混凝土的可持续发展之路(共4页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上混凝土的可持续发展之路【摘要】：混凝土是近现代最广泛使用的土木工程材料之一，用于房屋建筑和土木工程的水利、交通、市政等所有行业；随着低碳时代的到来，土木工程材料的绿色环保越来越多的受到人们的关注，而本文将从混凝土的使用现状出发，结合可持续发展的主题，探讨混凝土的未来发展之路。【关键词】：使用现状 可持续性 绿色环保 高性能 1、 前言 随着经济的飞速发展，在世界范围内，建筑业等建设行业正以前所未有的速度发展，而作为使用最为广泛的土木工程材料-混凝土，正以惊人的总量被日益消耗，而由于建筑物的不断老化，废弃的混凝土日益增多；与此同时，为保证现有的混凝土供应，更多的天然骨料被开采，原料日渐枯竭，因此，认真贯彻混凝土的可持续发展，提高混凝土的性能，增加其使用年限具有重要意义。2、 使用现状 随着经济的高速发展，混凝土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，正日益改变着我们的生活。据悉，每生产1吨水泥熟料，要用1.41.5吨石灰质原料，0.20.3吨粘土质原料，还有一部分辅助原料。以我国为例，水泥产量约7亿吨/年，每年需要石灰质原料10亿吨，粘土质原料1.42.1亿吨。此外，还需要大量的电力和煤炭.水泥生产消耗的能源约占我国工业生产能耗的10%。 我国混凝土年产量约占世界总产量的40%，亦即12亿立方米/年左右。每立方米混凝土约需要1吨粗骨料、0.7吨细骨料。每年需12亿吨粗骨料和8.4亿吨细骨料。如果粗骨料中有一半是用石灰石碎石，每年也需6亿吨石灰石。水泥、混凝土生产每年共需约16亿吨石灰石，细骨料(河砂)8.4亿吨，粘土3.0亿吨。 据调查，全国石灰石矿的工业储量约500亿吨。若水泥工业的可采量为250亿吨，仅够水泥生产使用4050年。如果加上混凝土生产所需骨料，那么我国石灰石资源仅够水泥混凝土工业使用3040年。而对于混凝土细骨料，如全部以河砂计算，每年8.4亿吨(对砌筑砂浆及抹灰用的河砂尚未考虑在内)，长此以往，河砂会挖尽，河床两岸会由于掏挖河砂而崩塌及河床位置发生改变，自然景观遭到破坏，造成水土流失，给生态环境造成更大危害。每生产1吨水泥熟料约排放1吨CO2，世界水泥产量近20亿吨，每年就产生20亿吨的CO2。此外，还排放大量的SO2, NO2及含铬废水等。同时每年约有2%3%的水泥产量以粉尘的形式排放于大气中。由于CO2的大量排放，使地球产生了温室效应，全球气候变暖已引起人们的普遍关注。资源的有限性以及地球生态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。因此迫切需要研究混凝土可持续发展问题。3、 可持续发展3.1混凝土的再生利用 再生混凝土是指把废弃的混凝土清洗、破碎、分级后按一定比例配比得到 “再生骨料”，用其部分或全部骨料配制成混凝土，具有良好的经济效益。与普通混凝土相比，现已开发的再生混凝土在吸水性、抗压强度、耐久性弹性模量等方面都具有良好的性能。 当下，国内外的建筑垃圾都呈上升趋势，所以再生混凝土具有很好的发展前景。日本相关部门统计，建筑废弃物约占各产业界所有废弃物的40%，1995年日本全国建筑垃圾约9900万吨；美国全年仅废弃的混凝土约6000万吨，欧洲共同体产生的废弃混凝土约16200万吨；专家研究表明，我国每年新建房屋约达6.5亿，每万平方米约排除建筑垃圾500-600吨，每年仅施工建设产生排出的建筑垃圾约4000万吨；此外，旧建筑每平方米将拆除垃圾约0.5-0.7吨，如果旧房拆除面积达新建面积的10%，则由于房屋拆除产生的建筑垃圾约4000万吨左右，以上两项总计，我国每年约产生建筑垃圾8000万吨。2004年，我国产生废弃混凝土约18 - 24亿吨。现在很大一部分混凝土结构已进入老化毁坏阶段，加之城市改造建设大部分混凝土结构被拆除，废弃混凝土将会越来越多。处理如此巨大的建筑垃圾，费用极大，而且废弃混凝土也会引起严重的环境问题，如占用耕地、破坏景观、粉尘污染等。因此，再生混凝土具有重要的研究价值。3.2绿色混凝土混凝土能否长期作为最大宗的建筑结构材料，我们能否在利用自然的同时保护自然、节约能源和原材料，实现混凝土产业的可持续发展，关键在于混凝土能否成为绿色材料。绿色混凝土是混凝土发展的必然趋势。从某些高性能混凝土的涵义和组成材料看，其含有很多 “绿色”要素，本身就是绿色混凝土，具体特征如下：（1） 能更多的节约水泥熟料，更有效地减少环境污染，同时也能大量降低料耗与能耗。在绿色高性能混凝土的胶凝材料中，工业废渣为主的细掺料将节代大量熟料，最多可达6080。（2） 能更多地掺加以工业废渣为主的细掺料，节代熟料，改善环境，减少二次污染。（3） 能更大地发挥高性能混凝土的优势，尽量减少水泥与混凝土的用量，达到节省资源、能源与改善环境的目的。中国是世界的硅酸盐水泥生产大国，水泥年产量约占世界的一半，同时中国也是粉煤灰、高炉矿渣等工业废料排放量最大的国家。因此我们在推进混凝土材料和工程技术时，应该更加关注开发研究有效地利用工业废料，减少硅酸盐水泥熟料生产的技术；关注降低单位混凝土水泥用量，利用工业废料有效改善混凝土结构耐久性，延长基础设施使用寿命的技术，以减小地球自然资源的负荷、能源负荷和生态负荷，和经济可持续发展的方向相一致，和人类与大自然和谐发展的趋势相一致。 为扩大绿色高性能混凝土的应用范围，不断增加其用量，有必要将绿色高性能混凝土的强度下限从C50C60降低到C30左右，以改变水泥与混凝土愈来愈沦为不可持续发展材料的可怕前景。3.3环保混凝土 环保型混凝土，是指能够改善、美化环境，对人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料。为了使混凝土与自然环境相协调，通过混凝土材料的性能、形状或构件等的设计，使其具有降低环境负荷的能力。例如公国控制混凝土的空隙特性和空隙率，可使混凝土具有良好的透水性、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，降低混凝土碱性，使混凝土与植物和谐共生。多孔混凝土也称无砂混凝土，只有粗骨料，没有细骨料，直接用水泥作为粘结剂连接粗骨料，具有连续空隙结构的特征，其透气性和透水性良好，连续空隙可以作为生物栖息繁衍的地方，可以净化、保护地下水资源、吸收环境噪声等，降低环境负荷，是一种新型的环保材料4。净化水质生态混凝土的研究最早起源于日本，由于存在连续空隙，水、气自由通过，在多孔质内部和表面，易于附着细菌和藻类等，形成可栖息的生物膜，使其中的好气性细菌对有机物具有净化的可能。生物的附着因水域条件而异，一般在三个月内即可加以区别。将光催化技术应用于水泥混凝土材料中而制得的光催化混凝土可以起到净化城市大气的作用。随着经济的发展，城市大气污染状况日益严重，汽车和工业排放的氮氧化物和硫化物等已经形成公害。通过在建筑物表面使用掺有TiO2的混凝土，可以通过光的催化作用，氧化大多数的有机无机的污染物，使污染物氧化成碳酸、硝酸和硫酸等随雨水排掉，从而净化空气、美化环境。4、 高性能混凝土 高性能混凝土具有优于普通混凝土的高工作性、高耐久性及良好的力学性能。4.1机敏混凝土 机敏混凝土的特点是具有自适应性，能够感知外界环境的变化，并根据外界环境的变化实现自适应控制、调整和修复材料。它是通过在传统的混凝土组分中复合特殊的功能组分而制备的具有本征机敏特性的混凝土，注重混凝土与自然的融合和适应性。自感知机敏混凝土材料对诸如热、电和磁等外部信号刺激具有监测、感知和反馈的能力，是未来智能建筑的必需组件。它与其他土木工程材料具有很好的兼容性，在材料处理过程中能够抵制外部相对复杂的温度变化，能反应激励过程的信息等。在非破损的情况下可以感知并获得被测结构物全部的物理、力学参数。自调节机敏混凝土对由于外力、温度、电场或磁场等变化具有产生形状、刚度、湿度或其他机械特性影响的能力，如在建筑物遭受台风、地震等自然灾害期间能调整承载能力和减缓结构震动。目前人们研制的自动调节环境湿度的混凝土自身能够完成对环境湿度的探测，并根据需求对其进行调控。这种材料已成功应用于多家美术馆的室内墙壁，取得了非常好的效果。自修复机敏混凝土是模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、修复机理，采用粘结材料和水泥基材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。4.2纤维混凝土 纤维混凝土是纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极限延伸率小、性脆，加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。4.3聚合物混凝土颗粒型有机无机复合材料的统称。这类材料在近30年来有显著的发展。按其组成和制作工艺,可分为:聚合物浸渍混凝土；聚合物水泥混凝土，也称聚合物改性混凝土；聚合物胶结混凝土，又称树脂混凝土。以上所称混凝土也都包括砂浆在内。聚合物混凝土与普通水泥混凝土相比，具有高强、耐蚀、耐磨、粘结力强等优点。5 结语传统混凝土材料为人类的物质文明做出了巨大贡献，同时也给人类带来了生态环境和资源、能源短缺等严重问题。随着时代的进步，人类要寻求与自然和谐相处，促进混凝土产业的可持续发展，发展绿色、高性能混凝土是必然选择。参考文献:1郭峰.浅谈再生混凝土的发展和研究前景J.山西建筑.2009,35(9):178.2张景琦,张健.高性能再生混凝土氯离子渗透性实验研究J.专题汇编.2009(3):27.3张建,李秋义.高性能再生混凝土实验强度研究J.青岛理工大学学报.第29卷第6期4余方,邓寿昌.再生混凝土的抗压强度研究.产业与科技论坛J.2009,8,(1):127.5覃银辉,邓寿昌.再生混凝土与普通混凝土抗冻性能的比较J.理论研究.2007,7:35. 6曹勇,夏琴.再生混凝土的干燥收缩试验研究J.工程与建设.2009,23,(1):47-49.1 吴中伟.高性能混凝土绿色混凝土.水泥工程，2000（2）2 吴中伟.绿色高性能混凝土与科技创新.建筑材料学报，1998，1（1）4 朱航征.多孔混凝土的特性与生态环保技术.建筑技术开发，2002，（2）专心-专注-专业