淺論水泥砼如何向綠色建材轉(zhuǎn)化

張宏軍

【摘 要】當(dāng)前，人類已進(jìn)入要想繼續(xù)發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)，必須珍惜自然資源和加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的時(shí)代；對砼的配制工藝，必須重視其對環(huán)境和人類自身的嚴(yán)重威脅，加速其向綠色建材轉(zhuǎn)化。

【關(guān)鍵詞】水泥砼；自然資源；生態(tài)環(huán)境；綠色建材

長期以來，以致在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，水泥砼一直是各類工程上最主要的結(jié)構(gòu)材料；我國是水泥和砼生產(chǎn)和應(yīng)用最多的國家，據(jù)2002年統(tǒng)計(jì)，我國水泥年產(chǎn)量和砼每年用量分別為7.25億噸和10多億m3，分別約占世界水泥總產(chǎn)量的40%和世界砼總用量的1/3。水泥和砼的大量生產(chǎn)，從原料的開采、加工、制造，到配制、施工，以及在使用中和進(jìn)入廢棄階段，都需要消耗大量資源、能源和造成對自然環(huán)境的破壞，這是我們必須面對的現(xiàn)實(shí)。當(dāng)前，人類已進(jìn)入要想繼續(xù)發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)，必須珍惜自然資源和加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的時(shí)代；對在工程建設(shè)中占據(jù)重要地位、用量巨大的砼材料，必須重視其對自然環(huán)境及人類自身生存條件的嚴(yán)重威脅，加速其向綠色建材轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。為此，近代砼應(yīng)在以下幾方面努力向綠色建材轉(zhuǎn)化。

1 節(jié)約自然資源和利用工業(yè)廢料

砼是以水泥作為膠凝材料的，而生產(chǎn)水泥要以粘土和石灰石為主要原料，占砼體積70%以上的骨料，主要是天然砂石；統(tǒng)計(jì)資料表明，我國水泥生產(chǎn)每年需用石灰石約6億噸，粘土原料約1.2億噸，而按年用量10億m3計(jì)的砼，其骨料如均采用天然砂、石估算，則每年需要20多億噸砂石料，如此開采大量的自然資源，必將給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重負(fù)擔(dān)和破壞；為此，水泥生產(chǎn)和砼配制必須盡可能節(jié)約和有效利用自然資源。從另方面來看，各種工業(yè)廢渣和廢舊砼、建筑垃圾的大量排放、堆積，不僅擠占了大量可利用的土地和污染環(huán)境，還無端丟棄了其中無數(shù)可再生利用的各種寶貴資源；其實(shí)，各種工業(yè)廢渣和廢舊砼、建筑垃圾的再生利用，把它們用來生產(chǎn)各種建筑材料應(yīng)是最佳途徑和最優(yōu)方案。

1.1 水泥原料的代用和節(jié)約途徑

（1）以工業(yè)廢棄物代替礦物資源。大量利用各種工業(yè)廢棄物制造水泥，如煤矸石、粉煤灰、磷石膏、電石渣等，以及生活垃圾、河道淤泥等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國水泥的原料中至少有1/5是以各種工業(yè)廢棄物來代替的。（2）大力發(fā)展摻加混合材料的水泥。目前我國水泥中加入工業(yè)廢渣類混合材料的，約占水泥總產(chǎn)量的20%；現(xiàn)正進(jìn)一步開發(fā)新的混合材料，擴(kuò)大混合材料水泥的品種，如以粉煤灰、石灰石微粉、礦渣粉做混合材料的復(fù)合水泥及生產(chǎn)各種高摻量礦粉的混合水泥等。（3）積極研制生態(tài)水泥。以處理工業(yè)廢棄物和生活垃圾為目的，積極研發(fā)生產(chǎn)生態(tài)水泥，是國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策中對建材工業(yè)提出的一項(xiàng)重要內(nèi)容之一，這對于節(jié)約天然資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和治理污染具有重大意義。

1.2 拌制砼的原材料的革新

（1）骨料應(yīng)另辟蹊徑。利用工業(yè)廢渣、建筑垃圾、生活垃圾等為原料，生產(chǎn)人造骨料，包括輕質(zhì)的和堅(jiān)實(shí)的骨料；利用積存的尾礦，加工成人工砂，已在新修訂的《建筑用砂》中納入人工砂的有關(guān)內(nèi)容；特細(xì)砂配制砼的研究也已取得卓著成果；海砂的凈化處理和工業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)有不少生產(chǎn)廠家；對于廢棄砼和建筑垃圾的科學(xué)處理，以取得再生骨料更是指日可待。（2）充分發(fā)揮各種化學(xué)外加劑的效能。外加劑已是近代砼必不可少的重要組分，對于砼的改性和使環(huán)境協(xié)調(diào)化起到十分關(guān)鍵的作用。隨著砼工程的持續(xù)發(fā)展，施工工藝的不斷更新，以及砼綠色化進(jìn)程的加快，對外加劑提出了非氯、非堿、無害、低摻量和多功能等更高要求，因此，新一代砼外加劑如氨基磺酸系高效減水劑、緩凝高效減水劑、低摻量的膨脹劑、有機(jī)類防凍劑等，關(guān)鍵在于提高外加劑的應(yīng)用技術(shù)水平，合理使用、擴(kuò)大使用面，才能充分發(fā)揮它們的效能。（3）利用工業(yè)廢渣作為摻合料?？茖W(xué)地大量使用摻合料，可節(jié)省水泥和改善砼性能，有效減輕水泥生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的壓力，尤其是消除工業(yè)廢渣所造成的污染。隨著綠色高性能砼的開發(fā)利用，砼中加入摻合料的理論和實(shí)踐已進(jìn)入新階段，如高摻量粉煤灰砼中粉煤灰的摻量：用于碾壓砼壩可高達(dá)70%，用于高強(qiáng)結(jié)構(gòu)砼為51～56%。

1.3 努力發(fā)展高性能砼

高性能砼對于砼綠色化有以下三個(gè)主要貢獻(xiàn)，應(yīng)認(rèn)真研究、努力推廣應(yīng)用。（1）能延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。高性能、長壽命，是當(dāng)今綠色建材研究的目標(biāo)之一，如將重要砼建（構(gòu)）筑物的安全使用壽命從習(xí)慣的50年增至100年，就能成倍地省下維修、拆除、重建等各種消耗，大量節(jié)約了資源、能源和降低對環(huán)境的污染。（2）可消納大量工業(yè)廢渣。高性能砼以大量的工業(yè)廢渣作為摻合料可盡可能多地節(jié)省水泥，并獲得各項(xiàng)優(yōu)良性能；如用磨細(xì)礦渣作摻合料，可代替水泥熟料50～80%，配制的砼具有高性能。由此可見，發(fā)展高性能砼，不僅能大量消納工業(yè)廢渣和節(jié)省水泥，雙重地減輕對環(huán)境的污染，還能節(jié)省天然資源。（3）促進(jìn)砼的工業(yè)化生產(chǎn)。高性能砼的配制和施工必須采用近代的設(shè)備、施工工藝和質(zhì)量管理來完成，徹底改變了過去那種手工操作、勞動(dòng)條件惡劣、污染嚴(yán)重等狀況，加快了建筑工業(yè)化進(jìn)程。

2 降低能耗和清潔生產(chǎn)

水泥生產(chǎn)具有能耗高、污染大的特點(diǎn)，而砼骨料的開采、加工和運(yùn)輸，砼的拌制、澆筑及預(yù)制品的養(yǎng)護(hù)等又都在大量消耗各種能源和形成對環(huán)境的污染；許多城鎮(zhèn)中星羅棋布的施工現(xiàn)場拌制砼，就是城鎮(zhèn)揚(yáng)塵和噪聲的主要污染源。為此，水泥生產(chǎn)和砼配制必須大力節(jié)省能源和降低污染。

2.1 水泥生產(chǎn)的節(jié)能與環(huán)保

（1）發(fā)展干法生產(chǎn)技術(shù)：建立和發(fā)展以新型干法窯為主體的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備體系，可大幅度降低能耗、減少污染物排放，同時(shí)還可提高產(chǎn)品質(zhì)量，這已被確立為我國水泥工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容，目前國內(nèi)正在總結(jié)、完善日產(chǎn)4000噸的新型干法生產(chǎn)線，對于日產(chǎn)5000～8000噸的正著力發(fā)展，日產(chǎn)1萬噸的正加緊攻關(guān)。（2）采用高新粉磨系統(tǒng)和環(huán)保裝備：采用高效節(jié)能粉磨系統(tǒng)可大幅度降低電耗，采用高效除塵技術(shù)、煙氣脫硫技術(shù)等，可基本解決粉塵排放和噪聲污染問題。⑶研制新型高性能水泥。12年前研制成功的高貝利特水泥系高性能水泥，其性能和工業(yè)化水平均居國際領(lǐng)先地位，具有節(jié)省資源、能耗和降低污染的顯著效果，其最大特點(diǎn)是高強(qiáng)度、高耐久性和低環(huán)境污染。

2.2 砼配制與施工的節(jié)能和環(huán)保

（1）攪拌的改進(jìn)：更新攪拌設(shè)備，以降低能耗和提高效率并減少粉塵飛揚(yáng)；采用集中攪拌、攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送，可節(jié)省電能、減少揚(yáng)塵和噪聲及對施工現(xiàn)場的污染。（2）采用泵送技術(shù)，可消除遺撒、減少噪聲、提高澆筑質(zhì)量；采用高流態(tài)砼還可免除振搗產(chǎn)生的噪聲。（3）現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)采用養(yǎng)護(hù)劑，可顯著提高砼質(zhì)量、節(jié)約大量水資源；冬期施工采用加防凍劑砼，可節(jié)省加熱養(yǎng)護(hù)的能耗。

2.3 推廣預(yù)拌砼技術(shù)

預(yù)拌砼是在專業(yè)廠嚴(yán)格的工藝和管理?xiàng)l件下配制出來、運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行澆筑的砼，又稱為商品砼；采用預(yù)拌砼有利于專業(yè)化管理，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，材料消耗少、生產(chǎn)效率高，尤其在改善勞動(dòng)條件、節(jié)省資源和能源、減少城鎮(zhèn)污染等方面成效顯著，從而加快砼的綠化進(jìn)程。

3 倡導(dǎo)使用再生砼

任何建筑材料進(jìn)入廢棄階段時(shí)均應(yīng)具有可回收利用性，才符合生態(tài)平衡的要求，用量巨大的砼材料尤應(yīng)如此。因使用期滿或發(fā)展需要，對舊建（構(gòu)）筑物需要拆除；砼制品廠、商品砼生產(chǎn)廠積存的大量廢棄物；新建和裝修后現(xiàn)場留下的建筑垃圾等，對這些廢棄砼如何處置，正成為近代砼技術(shù)中必須解決的問題。處置廢棄砼的最好途徑莫過于循環(huán)使用，即開展再生砼研究和應(yīng)用。為此，各地應(yīng)盡快建立回收利用廢舊砼的工廠，以專門的設(shè)備和方法將它們解體、篩分，再配制成再生砼用于相應(yīng)的工程部位。

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