将会不断提高。
2）高炉矿碴微粉
高炉矿碴也是一种优质的胶凝性材料，长期以来被人们用作水泥的混合掺料。因只有当矿碴粉颗粒较细时，其活性才较易激发，所以目前人们大多采用把高炉矿碴和水泥熟料分别细磨的工艺，按其不同用途生产各种规格和性能的矿碴微粉，并将其外掺入混凝土中作辅助胶凝材料来替代部分水泥熟料。有资料显示，当配制合理时，矿碴微粉可占至混凝土胶凝材料总量的70%～80%，且掺入了30%～60%矿碴微粉的混凝土的各项性能均明显优于普通硅酸盐水泥混凝土，提高了混凝土的耐久性，降低了混凝土的水化热和收缩值。
3）硅粉及其复合细掺料
硅粉是冶炼硅铁或其它硅工业的副产品，具有很高的活性，这种硅质材料掺入混凝土中后能从强度和耐久性两方面改善混凝土的性能，现代高性能混凝土原则上要求掺入硅粉。尽管硅粉颗粒非常精细，以致于难以处理，但它仍不失为一种良好的混凝土辅助胶凝材料。由于受到硅粉的产量和价格的限制，目前硅粉的用量还不是很多，若与其它矿物细掺料（如优质粉煤灰）混合使用，形成复合细掺料，则性能上超叠加，经济上更有利。
4 ）固体垃圾燃烧后的灰烬
事实上，还有一种被人们遗忘或很少有人提及的一种胶凝性材料，它就是城市固体垃圾燃烧后的灰烬。随着经济的发展和人口城市化的进程，城市里每天产生着大量的固体垃圾，在注重环保的今天，处理这些固体垃圾的方法一般是在所谓“废物能源化”的工厂里进行燃烧，尽管其灰烬（包括底灰和飞灰）中可能含有某些有毒有害物质，只要我们采用合理的方法压缩这些灰烬里的有害有毒物质，使之不能滤出，它们仍将会是一种很好的辅助胶凝材料。将它们直接外掺入混凝土中可替代一部分水泥，同时可避免填埋它们对环境造成的危害，一举两得， 无疑有利于混凝土的可持续发展。
2.2开发混凝土骨料新来源
再生骨料混凝土，也称再生混凝土，它是将废弃的混凝土块经过清洗、破碎、分级并按一定比例配合后得到的“再生骨料”用作部分或全部骨料所配制的混凝土。再生混凝土就其再生骨料而言，完全符合可持续发展法则的要求，是真正意义上的可持续发展的绿色混凝土。再生混凝土在欧洲和日本已有一定的试验
研究，并已开始应用于实际工程，对再生混凝土的使用也有一些规定和指南。美国在这方面同中国一样，也才刚刚起步，都还有一段很长的路要走。由于再生骨料性能波动性大，强度偏低，孔隙率高，吸水性强且各组分界面复杂，因而目前主要用作中、低强度混凝土的配制，使用在道路面层或垫层中。虽然目前再生混凝土的成本高于普通混凝土，但从环境保护和可持续发展的角度看，再生混凝土无疑具有良好的整体效益。可以肯定，随着再生混凝土研究的不断深入和人们对环境保护的越来越多的关注，再生混凝土的使用将会越来越广泛，对可持 续发展的贡献也会越来越大。
3 结语
综上所述，可以得出结论：混凝土可持续发展的最有效途径是在生产和使用混凝土时尽可能少地使用波特兰水泥；多用回收废旧材料，尽可能少地消耗自然资源。从混凝土的组成材料水泥、粗细骨料、水等多角度多方面发展绿色混凝土。使绿色混凝土得到全面的发展，从而实现混凝土技术的可持续发展。
参考文献：
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【2】吕学刚. 论混凝土技术的可持续发展【J 】. 山西建筑，2008，34(27):194-195.
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【4】吴中伟. 绿色高性能混凝土———混凝土的发展方向【J 】. 混凝土与水泥制
品，1998,(1):3-6.
【5】姚武. 环保型多功能混凝土的研究. 上海市科技发展研究报告. 上海:2004.