绿色混凝土工程及粉煤灰的使用

一般说来,绿色混凝土工程与普通混凝土工程相比有三个显著特征:一是,科学使用环保型胶凝材料,利用工业废渣尾矿垃圾替代天然砂石骨料,有效保护自然环境;二是,采用先进生产技术、工艺,降低资源能源消耗,减少对环境的污染和破坏;三是,尽可能减少生产和使用过程中废气废水废渣的排放,达到废弃物循环利用,实现零污染物排放和清洁生产。因此这对专业的混凝土生产企业在研发、设备、人员以及管理等方面提出了更高的要求。

关于研发、生产成本,可以说这个经济问题长期困扰着混凝土工作者,甚至阻碍了混凝土技术的进步。与传统混凝土相比,在绿色凝土中掺入以矿渣、粉煤灰、火山灰等工业废料为主的细掺料,能够充分利用这些具有潜在活性的资源,大大减少水泥用量,能同样达到高性能混凝土要求,既减少了生产水泥熟料时对环境造成的污染,又控制了工业废料对环境的污染,变废为宝、化害为利,降低了混凝土的成本和工程造价;而另一方面,由于再生骨料以及其他一些绿色混凝土的制备需要消耗一定的机械设备和人力,从经济角度上来说,其生产是微利、无利甚至是亏损的,这两者间的矛盾使得很多混凝土研发、生产企业裹足不前。其实,我们可以通过对现有设备和技术进行研究、改进,使生产简单化、合理化,从而降低生产成本,保持一定的利润率。因此,只要对这些资源合理应用,低成本生产绿色混凝土是可行的。目前绿色混凝土应用情况及绿色混凝土得以大面积推广的关键要素是什么?

1992年联合国环境与发展大会后,绿色事业日益受到全世界的重视。但是由于我国绿色混凝土研究发展历时较短,混凝土的绿色化程度还很低,目前的研究成果还不足以总结出直接指导生产的规律,实际应用更是不足混凝土总产量的1%。虽然早已提出绿色混凝土的概念,但我国混凝土行业大量消耗资源、破坏环境的势头还未得到有效遏制和扭转。其中主要原因是大家对绿色混凝土的认识还不够全面,使得绿色混凝土的研究及应用一直处于保守状态。

绿色混凝土推广应用最关键的要素是国家政策及法规的支持、鼓励和保护。因此在推广过程中,需要相关政府部门、设计单位、施工单位以及质检单位的努力和配合。另外,绿色混凝土相关标准和规范的缺失也使得其在推广使用过程中,得不到相应的认可。

绿色混凝土在资源和能源的有效利用、减少环境负荷上具有很大的优势,是实现材料产业可持续发展的一个重要发展方向。与普通混凝土相比,绿色混凝土显示了强大的生命力和显著的优越性,这是我们坚持、践行“绿色混凝土”的初衷。

在产品研发方面,要加大技术投入,开发新型绿色混凝土产品,设计合理的配合比,大量掺用优质矿物掺合料及再生骨料,减少水泥用量,提高对工业废渣的综合利用效率;采用绿色混凝土原材料,加强生产管理体系建设,以增加资源循环利用及减少资源消耗;加强生产过程控制,将废水、废渣回收利用,从而达到三废排放的最小化,落实国家节能减排的产品升级政策,为国内商品混凝土行业发展提供新思路。

在绿色混凝土推广过程中,顺应国家政策导向,以实现混凝土产品绿色化为目标,将各环节有机的结合在一起。通过大力开展科技创新及科技成果转化工作,建立绿色高性能混凝土减水剂配套产业、绿色高性能矿物超细粉配套产业,资源节约、环境友好型混凝土骨料产业及环保型混凝土生产,实现全过程的绿色化。

绿色混凝土产业化是顺应国家政策导向,以绿色环保为主题,以实现混凝土产品绿色化为目标,通过采用绿色混凝土原材料,加强生产管理体系建设,以增加资源循环利用及减少资源消耗;以技术为先导开发新型绿色混凝土产品,减少水泥用量,提高对工业废渣的综合利用效率;强化生产过程控制,减少废水、废渣排放,降低混凝土生产基地对环境的影响。

绿色混凝土产业化的建设要实现全过程的绿色化,必须从商品混凝土的原材料、生产过程至混凝土产品几个方面全面绿色化,因此,建设绿色混凝土产业化基地包括三个方面内容,一是建设完善的绿色混凝土原材料供应链;二是建设环境友好型混凝土供应站;三是发绿色混凝土产品。其中,完善的绿色混凝土原材料供应链又包含绿色高性能混凝土减水剂生产基地、绿色高性能矿物掺合料生产基地和资源节约、环境友好型骨料生产基地三部分内容。

建设绿色高性能混凝土减水剂生产基地就要使用绿色、性能良好的减水剂。目前国内普遍使用的是萘系减水剂,约占所有减水剂用量的80%,萘系减水剂减水率相对较低、混凝土坍落度损失快、且含甲醛、萘等有毒物质,不符合绿色混凝土原材料要求。聚羧酸高效减水剂作为新一代高效减水剂,具有掺量低、分散性能好、流动性保持性好、高性能化潜力大、不含有毒物质等优势,有利于建筑工程材料的可持续发展,经济、社会效益显著。因此,混凝土生产企业应该积极推动聚羧酸高效减水剂的大范围应用。

建设绿色高性能矿物掺合料生产基地,混凝土生产企业应加强超细矿渣粉不同细度对混凝土性能的影响,磨细粉煤灰及磨细煅烧煤矸石、磨细沸石粉、石灰石粉对混凝土性能影响等课题的研究,提高矿物掺合料在混凝土中的利用效率。

资源节约、环境友好型骨料生产基地。建筑石料采矿中产生的尾矿石、石屑,以及建筑垃圾中的废弃混凝土块,在经过相应的专业处理后都可以再利用,利于建设环境友好、资源节约型社会。另外,在混凝土骨料产业的建设中,可以通过骨料级配、碎石破碎、骨料粒形优化处理工艺,降低骨料空隙率,提高骨料质量;将采矿尾矿石加工成人工砂,替代部分天然砂生产混凝土,综合利用矿产资源,实现矿产资源完全利用,解决采矿对环境造成的污染和负担。

建设环境友好型混凝土供应站,包括环境友好型混凝土供应站管理体系的建设、无噪声无粉尘绿色混凝土生产线改造、生产过程废弃物的综合利用、水循环利用及雨水收集系统、生产基地美化建设五个方面。比如,在环境友好型混凝土供应站管理体系的建设中,为提高混凝土生产企业的管理效率,就要从原材料选用、进场质量控制、材料消耗控制、生产过程废弃物回收利用等全过程实行严格管理。在无噪声无粉尘绿色混凝土生产线的改造中,混凝土生产企业应在搅拌楼设置隔声墙板、添加先进的收尘装置,露天料场改造成封闭式,采用隔围墙、空心砖、轻钢结构等材料,准料场实施封闭,同时在料场周围及顶棚上设置水管花洒,通过喷水降尘的方式,辅助降低噪声、减少粉尘排放,这样既能提高产品质量稳定性,又能有效的控制料场粉尘污染和噪声污染,净化站内环境,保护企业周边环境不受影响。对于在生产过程中产生的大量砂石、水泥、粉煤灰等建筑垃圾,可以在站点内建设“混凝土料浆回收系统”,通过砂石分离机首先将砂石与料浆分开,将砂石进行回收利用,对废料浆再进行搅拌,将其作为混凝土的原料使用,尽可能实现混凝土生产过程“零排放”。

开发绿色混凝土产品,就是要重点研发高性能混凝土、高强混凝土、清水混凝土、轻集料混凝土、自密实混凝土、重晶石防辐射混凝土等符合绿色混凝土概念的产品。

可以说,从建设完善的绿色混凝土原材料供应链、建设环境友好型混凝土供应站以及开发绿色混凝土产品三个方面建设绿色混凝土产业化基地,不仅减少混凝土生产对环境的影响,落实国家节能减排的政策,而且能够降低绿色混凝土产品的生产成本,是国内商品混凝土行业的发展新思路之一。

产业化及产业化基地建设是绿色混凝土发展的未来方向,而且产业化本身也是符合“绿色”内涵的。我国是水泥、混凝土生产和应用大国,发展绿色混凝土、促进其产业化进程是可持续发展的需要。目前我们的这些做法同时也为国内同行提供了很好的借鉴经验,引导国内商品混凝土行业全面升级。

新型绿色混凝土产品,设计合理的配合比,大量掺用优质矿物掺合料及再生骨料,减少水泥用量,提高对工业废渣的综合利用效率;采用绿色混凝土原材料,加强生产管理体系建设,以增加资源循环利用及减少资源消耗;加强生产过程控制,将废水、废渣回收利用,从而达到三废排放的最小化。所以,工业废渣的粉煤灰需要大量应用。特别是合理设计配合比,在不同情况下的采用。

由于粉煤灰具有多方面的良好特性,加之货源广泛、取材容易、价格低廉和使用方便,所以为建材和建工行业广泛应用。在建筑工程中应用最为普遍的是掺用于混凝土和砂浆中。粉煤灰的加入,不仅能节约水泥,还具有改善和提高混凝土的抗渗、抗硫酸盐腐蚀能力、可泵性和降低水化热等功效。要使粉煤灰混凝土和粉煤灰砂浆取得预期效果,必须遵循粉煤灰应用的有关规范、规定的要求。