试论混凝土的可持续发展问题
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混凝土技术可持续发展是利用现代混凝土科学技术增加混凝土
的使用寿命,尽量减少修补或拆除的浪费和建筑垃圾,大量利用优质的工业废弃物和矿石,尽量减少自然资源和能源的消耗,减少对环境的污染。可持续发展的根本是混凝土的高性能化和绿色化。
混凝土可持续发展的理念
混凝土还能持续发展吗?混凝土实际上是一种在竞争中发展的
建筑结构材料。目前,我国混凝土产品在可持续发展方面,面临钢材、木材、烧结砖等材料的竞争,因此混凝土产品必须增强可持续发展能力。绿色、低碳、环保将是混凝土作为制造产业的一个发展方向。我们必须在深刻理解什么是绿色混凝土的基础上,把握自身的独特优势,真正实现混凝土的可持续发展。
在改善功能方面,要发挥混凝土材料的优势性能和功能。例如,对于基础和楼板结构,混凝土是惟一的被广泛选择的经济性产品。而对于其他建筑构件,例如墙体、梁柱等,混凝土只是可选用材料之一。
在建筑耐久、长寿命方面,既有建筑寿命越长,社会对新建筑的需求就会降低,因而对建筑材料的需求也将降低,相应的生产能耗和排放就越低。而从材料性能的角度而言,惟有高耐久性的混凝土才能保证混凝土建筑设计寿命。
在改善居住者生活质量方面,除了建筑采光和通风以外,使用的室内建材质量和功能对室内环境的影响也很大。因此,各国对室内建材中有害物质含量有严格的标准。普通水泥混凝土对使用环境的无害性经过了长时间的检验。
在减少资源消耗方面,可利用工业固体废弃物,减少混凝土中的水泥用量;混凝土废弃后可再生利用(骨料、粉体);提高耐久性和建筑物寿命;提高强度,减少混凝土的用量,只有减少混凝土的用量才能减少资源能源消耗。
在提供美感方面,建筑的美不仅是环境质量的一个重要部分,也是文化艺术的表现。建筑之美不仅“养眼”,甚至是引以为骄傲的历史、文化和艺术发展的标志。清水混凝土以其独特的色泽、质感和造型赢得现代建筑师的钟爱。但我国目前存在的问题是清水混凝土一哄而上,其作为“建筑美”的主要载体之一,已有“审美疲劳”之态。
混凝土如何实现可持续发展
什么是绿色混凝土?一般会把绿色混凝土理解为具有以下特点:原料无毒、无害、易得;可大量利用工业固废(水泥的功能);单位材料能耗低(水泥只占1/8);材料高性能。但是,绿色是必要条件,混凝土还要具有竞争性、独特性、经济性。混凝土如何实现可持续发展?
一是要学会面对批评。混凝土因水泥材料生产的二氧化物排放而受到批评。目前,水泥工业不仅在朝着低能耗、低排放方向发展(利用可燃废弃物代替化石能源),还在生产水泥过程中协同处置了许多工业废物和城市生活垃圾,成为社会可持续发展不可或缺的环保产业。
混凝土不可重复使用是目前倡导使用钢结构的专家、学者们认为混凝土不是绿色建材的主要原因。其实,混凝土结构可以像钢结构一样,标准化设计、工厂化预制、装配式施工、可重复使用。在很大程度上,问题不在材料,而在结构和构件设计本身。
从资源再生性方面来说,混凝土不能或只能低值利用,也成为被批评的软肋。但是废弃混凝土再生骨料和再生粉料的加工技术不是问题,随着高强、高性能混凝土的推广应用,其再生骨料的价值不会降低。
二是混凝土具有独特的优势。混凝土是一种结构构造和性能可“随意”设计的通用型多功能结构材料,能满足建筑和施工的个性化要求。这是钢材、木材等所不具备的。对于建筑的某些结构,例如基础、楼板、大体积结构,混凝土是惟一被广泛选用的结构材料。对于提高高层建筑的刚度和抗剪性能来说,钢筋混凝土核心筒也是最经济的设计选择。
三是混凝土材料具有突出的经济性和性价比,并可满足任何耐久性要求。混凝土本身不是一种标准化的材料制品,其性能取决于设计要求和施工质量。混凝土出现耐久性问题的原因很多,实现混凝土结构的长寿命不是做不到,是没有要求做到。因为过去混凝土的设计指标中没有耐久性和寿命要求。
关于实现混凝土行业可持续发展的技术路线选择方面,混凝土绿色制造技术的重点是均化。因为混凝土的原材料是多元材料组分,其主要性能取决于组分的均化程度。在混凝土设计正确的前提下,性能质量的改善取决于微观结构的均化,微观结构的改善取决于组分分布的均化,而组分分布的改善则取决于原料混合的均化。因此,通过改善原材料的均化来提高混凝土的性能质量不仅在理论上是可能的,而且在操作层面也是可行的。
要善于站在行业外来看行业内存在的问题,只有这样才能有效开拓思维,寻找切实解决问题的相关办法,从而共同促进混凝土行业的可持续发展。