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如何实现混凝土的绿色化?
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-01-11 09:18:56

 导读:随着社会生产力和经济高速发展,材料生产和使用过程中资源过度开发和废弃及其造成的环境污染和生态破坏,与地球资源、地球环境容量的有限性以及地球生态环境系统的安全性之间出现尖锐的矛盾,对社会经济的可持续发展和人类自身的生存构成严重的障碍和威胁。因此,认识资源、环境与材料的关系,开展绿色材料及其相关理论的研究,从而实现材料科学与技术的可持续发展,是历史发展的必然,也是材料科学的进步。在这样的背景条件下,具有环境协调性和自适应性的绿色混凝土应运而生。实现混凝土的绿色化总的来说应该从以下5个方面入手。

  关键词:绿色化,混凝土,资源,环境

  0.引言
  随着社会生产力和经济高速发展,材料生产和使用过程中资源过度开发和废弃及其造成的环境污染和生态破坏,与地球资源、地球环境容量的有限性以及地球生态环境系统的安全性之间出现尖锐的矛盾,对社会经济的可持续发展和人类自身的生存构成严重的障碍和威胁。因此,认识资源、环境与材料的关系,开展绿色材料及其相关理论的研究,从而实现材料科学与技术的可持续发展,是历史发展的必然,也是材料科学的进步。在这样的背景条件下,具有环境协调性和自适应性的绿色混凝土应运而生。
 
  1.绿色混凝土的定义
   吴中伟院士较早提出绿色高性能混凝土(GHPC)的概念。GHPC具有的特征主要包括:①更多的节约孰料水泥,减少环境污染;②更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料;③更大地发挥高性能优势,减少水泥和混凝土的用量。 
  对绿色混凝土的概念目前学术界还没有统一的定义,一般说来,绿色混凝土应具有比传统混凝土更高的强度和耐久性,可以实现非再生性资源的可循环使用和有害物质的从低排放,既能减少环境污染,又能与自然生态系统协调共生。“绿色”的涵义可理解为:节约资源、能源;不破坏环境,更有利于环境;可持续发展,既满足当代人的衡求,又不危害子孙后代,且能满足其需要。

  2.如何实现混凝土的绿色化
  实现混凝土的绿色化总的来说应该从以下5个方面入手。
  2.1大量利用工业废料,降低水泥用量
   在长期的研究和实践中,人们发现许多工业废渣,如粉煤灰、粒化高炉矿渣、煤矸石、硅灰等具有潜在的化学活性,可以部分替代水泥,并且可以制备性能更优越的混凝土。这样不仅节约了矿山资源,降低了水泥生产总能耗,而且也有利于改善和保护自然环境。利用工业废渣作混凝土中的活性矿物掺合料是实现混凝土绿色化的一个重要途径。我国工业废渣数量庞大,仅粉煤灰每年将产出近2亿吨,而煤矸石目前堆放总量已超过30亿吨,活性矿物掺合料作为廉价的辅助胶凝材料却赋予混凝土许多优良的性能,如提高强度、密实度和工作性,改善混凝土微观结构,降低孔隙率,增强对腐蚀介质的抵抗力,延长混凝土的耐久性等。大量使用以工业废渣为原料的活性掺合料,可以在保持水泥孰料总量不变的前提下满足经济快速增长对混凝土的需求,节约资源能源,保护环境,发挥重大的经济效益和社会效益。
  2.2提高混凝土综合性能
   提高混凝土强度、工作性和耐久性也是混凝土绿色化的途径之一。论文参考网。混凝土强度的提高,可以减小建筑结构的截面积或结构体积,减少混凝土用量,从而节约水泥、砂、石等混凝土原材料的用量。工作性能的提高,一方面有助于提高混凝土的密实性,另一方面可以减少振捣器的使用,降低环境噪声。提高混凝土的耐久性,可以延长结构物的使用寿命,进一步节约维修和重建费用,减少对自然资源无节制的消耗。
  2.3使用再生骨料和人造骨料
  混凝土制备过程还将消耗大量砂石。若以每吨水泥生产混凝土时消耗6~10t砂石材料计,我国每年将生产砂石材料48~80亿吨。全球已面临优质砂石材料短缺的问题,我国不少城市亦将远距离运送砂石材料。同时,我国每年拆除的建筑垃圾生产的废弃混凝土约为1360万吨,新建房屋产生的废弃混凝土约为4000万吨,大部分是送到废料堆积场堆埋。因此实现再生骨料的循环利用对保护环境,节约能源、资源意义是十分显著的。
  废弃混凝土加工的骨料取决其洁净度和坚实度,这与其来源和加工技术有关。利用预制场和预拌混凝土搅拌站剩余混凝土加工的骨料通常比较干净;来源于拆除的路面或水工结构的废弃混凝土,需筛分去除粉粒。许多实验室和现场研究表明:废弃混凝土相当于粗骨料的颗粒可以用来替代天然骨料,进行比较试验的结果是前者作为骨料配制的混凝土抗压强度和弹性模量至少是后者的2/3。论文参考网。拆除建筑物是的废弃混凝土比较难处理,因为常混有其他杂物。论文参考网。与拆除时的分选相结合,这类废弃物可以分门别类地回收和再生,效果较好。
  2.4 与自然环境相协调
   为了使混凝土与自然环境相协调,通过混凝土材料的性能、形状或构造等的设计,使其具有降低环境负荷的能力。例如通过控制混凝土的空隙特征和空隙率,可使混凝土具有不同的性能,如良好的透水性、吸音性能、蓄热性能、吸附气体性能等。通过对混凝土性能和色彩的设计,使混凝土能与植物和谐共生,这类混凝土包括植物适应型生态混凝土、海洋生物适应型生态混凝土和淡水生物适应型混凝土,以及净化水质生态混凝土等。 
  2.5提高混凝土的机敏性,使居住环境更安全
  随着现代电子信息技术和材料科学的迅猛发展,促使社会及其各个组成部分,如交通系统、办公场所、居住社区等向智能化方向发展。混凝土材料作为各项建筑的基础,其智能化的研究和开发自然成为人们关注的热点。自诊断混凝土、自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的相继出现,为智能混凝土的研究和发展打下了坚实的基础。
  机敏混凝土的特点是具有自适应性,能够感知外界环境变化,并根据外界环境变化实现自适应控制、调整和修复材料。机敏混凝土材料与智能建筑相结合无疑将为人们提供一个安全、舒适的生活、学习与工作环境。

  3.结语
   绿色混凝土材料在资源和能源的有效利用、减少环境负荷上具有很大的优势,是实现材料产业的可持续发展的一个重要发展方向。与普通混凝土相比,绿色混凝土显示了强大的生命力和显著的优越性。不过,现在我们离绿色混凝土的实现还有一定距离,需要我们从以上介绍的五个方面努力,争取早日实现混凝土的绿色化。
 
   参考文献:
   [1]姚武.绿色混凝土[M].北京:化学工业出版社,2006,5:7-10.
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