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绿色混凝土:低碳而不低调

admin 2015-04-20 来源:景观中国网
  提到低碳建筑,大伙儿往往首先想到的是优良的保温隔热性能、太阳能发电等降低建筑能耗的技术。而混凝土作为建筑中用量最大的材料,其生产和使用对环境产生的压力往往容易忽略。

  提到低碳建筑,大伙儿往往首先想到的是优良的保温隔热性能、太阳能发电等降低建筑能耗的技术。而混凝土作为建筑中用量最大的材料,其生产和使用对环境产生的压力往往容易忽略。

  传统混凝土的主要组成成分是水泥、骨料(砂,石子)和水。水泥工业是目前最主要的二氧化碳排放来源之一,占到了全球人类活动带来的碳排放的5%之巨。每生产一方混凝土大约会排放410千克二氧化碳,2014年中国人均CO2排放大约6吨。我国2010年的水泥产量已经超过了全球总产量的一半,产生的CO2更是占到全国工业生产碳排放的20%。而对河砂和石子的巨大需求带来的超量采挖严重破坏了自然环境,造成洪水,水土流失,大量扬尘,破坏水源,河砂的需求缺口更是导致了滥用海砂的问题。

  ▲全球二氧化碳排放来源比例

  混凝土在未来还将是主要的建筑材料,如何消除它对环境的原罪呢?

  还得靠技术的力量!

  目前,混凝土工业中引入低碳技术,可以大幅度减少对资源和能源的消耗,甚至可以解决目前某些复杂环境问题。

  碱激发胶凝材料

  碱激发胶凝材料是一类具有火山灰活性或潜在水硬性的材料,可以与碱性激活剂之间发生水化反应获得强度。 常见的碱激发剂主要是碱性硅酸盐溶液如水玻璃或氢氧化钠或两者的混合物等,其硬化产物为硅氧四面体和铝氧四面体聚合的三围网络胶凝体系,与传统水泥有本质区别,但其抗压强度与传统水泥类似,抗弯强度高30%,耐酸、碱、硫酸盐以及氯离子侵蚀性均高于传统水泥,同时水化热更低。澳大利亚昆士兰大学的全球气候变化研究所中就使用了该种材料的预制构件作为其楼板。

  由于该种材料超过90%的成分由工业废物制成(如矿渣,钢渣,粉煤灰,煤矸石等),完全取代需要煅烧生产的传统水泥,可以将混凝土的二氧化碳排放降低80%-90%。

  ▲澳大利亚昆士兰大学全球气候变化研究所

  人工砂/再生骨料

  随着现有建筑的大量修补或拆除,产生了大量了建筑废料难以处理,而采矿业中会每开采一吨矿会产生40%-60%的尾矿长期堆积如山,甚至发生溃坝造成严重人员伤亡和生态破坏。

  人工砂/再生骨料技术可以将尾矿或碎石进行特殊处理后取代河砂,将废混凝土、废砖块、废砂浆进行破碎处理取代石子,再于水泥混合制成再生混凝土,用到新建筑的重建中。不仅可以从根本上解决大部分尾矿和建筑废料的处理问题,同时减少了开采运输天然砂石的使用。

  在德国,再生混凝土主要用于公路工程,如德国lowerSaxong的一条双层公路采用了再生骨料混凝土。

  ▲建筑废料处理再生骨料制造路面

  CO2固结养护

  CO2固结养护是将工业废气如水泥生产中排放的CO2利用特殊方法,注入新拌混凝土中,与水泥浆体发生化学反应,从而将CO2永久固结在混凝土中的一种技术。

  众所周知,CO2与硬化混凝土会发生碳化反应,造成混凝土对钢筋保护能力下降耐久性降低。而CO2固结养护技术是在拌合混凝土阶段将CO2导入,产生适量致密碳酸钙晶体,硬化混凝土的PH值非但不会降低,强度甚至会比同配比的传统混凝土高10%以上,并由于材料致密度增加,耐久性也有显著提高。

  采用这种技术制造的混凝土墙体,每平米可以吸收固化40kg二氧化碳,并且由于强度和耐久性的提升,可以直接以及间接节约水泥的用量。

  ▲CO2固结养护

  微生物矿化固结

  在自然环境下,有的生物可以利用环境中的钙离子产生多种矿物结晶如碳酸钙,贝类即是典型的代表。微生物固结技术利用了一类特定的微生物(主要为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii),在人工环境下快速得产生微生物成因碳酸钙,可以将松散的泥砂固结产生一定的强度。

  ▲微生物矿化过程
  
  该技术更为神奇的在于可以将泥砂中存在游离重金属离子一并矿化固结,在制造绿色建筑材料的同时解决了淤泥、尾矿等令人头疼的污染物,在整个过程中几乎不产生额外的碳排放。

  万科建筑研究中心作为国内绿色建筑先锋企业,积极与国内外研究者合作探索绿色混凝土的研究和产业化应用技术,数年来,与江苏省建筑科学研究院合作尝试了高性能混凝土的应用,与暨南大学合作将人工砂应用到混凝土预制构件生产中,与加拿大研究机构共同探索将二氧化碳固结养护技术引入国内,未来我们还会对如微生物固结技术等更多先进的低碳环保技术进行探索,为未来人居提供更环保、更健康的建筑材料。

 

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