建设绿色混凝土产业化基地.doc

建设绿色混凝土产业化基地摘要：建设绿色混凝土产业化基地顺应国家政策导向，以绿色环保为主题，以实现混凝土产品绿色化为目标。本文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论述了建设绿色混凝土产业化基地的三个实施方面，以实现减少混凝土生产对环境的影响，落实国家节能减排的政策，提供国内商品混凝土行业的发展新思路。 关键词：绿色混凝土；产业化基地；环境友好 1引言 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要明确提出节能减排的约束性指标，发展循环经济，保护生态环境，建设资源节约和环境友好型社会已成为当前的社会热点。全国政协委员在与人口资源环境委员会联合召开的提案协商办理座谈会上曾提出：“作为资源消耗较大的建材行业，必须加快产品升级换代，走节约型、环保型和资源综合利用型的可持续发展之路。” 商品混凝土作为一种应用最为广泛的建筑材料，从目前整个行业的发展水平来看，仍存在以下突出问题： (1)商品混凝土生产企业环保不达标，生产过程排放噪音、粉尘及废水超标，影响周边环境及居民的正常生活； (2)商品混凝土生产企业绿化面积不达标，文明施工不达标，生产运输设备脏、乱、差，与企业周边环境形成极大反差，破坏城市整体形象； (3)商品混凝土企业科技水平差，配合比设计不合理，在生产过程中过度消耗不可再生资源，不能对工业废渣、再生骨料、尾矿等废弃资源进行综合利用； (4)商品混凝土生产过程产生的废弃混凝土未能及时得到有效利用，成为新的建筑垃圾，在增加资源消耗的同时，对环境造成极大的负担； (5)商品混凝土生产采用的水泥原材料，在生产过程中对资源和能源消耗大，同时排放大量工业粉尘及有害气体，污染环境； (6)商品混凝土生产采用的砂石原材料，级配差、空隙率大，颗粒形态不合理，导致在生产混凝土时必须增加水泥用量。砂石料生产厂家环保意识差，开采过程中资源利用率低，环境污染严重。 总的来说，商品混凝土行业属于高能耗、低门槛、污染相对严重的行业，对我国推进可持续性发展战略带来较大挑战。发展绿色混凝土产业，以达到节约资源、减少环境污染、保护环境的目的，实现混凝土的可持续发展，是符合国家产业政策、利国利民的一项重要举措。 2绿色混凝土产业化基地的定义 绿色混凝土是指混凝土在生产过程和应用过程实现绿色化，即在保证混凝土性能的前提下，减少水泥用量；大量利用工业废渣、再生骨料和代用骨料，减少自然资源和能源的消耗；提高混凝土安全使用寿命，减少因修补或拆除造成的浪费和二次污染；大力推广预拌混凝土，减少环境污染1。 随着现代科技的发展，工程质量要求越来越高，商品混凝土已在工程中广泛应用。商品混凝土就是预拌混凝土的商品化生产，其具有加速施工进度、减少环境污染、提高工程质量和节约材料成本等优点，并以集中搅拌、社会化商品供应为其重要特征2，是实现建筑工业化的重要手段之一。 绿色混凝土产业化基地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；通过加大技术研究，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；通过加强生产过程的控制，减少废水、废渣排放，来减少混凝土生产基地对环境的影响，落实国家节能减排的产品升级政策，提供国内商品混凝土行业的发展新思路。 3实施内容 绿色混凝土的实现途径有以下几个方面：降低水泥用量，大量利用工业废渣，减少资源和能源的消耗；使用再生骨料等多种代用骨料，保护自然资源；使用绿色混凝土外加剂，防止室内环境污染，保护人体健康；提高混凝土结构的安全使用寿命，减少因修补或拆除旧混凝土结构物造成的浪费；大力推广预拌混凝土，减少环境污染。 绿色混凝土产业化基地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： (1)建设完善的绿色混凝土原材料供应链；(2)建设环境友好型混凝土供应站；(3)开发绿色混凝土产品。绿色混凝土产业化基地的结构形式如图1所示。 3.1建设完善的绿色混凝土原材料供应链（1）绿色高性能混凝土减水剂生产基地 目前国内使用最普遍的一种混凝土减水剂是萘系减水剂，约占所有减水剂用量的80%，萘系减水剂具有减水率相对较低、混凝土坍落度损失快、减水剂中含有甲醛、萘等有毒物质，不符合绿色混凝土原材料要求。与萘系减水剂相比，聚羧酸高效减水剂作为新一代高效减水剂，具有如下优点：掺量低，分散性能好；流动性保持性好；在相同流动度时，比萘系复合外加剂缓凝小；在分子结构上自由度大，外加剂制造技术上可控制的参数也多，高性能化的潜力大3；减水剂的合成生产不用甲醛，造成环境污染的有害物质少，有利于建筑工程材料的可持续发展。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，并且经济社会效益显著。另外，据资料表明4：草本植物造纸所排出的废水严重污染环境，其所造成的工业污染占全国水污染的40%左右，但是，利用草本黑液能够生产出性能优良的减水剂，并且能够完全消耗草本纸浆黑液中的有害成分，生产过程中无其它废弃物产生，生产的减水剂中甲醛含量仅为萘系高效减水剂的1/70，基本不存在甲醛的污染问题，无重金属和放射性物质污染，游离氨含量极低，是一种性能优良的绿色环保产品。萘系减水剂生产线可以进行改造，建成生产草本黑液改性萘系减水剂的生产线，包括减水剂合成装置、草本黑液原料均化、浓缩等预处理等设备，变废为宝，解决草本纸浆黑液给环境造成的污染。（2）绿色高性能矿物掺合料生产基地 工业废渣作为掺合料在混凝土的生产中已有所应用，但是由于认识的局限，在土木工程中不同行业的应用尚有明显的差距。混凝土生产企业应加强对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。采用矿物掺合料替代水泥生产混凝土，降低水泥用量，降低单方混凝土能耗，提高混凝土性能。充分发挥磨细矿渣粉、粉煤灰等建筑用原材料的活性，对采矿过程中产生的石粉、煤矸石等废弃物作为磨细矿物粉细掺合料的技术进行研究和开发应用，达到降低材料成本的经济效益和减少环境污染、保护生态环境的社会效益。 （3）资源节约环境友好型骨料生产基地 目前建筑石料采矿中产生的尾矿石、石屑不能得到很好的应用，常常被弃之旷野，长年累月，对环境造成了严重的污染，资源也不能得到充分的利用。另一方面，随着城市化和小城镇建设进程的加快，城市住宅、写字楼、商业及工业建筑的更新和市政动迁规模不断加大，大量的原有旧建筑物被拆毁，产生了约1亿吨建筑垃圾，这些建筑垃圾中48.35%是废弃的混凝土5。将这些废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定的比例混合而得到的骨料称为混凝土再生骨料，可以用来替代天然骨料生产混凝土，如果将其中10%的废弃混凝土用来生产再生骨料，将减少建筑垃圾483万吨，生产再生骨料约350万吨，减轻环境负担的同时，降低自然矿产资源消耗240万立方左右，将为建设环境友好、资源节约型社会做出重要贡献。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；并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。 3.2建设环境友好型混凝土供应站 （1）环境友好型混凝土供应站管理体系建设 为提高混凝土生产企业的管理效率，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。通过加强对原材料供应商评价，确保所采购的原材料符合绿色建材要求，对环境无公害；通过加强进场原材料质量控制，建立完善的过程质量管理体系，保证原材料质量及混凝土产品的稳定性，减少水泥、减水剂等主要材料的消耗，提高混凝土强度和耐久性，减少单方混凝土能耗；通过制定严格的企业标准，确保出厂产品达到高性能混凝土要求，提高混凝土耐久性能，降低混凝土能源消耗；通过组织对生产过程中产生的废弃混凝土、废油、废配件、废旧设备进行有效回收利用，通过严格的管理体系保证废弃物能得到充分的利用，减少废弃物对环境的污染，减少对资源的浪费。 混凝土生产企业还可以通过引进现代科学技术提高管理效率，例如，ERP管理系统和GPS全球卫星定位系统。通过运用ERP管理系统，利用计算机对企业的资金、货物、人员和信息等资源进行自动化管理，具有制造，办公操作，供应链管理，人力资源管理，项目管理，财务与管理，客户服务，销售与市场营销等商业功能，实现企业管理信息化和自动化，提高工作效率和增强快速反应能力，实现精细化管理。商品混凝土生产企业拥有大量的移动式生产设备，对这些设备的指挥调度显得至关重要，稍有不慎极易导致设备不能得到充分利用，加大了资源消耗。通过GPS系统的建立，把整个企业的生产任务单管理以及交货单的数据信息有机地结合在一起，为混凝土生产调度、运输监控服务，使得调度人员随时可了解车辆所处的地理位置、运行轨迹和当前所执行的任务情况，随时可查询正在供应混凝土的各个工程的车辆调派情况，为调度提供准确的信息，为车队监管提供高科技手段。通过合理地应用本系统应能达到如下效果：合理配备资源，提高车辆利用率；提高产品质量；一目了然，轻松调度；减少油耗；约束司机的不良行为；树立良好的企业形象，增强企业竞争力。 （2）无噪音、无粉尘绿色混凝土生产线改造 传统的混凝土搅拌站生产车间噪音大，粉尘多，砂石材料大多采用露天堆放，砂石料中的粉尘极易产生扬尘，同时材料转运时产生噪音，这些都对生产车间内的员工及附近的居民都产生了不良影响，对周边环境带来严重的污染。 混凝土生产企业应该在搅拌楼设置隔音墙板、添加先进的收尘装置，将露开料场改造成封闭式，采用隔音围墙、空心砖、轻钢结构等材料对堆料场实施封闭，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，辅助降低噪音、减少粉尘排放，既能显著提高产品质量稳定性，又能有效的控制料场粉尘污染和噪音污染，净化站内的环境，保护企业周边环境不受影响。 （3）生产过程废弃物的综合利用 商品混凝土生产过程中不可避免地会产生混杂有大量砂石、水泥、粉煤灰的建筑垃圾，如果不将这些材料进行回收利用，一方面建筑垃圾本身会对环境造成严重污染，其中的水泥具有较强碱性，对土壤会造成极大的破坏，另一方面也浪费了大量的资源。 混凝土生产企业可以在站点内建设“混凝土料浆回收系统”，通过砂石分离机首先将建筑垃圾中的砂石与料浆分离开，将砂石进行回收利用，同时将分离出来的废料浆再进行一次搅拌后，送到搅拌楼作为生产混凝土的原料使用，确保将其中有效组分充分利用，尽可能实现混凝土生产过程“零排放”。经计算，每生产100m3混凝土将产生建筑垃圾1.6吨，其中约含有砂石材料1吨，水泥、粉煤灰等固体物质0.4吨。以全年生产商品混凝土4.76亿m3计算，通过推广该系统将回收砂石资源476万吨，回收水泥、粉煤灰等有效组分190万吨，减少建筑垃圾760万吨。 （4）水循环利用及雨水收集系统 混凝土生产过程中会消耗大量的水资源，同时由于清洗设备等原因产生大量的废水，如果将这些废水直接排放将会对城市排水管网造成极大的负担，同时废水中的碱性物质也会对周边土壤、水体造成严重的污染。 混凝土生产企业可建设废水循环利用，将清洗设备及冲洗场地的污水经过沉淀处理后重复进行利用，同时还将建设雨水回收系统，将雨水收集起来用于生产混凝土，减少对自然水资源的消耗。经计算，每生产1m3混凝土将需要消耗洁净水0.17吨，平均产生废水0.03吨，全国商品混凝土总产量4.76亿m3，将消耗洁净水8092万吨，产生废水1428万吨。以武汉市为例，年平均降雨量为1800mm，通过雨水回收系统每个生产基地约可回收雨水2.3万吨，可用于生产绿色混凝土16万立方米。 （5）生产基地美化建设 传统的混凝土搅拌站都是灰尘四起，污水横流，对周边环境带来极大的不良影响。为了改善这一局面，混凝土生产企业可以开展生产基地绿化建设，增加绿化面积，改善生产基地环境，树立企业良好形象。 3.3开发绿色混凝土产品 绿色产品与同类产品相比，具有低毒少害、节约资源等环境优势。开发绿色混凝土产品能引导企业自觉调整产业结构，采用清洁工艺，生产对环境有益的产品，形成改善环境质量的规模效应，最终达到环境保护与经济协调发展的目的。 结合绿色混凝土的概念，绿色混凝土的产品应该包括：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。 （1）高性能混凝土 中国工程院院士吴中伟教授指出6：高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。 与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能： A.高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可； B.高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能； C.高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的； D.高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。 高性能混凝土不仅是对传统混凝土的重大突破，而且在节能、节料、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，可称为“绿色混凝土”，它将为建筑工程自动化准备条件。 （2）高强混凝土 从我国当前的设计、施工技术水平出发，将强度等级小于C50的混凝土归类于普通混凝土，将强度等级等于和超过C50的混凝土归类于高强混凝土，将强度等级大于C80的混凝土归类于超高强混凝土7。与普通凝土相比，高强混凝土具有以下特点：强度高，变形小，使用于大跨、重载、高耸结构；耐久性和抗渗、抗冻性好，能承受恶劣环境条件考验，使用寿命长；能减小截面尺寸，大大降低结构自重和提高结构刚度；能缩短加载龄期，并承受大的预应力，且预应力损失小。混凝土强度每提高一个等级，将减少资源消耗30%，如果能大力推广高强度混凝土，将目前使用的C20-C40的混凝土提高至C30-C50，将减少资源消耗高达51%，充分体现出推广绿色建筑及绿色混凝土对国家实施可持续性发展战略的支撑作用。 （3）清水混凝土 所谓清水混凝土，是指一次成型、不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然色作为饰面的混凝土8。清水饰面混凝土表面不作抹灰、喷涂、干挂等装饰，节省资源，而且混凝土内部掺加掺合料，可以提高混凝土抗冻、保温的性能，并提高了混凝土的耐久性，延长了混凝土的使用寿命。同时可减少装饰材料对人体健康造成的影响。因此清水饰面混凝土无论从环保、人文还是节能等角度都适合中国目前的国情，属于新型绿色建筑施工技术。 （4）轻集料混凝土 轻集料混凝土是指用轻粗集料、轻砂或普通砂、水泥和水配制而成的干表观密度小于1950kg/m3的混凝土9。与普通水泥混凝土（密度约为2400kg/m3）相比，轻集料混凝土具有自重轻、耐久性好、保温、隔热、隔音、抗震性能优良等明显优势，是一种性能优良的绿色混凝土产品。（5）自密实混凝土 自密实是指混凝土拌和物主要依靠自重，勿需振捣即可自行填充模型且包裹配筋的混凝土10。其拌和物具有良好的流动性、粘聚性和保水性，要求填充性能优异，不离析、泌水且硬化后具有良好的力学性能。自密实混凝土施工性能优良，施工过程无需振捣，能极大减轻施工工人劳动强度，降低混凝土施工噪音，改善施工环境，是一种性能极佳的绿色混凝土产品。 （6）重晶石防辐射混凝土 射线辐射对人体有极大的伤害。重晶石混凝土即是应用屏蔽方法进行射线防护。重晶石混凝土具有较高的表观密度，也含有较多的化学结合水，既可以削弱和吸收射线，又可屏蔽中子射线和X射线，是一种较好的防护材料。采用重晶石防辐射混凝土进行射线屏蔽，与采用普通混凝土相比，具有厚度薄、体积小、防射线效果好等优点，能广泛用作离子加速器房、核工业试验室、核电站等特殊工程射线屏蔽材料，是一种典型的绿色混凝土产品。 4效益评价 4.1社会环境效益评估 我国实施“十一五”规划纲要以来，把节约能源、保护环境作为一项基本国策，发展循环经济，保护生态环境，建设资源节约和环境友好型社会已成为当前的社会热点。绿色混凝土产业化基地建成之后，以年产300万方绿色混凝土计算，将计划达到如下指标：表1 绿色混凝土产业化基地的社会环境效益评估指 标目 标措 施社会环境效益废弃资源回收综合利用率30通过加大对粉煤灰、磨细矿渣粉、尾矿石、碎屑、再生骨料等绿色原材料的应用确保在所有绿色混凝土产品中，废弃资源回收综合利用率达到30%，预计每年利用工业废渣约40万吨，若在全国推广，预计每年利用工业废渣约8000万吨减少CO2排放量60万吨加强混凝土配合比优化，通过采用优质矿物掺合料、高效减水剂等措施，减少水泥消耗在现有基础上减少单方水泥用量10%以上，预计每年减少社会CO2排放量6万吨，若在全国推广，预计每年减少社会CO2排放量1200万吨生产过程废渣回收率100%通过推广应用“混凝土料浆回收系统”确保生产过程废渣回收利用率100%，预计每年回收生产过程废渣5万吨，若在全国推广，预计每年回收生产过程废渣1000万吨生产用水节水50%通过加大废水循环利用及雨水收集利用系统确保在现有基础上达到节水50%目标，预计每年循环利用水量约23万吨，若在全国推广，预计每年循环利用水量约4600万吨混凝土绿色化100%生产绿色混凝土确保所有混凝土产品达到绿色混凝土要求粉尘排放量降低80%通过无噪音、无粉尘绿色混凝土生产线改造，加强管理确保全年粉尘排放量在现有基础上降低80%以上矿产资源利用率98%通过碎屑加工成人工砂、石粉加工成矿物掺合料、以及对再生骨料的研究与应用开发预计每年消耗石屑、石粉和再生骨料约54万吨，即每年减少资源消耗量约为54万吨，若在全国推广，预计每年减少资源消耗量约为1.1亿吨4.2经济效益分析绿色混凝土产业化基地建设不仅具有很好的社会效益及环境效益，而且还具有较好的经济效益。分析原因：绿色混凝土产业化基地重视科技投入，通过加强