周耀旭,梁麗敏(云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司 昆明 650501)
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)促進(jìn)了預(yù)拌混凝土行業(yè)的快速發(fā)展,但由于市場惡性競爭及市場需求下降等問題造成了混凝土行業(yè)產(chǎn)能的過剩。尤其是近年來,高速發(fā)展過程中帶來的資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等一些不利因素逐漸突出,國家政府對生態(tài)環(huán)境保護(hù)重視程度越來越高,環(huán)保督查和整治力度加大,砂石企業(yè)數(shù)量和砂石骨料供應(yīng)量減少,部分地區(qū)出現(xiàn)供給短缺、價格飆漲甚至斷供的情況,使預(yù)拌混凝土行業(yè)陷入了新的發(fā)展瓶頸和困境。面對經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài),加快行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,向綠色環(huán)保、智能制造轉(zhuǎn)型升級是必由之路,綠色混凝土即是預(yù)拌混凝土行業(yè)的一個發(fā)展方向。
生產(chǎn)1m3混凝土需消耗0.3t水泥和1.6t以上砂石;而生產(chǎn)1t水泥則消耗152kg標(biāo)準(zhǔn)煤、0.77t石灰石,產(chǎn)生9.1kg粉塵,排放0.7tCO2。
2007年,水泥產(chǎn)量為23.16億t、規(guī)模以上企業(yè)生產(chǎn)預(yù)拌混凝土18.68億m3?;炷恋纳a(chǎn)消耗了大量的自然資源和能源,原材料的開采嚴(yán)重破壞山河環(huán)境(詳見圖1~圖2),排放出的CO2、NOX、SOX等有害物質(zhì),污染環(huán)境(詳見圖3)。
城市建設(shè)中大量混凝土的使用也帶來了熱島效應(yīng)、影響城市生態(tài)環(huán)境。混凝土循環(huán)利用難度大。
1998年,丹麥在國際上首次提出了綠色混凝土的概念,并簽署《京都議定書》,降低水泥的需求量和CO2排放量;
圖1 河砂開采造成的環(huán)境污染
圖2 礦山開采破壞了生態(tài)
圖3 工業(yè)生產(chǎn)排放的有害物質(zhì)污染環(huán)境
1998年,清華大學(xué)吳中偉院士在國內(nèi)首次提出“綠色高性能混凝土”的概念,倡導(dǎo)在混凝土制備過程中節(jié)約資源和能源,保護(hù)環(huán)境。
綠色混凝土是從生產(chǎn)制造、使用到廢棄的整個周期中,最大限度地減少資源和能源的消耗,最有效地保護(hù)環(huán)境,是可以進(jìn)行清潔生產(chǎn)和使用的,并且可再回收循環(huán)利用的高質(zhì)量高性能的綠色建筑材料。
2016年6月,中國建材聯(lián)合會明確提出綠色建筑材料的定義,即在原材料的選用、開采加工、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品應(yīng)用過程中,能夠有效利用廢棄物、少用天然資源和能源,資源可循環(huán)利用的,不僅性能功能符合建筑物等配置的要求,而且在全生命周期內(nèi)與生態(tài)環(huán)境和諧,對人類健康無害的建筑材料。
2016年9月,清華大學(xué)廉慧珍教授補充完善了綠色混凝土的定義。從原材料,拌合物試配、生產(chǎn),運輸,成型為構(gòu)件,直到結(jié)構(gòu)物服役,全過程滿足具體工程設(shè)計與施工要求,符合節(jié)能、降耗、減排的方針,最大限度地有利于人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求的混凝土。
具體表現(xiàn)如下:
(1) 節(jié)能:混凝土節(jié)能、降耗、減排的主要措施是少用熟料,使用大摻量礦物摻合料,盡量利用、消納符合技術(shù)要求的低能耗、無污染、無害的工業(yè)廢料。
(2) 高效:混凝土從生產(chǎn)、施工成型到結(jié)構(gòu)物服役的整個過程必須嚴(yán)格控制質(zhì)量,實現(xiàn)清潔、文明、高效地生產(chǎn)和使用。
(3) 環(huán)保:從場站規(guī)劃、設(shè)計、到運營管理的全程都要符合綠色、低碳、可持續(xù)原則,采取必要措施,防止污水、固體垃圾、粉塵、噪音、等污染的產(chǎn)生。
(4) 可持續(xù):既能滿足當(dāng)代人的需求而又不對后代人需求的能力構(gòu)成危害,應(yīng)用現(xiàn)代混凝土的科學(xué)技術(shù)增加混凝土的使用壽命,盡量減少自然資源和能源的消耗,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
綠色發(fā)展是國家政策的主導(dǎo)方向。國務(wù)院及有關(guān)部委相繼發(fā)布了一系列政策,形成了比較完善的保障綠色建材發(fā)展的政策體系(詳見表1)。
表1 綠色混凝土的行業(yè)政策
中國政府已將生態(tài)環(huán)境保護(hù)上升到國家高度,以前所未有的決心和力度加強生態(tài)環(huán)境保護(hù),先后頒布和出臺了一系列的法律和政策著力治理環(huán)境污染,促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。
2014年4月24日國家頒布了新修訂的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》(2015年1月1日執(zhí)行),2015年3月24日,習(xí)總書記主持召開中央政治局會議通過《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》,把“堅持綠水青山就是金山銀山”的理念寫進(jìn)中央文件,成為指導(dǎo)中國加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要指導(dǎo)思想;
2015年8月頒布《中華人民共和國大氣污染防治法》(主席令第三十一號)(2016年1月1日執(zhí)行),2016年11月國務(wù)院印發(fā)《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》,2017年2月中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳頒布《關(guān)于劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線的若干意見》,2017年7月環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委、水利部頒布《長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》,2018年1月1日開始施行《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》[主席令(第六十一號)],2018年6月發(fā)布《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》,2018年6月國務(wù)院印發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》,2018年8月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量監(jiān)督檢查三年行動計劃(2018-2020年)》;2018年4月26日,習(xí)近平總書記考察調(diào)研長江經(jīng)濟(jì)時帶強調(diào)“新形勢下推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展,要堅持共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā),走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路”,對長江沿線環(huán)保整治提出了嚴(yán)格要求。
未來,國家對污染防治、打擊“散亂污”的力度會越來越大,環(huán)保要求日益嚴(yán)格,倒逼預(yù)拌混凝土產(chǎn)業(yè)向綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型。
減少水泥熟料的用量,以合適的礦物摻合料取代,是綠色混凝上的主要路線。利廢應(yīng)堅持“從源頭做起”;必須有利于產(chǎn)品的品質(zhì)和質(zhì)量;利廢本身也必須節(jié)能、降耗、減排。
2015年6月12日,財政部、國家稅務(wù)總局關(guān)于印發(fā)《資源綜合利用產(chǎn)品和勞務(wù)增值稅優(yōu)惠目錄》的通知,文中把金屬礦山的廢石排除在外,并規(guī)定綜合利用比例達(dá)到70%方可退稅,基本上預(yù)拌混凝土行業(yè)難以達(dá)到,不利于預(yù)拌混凝土行業(yè)在綜合利用領(lǐng)域作用的體現(xiàn)。
2016年9月28日,工業(yè)和信息化部發(fā)布《建材工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》(工信部規(guī)〔2016〕315號):開展尾礦、粉煤灰、煤矸石、副產(chǎn)石膏、礦渣、電石渣等大宗工業(yè)固廢的綜合利用。在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)安全的前提下,在水泥、混凝土、墻體材料和機制砂石等產(chǎn)品中提高消納產(chǎn)業(yè)廢棄物能力,逐步增加可消納固廢的品種。到2020年,新建建筑中綠色建材應(yīng)用比例達(dá)到40%以上。
2016年11月29日,工業(yè)和信息化部發(fā)布《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》(工信部規(guī)〔2016〕225號):大力推進(jìn)工業(yè)固體廢物綜合利用。以高值化、規(guī)?;?、集約化利用為重點,重點推進(jìn)冶煉渣及塵泥、化工廢渣、尾礦、煤電廢渣等綜合利用。到2020年,大宗工業(yè)固體廢物綜合利用量達(dá)到21億t,粉煤灰利用率75%。
高性能混凝土是重要的綠色建筑材料,可以提高工程質(zhì)量,降低工程全壽命周期的綜合成本,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。
住建部和工信部聯(lián)合出臺文件加快高性能混凝土推廣應(yīng)用步伐(詳見表2)。
表2 高性能混凝土推廣應(yīng)用政策
2.5.1全產(chǎn)業(yè)鏈的綠色發(fā)展
實現(xiàn)預(yù)拌混凝土行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的綠色發(fā)展,需要建立全產(chǎn)業(yè)鏈綠色低碳發(fā)展理念,從綠色設(shè)計入手,建設(shè)綠色工廠,推進(jìn)綠色技術(shù)的應(yīng)用,生產(chǎn)綠色產(chǎn)品,通過企業(yè)的綠色運行、綠色管理、綠色能源,構(gòu)建完整的綠色制造體系。
2.5.2產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整
實現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、業(yè)態(tài)結(jié)構(gòu)的全面整合、轉(zhuǎn)型和優(yōu)化。加強綠色工廠和示范站點的建設(shè):綠色工廠建設(shè)是實現(xiàn)預(yù)拌混凝土產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的核心。
2.5.3提升預(yù)拌混凝土工廠智能制造能力
建立以智能工廠為代表的現(xiàn)代生產(chǎn)體系,加強智能化技術(shù)在生產(chǎn)過程的研究與應(yīng)用示范。
2.5.4強化綠色礦山建設(shè)帶動行業(yè)前端環(huán)境和生態(tài)保護(hù)
砂石骨料生產(chǎn)已成為整個產(chǎn)業(yè)鏈最觸目驚心的短板,在很多地區(qū)已經(jīng)直接影響到預(yù)拌混凝土產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展。為此,須強化綠色礦山建設(shè),采用采選一體化及無廢開采技術(shù),在開采過程中同時開展礦山的綠化工程,保持礦區(qū)生態(tài)體系的完整性。
2.5.5加大工業(yè)固體廢棄物和建筑廢棄物的綜合利用力度
涉及建筑廢棄物的產(chǎn)生、運輸、處置、生產(chǎn)建材、再生產(chǎn)品應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)。
2.5.6建立綠色物流體系
發(fā)展要點是搭好平臺、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、降低成本、減少排放、節(jié)約能源。
2.5.7提高高品質(zhì)混凝土生產(chǎn)和應(yīng)用水平
超高、超深、超大、復(fù)雜條件下高強高性能混凝上的應(yīng)用。
2.5.8適應(yīng)建筑工業(yè)化和裝配式建筑要求
通過“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應(yīng)用”,全面提升建筑品質(zhì),實現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。
2.5.9 綠色發(fā)展的要點
綠色發(fā)展的要點,詳見圖4
圖4 綠色發(fā)展的要點
綠色生產(chǎn)是指以節(jié)能、降耗、減污為目標(biāo),以管理和技術(shù)為手段,按照有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的原則來組織生產(chǎn)過程,創(chuàng)造出綠色產(chǎn)品,并滿足綠色消費的生產(chǎn)模式。
(1) 混凝土產(chǎn)品綠色化:高性能綠色混凝土為人類提供溫和、舒適、便捷的生存環(huán)境,強調(diào)產(chǎn)品與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)相容性,比傳統(tǒng)混凝土材料有著更優(yōu)秀的強度、工作性能和耐久性。
(2)生產(chǎn)組織全過程綠色化:即從場站規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)到運營管理的全過程,都要符合綠色、低碳、可持續(xù)原則,采取必要措施,防止污水、固體垃圾、粉塵、噪音等污染的產(chǎn)生。
(3)物料轉(zhuǎn)化全過程的綠色化:從骨料、水泥、外加劑等材料的生產(chǎn),到混凝土預(yù)拌、配送、現(xiàn)場澆筑,甚至到建筑廢渣循環(huán)使用等各個環(huán)節(jié)均采取必要的技術(shù),有效實施污染控制、實現(xiàn)節(jié)能降耗。
(4) 智能制造是實現(xiàn)綠色生產(chǎn)的必要手段與途徑;信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用可有效提升企業(yè)綠色生產(chǎn)水平。通過對數(shù)據(jù)的深度分析實現(xiàn)結(jié)果的預(yù)測和預(yù)判,實現(xiàn)成本數(shù)據(jù)化管理,保持產(chǎn)品最優(yōu)成本控制的同時減少質(zhì)量管控風(fēng)險;生產(chǎn)裝備進(jìn)一步升級,提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定供應(yīng)能力,運輸車輛改造升級,實現(xiàn)運輸過程實時監(jiān)控調(diào)整;全市場層面協(xié)同,實現(xiàn)上下游信息貫通,更好地滿足工程對混凝土的技術(shù)要求。
立足于建筑垃圾、冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣、石粉等固體廢棄物,結(jié)合區(qū)域資源現(xiàn)狀,采用系統(tǒng)論研究方法,研究大摻量礦物摻合料混凝土在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,突破固體廢棄物資源綜合利用成套技術(shù),不斷完善固體廢棄物資源的綜合利用領(lǐng)域。提高礦渣粉、粉煤灰、石灰石粉、偏高嶺土等單一和復(fù)合粉體材料的功能性和水化活性,滿足混凝土綠色化、高性能化的各種需求,并在混凝土生產(chǎn)和應(yīng)用中安全、有效地降低水泥熟料用量,提高混凝土抗裂技術(shù),滿足混凝土結(jié)構(gòu)在不同服役條件下的抗裂要求,實現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。同時,因地制宜的研究開發(fā)低品位原材料如石屑砂、風(fēng)化砂、特細(xì)山砂、再生骨料等低品質(zhì)骨料在混凝土中的綜合利用。
云南臨滄地區(qū)存在大量鐵鈦含量2%~4%、白度低、可塑性差的低品位高嶺土。2017年,公司攻克了高鐵鈦偏高嶺土的復(fù)合優(yōu)化以及偏高嶺土混凝土成套配制與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù),制備出了C30~C60偏高嶺土高性能混凝土,并實在云通嘉園、置地廣場、恒隆廣場等工程中推廣應(yīng)用,主編了《混凝土用偏高嶺土》DB53/T843-2017,成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
(1) 恒隆廣場辦公樓筏板基礎(chǔ)長10.6m,寬7.4m,底板厚5.0m,局部電梯井厚7.0m,混凝土等級為C45P10,混凝土總方量為22000m3,是目前云南省單次連續(xù)澆筑最大體積筏板之一,創(chuàng)云南省首例。
(2)置地廣場T1辦公塔樓基礎(chǔ)防水筏板混凝土等級為C40P8,筏板厚度2.6m,電梯井位置厚度8.0m,混凝土總方量為9500m3。
(3) 集成使用“多摻技術(shù)”-摻高活性偏高嶺土、礦渣粉、粉煤灰、膨脹劑成功研發(fā)出高抗裂低收縮超大體積混凝土,最大絕熱溫升降低6℃,早期收縮降低20%以上,抗裂性能提高25%以上。
石屑是生產(chǎn)碎石過程中篩出的不符合機制砂標(biāo)準(zhǔn)的廢料,其級配差、含粉量高。2013年,公司與云南省建筑科學(xué)研究院合作開發(fā)了石灰?guī)r石屑混凝土成套配制與應(yīng)用技術(shù),將石屑中超量部分的石粉作為惰性礦物摻合料,確定取代系數(shù),解決了石粉含量超標(biāo)的石灰?guī)r廢石屑在混凝土應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)難題,提高10%~20%石粉含量的石灰?guī)r廢石屑資源綜合利用率到100%,實現(xiàn)了高石粉含量的石灰?guī)r廢石屑的資源化利用,主編了《石屑在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DBJ53/T-75-2015,經(jīng)鑒定,成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平,獲2017年云南省科技進(jìn)步二等獎。
(1)再生骨料混凝土的研究開發(fā)可以解決廢棄混凝土的處理問題、節(jié)約天然骨料資源,詳見圖5;
圖5 建筑垃圾的處理和利用
(2)再生骨料存在孔隙率高、吸水率大、強度低、耐久性差等特點;
(3)國內(nèi)已形成成套再生骨料生產(chǎn)設(shè)備、再生骨料混凝土配制應(yīng)用技術(shù)。
(4)上海出臺了《上海市建筑廢棄混凝土回收利用管理辦法》,2019年1月實施,強制C25以下混凝土再生骨料取代率不低于15%,交通基礎(chǔ)設(shè)施施工工程取代率不低于30%。
(1)混凝土攪拌站廢漿水綜合利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用:公司開發(fā)了混凝土廢料漿回收利用控制設(shè)備及系統(tǒng),實現(xiàn)自動漿量的精準(zhǔn)控制;實現(xiàn)了廢料漿在C10~C40混凝土中的應(yīng)用,廢料漿最高濃度可達(dá)10%。
(2)混凝土攪拌站粉料集中除塵系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用,解決了混凝土攪拌站粉塵污染的處理和控制,達(dá)到了環(huán)保、安全、回收利用的效果,滿足了國家粉塵排放的標(biāo)準(zhǔn)。
高品質(zhì)骨料是高性能混凝土重要的原材料。所謂高品質(zhì)骨料就是其粒形、級配、堅固性、吸水率等技術(shù)指標(biāo)好,用于混凝土有利于和易性、體積穩(wěn)定性和耐久性的優(yōu)質(zhì)骨料。
圖6 高品質(zhì)骨料
建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高性能混凝土用骨料》通過審查。該標(biāo)準(zhǔn)提出了砂的分計篩余、石粉的MB值、石粉流動度比、砂的需水量比等新的技術(shù)指標(biāo),對骨料的級配、粒形、人工砂(包括機制砂和混合砂)石粉含量提出了新的表征方法。該標(biāo)準(zhǔn)的實施,將引導(dǎo)混凝土配合比設(shè)計更加重視骨料體系的設(shè)計與優(yōu)化,更加重視級配、粒形的作用,更加科學(xué)認(rèn)識、合理使用人工砂中的石粉。
表3 高性能混凝土用粗骨料技術(shù)指標(biāo)(部分)
表4 高性能混凝土用砂的篩分及技術(shù)指標(biāo)(部分)
表5 高性能混凝土細(xì)骨料技術(shù)指標(biāo)(部分)
(1)降粘型聚羧酸減水劑。混凝土粘度過高已成為超高強混凝土、超高泵送混凝土亟待攻克的主要技術(shù)難題。與普通聚羧酸減水劑相比,降粘型聚羧酸減水劑側(cè)鏈短、分子量小、羥基含量少,通過降低與水的結(jié)合,最大限度釋放自由水,達(dá)到降粘效果。該減水劑降粘效果好,同時兼具更佳的初始減水率和經(jīng)時保坍性能,力學(xué)等綜合性能優(yōu)越。
(2)抗泥型聚羧酸減水劑。普通聚羧酸減水劑對砂石原材料中的粘土和淤泥敏感性大,砂石含泥量較高時,表現(xiàn)出減水率不足、坍落度損失大等現(xiàn)象。通過引入犧牲劑(聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇)或引入完全抑制粘土溶脹的陽離子聚合物解決。該減水劑能顯著降低混凝土流動性損失,同時不影響混凝土強度。
超深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)咬合樁(詳見圖7)要求素樁混凝土初凝時間不小于60h、28d強度滿足設(shè)計要求。2015年,公司攻克了超緩凝混凝土凝結(jié)時間動態(tài)調(diào)控與超緩凝混凝土配制關(guān)鍵技術(shù),編制了國內(nèi)首部針對超緩凝混凝土的配制和應(yīng)用技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范《超緩凝混凝土配制及應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DBJ53/T-79-2016),獲授權(quán)發(fā)明專利2項,成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平,榮獲云南省科技進(jìn)步二等獎、中國施工企業(yè)管理協(xié)會科技創(chuàng)新成果二等獎。
圖7 超深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)咬合樁示意圖
天津117大廈,攻克了超長樁施工、大底板澆筑、混凝土超高泵送等16項技術(shù)難題,實現(xiàn)C60混凝土泵送高度621m,超越哈利法塔混凝土泵送高度。
深圳平安金融中心,中建一局研發(fā)了適用于超高層建筑的混凝土配制與應(yīng)用技術(shù),實現(xiàn)了C100混凝土模擬千米高程泵送(盤管總長度達(dá)2300m)。泵送到如此高度是全球首次,毫無經(jīng)驗可借鑒。此次試驗的成功一舉刷新了業(yè)內(nèi)C100超高強度混凝土的泵送紀(jì)錄。
輕骨料混凝土具有質(zhì)輕、保溫、隔熱、耐火、抗震、自養(yǎng)護(hù)等諸多優(yōu)點,在超高層、大跨度建筑中具有廣闊的應(yīng)用前景、良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時,因輕骨料混凝土在生產(chǎn)和泵送過程中骨料極易上浮、工作性難保持、施工困難等問題,制約了輕骨料混凝土的應(yīng)用發(fā)展。輕骨料混凝土強度最高可達(dá)C80。目前國內(nèi)已研制出強度等級大于C40的該材料,已經(jīng)在山西省晉城市三星級綠色建筑-銘基鳳凰城節(jié)能示范樓成功應(yīng)用。國內(nèi)還開展了LC60混凝土的配制技術(shù)研究。
圖8 天津117大廈
圖9 C100混凝土模擬千米高程泵送
圖10 輕骨料混凝土的研究應(yīng)用
“海綿城市”是一種新型的城市雨洪管理概念,即讓城市能夠像海綿一樣,在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時再將蓄存的水“釋放”并加以利用(詳見圖11)。
2015年我國正式開啟“海綿城市”試點。到2020年城市建成區(qū)20%以上的面積要達(dá)到目標(biāo)要求,到2030年城市建成區(qū)80%以上的面積要達(dá)到目標(biāo)要求。
圖11 海面城市示意圖
透水混凝土(詳見圖12)具有透氣透水、吸聲降噪、緩解城市“熱島效應(yīng)”和地表徑流、改善地表土壤生態(tài)環(huán)境、保護(hù)地下水資源、美化環(huán)境等優(yōu)點,主要應(yīng)用于“海綿城市”建設(shè)。2009年,《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135-2009)發(fā)布實施,2016年正式啟動國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《植生混凝土》、《透水混凝土》編制,公司參與了編制工作。
圖12 透水混凝土
北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)開發(fā)了抗壓強度達(dá)到15~30 MPa,透水系數(shù)4.1x10-2cm/s以上透水磚,已在科技部廣場、北京奧林匹克廣場、上海世博會園區(qū)使用。盛紅集團(tuán)利用風(fēng)積沙(硅砂)、粘合劑和固化劑等制備高強、高透水性砂基透水磚,其強度可達(dá)到50MPa左右,透水系數(shù)大約為5.5x10-2cm/s。
公司率先在云南省開發(fā)并形成了強度等級為C10~C30的透水混凝土,透水系數(shù)大于1.0mm/s,28d抗壓強度最大達(dá)35MPa以上。
“十三五”期間是高速公路加快成網(wǎng)的關(guān)鍵時期,綠色混凝土是高等級公路不可缺少的基礎(chǔ)材料。截止到2017年,我國高速公路里程增加到13.1萬km。2018年將新增高速公路通車?yán)锍?000km,新改建國省干線公路1.6萬km,新改建農(nóng)村公路20萬km。
國家下一步將加快高速公路的成網(wǎng)、重點支撐“一帶一路”、京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟(jì)帶三大戰(zhàn)略,主要服務(wù)于新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、支持扶貧攻堅。
我公司積極響應(yīng)國家“一帶一路”及“走出去”的政策,積極投身到“一帶一路”沿線國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,承擔(dān)了香麗高速公路的混凝土供應(yīng),其中虎跳峽金沙江大橋是香麗高速主干線的控制性工程,建成后將成為世界最大獨塔單跨地錨式懸索橋。公司攻克了金沙江特大橋在雙重和多重破壞因素作用下結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性關(guān)鍵技術(shù),采用中熱水泥研發(fā)出了塔柱C55高抗裂大體積混凝土,實現(xiàn)161m泵送施工,最高溫峰下降11℃左右,溫峰延后7h左右,有效降低了溫度應(yīng)力集中導(dǎo)致的溫度應(yīng)力裂縫,提高了混凝土抗裂性能。開發(fā)了最大單體構(gòu)件錨碇C30P12高抗?jié)B大體積混凝土,推廣應(yīng)用7.92萬m3。
住建部將地下綜合管廊建設(shè)納入整個城市基礎(chǔ)設(shè)施“十三五”規(guī)劃,將投351億元建設(shè)地下綜合管廊。
據(jù)統(tǒng)計,目前全國共有69個城市在建的地下綜合管廊,約1000km,總投資約880億元。地下綜合管廊的主體就是綠色混凝土制品與管道的集合。
“十三五”期間,國務(wù)院要求積極推廣綠色建筑和建材,大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑,提高建筑工程標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量。裝配式建筑的主體都是用高性能的綠色混凝土所構(gòu)建。
圖13 地下綜合管廊示意圖
2016年2月6日,國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深入推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的若干意見》,要求“堅持適用、經(jīng)濟(jì)、綠色、美觀方針;加快建設(shè)綠色城市、智慧城市、人文城市等新型城市,積極推廣應(yīng)用綠色建材”。
推進(jìn)新型化城鎮(zhèn)建設(shè)的過程,正是綠色建材和綠色混凝土大顯身手的時候。
綜上所述,“堅持綠水青山就是金山銀山”的理念將是今后行業(yè)發(fā)展的重要指導(dǎo)思想,綠色發(fā)展是行業(yè)擺脫困境的創(chuàng)新發(fā)展之路。加快預(yù)拌混凝土的綠色發(fā)展需要尋找到強硬的綠色支撐點。一是固體廢棄物與建筑垃圾的資源化相融合,通過骨料與摻合料兩個環(huán)節(jié)來完全承接資源化產(chǎn)品,完成變廢為寶工作;二是與裝配式建筑相結(jié)合,落實國家關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見,全面推薦裝配式建筑發(fā)展,利用高性能的綠色混凝土構(gòu)件混凝土裝配式建筑主體,實現(xiàn)綠色建材與混凝土的全新集成;三是與海綿城市相融合,利用再生透水磚、再生護(hù)坡磚、再生空心砌塊、保溫砌塊等預(yù)拌混凝土制品構(gòu)件綠色“海綿體”,助力建設(shè)海綿城市;四是與城市地下綜合管廊相融合,構(gòu)建綠色混凝土制品與管道的集合;五是與國家重點工程相結(jié)合,全面融入國家高鐵、核電、超高超大層建筑等基建中,為重點工程提供預(yù)拌混凝土;六是與綠色建筑、建筑節(jié)能相融合。云南省預(yù)拌混凝土行業(yè)發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)并存,我們應(yīng)當(dāng)排除萬難聯(lián)合迎戰(zhàn),共同推動行業(yè)發(fā)展。
(云南省混凝土協(xié)會推薦,編輯部根據(jù)會議發(fā)言整編)