商品混凝土的绿色化发展

　　摘要：在全球“低碳发展”的浪潮中，水泥及混凝土的生产对不可再生资源依存度高、对天然资源和能源消耗大、对大气污染严重，是节能减排的重点行业。预拌混凝土和混凝土的商品化是当前混凝土工业发展的方向，使用商品混凝土有助于混凝土的可持续发展。应从提高混凝土耐久性、大力发展清水混凝土技术、降低水泥用量、使用大掺量矿物掺合料、应用废弃混凝土再生微细粉及再生骨料等再生材料、使用机制砂等天然替代材料、合理选用高效减水剂等几个方面推动商品混凝土的绿色化发展。

　　关键词：商品混凝土低碳经济 绿色化发展

　　一、前言

　　近年来，气候变化引起全球的共同关注[1]。随着人类社会的发展进步及工业化进程的加速，co2等温室气体的排放量激剧增加，从而导致气温增高，海平面上升，极端天气与气候事件频发，进而对自然生态系统和人类生存环境产生严重影响[2]。

　　2009年在哥本哈根召开的联合国气候变化框架公约第15次缔约方会议达成了全球经济必须走绿色发展道路这一普遍共识[3]。在本次会议上，温总理强调，中国政府确定减缓温室气体排放的目标是中国根据国情采取的自主行动，是对中国人民和全人类负责的，不附加任何条件，不与任何国家的减排目标挂钩。并承诺将坚定不移地为实现、甚至超过这个目标而努力[4]。会议结束后，“碳”和“低碳发展”等词汇一举成为了人们近期的热点话题， “低碳发展”日益成为世界经济发展的一个主要趋势。在全球“低碳发展”的浪潮中，中国经济无疑会受到影响。

　　水泥及混凝土的生产对不可再生资源依存度高、对天然资源和能源消耗大、对大气污染严重，是节能减排的重点行业。在新的宏观环境下，碳排放大户的水泥工业与环境污染大户的混凝土行业应该超前思考，未雨绸缪，积极采取措施迎接新的挑战。

　　混凝土的商品化是当前混凝土工业发展的方向。商品混凝土集中搅拌，比现场搅拌可节约水泥10%，使现场散堆放、倒放等造成砂石损失减少5%-7%，因而，混凝土的商品化有助于混凝土的绿色化发展。但要目前的形势来看，离这一目标还有相当大的差距，还需要广大从业人员围绕节能及低碳排放做好相关工作。

　　二、商品混凝土绿色化途径

　　1. 提高混凝土耐久性

　　采用高耐久性混凝土及其他高耐久性建筑材料可以延长建筑物的使用寿命，减少维修次数，在客观上避免了建筑物过早维修或拆除而造成的巨大浪费，是对各种资源的极大节约。

　　2005年7月，铁道部科学技术司发布了由铁道科学研究院主编的《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》，即科技基[2005]101号文件。按混凝土结构所处的碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境的不同，提出了相应的混凝土结构的使用寿命，经过铁道部相关部门的大力推广及各施工单位的积极采用，铁路高性能混凝土技术已经深入人心。但遗憾的是，商品混凝土直到目前仍未引用高性能混凝土技术，商品混凝土的耐久性还没有引起足够的重视，各种质量问题层出不穷，根本谈不上耐久性。在此，笔者要呼吁有关部门和广大从业者能从社会的可持续发展出发，从设计、施工等各个环节做好商品混凝土的高耐久性推广工作，对有耐久性要求的建筑结构以耐久性的理念来指导设计和施工，大力推动商品混凝土的绿色化发展。

　　2.大力发展清水混凝土技术

　　清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土。可分为普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土[5]。清水混凝土需要一次浇筑成型，不能进行修补，尽管每平方米造价较普通混凝土高，但算上石材铺装，总的来说还是比普通混凝土便宜不少。除此之外，清水混凝土还因减少了装饰装修环节而具有节能环保的特点。因此，大力发展清水混凝土技术，有助于商品混凝的绿色化发展。

　　3. 降低水泥用量

　　水泥生产中排放的co2占人类活动制造的co2总量的5%。据usgs统计显示，2006年全球水泥消费量为25.5亿吨，2008年进一步增长至28.57亿吨[6]。资料介绍，水泥行业的能源消耗约占我国全部能源消费的7%左右，co2排放量约占全国co2总排放量的18%左右(包括了电力消耗的间接排放)，水泥行业的co2减排问题，关系到我国温室气体排放控制的大局[7]。实现水泥工业二氧化碳减排是中国应对气候变化的重要措施和基本内容[8]。

　　要减少水泥工业co2排放，一方面应在水泥制备过程进行节能减排，另一方面应从水泥应用过程中尽过能减少水泥的用量，防止水泥浪费。由于人类可能无法在未来几十年内找到可以替代水泥的建筑材料，因此降低水泥用量也是实现中国水泥和混凝土行业可持续发展的重要保证。要降低水泥用量，在当前矿物掺合料及高效减水剂广泛使用的情况下，做好混凝土配合比的优化工作是完全可能的。同时，低水泥用量、低用水量不仅可减少水泥生产对环境的破坏，还会使混凝土的浆骨比下降、水化热降低，收缩开裂的机率减小，耐久性提高。

　　4. 使用大掺量矿物掺合料

　　当前，大量粉煤灰、矿渣粉等活性矿物掺合料被广泛应用于混凝土制备[9-10]。这些活性矿物掺合料可改善混凝土的工作性，同时还具火山灰效应，可与水泥中的游离氧化钙反应生成具有很高强度的硅酸钙，提高混凝土的强度及密实抗渗性能，从而代替大量的水泥使用，有效降低环境负荷。促进混凝土向低碳化发展。

　　5. 应用废弃混凝土再生微细粉及再生骨料等再生材料

　　废弃混凝土再生微细粉及再生骨料等一些工业符合混凝土可持续发展的思路材料也逐步在混凝土与水泥制品中得到应用[11]。当前，随着城市化改造的不断深化，旧建筑物的拆除产生了大量的建筑垃圾，这既造成环境污染又浪费了资源、如何处理日益增多的建筑垃圾，减轻建筑垃圾对环境的污染，节省建筑垃圾的清理和运输费用，成了世界各个国家保护环境力面的重要课题。如果能尽快将废弃的混凝土及其粘土砖等建筑垃圾在一些特定商品混凝土中得到规模化应用，是混凝土可持续发展的一个方向。

　　6. 使用机制砂等天然替代材料

　　天然河砂作为配制混凝土最主要的细骨料被大量使用，然而，过度地开采导致许多地方的河床和植被遭到严重破坏。河砂无限制地被应用到混凝土中己不符合混凝土可持续发展的思路。近年来，在很多地区都开始开发不同质地的细骨料以满足混凝土的大量使用，尤其以机制砂[12]的利用为最多。例如，湖北沪蓉西高速公路就大量采用机制砂生产各种标号的混凝土。尤其是西线从恩施到利川的各标段，从低标号到高标号均采用机制砂进行混凝土生产，节约了大量的河砂资源及运输费用。

　　尽管机制砂在我国很多工程上已得到了成功地应用，但在商品混凝土中还很少用到。如果这些天然的细骨料能大规模应用到商品混凝土中，将能很好地推动商品混凝土的绿色化发展。[Page]

　　7.合理选用高效减水剂

　　要想从上述途径实现混凝土低碳化目标，性能优异的高效减水剂是必不可少的材料。高效减水剂是现代混凝土不可缺少的组分之一。混凝土中加入高效减水剂不仅可有效改善混凝土作性能及长期耐久性能，还可节约大量的能源和资源。正确合理地使用高效减水剂，将会有效促进混凝土的绿色化发展。

　　上世纪60年代，萘系及密胺系高效减水剂相继在日本和联邦德国研制成功，是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。高效减水剂的问世，标志着混凝土材料科学与工程进入了一个新时代。高效减水剂掺入混凝土后不仅可大幅度改善混凝土的性能，而且还可大幅降低水泥用量，使得大量工业废弃物如粉煤灰、矿碴粉等在混凝土中得到有效利用。从某种意义上说，如果没有高效减水剂，不仅水泥用量难以降低，而且粉煤灰、矿碴粉等活性材料的使用效果也会大打折扣。高效减水剂的合理选用，将是混凝土绿色化发展的关键技术。因而以高效减水剂为核心的各类混凝土外加剂受到越来越多的关注。2010年4月，中国建筑工业协会混凝土外加剂分会第十二次代表大会在厦门召开，与会代表达到了创纪录的1200多人，有力地证明了外加剂受关注的程度。

　　聚羧酸高性能减水剂具有良好的工作性、优良的耐久性。与传统的萘系、密胺、脂肪族及氨基磺酸等系列减水剂相比，减水率更高，是当今减水剂发展的重要方向之一，在混凝土中得到了广泛地应用[13-15]。2004年前后，聚羧酸开始在我国的一些重点工程如杭州湾跨海大桥、武广客运专线等工程中得到成功应用。此后，聚羧酸开始大量应用于公路、水工、民建工程。近两年，聚羧酸开始在预拌混凝土中得到大规模的应用。2009年，仅武汉市就有近一半的预拌混凝土公司开始尝试使用聚羧酸。相信随着混凝土外加剂国标gb8076-2008的实施及广大应用单位对其性能的熟悉，聚羧酸将得到更广泛的应用。

　　由于聚羧酸高性能减水剂较传统高效减水剂具有更好的工作性和耐久性及更高的减水率，在配制商品混凝土时可在最大程度上降低水泥用量和用水量。但与此同时，与传统萘系减水剂一样，聚羧酸同样存在与水泥的适应性问题，而且这一问题较萘系相比更为突出。这导致很多预拌混凝土公司的技术人员在聚羧酸的选用中无所适从。因此，广大从业人员应及时调整配合比设计思路，做好配合比的优化工作，这样才能尽快促进混凝土的绿色化发展。

　　三、结论

　　1.在全球“低碳发展”的浪潮中，商品混凝土行业应积极面对，从低碳排放及节能减排两方面做好相应的工作，促进商品混凝土的绿色化发展。

　　2.应从提高混凝土耐久性、大力发展清水混凝土技术、降低水泥用量、使用大掺量矿物掺合料、应用废弃混凝土再生微细粉及再生骨料等再生材料、使用机制砂等天然替代材料、合理选用高效减水剂等几个方面推动商品混凝土的绿色化发展。

　　3. 聚羧酸高性能减水剂具有良好的工作性、优良的耐久性，较传统高效减水剂具有更高的减水率，在配制商品混凝土时可在最大程度上降低水泥用量和用水量。合理选用聚羧酸高性能减水剂将会有力地推动商品混凝土的绿色化发展。

　　参考文献

　　[1] 杨洁,姜妮.应对气候变化,中国迈出坚实步伐.环境经济杂志[j],2007,42(6):13-20

　　[2] 汪澜.再论中国水泥工业co2的排放[j].中国水泥,2008(2).36-39

　　[3] 张安华.哥本哈根会议与电力工业低碳发展[j].电力需求侧管理,2010,13(1):1-3

　　[4] 温家宝.凝聚共识加强合作推进应对气候变化历史进程—在哥本哈根气候变化会议领导人会议上的讲话[j].资源与人居环境,2010(1):16-17

　　[5] jgj169-2009.清水混凝土应用技术规程[s].

　　[6] 宋文博.全球首个水泥行业碳减排路线图发布[j].商品混凝土,2010(3):1

　　[7] 佟贺丰,崔源声,屈慰双等.基于系统动力学的我国水泥行业co2排放情景分析[j].中国软科学,2010(3):41

　　[8] 田悦.水泥企业二氧化碳排放量计算方法将列入国家标准[j].中国水泥,2010(1):39

　　[9] 刘磊.低强度混凝土的高性能化研究[j].建筑与工程,2010(3):651

　　[10] 蔡以智,李娟.铁路客运专线基础工程高性能混凝土配合比设计的试验研究[j].工程科技,2009(2):53-57

　　[11] 孙岩,孙可伟,郭远.再生混凝土的利用现状及性能研究[j].混凝土, 2010,245(3):105

　　[12] 霍世金,尚建丽.机制砂配制c 60高性能混凝土试验研究及工程应用[j].四川建筑科学研究, 2008,34(3):165-167

　　[13] 柳卓.聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中的应用[j].湖南交通科技,2010,36(1):101-104

　　[14] 郭文山,孙燎燎.聚羧酸外加剂制备c30商品混凝土的试验研究[j].江苏建材,2009(3):26-28

　　[15] 杨学杰.聚羧酸系外加剂在商品混凝土中的应用[j].山西建筑,2009,35(25):179-181

　　作者简介：1998年6月毕业于武汉工业大学材料学院，工学学士，毕业后一直从事混凝土外加剂的研发与应用工作。工程师；工程硕士在读；中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会理事。