水泥混凝土与可持续发展

关键词：水泥 混凝土 可持续发展 工业废渣 

　　当前混凝土与水泥制品行业保持持续较快增长，在此背景下，前些年高速发展积累的许多深层次的问题诸如产品结构老化、同质化问题、产业集中度不高、人力资源严重缺失、生产装备自动化水平不高、创新驱动乏力，行业竞争无序等愈加凸显；在传统产业转型升级，满足资源综合利用、节能减排、工业利废、绿色生产等产业政策导向的，可持续发展中也面临着创新技术、创新产品、创新标准的挑战。 

　　1、当前混凝土与水泥制品行业所面临的的问题 

　　1.1巨大的矿物资源消耗 

　　以水泥和粘土砖为代表的建筑材料每年消耗大量的矿物资源，按2009年的产能计算，仅水泥和砖的生产每年消耗石灰石19.8亿吨，粘土13.3亿吨。据统计，全国石灰石可开采储量为520亿吨，以现有的产能，仅能再用25年。大量粘土的消耗，使全国每年毁掉土地10余万亩，加剧了人均土地资源紧缺的矛盾。 

　　1.2巨大的能量消耗 

　　据统计，我国的建筑能耗约占全国总能耗的30%，而建筑材料的生产加工过程的能耗占全国总能耗的16.7%，与建筑有关的能源消耗接近全国总能耗的一半。建筑方面的巨大能耗加剧了能源的紧张。 

　　1.3大量温室气体的排放 

　　建材的生产和建筑物采暖产生大量的温室气体排放。仅水泥生产一项，每生产一吨水泥熟料，原材料分解释放CO2约0.53吨，燃料燃烧释放CO2约0.37吨，每吨熟料CO2的排放量约为0.9吨。2007年全球的CO2气体排放量就达276亿吨，中国的CO2气体排放量67.2亿吨，超过美国成为全球第一的CO2排放国，约为全球总量的1/4。我国仅水泥生产排放的CO2就超过10亿吨，约占全国排放总量的1/6，温室气体的排放造成了大气中CO2浓度的升高和全球气候的变暖。 

　　2、 提高可持续发展能力的思考 

　　混凝土可持续发展的六个关键因素分别是混凝土材料的低碳化、混凝土材料资源的全循环、更高性能和更多功能、内在美的创新与表现、自动化与机械化施工水平的提升和混凝土的表面保护等。为了实现可持续发展的长远目标，各国政府和国际组织均采取了相应的措施。我国的水泥生产可在以下几个方面采取措施。 

　　2.1大力推行新型干法水泥生产和余热综合利用技术 

　　新型干法水泥生产和余热的综合利用对降低单位水泥生产的能耗，减少温室气体的排放具有重大的现实意义。统计显示，至2010年底，采用国内技术和装备建设的新型干法水泥生产线已经达到1300多条，新型干法水泥比重达到80%。水泥生产线余热回收利用技术也得到快速发展，国内1300多条新型干法水泥生产线中有700多条新型干法水泥生产线，其中包括561台套余热发电机组，总装机量达4786兆瓦，发电量达368亿度每年，相当于标准煤900多万吨的发电量。 

　　2.2推广水泥低温烧成技术 

　　通过加入新型复合矿化剂可降低水泥烧成过程中的固相反应温度，进而降低水泥烧成过程的能量消耗。研究表明通过加入矿化剂水泥的烧成温度可降低100℃—300℃，降低能耗30%以上。 

　　2.3减少水泥粉磨过程中的能量消耗 

　　粉磨过程是能耗较大的生产环节。开发新型助磨剂，实现粉磨过程中节能降耗，提高生产效率。深入开展水泥粉磨设备及粉磨工艺方面的研究工作，在生产过程中实现精细化管理。其中无球粉磨技术是一项很有前景的发展方向，应加强这方面的设备研究及工艺的研究工作的研究力度。 

　　2.4减少工业废渣自身的污染 

　　首先是大量工业废渣粉煤灰、矿渣和钢渣、煤矸石等的占地问题，问题十分严峻，仅煤矸石累计堆存35亿吨以上，占地面积约45万亩。 

　　其次工业废渣如粉煤灰所带来的粉尘污染，使人们深受其害，大量工业废渣长时间露天堆放，长期经日晒雨淋造成了严重环境污染问题，可溶性有害物质流入江河湖泊，污染水域，这类污染持续时间长、危害大，应加大整治力度。 

　　2.5减少水泥工业的污染 

　　多数工业废渣含有CaO、SiO2、Al2O3等成分，用它们作为原材料生产水泥可以节约大量石灰石和粘土资源。同时将粉煤灰、细磨矿渣钢渣作为水泥混合材和混凝土掺和料可以节省水泥，减少水泥熟料的生产，减少CO2、SO2的大气污染问题。由于硅酸盐水泥的生产原料和矿物组成相对比较固定，因此仅从改变烧成制度而言，不能有效地降低水泥生产的热耗和气体排放量，所以要减少因水泥生产而排放的CO2和SO2，行之有效的措施是利用工业废渣。 

　　2.6提高水泥混凝土的耐久性 

　　延长水泥混凝土工程的寿命就是最大的节约。高性能混凝土具有良好工作性能、早期强度以及优异耐久性的特性，而在这两者之中，高性能水泥混凝土更强调耐久性。将工业废渣作为混合材或掺合料加入水泥和混凝土中，能提高它们的耐久性，这是因为工业废渣自身的物性所决定的。在水泥混凝土中加入工业废渣，水泥熟料水化释放出的Ca（OH）2能与工业废渣中的某些活性成分发生所谓的二次火山灰反应固溶体。一方面，二次火山灰反应消耗了水泥熟料水化放出的Ca（OH）2，降低了其对耐久性的不良影响；另一方面，也是最重要的，二次火山灰反应是一个漫长的过程，它的反应程度随着时间的进行而深化。二次火山灰反应的水化产物在漫长的时间里不断填充水泥混凝土中早期留下的孔隙，使水泥混凝土的结构更为致密，从而从根本上提高了混凝土的强度和抗侵蚀的能力。 

　　3、结语 

　　在我国发展的现阶段，我国应重视高新技术的发展，重视发展制造业、基础农业、基础工业以及能源、资源和水的合理利用。对于节约资源、能源和固体废弃物的再利用，建筑业是大有作为的，传统工业水泥和混凝土也必须充分利用高新技术的新成果，不断创新，增强自身的可持续发展能力。 

　　参考文献： 

　　[1] 徐永模.关于中国混凝土可持续发展的几个重大问题[J].混凝土世界，2011，10：8-13. 

　　[2] 俞国荣.矿粉掺合料在混凝土中的影响和应用.中国建材报，2005，5：24 

　　[3] 陈益民，许仲梓.高性能水泥基础研究，973 项目研究进展. 北京： 中国纺织出版社， 2004