商品混凝土行业低碳化发展的十个途径.pdf

2 0 1 2年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E A ND C E MEN T P RODUC T S 2 0l 2 No 7 J u l y 商品混凝土行业低碳化发展的十个途径 崔源声， 李 辉， 徐德龙 ( 西安建筑科技大学材料学院， 7 1 0 0 5 5 ) 摘要 ： 在全球面临能源 日益枯竭 、 环境严 重污染、 气候不断 恶化 的今 天， 全社会各行各 业都应发展 低碳经 济。 商品混凝土行业向低碳 化发展 亦是大势所趋。通过调研 ， 提 出了商品混凝 土行 业低碳化发展 的十个具体途径。 关键 词 ： 混 凝 土 ； 低 碳 ； 途径 Ab s t r a c t ：N o wa d a y s ， t h e p r o b l e ms s u c h a s e n e r g y e x h a u s t i o n ， e n v i r o n me n t p o l l u t i o n a n d ? c l i ma t i c d e t e ri o r a t i o n ， t h e l o w c a r b o n e c o n o my s h o u l d b e d e v e l o p e d i n a l l t h e i n d u s t ri e s An d the r e a d y mi x e d c o n c r e t e i n d u s t r y s h o u l d a l S O b e d e v e l o p e d i n t o t h e l o w c a r b o n i n d u s t r y T h r o u g h t h e i n v e s t i g a t i o n ， t h e t e n me a s u r e s f o r t h e r e a d y mi x e d c o n c r e t e i n d u s t r y d e v e l o p e d i n t o t h e l o w c a r b o n i n d u s t r y a r e p r o p o s e d Ke Y wo r d s ： C o n c r e t e ； L o w c a r b o n ； Me a s u r e s 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 2) 0 7 - 7 0 - 0 5 0前 言 目前 ， 我 国正处于快速发展 时期 ， 大量 的工程 建设和能源 消耗使得 C O z 排放量 巨大。2 0 0 3年 2 0 0 6年 ，我国能源消耗超过了之前 2 5年的总和。 2 0 0 6年 ， 中国人均 C O 排放 4 3 2 t ， 超过世 界平均值 4 1 8 t ，是 印度的 3 7倍 ； 2 0 0 7年中国 C O 2 排放 5 9 6 亿 t ， 超过美 国的 5 8 2亿 t ， 居世界第一【 l 】 。从混凝土 行业来说 ， 2 0 1 0年我国使用 了约 3 5亿 m 混凝土 ， 其 中商品混凝土约为 9 4亿 m 。 ， 还有几亿 m 。 的各类 水泥砂浆 。有研 究计算 ， 2 0 1 0年 中 国商 品混 凝土 C O 2 排放量约为 9 4 6亿 t ； 2 0 1 1年商 品混凝土使用 量增至约 1 4 2亿 m ，同时 C O 排放量也在迅速增 加。今后二 、 三十年是中国经济和建筑业发展的第 三个重要阶段 ， 在此期间， 中国将完成城镇化进程 ， 人均建筑面积将达到饱和水平 ， 若按 目前 的状况发 展 ， 混凝土产量及混凝土行业碳排放量都将达到最 大 。 走低碳和绿色发展道路 ， 从 大的方面说是要应 对全球气候变化 ， 这是一个 大前提 ， 地球如果面临 灾难 ， 生活在地球上 的人类将无 法生存 。从另一方 面来说 ， 我们还要准备好化石能源逐步枯竭后 的对 策 ， 以保证 国家能源的安全 ， 同时还有保护环境和 国民健康方面的重要意义 。不管从哪个方面衡量 ， 低碳化发展都是 2 1 世纪前 5 O年 的一个热 门话题 。 低碳化发展是国际大趋势 ，任何行业都不能例外 。 我国商品混凝土行业如何进行低碳化发展 ， 是笔者 要在这里讨论 的问题 。经我们初 步调研 ， 特提出我 国商品混凝土行业低碳化发展的十个途径。 一 7 0 1 开发绿 色高 性能 混凝土 开发绿色高性能混凝土 ， 使混凝土在某些方面 具有优 良性能 ， 以适应不 同需要 ， 延长建筑寿命 ， 减 少对建筑物 的修缮和重建次数。如有 1 4的混凝土 采用高性能混凝土 ， 那么 ， 以每 m 。 混凝土节约水泥 l O O k g来估算 ， 仅此一项我国每年就可节约水泥 0 5 亿 t 2 1 。 目前 ， 全世界混凝土行业都在积极研发混凝土 新品种 ， 以实现混凝 土的低碳化 。下 面列举两种绿 色高性能混凝土材料。 1 1 超 高性 能混凝 土 超 高 性 能 混 凝 土( U l t r a H i g h P e rf o r ma n c e C o n c r e t e ， 简称 U H P C) ， 是 2 0世纪 9 0年代末 开发出 的超高强度、 高韧性 、 高耐久性 、 体积稳定性 良好 的 新 型 材 料 。它 是 D S P ( D e n s i fi e d S y s t e m c o n t a i n i n g u l t r a fi n e P a r t i c l e s )材料与纤维增强材料相 复合 的 混凝土 ， 因其具有优异的力学性能和超高的耐久性 能 ， 引起 了材料界 和 工程界 的极 大兴 趣 。 图 1和表 1是同等抗 弯能力 的几种构件 的尺 寸比较。由图 1 可 以很直观地看 出， 具有 同等抗弯 能力 的 U H P C构件 比钢质构件截 面尺寸稍大 ， 但要 比普通预应力混凝 土构件和钢筋混凝土构件 的截 面尺寸小很多 ，且其抗压强度是普通混凝土的 6 8 倍 ， 抗折强度是普通混凝土的 l O倍 ， 耐久性是标准 指标 的 1 0 0倍 ， 能在过载情况下 ， 变形但不断裂。具 有高质量表面 ， 尤其是在桥梁上使用 ， 更能 比普通 钢筋混凝土桥梁节约 3 5 的原材料 ，降低 5 3 的 C O 排 放 。 2 0 1 2年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 5期 性 。物理改性是通过调整熟料矿物组分 ， 对传统的 熟 料 矿 物 进 行 改性 ， 以 发 展生 产 能 耗 低 、 低 碳 排 放 的水泥新品种。化学改性方面， 碱激发水泥、 地质聚 合物水泥 ， 可浇筑 、 高耐久 、 高强石膏等材料也是 目 前 国际上建筑材料研究的热点和方 向。 4改 变生产 工 艺 混凝土较早期 的生产方式是现场搅拌 ， 现拌混 凝土产生大量 粉尘 和嗓音 ， 对环境污染大 ， 而且混 凝土质量不稳定。后来出现了集中搅拌的商品混凝 土 ，由混凝土搅拌站集 中搅拌后运送到施工工地 ， 用泵送方式现浇到工程 中去。今后 ， 混凝土可 向预 制化、 部品化方向发展 。 预制混凝土能够实现工业化生产 ， 便于向 自动 化 ， 组合式住宅发展 ， 为住宅产业化创造前提条件 。 目前 国外大都采用构件 自动化生产线 ， 这种生产线 从原材料准备到成 品产出全部 自动化 ， 可节省大量 人力 ， 缩短工时， 生产效率很高。 混凝土的预制化 、 部品化 可减少现场施工带来 的材料浪费 、 质量不易控制 、 耐久性和使用寿命难 以保证等问题。因此 ， 研究开发预制化、 部品化的成 套制备技术和施工技术 是混凝 土行业低碳 经济的 一 个 重 要方 面 。 5资源 的循环 利用 对资源的循 环利用包括对 天然资源和废弃物 的循环 利用 。 随着经济的发展和商品混凝土的广泛应用 ， 城 市拆迁 、 工程改造等产生大量的建筑 垃圾 ， 水泥混 凝土搅拌站 、 搅拌车 、 泵车等混凝 土生产 的清洗排 放物( 废渣 、废水 和工程过多订购而废弃 的混凝 土) 。废弃的建筑垃圾 中含有许多废弃的混凝土 ， 这 些废弃物既浪费宝贵 的资源 ，又严重污染环境 ， 如 果通过新型技术使这些建筑垃圾重新 回收再利用 ， 将节约资源、 降低成本 ， 有利于保护环境【 3 】 。 美 国、 日本 、 德国等国家很 早就注 意到了废弃 混凝土问题 ， 并开始 了再生混凝 土的研究开发和利 用 。通过对旧建筑物或结构物解体的混凝土进行破 碎分级成为粗细再生骨料 回收利用 ， 对冲洗混凝土 搅拌机组 、 混凝土运输 罐车、 泵车和生产场地产生 大量的废水和废料 ， 进行 回收处理后再次应用到新 的搅拌混凝土中。美国每年废弃混凝土以再生骨料 的形 式被 循环 利用 的混 凝 土 占全部 骨料 用料 的 5 ， 日本在这方 面做得更好 ， 建筑垃圾再生利用率 达到 7 0 ， 丹麦达到 9 0 以上 ， 而我国对再 生混凝 土的研究起 步比较 晚 ， 目前还处于试验阶段 ， 但也 取得 了相 应 的成果 凹 。 一 7 2一 我 国天然砂 资源 日益减少 ， 而经济建设对材料 的要求 日益增加 ， 再生骨料是解决这一 矛盾 的好方 法。另外 ， 更充分地利用砂石资源 ， 使用机制砂 、 淡 化海砂 ， 乃至对沙漠砂进行处理后使用也是解决 的 途径 。 混凝土生产需要大量的拌合水 ， 浆水 回收的利 废模式是一个好方法。 目前 ， 德国的混凝土企业 已 经开始对 自然界 的雨水进行收集利用。使用天然雨 水与使用 自来水相 比， 减少 了水处理 环节 ， 可保护 河流的生态 ， 节约淡水资源。 6 应 用新技 术 、 新材 料 6 1 清水混凝土 清水结构不需要装饰 ， 舍去了涂料 、 饰面等化 工产品。清水混凝土结构一次成型， 不剔凿修补 、 不 抹灰 ， 减少 了大量建筑垃圾 ， 有利于保护环境和低 碳 发展 。 6 2自密 实混 凝 土 自密实混凝土施工 速度快 ， 效率高 ， 可减少人 工成本和设备的费用， 使施工总成本 降低。同时 ， 自 密实混凝土无需振捣 ， 面层处理少 ， 表面质量好 ， 可 减少 环境 噪声 ， 改善员工和周 围用户的环境 ， 可昼 夜施 工 。 6 3 混凝土增效剂 外加剂是 目前混凝土 中必不可少 的一个组分 。 目前市场上 出现 了一种新型外加剂 混凝土增 效剂。混凝土企业的应用情况表明 ， 增效剂能够显 著改善混凝土 的工作性能 ，能减少一部 分水泥用 量 ， 降低混凝土生产成本 ， 带来可观 的经济效益 和 社会环保效益。 6 4 混凝 土润 泵剂 混凝土在浇注前需要 使用砂浆对混凝 土输送 泵进行润管 ， 传统的润泵砂浆需要混凝土企业投入 人力物力 去生产 ， 在 目前资源紧缺的情况 下 ， 使 用 原材料去生产润泵砂浆是个很大的稂 费。混凝土润 泵剂能够代替传统 的润泵砂浆润滑泵管 ， 有的润泵 剂效果 比传统砂浆更好 ， 且对混凝土本身质量也无 不利影响。 上述这些新材料新技术 的应用或能提 高混凝 土性能 ， 或能减少混凝土浪费 ， 都有助于实现混凝 土 行业 的低碳 化 。 7采用可 再生 能源 从能源的角度看 ， 要实现低碳化发展 ， 首先是 逐步改变能源结构。在未来 4 O年里 ， 石油资源将逐 渐枯竭 ， 煤炭资源亦将逐 步减少 ， 人们必须把开发 新能源放在优先考虑的战略地位 。到 2 0 5 0年 ， 在总 崔源声 ， 李辉 ， 徐德龙 商品混凝土行业低碳化发展的十个途径 的能源结构 中，根据各个 国家发展的速度不 同， 对 高碳能源的依赖程度是不一样的。英 国伦敦帝 国理 工学 院和清华 大学的一个合作研究项 目所预测 的 结 果 表 明 ，中 国到 2 0 5 0年 的碳 能 源依 赖 程 度 已 经 所 剩无 几 。 到 2 0 5 0年 ， 如无排 放限制 ， 煤炭 的份额几乎 占 中国总发 电的绝大部分 ；如进行有效的低碳发展 ， 可再生能源、 核电和带 C C S的煤电几乎可以完全取 代传统的以煤电为主导 的高碳发展模式。使用新能 源逐渐代替传统矿物质能源 ， 不仅能够解决未来矿 物质燃料 日渐枯竭 、 用无可用 的问题 ， 又能降低碳 排放 ， 一 举 两得 ， 并且 也 是大 势所 趋 。 在混凝 土企业运营过程 中，原材料 的处理 、 混 凝土拌制 、 混凝土原材料及新拌混凝土运输等各个 环节都需要消耗能源。 目前 ， 混凝土原材料处理和 混凝 土拌制等需要 电力驱动 ，来 源多是采用火电。 混凝土原材料及新拌混凝土 的运输 多采用 由汽油 作 为 燃 料 的汽 车 。上 述 这 些 能 量 多来 自于 化 石 燃 料 ， 若所使用 的能源中 ， 能提高太阳能、 风能 、 水 电 、 核能和地 热能等清洁 、 可再生能源 ， 那 么将 大大减 少混 凝土 行业 的直接 和 间接碳 排放 量 。 混凝土供应商 C E ME X增加使用 可再生能源的 比例来为 自己的运营提供动力。他们参与风力 、 蒸 气 电力 以及 垃圾 转 化 的能 源 项 目 ， 这 为他 们 的运 营 提供了动力并减少 了 C O 排放 。最经典的例子是墨 西哥 哈瓦 卡 的 E u r u s 风 电项 目，这 个 发 电厂 的 电力 供应约占墨西哥电能消耗 的 2 5 ，每年减少的 C O z 排放量 6 O万 t ，并且为 C E ME X水泥集 团在墨西哥 蒙特雷的本部持续地提供动力 。 8优化 管 理 混 凝 土 行 业 管 理 包 括 混 凝 土 行 业 整 体 管 理 与 混凝土企业 内部管理 。对于前者 ， 目前我 国采取的 是 由各地混凝土协会监督 、 混凝土行业 自律的方式 进行管理 。混凝土行业 内部管理优化包括 ： 人员管 理 、 设备管理 、 信息管理等。混凝土行业整体管理方 面 ， 各地方协会 的监管力度应 不断加 强 ， 提高行业 准入 门槛 ， 合理规划混凝土搅拌站建站地点 ， 减少 企业间的恶性竞争 ， 加 强区域联合 ， 减少资源浪费 ， 使混凝土行业有序 、 健康地发展 。混凝土行业 内部 管理可以通过下面几方面加强。 8 1 科学管理 ， 提高效率 效率包括设备工作效率和人员工作效率。对于 设备来说 ，混凝 土企业可 以与设备供应 商保持合 作 ， 注重 生产 环节的设备改造和技术升级 ， 实现尖 端技术 以提高公 司运营的能源效率 ， 提高能源效率 能够有效地节能减排 。对 于人员来说 ， 对混凝土企 业进行全员管理是个不错的办法 ， 能够充分调动人 员的主观能动性 ； 经常对员工进行培训 ， 使 员工能 更熟练地掌握专业技术 ， 提高人员工作效率 。 8 2 优化信息技术 信息技术是企业现代化 的重要 因素 ， 也是优化 管理现代化的重要环节 。信息技术是信息系统 、 管 理技术 、 计算机和 网络技术 、 通讯技 术构成 的一个 整体 。随着现代企业的发展产生了条形码技术 、 射 频技术 、 地理信息技术 、 全球定位技术 和计算机仿 真技术等新 的信息技术 ， 从数据采集的条形码体到 办公室 自动化系统的微机， 各种终端设备等硬件及 软件的使用 、升级给行业发展带来 了广阔的空间。 混凝土企业要在企业管理信息化 、 生产信息化到物 流系统信息化的构建过程 中， 充分发挥信息技术在 本行业 的社会化作用 。同时要大力发展电子商务技 术 ， 采用高起点 、 多平 台、 简洁、 高效 的信息传递技 术 和装 备 。 8 _ 3 优化物流 混凝土原材料和成品的输送都离不开物流， 按 混凝土原材料物流 2 1 5 ff m。 ，成品物流 2 3 5 ff m 计 算 ， 2 0 1 0年我 国与 混凝 土相关 的物 流量 已达到 约 1 5 0亿 t 以上 ( 按 年产量 3 5亿 m 计 ) 。若所有这些 都使用汽车运输 ， 对燃 油消耗量很 大 ， 可根据用户 的具体情况使用不同的基本运输方式 ，如铁路 、 海 运和河运等 ， 以减少由于运输产生的能耗。 另外 ， 混凝土企业可 以发展第三方物流 。现代 物流有一套科学 的管理方法 ， 采用专业的物流能够 以最低 的成本 ， 最高的效率将原材料或混凝土成品 运送 到混 凝土 企业 或施 工现 场 。 9 采 用集 约化 生产模 式 要 实现 混 凝 土行 业 的低 碳 化发 展 ， 宜逐 步 实 现 混凝土原材料一 生产一 施工一体化。 我国原材料生产厂、 混凝 土搅拌站与施工方分 属不同单位 ， 搅拌站要先将原材料运来 ， 然后对原 料进行鉴定 ， 再进行配合 比设计 。混凝土搅拌站配 好混凝土 ，运送到工地后 由施工单位进行施工 ， 施 工单 位可能 由于追 求好 的工作性 能而加水或养 护 不到位导致最终混凝土结构出现质量问题 ， 这些是 混凝土生产与施工分离的模式所导致的不 良后果。 通过行业 整合 ， 将砂石厂 、 水泥厂 、 混凝土公 司 等水 泥上下游行业一体化 ， 可减少 中间成本 ， 提高 资源综合利用效率。混凝土生产单位与施工单位一 体化 ， 有利于混凝土质量的保证 ， 也不需要监理 ， 节 省 了人力物力资源 。由于生产施工 同属一个单位 ， 一 7 3 2 0 1 2年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 5期 客户在使用过程中出现问题也可以明确责任 ， 避免 互相“ 扯皮” 现象 的发生。这种集约化生产模式 ， 省 时 省力 。 另外 ， 在条件许可的城市建立再生骨料生产和 利用再生骨料的混凝土搅拌站或预制品加工厂 ， 充 分利用废弃混凝土 ， 结合城市规划 ， 就近在废弃混 凝土存放处建厂 ， 就地取材就近利用 。也可将破碎、 搅拌一体机直接放在建筑拆除现场 ，当场 回收 、 利 用废弃混凝土 ， 直接将其变为再生混凝土并随即用 于新 建工 程 。 1 0 发展 替代 建材 本行业碳排放的减量化 ， 除了从水泥和混凝土 自身挖掘潜力外 ， 大的方 面要考虑 ， 要从改变建材 及建筑业 的大结构 开始完成 混凝 土 自身命运 的否定之否定旅程 ， 恢 复发展木质 、 石头等天然可 再生材料替代水泥混凝土等人造材料 ， 减少碳排放 的效果不言而喻。这是一篇大的文章 ， 涉及到我国 总体建筑和建材行业的中长期发展 战略转型 ， 由于 篇章限制 ， 这里简要提及 。但要注意的是不能对森 林木材滥砍滥筏 ， 要遵循采伐量小于再生量的生态 平 衡 原 理来 进 行 ， 坚 持 可 持 续 发 展 原 则 ， 否 则适 得 其反。对石材的利用也是如此 ， 不能漫山开花 ， 任意 采用。石头是 “ 相对可再生” 的绿色建筑材料 ， 保护 性开发利用原则必须遵循 ，否则也将事与愿违 ， 变 成另一种生态破坏， 得不偿失。 1 1 结语 综合上述十条途径 ， 我们可以想象一下混凝土 行业理想的低碳化运营方式 ： 混凝土的原材料采用 改性水泥或新型胶凝材料 ，使用大量活性掺合料 ， 采用废弃混凝土作为再生骨料 ， 用收集来 的雨水或 征 订 本部 现有少量往年库存 期刊 出售， 有需要 的读 者可直 接 向本刊读者服务部联 系邮购。 1 混凝 土与水泥制 品) 1 9 9 9年合订本 6 0元 2 混凝 土与水泥 制品) 2 0 0 2年合订本 6 0元 3 混凝 土与水泥 制品) 2 0 0 3年合订本 6 5元 4 混凝 土与水泥 制品) 2 0 0 4年合订本 6 5元 5 混凝土与水泥制品) 2 0 0 6年合订本 7 O元 6 混凝土与水泥制品 2 o 0 7年合订本 7 0元 7 混凝土与水泥制品) 2 0 0 8年合订本 7 0元 8 混凝土与水泥制品) 2 0 o 9年合订本 7 0元 9 2 0 0 2年 混凝土与水泥制品 增刊 5 0元 7 4 处理过的中水作为拌合用水等原材料 ； 就地使用太 阳能、 风能 、 地热能等清洁能源对混凝土原材料进 行处理和养护 ；使用新型清洁能源所提供 的电力 ， 采用 自动化生产工艺生产 出具高性能绿色混凝土 及其部品和构件 ，机械化运输 到施工现场组装 ， 标 准化设计和制造 ，满足不 同的社会需求 和用户 爱 好 ， 为住宅产业化和现代化提供百年建筑和千年基 础 设施 。采用科 学 的配方 、 正 确 的施 工及 养护 方法 ， 使混凝土建筑能达到千年混凝土的标准 已经不是 梦想 。 从 以上过程来看 ， 想要实现混凝土行业低碳发 展 ( 不能仅局限于混凝土行业) 的 目标主要可 以归 结为下面两条大的途径 ： 充分利用可再生资源和 能源 ，逐步改变混凝土行业的能源和资源结构 ， 向 利用低碳能源的方 向发展 ； 通过各种途径不断提 高能源和资源效率 ， 通过提高传统能源的利用率来 减 少碳 排放 。 参考文献 ： 1 】 徐匡迪我国材料工程面临的机遇与 挑战哟 中国工程院 化 工、 冶金与材料工程学部第八届学术会议， 2 0 1 0 【 2 姚燕 低碳经 济时代水 泥混凝土 行业发展 方 向 J 商品 混 凝 土 ， 2 0 1 0 ( 4 ) 3 】 黄文景 周建华 介绍一种混凝 土分离和 回收再利用 系统 【 J 1 建设机械技术与管管 ， 2 0 0 6 1 ： 9 4 9 5 4 钟汉华 ， 罗岚 ， 刘 能胜， 等 废 弃混凝 土 回收利 用现状 及前 景展望 J 广东水利 电力职业技术学院学报 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 6 6 6 8 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 5 2 8 作者简 介： 崔源声( 1 9 5 5 一 ) ， 男 ， 教授级高工。 联 系电话 ： 1 3 9 1 1 2 6 5 8 8 3 E-ma il ： c y s av i p s o h u t o m 启 事 1 0 2 0 0 4年 混凝 土与水泥 制品 增刊4 5元 1 1 2 O 0 6年 混凝 土与水泥 制品 增刊 5 0元 1 2 2 0 o 8年 混凝 土与水泥 制品 增刊 5 0元 1 3 2 0 1 0年 混凝土与水泥 制品 增刊 5 0元 1 4 建筑材料标准汇编 ( 水泥制 品 2 0 0 4 ) 2 2 0元 以上价格已含普 通印刷品 邮费 ，如需挂号或 特快 ， 请加付 邮资。汇单 上请 注明所购资料名称及收件 人详细 地址 、 邮政编码。 汇款地址 ： 江苏省苏州市三香路 7 1 8 号 ， 2 1 5 0 0 4 收款单位 ： 混凝土与水 泥制品 杂志社 电 话 ：0 5 1 2 6 8 2 8 5 7 1 6， 6 8 2 8 5 7 9 3 ( 兼传真 )