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摘要:混凝土与水泥制品的全生命周期各个阶段贯彻循环经济和可持续发展策略,以实现混凝土的可循环重复使用和资源化再生,从而实现混凝土材料的绿色可持续发展。
关键词:混凝土制品、可持续发展、最新进展
Abstract: the concrete and cement products of the whole life cycle of circular economy and carry out various stages of sustainable development strategy, in order to realize the concrete can be cycle is repeated use and reuse regeneration, so as to realize the sustainable development of concrete material green.
Keywords: concrete products, sustainable development and the latest progress
中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
引言:混凝土与水泥制品行业涵盖了混凝土材料、预拌混凝土、建筑与土木工程预制混凝土制品、纤维水泥制品等多方面产品,在城市的基础设施及民用、商用、工业建筑建设中不可或缺。以水泥及混凝土为基礎材料的制品行业,如果实施可持续发展战略,将会极大地促进水泥及混凝土行业节能减排。
一、混凝土制品原材料
自上世纪80年代开始,混凝土材料技术迅猛发展,到上世纪末,其最高强度已经能够达到200MPa,使用寿命可达到300年。进入本世纪以来,混凝土逐渐向着按使用者的需求设计配合比的方向发展,这些创新性的配合比大大减少了混凝土建筑及基础设施工程对环境的影响,混凝土进入了“高性能”时代。
在高性能混凝土的研究中,矿物掺和料和化学添加剂的作用不可替代。起初,用一些矿物掺和料如矿渣、粉煤灰、硅灰等工业同体废料取代水泥是为节约成本而添加到混凝土中来的,这是最初的可持续发展思路。随着更多研究的深入,矿物掺和料的物理化学特性对混凝土性能所起的调节作用越来越受到关注。在高性能及超高性能混凝土中,矿物掺和料如硅灰已逐步成为固定组分。近年来,纳米技术在混凝土材料研究中的应用也成为热点,在第13届水泥化学会议上,新的纳米级混凝土掺和料及作为水泥生料混合材的研究引起广泛关注,如地热发电厂的超细硅质废料、球化玻璃微珠等。从材料角度看,要在新建结构物中减少混凝土用量、在混凝土中减少水泥用量,就要大力发展高性能与超高性能混凝土。
在现浇混凝土建筑中,较高性能混凝土的使用已经较为普遍。高性能混凝土使结构能够用最少的混凝土材料达到所要求的承载、耐久等性能,并延长建筑物的使用寿命,这既是建筑业最大的节能减排,也是对水泥混凝土材料的最大节约。住建部在《建筑业“十二五”发展规划》中提出,“十二五”期间,高性能混凝土的用量要达到10%以上,这项政策将创造一个很大的市场需求。超高性能混凝土源自上世纪90年代的活性粉末混凝土,由于活性粉末混凝土申报了专利,因此现在对此类混凝土均以超高性能混凝土这一术语替代。在已经应用的一些土木工程结构中,如步行桥、屋盖等巧1,超高性能混凝土能大大减小断面尺寸、减轻自重,从而明显减少混凝土用量,并提高混凝土耐久性,延长结构物的使用寿命。混凝土材料的高性能化,为混凝土制品的高性能化发展奠定了基础。与各种混凝土建筑相比,水利水电、市政、桥梁等基础设施工程届得更加重要,其对混凝土制品的性能特别是耐久性的要求更高。随着超高、超深、超大规模工程的不断涌现,如前所述的大尺寸、异形产品的需求量必将增加,高性能的混凝土材料配合比将成为这些产品开发的先决条件。另外,根据工程环境的特殊要求,使用其他特种水泥配制出满足工程耐久生要求的特种混凝土材料也可能成为混凝土制品发展的一种趋势。
二、混凝土制品施工工艺
混凝土材料的性能还会影响到混凝土制品的生产工艺。比如在预应力钢筒混凝土管(PCCP)生产中,在对管芯混凝土立式振动成型时,必须通过附着式高频振动器进行混凝土振动作业,才能保证管芯混凝土达到密实效果。如果管芯使用自密实混凝土,那么在浇注过程中则无需外力振捣,仅靠重力即可通过钢筋间隙,密实填充模板,形成均匀密实的结构。自密实混凝土PCCP管芯混凝土成型工艺在工程中已被成功应用,免除了外力振捣步骤,在消灭振动噪音污染的同时,达到了节能降耗目的。再如预应力高强混凝土(PHC)管桩生产中使用高压蒸汽养护,通过对混凝土材料配合比的调整及养护制度的设计后可以实现免蒸压,简化了生产环节,对节能减排、保护环境具有重要意义。
三、混凝土制品循环回收研究
目前针对可回收利用的研究,多集中在对废弃混凝土材料的回收再利用方面。早期建筑的正常报废以及地震等自然灾害导致的混凝土建筑倒塌、损毁,带来了废旧混凝土“建筑垃圾”的处置问题。废旧混凝土通常可被应用于路基底层、循环骨料混凝土以及隔墙砌块中。在非结构用混凝土中,可以100%使用循环骨料。2006年建成开放的香港湿地公园,使用了15000m3的循环骨料混凝土,可以说是名副其实的绿色项目。但在结构用混凝土中,废旧混凝土作为循环骨料在新混凝土中的掺量有严格限制。
1、生态循环是对工业废渣利用、建筑废弃物的利用,制作生态护坡,用来美观环境,本身是一种生态循环,也是国家倡导的一种循环经济;本项目开发的蒸压透水砖及生态护坡,其应用性能是一种生态循环。
2、工艺内部循环再利用,在生产中产生的炉渣、管桩废浆、落地渣、废次产品等均被再循环利用,做到生产零污染。
3、循环生产,轨道、摆渡车等已做技术处理,所有高压釜可以共用。依据市场需求大小,各种产品可循环生产。
4、水热循环利用,采用专有技术将蒸压过程所使用的热汽、热水循环利用,最大程度的减少废水、废汽中的热量散失,可节煤达到15%~30%。废水被回收于生产,节水达到40%左右。
5、市场循环,混凝土制品行业的发展规律,有类似于资本主义经济危机的周期性,每过5~7年有一个市场旺季,而且每种产品不同。比如管桩每过五六年一个市场旺季,在市场旺季利润高达20%~30%,但时间很短,而淡季利润仅有5%左右,甚至亏本。而且在一年之内,一般在第四季度市场需求旺盛,而在6、7、8月份市场惨淡。另外加气混凝土也是四、五年一个周期,在一年之内的第二季度,市场需求最旺,剩余时间市场平淡。另外,最重要的一项是,我国目前已融入全球经济。每当进入全球性经济危机,我国政府“刺激内需”的一贯方法就是政府大投资。政府大投资带来的效果就是相关交通、能源、水利等部门的制品市场需求旺盛,相关民用的制品市场平淡,为应对混凝土制品行业市场上的周期性,本项目调整产品生产品种,很容易应对这种危机,这也是一种周期比较长的市场循环。
6、新旧产品更替循环,混凝土制品行业的新旧产品更新周期很长,一种产品市场寿命达几年(比如各种预制沙井盖),几十年(如自应力输水管)不等。开发新产品就要淘汰旧设备,成本很高。更困难的是新产品的市场培育期比较长,经常是几年只亏不赚,企业承担压力及风险很大。
结束语:
混凝土与水泥制品行业的可持续发展,从材料和制品和施工工艺,在混凝土与水泥制品的全生命周期各个阶段贯彻循环经济和可持续发展的策略,就能实现混凝土的可循环重复使用和资源化再生,实现混凝土材料的绿色可持续发展。
参考文献:
[1]朱海良;超大直径高精度钢筋混凝土衬砌预制管片工艺综述[J]混凝土世界。2011.5:86-91
[2]彭春强、张毅、范民权;超大直径钢筋混凝土顶管在排水工程中的应用[J]特种结构,2011,4:21.24.
[3]冯乃谦;高性能与超高性能混凝土管桩的研发与应用[J].混凝土与水泥制品,2010,6:25-28
[4]王成房;免蒸压PHc管桩的研制与工程应用[J]混凝土与水泥制品.2011,4:29-34.
[5]忽惠卿;PCCP管线阴极保护技术及专用测试探头研究应用预应力钢筒混凝土管(PCCP)腐蚀与防护技术研讨会,2011.秦皇岛
关键词:混凝土制品、可持续发展、最新进展
Abstract: the concrete and cement products of the whole life cycle of circular economy and carry out various stages of sustainable development strategy, in order to realize the concrete can be cycle is repeated use and reuse regeneration, so as to realize the sustainable development of concrete material green.
Keywords: concrete products, sustainable development and the latest progress
中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
引言:混凝土与水泥制品行业涵盖了混凝土材料、预拌混凝土、建筑与土木工程预制混凝土制品、纤维水泥制品等多方面产品,在城市的基础设施及民用、商用、工业建筑建设中不可或缺。以水泥及混凝土为基礎材料的制品行业,如果实施可持续发展战略,将会极大地促进水泥及混凝土行业节能减排。
一、混凝土制品原材料
自上世纪80年代开始,混凝土材料技术迅猛发展,到上世纪末,其最高强度已经能够达到200MPa,使用寿命可达到300年。进入本世纪以来,混凝土逐渐向着按使用者的需求设计配合比的方向发展,这些创新性的配合比大大减少了混凝土建筑及基础设施工程对环境的影响,混凝土进入了“高性能”时代。
在高性能混凝土的研究中,矿物掺和料和化学添加剂的作用不可替代。起初,用一些矿物掺和料如矿渣、粉煤灰、硅灰等工业同体废料取代水泥是为节约成本而添加到混凝土中来的,这是最初的可持续发展思路。随着更多研究的深入,矿物掺和料的物理化学特性对混凝土性能所起的调节作用越来越受到关注。在高性能及超高性能混凝土中,矿物掺和料如硅灰已逐步成为固定组分。近年来,纳米技术在混凝土材料研究中的应用也成为热点,在第13届水泥化学会议上,新的纳米级混凝土掺和料及作为水泥生料混合材的研究引起广泛关注,如地热发电厂的超细硅质废料、球化玻璃微珠等。从材料角度看,要在新建结构物中减少混凝土用量、在混凝土中减少水泥用量,就要大力发展高性能与超高性能混凝土。
在现浇混凝土建筑中,较高性能混凝土的使用已经较为普遍。高性能混凝土使结构能够用最少的混凝土材料达到所要求的承载、耐久等性能,并延长建筑物的使用寿命,这既是建筑业最大的节能减排,也是对水泥混凝土材料的最大节约。住建部在《建筑业“十二五”发展规划》中提出,“十二五”期间,高性能混凝土的用量要达到10%以上,这项政策将创造一个很大的市场需求。超高性能混凝土源自上世纪90年代的活性粉末混凝土,由于活性粉末混凝土申报了专利,因此现在对此类混凝土均以超高性能混凝土这一术语替代。在已经应用的一些土木工程结构中,如步行桥、屋盖等巧1,超高性能混凝土能大大减小断面尺寸、减轻自重,从而明显减少混凝土用量,并提高混凝土耐久性,延长结构物的使用寿命。混凝土材料的高性能化,为混凝土制品的高性能化发展奠定了基础。与各种混凝土建筑相比,水利水电、市政、桥梁等基础设施工程届得更加重要,其对混凝土制品的性能特别是耐久性的要求更高。随着超高、超深、超大规模工程的不断涌现,如前所述的大尺寸、异形产品的需求量必将增加,高性能的混凝土材料配合比将成为这些产品开发的先决条件。另外,根据工程环境的特殊要求,使用其他特种水泥配制出满足工程耐久生要求的特种混凝土材料也可能成为混凝土制品发展的一种趋势。
二、混凝土制品施工工艺
混凝土材料的性能还会影响到混凝土制品的生产工艺。比如在预应力钢筒混凝土管(PCCP)生产中,在对管芯混凝土立式振动成型时,必须通过附着式高频振动器进行混凝土振动作业,才能保证管芯混凝土达到密实效果。如果管芯使用自密实混凝土,那么在浇注过程中则无需外力振捣,仅靠重力即可通过钢筋间隙,密实填充模板,形成均匀密实的结构。自密实混凝土PCCP管芯混凝土成型工艺在工程中已被成功应用,免除了外力振捣步骤,在消灭振动噪音污染的同时,达到了节能降耗目的。再如预应力高强混凝土(PHC)管桩生产中使用高压蒸汽养护,通过对混凝土材料配合比的调整及养护制度的设计后可以实现免蒸压,简化了生产环节,对节能减排、保护环境具有重要意义。
三、混凝土制品循环回收研究
目前针对可回收利用的研究,多集中在对废弃混凝土材料的回收再利用方面。早期建筑的正常报废以及地震等自然灾害导致的混凝土建筑倒塌、损毁,带来了废旧混凝土“建筑垃圾”的处置问题。废旧混凝土通常可被应用于路基底层、循环骨料混凝土以及隔墙砌块中。在非结构用混凝土中,可以100%使用循环骨料。2006年建成开放的香港湿地公园,使用了15000m3的循环骨料混凝土,可以说是名副其实的绿色项目。但在结构用混凝土中,废旧混凝土作为循环骨料在新混凝土中的掺量有严格限制。
1、生态循环是对工业废渣利用、建筑废弃物的利用,制作生态护坡,用来美观环境,本身是一种生态循环,也是国家倡导的一种循环经济;本项目开发的蒸压透水砖及生态护坡,其应用性能是一种生态循环。
2、工艺内部循环再利用,在生产中产生的炉渣、管桩废浆、落地渣、废次产品等均被再循环利用,做到生产零污染。
3、循环生产,轨道、摆渡车等已做技术处理,所有高压釜可以共用。依据市场需求大小,各种产品可循环生产。
4、水热循环利用,采用专有技术将蒸压过程所使用的热汽、热水循环利用,最大程度的减少废水、废汽中的热量散失,可节煤达到15%~30%。废水被回收于生产,节水达到40%左右。
5、市场循环,混凝土制品行业的发展规律,有类似于资本主义经济危机的周期性,每过5~7年有一个市场旺季,而且每种产品不同。比如管桩每过五六年一个市场旺季,在市场旺季利润高达20%~30%,但时间很短,而淡季利润仅有5%左右,甚至亏本。而且在一年之内,一般在第四季度市场需求旺盛,而在6、7、8月份市场惨淡。另外加气混凝土也是四、五年一个周期,在一年之内的第二季度,市场需求最旺,剩余时间市场平淡。另外,最重要的一项是,我国目前已融入全球经济。每当进入全球性经济危机,我国政府“刺激内需”的一贯方法就是政府大投资。政府大投资带来的效果就是相关交通、能源、水利等部门的制品市场需求旺盛,相关民用的制品市场平淡,为应对混凝土制品行业市场上的周期性,本项目调整产品生产品种,很容易应对这种危机,这也是一种周期比较长的市场循环。
6、新旧产品更替循环,混凝土制品行业的新旧产品更新周期很长,一种产品市场寿命达几年(比如各种预制沙井盖),几十年(如自应力输水管)不等。开发新产品就要淘汰旧设备,成本很高。更困难的是新产品的市场培育期比较长,经常是几年只亏不赚,企业承担压力及风险很大。
结束语:
混凝土与水泥制品行业的可持续发展,从材料和制品和施工工艺,在混凝土与水泥制品的全生命周期各个阶段贯彻循环经济和可持续发展的策略,就能实现混凝土的可循环重复使用和资源化再生,实现混凝土材料的绿色可持续发展。
参考文献:
[1]朱海良;超大直径高精度钢筋混凝土衬砌预制管片工艺综述[J]混凝土世界。2011.5:86-91
[2]彭春强、张毅、范民权;超大直径钢筋混凝土顶管在排水工程中的应用[J]特种结构,2011,4:21.24.
[3]冯乃谦;高性能与超高性能混凝土管桩的研发与应用[J].混凝土与水泥制品,2010,6:25-28
[4]王成房;免蒸压PHc管桩的研制与工程应用[J]混凝土与水泥制品.2011,4:29-34.
[5]忽惠卿;PCCP管线阴极保护技术及专用测试探头研究应用预应力钢筒混凝土管(PCCP)腐蚀与防护技术研讨会,2011.秦皇岛