淺談低碳綠色混凝土發展途徑

鄧德彪

（中鐵大橋局集團有限公司 第二工程有限公司，江蘇 南京 210015）

隨著國家城市化進程的加速發展，基礎建設的加快，為建筑業和建材行業提供廣闊市場空間，混凝土作為最廣泛的建筑材料，其生產和使用過程中的資源過度開發和廢棄物排放造成了嚴重的環境污染和生態破壞，給社會經濟的可持續發展及人類自身的生活帶來了嚴重的危害。因此低碳綠色環保混凝土是發展的必然選擇。

1 混凝土原材料的低碳綠色發展

1.1 低碳綠色水泥

水泥被譽為“建筑工業的糧食”，是混凝土的主要組成材料。水泥在生產過程中對資源和能源消耗量大，而且對環境污染嚴重。低碳綠色混凝土的發展，低碳綠色水泥是必不可少的，即水泥的生產必須走低碳綠色發展道路。

普通水泥生產過程中需要高溫煅燒硅質原料和鈣質原料，消耗大量的能源，產生大量污染物，如二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等主要污染物排放。如果采用無熟料水泥或免燒水泥配制混凝土，就能顯著降低能耗，降低污染，達到節能環保的目的。水泥在生產過程中利采用低化石燃料替代傳統燃料、用非碳酸鹽鈣質原料替代石灰石，如在水泥制造領域，利用廢輪胎、廢油泥、廢塑料等可燃廢棄物替代傳統燃料；利用粉煤灰、煤矸石、電石渣、各種尾礦渣、廢石膏等替代部分石灰石原料以及利用經過適當處理的工業廢渣替代水泥熟料，減少生產中CO2直接排放，這方面我國具有很大發展潛力。

調整水泥產業結構、大力發展推廣新型干法水泥工藝、大力開發新型水泥。新型干法水泥每噸熟料綜合能耗降至115千克標準煤，溫室氣體減排方面走在其他高耗能產業的前列，二氧化碳排放強度下降35%。積極研發非波特蘭體系新型水泥，如硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和阿利尼特水泥等，其中硫鋁酸鹽水泥是利用低品位礬土、石灰石和石膏為原料，所以燒成溫度低，CO2排放量也低。雖然現在非波特蘭水泥體系的水泥產量小，使用范圍小，但在某些特殊場合可以代替普通水泥發揮很大的作用。

發展新工藝新技術，開發新產品，節省資源和能源使水泥工業的發展真正走上低碳綠色環保的發展道路。

1.2 再生骨料的運用

天然骨料的開采不僅嚴重破壞了生態環境，而且開采的廢水廢渣等嚴重污染了生活環境。天然骨料是不可再生資源，當前天然骨料資源已經出現了嚴重匱乏。人們已經開始尋求新型骨料資源，例如再生骨料的應用。

隨著城鎮化進程的加快，建筑垃圾越來越多，采用露天堆放或填埋的方式進行處理，不僅占用大量的土地還消耗經費，同時，清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂揚塵等問題又造成了嚴重的環境污染和生態環境的破壞。利用好建筑垃圾制作再生骨料不僅美化了環境還大大節約了自然資源。利用再生骨料積極發展推廣再生骨料混凝土的運用就是一種解決途徑。

再生骨料就是把廢砂漿、廢混凝土塊和廢磚等經過一系列處理制成骨料回收利用；再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土，即利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土。再生骨料混凝土在國外已經得到廣泛的運用。再生骨料主要用于強度較低的混凝土、混凝土砌塊磚、鋪道磚、花格磚等建材制品。或者經篩分、分選、潔凈后，可作為再生粗骨料和細骨料來代替天然砂石用在混凝土中。再生骨料的運用從根本上解決建筑垃圾的出路問題,既能減輕建筑垃圾對環境的污染,又能節省天然骨料資源,緩解骨料供求矛盾,減少自然資源和能源消耗,具有顯著的社會、經濟和環境效益,符合可持續發展的要求,是發展低碳綠色混凝土的主要途徑之一。

1.3 礦物摻合材料的運用

國內外相關機構對礦物摻合料在混凝土中的使用性能做了大量研究，礦物摻合料已經成為綠色高性能混凝土中不可缺少的第六組份。主要是在混凝土中摻入部分磨細粒化高爐礦渣、粉煤灰、硅灰、磨細煅燒煤矸石、磨細沸石粉等具有一定潛在活性的摻合料替代一部分水泥。礦物摻合料的摻入，不僅減少了水泥用量，還改善混凝土工作性能、改善了混凝土微觀機構、降低混凝土的水化熱、提高混凝土體積穩定性、提高混凝土后期強度和耐久性等特點。

據報道，加拿大能源礦產部開發出了高摻量粉煤灰混凝土，粉煤灰替代水泥總量的55%～65%，工作性能和耐久性都能滿足要求。如何開發利用更多品種的礦物摻合材料、節約資源能源、保護環境，是原材料綠色化的研究重點，是實現混凝土綠色化的一個重要途徑。

1.4 發展綠色高性能外加劑

混凝土外加劑改善了混凝土的力學性能、工作性能，提高混凝土的耐久性，減少單位體積泥用量，減少單位體積用水量等，是混凝土不可缺少的組份，因此發展低碳綠色高性能混凝土，混凝土外加劑的低碳綠色化是必不可少的。

目前我國的建筑市場存在萘系減水劑、脂肪族減水劑、氨基磺酸系減水劑、聚羧酸系減水劑等，其中奈系減水劑目前還占很大的比例。萘系高效減水劑合成工藝技術成熟穩定，價格相對較低，但是減水率一般只有20%左右，混凝土坍落度損失太快，含有甲醛、工業萘等有害物質，生產和使用都不夠環保，在生產過程中復配容易導致混凝土的質量波動較大。脂肪族高效減水劑是近幾年來開發的另一類非萘系高效減水劑，該減水劑的生產工藝簡單，能耗低、成本低，減水率可達15-25%。性能略優于萘系高效減水劑，但在生產過程中需要用到大量甲醛，且產品中有殘余甲醛。氨基磺酸系高效減水劑具有減水率高、坍落度大、混凝土坍落度損失小等優點，使混凝土具有良好的工作性及耐久性，氨基磺酸系高效減水劑的制備中涉及到原料苯酚，其毒性較大。聚羧酸高性能減水劑就是一種新型的低碳綠色減水劑，不僅減水率更高，摻量少，混凝土和易性、抗泌水、抗離析及抗凍性等性能均得到明顯提高。而其不含甲醛和萘，是一種無毒、無污染，綠色高性能的減水劑。

由此可見，萘系、脂肪族、氨基磺酸系高效減水劑在生產和使用過程中不夠環保，用于混凝土對人的身心健康和環境都不利。三者都不符合綠色化發展的要求。因此開發綠色高性能外加劑是發展低碳綠色混凝土的必然選擇。

2 混凝土設計綠色化

隨著社會經濟的發展，更新傳統以強度為設計的思想觀念，引入以綠色設計混凝土的設計理念，綠色設計是以降低對環境的污染、提高生活質量、一切以人為本為宗旨，混凝土綠色設計應該從安全、適用、耐久、經濟、生態等多方面綜合考慮。混凝土作為建筑結構中的重要受力材料，其安全綠色設計，主要集中在對混凝土材料的性能、形狀等方面的設計，使其不僅具有優良的性能，此外，混凝土的綠色設計還應考慮經濟性，考慮與混凝土有關的各項經濟指標，不能只考慮材料本身價格，還應慮到施工等的附加成本及潛在的經濟因素等。隨著社會的發展設計綠色低碳混凝土越來越重要性。

3 建立完善相應的管理制度

隨著我國經濟建設的發展，混凝土的年產量已超過10億立方米，資源能源的消耗量巨大，環境問題日益突出，國家應制定相應標準和政策法規，提高混凝土攪拌站的環境保護意識，推進預拌混凝土行業的結構調整和產業升級。政府鼓勵企業研發低碳綠色混凝及運用。引導混凝土企業逐步走向低碳綠色環保的發展道路，例如江蘇省《預拌混凝土綠色生產管理規程》中明確指出：預拌混凝土綠色生產指在保證質量、安全的前提下，能最大限度地實現節能、節水、節材、環保并提高混凝土耐久性的一種生產方式。

4 總結

混凝土作為最大宗建的筑材料，發展低碳綠色混凝土不僅節約資源和能源，不破壞環境,可持續發展，既滿足當代人的需要，又不危害子孫后代。

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