基于LCA的再生混凝土环境影响评价研究

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工程建设的需求促进了混凝土行业快速发展,2019年混凝土产量突破24亿立方米,并保持年产量2%-3%的增速。放眼全国,优质的天然砂石基本枯竭,环保的压力不断增大。将建筑垃圾替代再生骨料用于混凝土,既可以缓解天然资源的过度开采,又重新利用了废弃物,避免了占用土地、污染环境等危害。目前,国内外众多研究将重点聚焦于为再生混凝土的材料性能,有关环境影响的评价及标准尚显不足。本文采用生命周期评价方法(LCA),编制了单位再生骨料和再生混凝土全生命周期清单。研究分析不同运输距离、不同再生骨料取代率(0-100%)和不同强度等级(C20-C40)再生混凝土的资源、能源和大气污染因素的环境影响。并在清单结果的基础上,结合再生混凝土品质属性,建立了再生混凝土环境影响综合评价体系,旨在识别更具环境友好性的再生混凝土产品。研究结果表明:(1)再生混凝土用再生骨料品质属性要求较高,多次分选、破碎和筛分过程能耗较高、大气污染排放量较大,主要环境优势为节约0.24m2/t的土地占用。引入运距变量模型后,当再生加工厂距离混凝土搅拌站的运输路径在16-18km时,再生骨料较天然砂石骨料环境影响低。当运输距离增加时,较高取代率的再生骨料不再具有环境优势。综合来看,30%的再生骨料取代率更适宜工业应用,利于环境保护。(2)随再生混凝土中再生骨料取代率的增加,原煤的消耗量逐渐增加,原油消耗量下降,大气污染中CO2远高于其他因素,占比约99.30%,其次是NOX、CO、SO2和CH4。特征化结果显示,全球变暖GWP>人体健康损害HT>酸化AP>光化学烟雾POCP;随再生混凝土强度等级的提高,再生混凝土环境影响变化较大。符合工程要求时,不宜选择过高强度等级的再生混凝土;水泥和各原材料的运输阶段在很大程度上影响再生混凝土的环境负荷。1m3的C30再生混凝土(30%)生命周期CO2的排放量中水泥生产阶段贡献了88.44%,运输阶段占比10.15%,加以关注和控制水泥生产,可有效降低再生混凝土的环境影响。(3)基于上述研究,建立了再生混凝土环境影响综合评价指标体系。分别从定性和定量评价的角度完成了体系的结构与内容。定量指标中以资源属性、能源属性、环境属性、品质属性4个方面作为一级指标,17个二级指标以3个基准值进行具体计算,综合判定再生混凝土的环境友好性。
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