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摘 要:混凝土是一种应用最广泛的建筑材料,但节约能源、实行可持续发展已成为人们迫切需要解决的问题。回顾了混凝土的历史,从节能的角度展望了我国混凝土的发展。
关键词:节能；混凝土；发展趋势
1.混凝土的历史
混凝土材料在发展初期,科学水平与技术水平均较低,只能人工拌和和插捣,无机械设备,这时的混凝土只能是大流动性混凝土,便于当时条件下的浇筑和施工,但质量很差。1867年发明了钢筋混凝土之后,由于构件截面小、钢筋密,当时又缺乏捣实机械,所以采用塑性易成型的混凝土,这样的混凝土强度和耐久性都不稳定20世纪50年代后期,德国发明了三聚氰胺系减水剂,并发明了流态混凝土,使混凝土由原来的人工浇筑或吊罐浇筑,发展到泵送施工,节省人力,提高工效,保证质量,消除噪音,接着日本研制与开发了萘系高效减水剂,美国研制和开发了改性木质素磺酸盐,也属高效减水剂。近年来，以聚羧酸为代表的高性能减水剂在重大工程中得到广泛的使用，使混凝土技术水平与施工水平有了极大的飞跃。泵送混凝土在一些发达国家逐步发展和应用起来， 70年代,硅粉的开发与应用及矿物质超细粉的应用,使混凝土技术水平又有了进一步提高,高性能混凝土成为世界瞩目的重大课题,也就是说混凝土由过去的以强度为中心,发展成为以耐久性为中心。这时对混凝土机械设备又提出了新的要求,如搅拌机要求大功率、强力拌和,泵送也需要相应加大泵送压力,并需要高频振动,以保证混凝土中超细粒子的流化,使混凝土更易振捣和密实。从上述的历史回顾中可见,混凝土材料的发展与提高,取决于其组成材料的质量与提高,也取决于机械设备的发展。
2.混凝土引起的生态问题
随着普通混凝土的大量应用,其对环境的负面效应和能源的消耗也日益引起人们的关注。作为混凝土主要胶结材料的水泥,不但生产成本较高,而且其生产、制作过程中要产生大量粉尘,并排出与熟料大致等量的二氧化碳及其它有害气体,不仅污染环境、也严重影响着大气温度,导致全球气候转暖、诱发世界性自然灾害及次生灾害。另外,近年来,世界建筑业进入高速发展阶段,世界每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂排放的废旧混凝土的数量是巨大的,如此巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外,还需要占用大量的空地存放,污染环境,浪费耕地,成为城市的一大公害,由此引发的环境问题十分突出。而且,混凝土生产需要大量的砂石骨料,随着对天然砂石的不断开采,天然骨材资源亦趋于枯竭,且其开采的运输能耗与费用惊人,对生态环境的破坏也十分严重。
3.混凝土的发展趋势
现在最热门的话题是节约能源、执行可持续发展战略思想,人们一致认为这是21世纪世界各国的重要任务。就水泥混凝土工业而言,在未来的发展过程中,尽量节约资源、能源,保护环境也是必然的趋势。
3.1高性能混凝土
高性能混凝土不仅是对传统混凝土技术的重大突破,而且在节能、材料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义,是一种环保型、集约型的新型材料。这是1990年由美国首先提出的,其含义和范围尚无完全定论。工程技术界将高性能混凝必须具备“三高一低”的特点,即高工作性、高强度、高耐久性和低成本。具体如下:
（1）耐久性:是决定建筑物安全使用期的主要性能,混凝土根据耐久性进行设计,选择水灰比。
（2）工作性:为便于混凝土在拌和、运输、浇捣、抹面等操作过程中保证施工质量,必须具有良好的流动性、充填性、粘聚性和可泵性。
（3）强度:多数国家将高性能混凝土强度限制在50 MPa～60 MPa,忽略耐久性、工作性。
（4）经济与使用性:不应只从成本进行比较,而应当全面考虑工程质量、使用面积、施工速度、耐久性能等因素。高性能混凝土已在我国混凝土发展史上开始了新的历程。它是从混凝土内部进行改性,采用现代技术与优质材料制成的满足现代建筑与施工要求的一种高新技术产品,它的出现和发展将推动混凝土进入高科技领域。虽然高性能混凝土材料价格较高(比常规混凝土高出30 %～50 %),但由于混凝土成本在整个工程中的费用占的比重小,而且从混凝土工程耐久性、安全性及延长使用时间、增加使用面积及施工条件等综合经济效益考虑还是可取的。因而高性能混凝土逐步取代常规混凝土用于重要工程结构物中,将是必然的发展趋势。。
3.2轻骨料混凝土
地球上的资源是有限的,许多是不可再生的。土木工程是人类与自然界进行物质交换量最大的活动,全世界每年混凝土用量达到90亿t,即将突破100亿t,大量材料的生产和使用,消耗了大量的资源。近些年来,由于混凝土的用量越来越大,大量开山、采石已严重破坏了自然景观和绿色植被,挖河取砂,造成水土流失或河流改道等严重后果,许多国家和地区已经没有可取的碎石和砂子,混凝土的骨料资源出现了严重危机。因此人类必须开发节省资源的混凝土材料。人造骨料就是以一些天然材料或工业废渣、城市垃圾、下水道污泥为原材料制得的混凝土骨料。如粉煤灰陶粒、粘土页岩陶粒等人造轻骨料混凝土材料,可减轻结构物的自重,提高建筑物的保温隔热性能,减少建筑能耗。
3.3再生混凝土
再生混凝土是将废弃混凝土经过清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合后得到的“再生骨料”作为部分或全部骨料配制的混凝土。再生混凝土完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三大含义:1)节约资源、能源;2)不破坏环境,更应有利于环境;3)可持续发展,既可满足当代人的需求又不危害后代人,满足其需要的能力。因此,它是一种可持续发展的绿色混凝土。目前,对再生混凝土的研究主要是针对再生混凝土的基本性能展开的,而对再生混凝土高强化的研究很少。由于利用废弃混凝土作再生骨料,需一系列的加工和分离处理,成本较高,这将妨碍再生混凝土研究的进程,但再生混凝土的利用从保护环境、节省资源的角度有重要的社会效益,需要国家从政策上予以支持。
4.结语
人类已进入21世纪,混凝土作为一种建筑材料,为人类的物质文明作出了极大的贡献,然而混凝土的生产和使用,消耗了大量的资源,也给环境带来了许多副作用,如果不能解决好这些问题,必将影响混凝土的可持续发展。因此,必须本着节约能源、执行可持续发展的思想,提高混凝土的性能, ,加快再生混凝土的研究应用工作,才能使混凝土为工程建设作出更大的贡献。
参考文献:
[1] 吴中伟.高性能混凝土—绿色混凝土[J].混凝土与水泥制品.2000,(1):15 18.
[2] 李湘洲.21世纪混凝土技术展望[J].山西建材.2000,(1):3 8.
[3] CECS207：2006，高性能混凝土应用技术规程 .
[4] GB1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰 .
[5] GB/T14902-2003，预拌混凝土 .
[6] GB 8076-2008 混凝土外加剂 .
关键词:节能；混凝土；发展趋势
1.混凝土的历史
混凝土材料在发展初期,科学水平与技术水平均较低,只能人工拌和和插捣,无机械设备,这时的混凝土只能是大流动性混凝土,便于当时条件下的浇筑和施工,但质量很差。1867年发明了钢筋混凝土之后,由于构件截面小、钢筋密,当时又缺乏捣实机械,所以采用塑性易成型的混凝土,这样的混凝土强度和耐久性都不稳定20世纪50年代后期,德国发明了三聚氰胺系减水剂,并发明了流态混凝土,使混凝土由原来的人工浇筑或吊罐浇筑,发展到泵送施工,节省人力,提高工效,保证质量,消除噪音,接着日本研制与开发了萘系高效减水剂,美国研制和开发了改性木质素磺酸盐,也属高效减水剂。近年来，以聚羧酸为代表的高性能减水剂在重大工程中得到广泛的使用，使混凝土技术水平与施工水平有了极大的飞跃。泵送混凝土在一些发达国家逐步发展和应用起来， 70年代,硅粉的开发与应用及矿物质超细粉的应用,使混凝土技术水平又有了进一步提高,高性能混凝土成为世界瞩目的重大课题,也就是说混凝土由过去的以强度为中心,发展成为以耐久性为中心。这时对混凝土机械设备又提出了新的要求,如搅拌机要求大功率、强力拌和,泵送也需要相应加大泵送压力,并需要高频振动,以保证混凝土中超细粒子的流化,使混凝土更易振捣和密实。从上述的历史回顾中可见,混凝土材料的发展与提高,取决于其组成材料的质量与提高,也取决于机械设备的发展。
2.混凝土引起的生态问题
随着普通混凝土的大量应用,其对环境的负面效应和能源的消耗也日益引起人们的关注。作为混凝土主要胶结材料的水泥,不但生产成本较高,而且其生产、制作过程中要产生大量粉尘,并排出与熟料大致等量的二氧化碳及其它有害气体,不仅污染环境、也严重影响着大气温度,导致全球气候转暖、诱发世界性自然灾害及次生灾害。另外,近年来,世界建筑业进入高速发展阶段,世界每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂排放的废旧混凝土的数量是巨大的,如此巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外,还需要占用大量的空地存放,污染环境,浪费耕地,成为城市的一大公害,由此引发的环境问题十分突出。而且,混凝土生产需要大量的砂石骨料,随着对天然砂石的不断开采,天然骨材资源亦趋于枯竭,且其开采的运输能耗与费用惊人,对生态环境的破坏也十分严重。
3.混凝土的发展趋势
现在最热门的话题是节约能源、执行可持续发展战略思想,人们一致认为这是21世纪世界各国的重要任务。就水泥混凝土工业而言,在未来的发展过程中,尽量节约资源、能源,保护环境也是必然的趋势。
3.1高性能混凝土
高性能混凝土不仅是对传统混凝土技术的重大突破,而且在节能、材料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义,是一种环保型、集约型的新型材料。这是1990年由美国首先提出的,其含义和范围尚无完全定论。工程技术界将高性能混凝必须具备“三高一低”的特点,即高工作性、高强度、高耐久性和低成本。具体如下:
（1）耐久性:是决定建筑物安全使用期的主要性能,混凝土根据耐久性进行设计,选择水灰比。
（2）工作性:为便于混凝土在拌和、运输、浇捣、抹面等操作过程中保证施工质量,必须具有良好的流动性、充填性、粘聚性和可泵性。
（3）强度:多数国家将高性能混凝土强度限制在50 MPa～60 MPa,忽略耐久性、工作性。
（4）经济与使用性:不应只从成本进行比较,而应当全面考虑工程质量、使用面积、施工速度、耐久性能等因素。高性能混凝土已在我国混凝土发展史上开始了新的历程。它是从混凝土内部进行改性,采用现代技术与优质材料制成的满足现代建筑与施工要求的一种高新技术产品,它的出现和发展将推动混凝土进入高科技领域。虽然高性能混凝土材料价格较高(比常规混凝土高出30 %～50 %),但由于混凝土成本在整个工程中的费用占的比重小,而且从混凝土工程耐久性、安全性及延长使用时间、增加使用面积及施工条件等综合经济效益考虑还是可取的。因而高性能混凝土逐步取代常规混凝土用于重要工程结构物中,将是必然的发展趋势。。
3.2轻骨料混凝土
地球上的资源是有限的,许多是不可再生的。土木工程是人类与自然界进行物质交换量最大的活动,全世界每年混凝土用量达到90亿t,即将突破100亿t,大量材料的生产和使用,消耗了大量的资源。近些年来,由于混凝土的用量越来越大,大量开山、采石已严重破坏了自然景观和绿色植被,挖河取砂,造成水土流失或河流改道等严重后果,许多国家和地区已经没有可取的碎石和砂子,混凝土的骨料资源出现了严重危机。因此人类必须开发节省资源的混凝土材料。人造骨料就是以一些天然材料或工业废渣、城市垃圾、下水道污泥为原材料制得的混凝土骨料。如粉煤灰陶粒、粘土页岩陶粒等人造轻骨料混凝土材料,可减轻结构物的自重,提高建筑物的保温隔热性能,减少建筑能耗。
3.3再生混凝土
再生混凝土是将废弃混凝土经过清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合后得到的“再生骨料”作为部分或全部骨料配制的混凝土。再生混凝土完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三大含义:1)节约资源、能源;2)不破坏环境,更应有利于环境;3)可持续发展,既可满足当代人的需求又不危害后代人,满足其需要的能力。因此,它是一种可持续发展的绿色混凝土。目前,对再生混凝土的研究主要是针对再生混凝土的基本性能展开的,而对再生混凝土高强化的研究很少。由于利用废弃混凝土作再生骨料,需一系列的加工和分离处理,成本较高,这将妨碍再生混凝土研究的进程,但再生混凝土的利用从保护环境、节省资源的角度有重要的社会效益,需要国家从政策上予以支持。
4.结语
人类已进入21世纪,混凝土作为一种建筑材料,为人类的物质文明作出了极大的贡献,然而混凝土的生产和使用,消耗了大量的资源,也给环境带来了许多副作用,如果不能解决好这些问题,必将影响混凝土的可持续发展。因此,必须本着节约能源、执行可持续发展的思想,提高混凝土的性能, ,加快再生混凝土的研究应用工作,才能使混凝土为工程建设作出更大的贡献。
参考文献:
[1] 吴中伟.高性能混凝土—绿色混凝土[J].混凝土与水泥制品.2000,(1):15 18.
[2] 李湘洲.21世纪混凝土技术展望[J].山西建材.2000,(1):3 8.
[3] CECS207：2006，高性能混凝土应用技术规程 .
[4] GB1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰 .
[5] GB/T14902-2003，预拌混凝土 .
[6] GB 8076-2008 混凝土外加剂 .