高性能混凝土与建筑工程材料的可持续发展
作者:管理员    发布于:2015-06-17 10:53:12    文字:【】【】【
摘要:随着科技进步和社会生产力的提高,人类发明了前所未有的物质财富,加速推进了社会文明。但与此同时,人口爆炸,资源消耗过度,环境污染以及生态平衡严遭破坏等问题也日益突出,8对因撤除旧混凝土建筑物(构筑物)所产生的废弃混凝土进行循环利用。于是可持续发展”观念越来越引起人们高度重视,并成为当今世界各国所面临的跨世纪的重大课题。1992年联合国环发大会在巴西里约召开并通过了以实施可继续发展战略为核心内容的全球“21世纪议程”后,国十分重视这一问题,1994年我国通过了中国21世纪议程”九五”计划和2010年远景目标中

一 建筑工程资料的可持续发展

1.可继续发展

随着科技进步和社会生产力的提高,人类发明了前所未有的物质财富,加速推进了社会文明。但与此同时,人口爆炸,资源消耗过度,环境污染以及生态平衡严遭破坏等问题也日益突出,8对因撤除旧混凝土建筑物(构筑物)所产生的废弃混凝土进行循环利用。于是可持续发展”观念越来越引起人们高度重视,并成为当今世界各国所面临的跨世纪的重大课题。1992年联合国环发大会在巴西里约召开并通过了以实施可继续发展战略为核心内容的全球“21世纪议程”后,国十分重视这一问题,1994年我国通过了中国21世纪议程”九五”计划和2010年远景目标中又明确将可继续发展作为一个长远的发展战略。

何谓“可持续发展”可持续发展是指既要满足当代人的需求,又不损害后代人满足需求能力的发展,也就是经济建设与人口、资源、环境和社会的协调发展。既要达到发展经济的目的又要维护人类赖以生存的自然资源和环境,使我子孙后代能够永续发展和安居乐业。一句话:不要吃子孙饭,断子孙路。

2.建筑工程资料与可持续发展

可持续发展是社会经济发展的根本性战略,要求在大力发展经济的同时,要解决好经济、环境、资源、人口和社会等的协调性。由此,工业生产领域,其具体目标主要着重于五大方面〔2〕:

a.最大限度地综合利用自然资源和能源;

b.尽可能地提高生产效率,降低能耗,降低各项消耗;

c.极力维护环境,维护生态平衡,消除或尽量减少环境污染;

d.消除或最低限度地产生废渣、废料、废水、废气;

e.组织无废生产,实现生态工业系统,各工业部门完成环保内循环和三废自净的基础上,建立跨行业的区域性仿生群乐体,解决全社会的环保和生态平衡系统问题。

国建筑业是一个非常大的产业,国民经济五个生产部门中据第三位。建筑业所耗用的钢材、水泥和木材分别约占全国总耗用量的25%、70%和22%,化学建材作为新型建材正异军突起,成为第四大建材。国正处于发展时期,正从一个农业大国向工业国家转变,今后若干我都将致力于解决逐步乡村化人口的住房问题和大量的城镇建设问题,还将面临乡村交通、乡村大型公用设施和国家重点建设工程等重大项目。任务之重,必将加大对建筑工程资料的需求量和加速推动建筑工程资料工业的发展。

水泥混凝土作为一种最大宗的保守的建筑工程资料,其发展已有一百七十多年历史了水泥混凝土在各种工程中的应用,打破了只有保守的秦砖汉瓦才干发明建筑文明的历史格局。一百多年来,以水泥混凝土为主要建筑材料的各种建筑物(构筑物)不时标新立意,代表和反映着各时代、各地域的文化背景、建筑风格和建筑水平。可以毫不夸张地说,没有高技术的水泥混凝土,标志着现代文明的各种建筑物(构筑物)无法建成的

混凝土在建筑、市政、桥梁、地下、水利、海洋、核工业、军事等众多工程领域都发挥着其它资料所无法替代的作用和功能。多年来混凝土也一直被人们当作是一种相对于钢材、木材等建筑资料来说,适用范围广,价格廉价,易浇注成型,力学性能较稳定,比拟耐久,有时还可以有效地利用一些工业固体废料的节能型建筑材料。据统计,每吨混凝土消耗的能量仅为砖的1/6,钢材的1/20,玻璃的1/28,铝材的1/170,因此,作为节能资料,混凝土一直受到人们更多的重视。但自从以水泥混凝土为主要建筑材料的建筑物及构筑物开始呈现人们所未曾预料到破坏,尤其是当人们开始意识到人类毫无节制地滥用地球资源和能源,以致开始呈现危急时,当发展与环境保护、发展与能源节约、发展与资源节省放在一起综合考虑(也即可继续发展)力求协调发展之时,混凝土资料科学界也开始进行反思。那么,混凝土资料究竟如何走可继续发展之路呢?笔者认为,单单建立一个“高性能混凝土”概念是不够的必需提出和深化“绿色”概念,搞“绿色高性能混凝土”本文主要讨论绿色高性能混凝土的涵义,开发使用绿色高性能混凝土的社会意义,开发绿色高性能混凝土对水泥工业、混凝土设计方法、资料选择、施工工艺和质量评定等方面的要求,以及今后尚需尽快解决的其它几个问题。

 

二 绿色高性能混凝土

绿色高性能混凝土是混凝土资料科学发展到今天,并且当人们将材料性能的获得与废物利用、减少污染和维护环境等问题综合考虑时的必定趋势。

1.普通混凝土

混凝土是由水泥、细集料、粗集料和水以及必要时掺入的外加剂按一定比例混合拌匀,经浇注成型并凝结硬化后形成一种呈堆聚结构且具有一定强度的结构资料。混凝土的概念相当广泛。经过几代科学家的不懈努力,混凝土科学已逐渐被纳入资料科学轨道。

自1824年英国的Aspdin首次获得Portland水泥专利时起,水泥品种、标号、产量和水泥混凝土用量一直以很大的速度上升,1995年,全世界水泥年产量达到13亿吨,混凝土方量为35亿立方米,其中我国水泥产量为4.3亿吨,混凝土方量为12亿立方米;1997年,国水泥产量预计将达到4.8亿吨。可以说,混凝土的大量应用,对推动国民经济起到很大作用。

至今,混凝土的发展已经历了几个阶段:1普通混凝土;2钢筋混凝土;3预应力钢筋混凝土;4外加剂混凝土;5聚合物水泥混凝土、纤维增强混凝土等。这些阶段,混凝土的原材料都基本以水泥、砂、石和水为主。

 

 

 

2.高性能混凝土

HPC1990年5月美国国家规范与技术研究院(NIST和美国混凝土协会(ACI召开的会议上首次提出的概念。尽管各国学者都一直在对HPC具体定义展开着热烈讨论,但至今似乎仍未达成一致,主要分歧在于所谓的高性能是否是一个十分全面的概念。纵观各个国家及学者定义HPC时的背景,笔者认为,HPC应根据各个时代、地区和工程实际、科研水平来定义。对于混凝土这样一个大系统,人们对它研究或者说改性只能从某几个方面入手,另外,全球各个国家地域不同,混凝土技术发展的历史更不相同,工程上对混凝土各种性能的要求也不尽相同。基于这些原因,认为应把HPC高性能”理解为是与一定历史阶段和工程实际最相适应的性能”〔3〕。那么,可以定义高性能混凝土为:凡具有人们所期望的但用保守资料或保守设计思想较难达到性能的混凝土即为高性能混凝土。高性能混凝土具有相对性和时代性。

因此,笔者认为只要具有以下某些优良性能或全部性能的混凝土均可认为是高性能混凝土:

1.优良的施工性。如高流动性、免振自密实性或者满足某种特定工程的施工性(如滑模摊铺路面混凝土、水下施工混凝土、快速注浆材料等)

2.强度高。目的尽量减少肥梁胖柱,但必需要同时考虑建筑的美学效果和结构挠度和功能等方面的要求,也即,并不是每项工程都需要高强混凝土;

3.尽可能地提高耐久性,这一项不管是中低强度混凝土还是高强度混凝土都必需十分注重;

4.具有下列某些特殊功能,如超早强、低脆性、高耐磨性、吸声、自呼吸性等。

尽管在开发应用HPC过程中,一般都要使用高性能外加剂和性能优良的掺合料,一定水平可以起到节约水泥从而节约资源和能源、维护环境的效果,但HPC提出者和在此之后关于HPC争论者都没有从环境保护,节约资源和能源的高度来认识这一问题,譬如,过分强调在任何工程中都使用高强混凝土,无疑是对珍贵而有限的地球资源和能源的浪费。因此,用可继续发展战略眼光来重新认识高性能混凝土,指出水泥混凝土今后的发展方向是非常有必要的

 

3.绿色高性能混凝土的提出及其涵义

混凝土尽管是一种相对节能的大宗的建筑工程资料,但随着世界水泥年产量和混凝土浇注量的不时增加,其对资源、能源和环境产生了极其巨大的影响。水泥混凝土能否临时维持作为最主要的建筑资料,不只要求其具备在耐久性、施工性和强度等方面的高性能,而且最关键之处在于其绿色“含量”否高。为此,绿色高性能混凝土”概念便油然而生。最早提出“绿色高性能混凝土”概念的国工程院院士吴中伟教授〔4〕。

简要地说,符合以下条件的高性能混凝土才真正能称得上是绿色高性能混凝土:

1.绿色高性能混凝土使用的水泥必需为绿色水泥;砂石料的开采应以十分有序且不过分破坏环境为前提,大力推行以碎石破碎后的下脚料-石屑代替天然砂技术。

2.最大限量地节约水泥用量,从而减少水泥生产中的副产品”CO2SO2等,减小因大量排放无法固定处置的CO2SO2等而导致的整个地球的温室效应”和局部地区酸雨的形成等后果,以保护环境。

3.更多地掺加经加工处理的工业废渣如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰、稻壳灰等作为活性掺合料,以节约水泥,维护环境,并改善混凝土耐久性;

4.应用以工业废液,尤其是造纸厂黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂,以及在此基础上研制的其它复合外加剂。

5.发挥HPC优势,通过提高强度,来减小结构截面积或结构体体积,减少混凝土用量,从而节约水泥和砂、石的用量;通过改善施工性来减小浇注密实能耗,降低噪音;通过大幅度提高混凝土耐久性,延长结构物的使用寿命进一步节约维修和重建费用,减少对资源无节制的开挖使用。

6.集中搅拌混凝土,并消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉尘和废水,即对从混凝土搅拌站排出的废水、废混凝土料进行循环使用。

脚注信息
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