姚燕:低碳時代 水泥混凝土業(yè)發(fā)展方向
日前,哥本哈根會議的召開使低碳經(jīng)濟(jì)再次成為全球矚目的焦點(diǎn)。以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)是應(yīng)對全球氣候變暖的全新經(jīng)濟(jì)模式,最早見諸于政府文件是在2003年的英國能源白皮書《我們能源的未來:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》;2006年,前世界銀行首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家斯特恩帶頭呼吁全球向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型;2007年7月,美國參議院提出了《低碳經(jīng)濟(jì)法案》。低碳經(jīng)濟(jì)實(shí)質(zhì)是能源高效利用、清潔能源開發(fā)、追求綠色GDP的問題,所謂低碳經(jīng)濟(jì)是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下,通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段,盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗,減少溫室氣體排放,達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài),其核心是能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和制度創(chuàng)新及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。
我國是一個經(jīng)濟(jì)高速增長的發(fā)展中國家,氣候變化是我們面臨和必須應(yīng)對的問題,也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,走可持續(xù)發(fā)展道路的必然要求。黨中央和國務(wù)院高度重視應(yīng)對氣候變化問題,2007年9月,胡錦濤主席在APEC會議上指出:“應(yīng)該建立適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求的生產(chǎn)方式和消費(fèi)方式,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),努力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,從根本上應(yīng)對氣候變化的挑戰(zhàn)?!眹鴦?wù)院專門成立了國家應(yīng)對氣候變化及節(jié)能減排工作領(lǐng)導(dǎo)小組,根據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的總體要求,為減緩和適應(yīng)氣候變化,制定了一系列應(yīng)對氣候變化的相關(guān)政策和措施。
2009年11月26日,中國政府向世界發(fā)出碳減排聲音:到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。中央經(jīng)濟(jì)工作會議上明確提出要“開展低碳經(jīng)濟(jì)試點(diǎn),努力控制溫室氣體排放”,“嚴(yán)格控制對高耗能、高排放行業(yè)和產(chǎn)能過剩行業(yè)的貸款”,這直接斬?cái)嗔烁吣芎墓I(yè)企業(yè)的資金來源。今年國務(wù)院出臺了對包括水泥工業(yè)等在內(nèi)的“抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展若干意見的通知”的38號文件,對水泥工業(yè)等開始產(chǎn)業(yè)調(diào)整。剛剛閉幕的全國人大十一屆三次會議上,如何迎接低碳經(jīng)濟(jì)時代也是重要內(nèi)容之一。從國家的一系列方針、政策可以看出,氣候變化已經(jīng)成為當(dāng)前國家高度關(guān)注的重大問題,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)成為順應(yīng)時代的大趨勢。
一、水泥混凝土行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)勢在必行
水泥是我國國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原材料,不僅為建筑業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供支撐,而且為改善城鄉(xiāng)居住條件、提高人民生活水平提供物質(zhì)保障。水泥產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的地位和作用。
改革開放以來,我國水泥產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了較長時間的高增長期,自1985年以來水泥產(chǎn)量一直居世界第一。特別是經(jīng)過“九五”和“十五”的發(fā)展,水泥產(chǎn)業(yè)已成為面向國內(nèi)、國際兩個市場,并具有一定國際競爭力的重要產(chǎn)業(yè),為國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2007年、2008年、2009年水泥產(chǎn)量分別為13.2億噸、13.88億噸、16.3億噸。可以看出,目前我國仍處在快速發(fā)展時期。在這一階段,消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級,城市化進(jìn)程進(jìn)一步加快,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)及大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)都將繼續(xù)拉動水泥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,水泥產(chǎn)業(yè)仍然是一個極具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)。
然而水泥產(chǎn)業(yè)是以礦產(chǎn)資源為基本原料,以化石能源為主要燃料,以高溫窯爐這種高耗能、高排放作業(yè)方式為主體的產(chǎn)業(yè)。但在進(jìn)入21世紀(jì)后的短短幾年時間內(nèi),我國水泥工業(yè)發(fā)展以新型干法生產(chǎn)技術(shù)為主導(dǎo),在預(yù)分解窯節(jié)能煅燒工藝、大型原料均化、節(jié)能粉磨技術(shù)、自動控制技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)等方面,從設(shè)計(jì)到裝備制造都迅速趕上了世界先進(jìn)水平。隨著新型干法生產(chǎn)線單位生產(chǎn)能力的投資額大幅降低,新型干法生產(chǎn)線建設(shè)的勢頭發(fā)展迅猛。由于新型干法生產(chǎn)技術(shù)迅速發(fā)展,節(jié)能減排工作也取得明顯成效,反映出科技進(jìn)步對建材工業(yè)節(jié)能降耗的巨大推動作用,但水泥產(chǎn)業(yè)的碳排放量和能源消耗量在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中仍居于前列。據(jù)統(tǒng)計(jì),2009年我國原煤產(chǎn)量為29.6億噸,燃燒所排放的CO2為77.5億噸,其中水泥生產(chǎn)能耗約1.8億噸煤,占當(dāng)年全國總能耗消耗6.6%,CO2排放總量約13.8億噸(包括生產(chǎn)水泥用碳酸鈣分解排放的CO2),占當(dāng)年全國CO2總排放量的26.1%。
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因此,淘汰落后水泥產(chǎn)能和深入開展節(jié)能減排工作,不僅關(guān)系到產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整,也關(guān)系到能否順利完成我國政府在哥本哈根會議上向國際社會作出的減排承諾指標(biāo)的落實(shí)。降低二氧化碳排放強(qiáng)度一旦成為產(chǎn)業(yè)量化標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制目標(biāo),將給我國水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和增長方式的轉(zhuǎn)變帶來一場“革命”。
混凝土是目前用量最大的建筑材料之一。混凝土攪拌站、混凝土制品和構(gòu)件及混凝土現(xiàn)場施工等方式將每年近30億立方米的混凝土用于基本設(shè)施建設(shè)和國家重點(diǎn)工程?;炷聊戤a(chǎn)量和相關(guān)企業(yè)數(shù)量不斷增加。
行業(yè)發(fā)展的同時也造成了大量有限資源的浪費(fèi)。目前很多地方已經(jīng)出現(xiàn)混凝土原材料資源緊缺的現(xiàn)象,砂石、粉煤灰、礦渣粉等用量較大的材料運(yùn)輸半徑越來越大,在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市,甚至出現(xiàn)材料運(yùn)費(fèi)高于材料本身價格的現(xiàn)象。同時出現(xiàn)的另外一個讓人擔(dān)憂的現(xiàn)象是一些混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性變差,建筑壽命縮短。這些都不利于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。低碳經(jīng)濟(jì)的提出,低碳排放技術(shù)的應(yīng)用,不僅對我國混凝土原材料資源浪費(fèi)是一種整合,對材料和結(jié)構(gòu)性能的提高是一種促進(jìn),還可能為混凝土企業(yè)創(chuàng)造出一個優(yōu)勝劣汰的局勢,而這個局勢將通過以技術(shù)帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展來達(dá)到。
中國的基礎(chǔ)工程建設(shè)量處于世界的前列,在金融危機(jī)席卷全球的今天,我國為了應(yīng)對這場巨大的危機(jī),投巨資拉動經(jīng)濟(jì),以便使經(jīng)濟(jì)能得到平穩(wěn)增長。4萬億元人民幣的投資,將有很大比例用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),鐵路、公路、機(jī)場等將以更高速度向前發(fā)展。
據(jù)了解,我國重大工程中,鐵路建設(shè):2010年投資7000億元,比2009年增加1000億元,重點(diǎn)包括南北、東西大通道,既有客運(yùn),也有貨運(yùn),還有一些城際鐵路,到2010年年底總里程達(dá)到9萬公里。高速公路建設(shè):總里程將在2~3年內(nèi)超過美國,截至目前公路總里程達(dá)到370萬公里,其中高速公路6.5萬公里,居世界第二。城市軌道交通建設(shè):已建成運(yùn)營地鐵的城市有北京、天津、上海、廣州、南京、深圳,籌建軌道交通的城市有近40個。預(yù)計(jì)到2015年,我國運(yùn)營軌道交通線路將達(dá)到60多條,線路總長1700公里,建設(shè)投資規(guī)模將達(dá)到6000億元。民航機(jī)場建設(shè):我國到“十二五”末新建35個,遷建12個,改擴(kuò)建37個,維護(hù)完善59個。核電站建設(shè):《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005~2020年)》中指出,到2020年,核電運(yùn)行裝機(jī)容量4000萬千瓦;核電年發(fā)電量2600億~2800億千瓦時。15年內(nèi)核電項(xiàng)目建設(shè)資金總量約為4500億元人民幣。中國核電建設(shè)高峰將至。
以上如此眾多的重大工程都需要大量使用水泥混凝土,這對水泥混凝土的節(jié)能減排和提高質(zhì)量提出了新的緊迫要求。如果在水泥及混凝土材料生產(chǎn)和應(yīng)用上研發(fā)低碳排放技術(shù),將會對我國建筑業(yè)和建材行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到積極的作用。
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二、水泥混凝土行業(yè)實(shí)施的低碳經(jīng)濟(jì)相關(guān)工作
水泥混凝土行業(yè)近年來利用自身的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),為推動我國節(jié)能減排的發(fā)展做出了努力,在以下幾方面開展了科技創(chuàng)新工作:
第一,減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中化石能源的消耗
“十五”和“十一五”期間,在國家“863”計(jì)劃、國家“973”計(jì)劃、國家自然基金項(xiàng)目和支撐計(jì)劃的支持下,目前國內(nèi)在已有基礎(chǔ)上研究開發(fā)了六級旋風(fēng)預(yù)熱器、二支承回轉(zhuǎn)窯、新型高效低污染水泥工業(yè)用燃燒器等節(jié)能新技術(shù)和裝備,技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平;而更新一代的預(yù)燒成窯爐工藝結(jié)合短窯燃燒技術(shù)正準(zhǔn)備開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究。目前國內(nèi)研發(fā)的以輥壓機(jī)系統(tǒng)和立磨為代表的節(jié)能粉磨技術(shù)也已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化,技術(shù)指標(biāo)已接近國際先進(jìn)水平,與目前的球磨系統(tǒng)相比可降低粉磨能耗20%;突破現(xiàn)有粉碎理論的高效節(jié)能粉磨技術(shù)也正開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究。
我國對利用粉煤灰、鋼渣、煤矸石等大宗工業(yè)廢渣非常重視,粉煤灰、礦渣已廣泛應(yīng)用于水泥和混凝土中,這是水泥生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的重要技術(shù)途徑。近年來通過物理和熱態(tài)的化學(xué)活化等技術(shù)途徑提升了鋼渣的活性,磨細(xì)鋼渣在水泥和混凝土中的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn);但目前我國許多種類的工業(yè)廢渣、危險廢棄物、城市污泥、城市生活垃圾等沒有得到很好的處置,如果解決了一些關(guān)鍵技術(shù),建材窯爐是具備協(xié)同處理這些廢棄物的能力的。
第二,減少產(chǎn)品應(yīng)用過程中的化石能源的消耗
要減少混凝土應(yīng)用中的碳排放,降低混凝土中水泥的用量具有最直接的效果。因此,對混凝土應(yīng)用過程中原材料的綜合利用、對廢棄材料的再生利用,提高混凝土及結(jié)構(gòu)的耐久性是混凝土實(shí)現(xiàn)低碳排放的重要途徑。
國內(nèi)外對建筑垃圾骨料進(jìn)行了大量的研究??萍疾吭凇笆濉笨萍加?jì)劃和“十一五”科技計(jì)劃中都對建筑垃圾利用技術(shù)給予了支持。對再生骨料品質(zhì)控制指標(biāo)和再生骨料配制混凝土技術(shù)和再生骨料配制砂漿的應(yīng)用技術(shù),以及建筑垃圾資源化利用的生產(chǎn)工藝和裝備都進(jìn)行了大量研究,并在四川大地震后建設(shè)了建筑垃圾資源化利用生產(chǎn)線。以建筑垃圾為原料的各種產(chǎn)品,包括粗細(xì)骨料、再生骨料混凝土、再生骨料砂漿,在一些建筑中也得到了應(yīng)用?!痘炷梁蜕皾{用再生細(xì)骨料》、《混凝土用再生粗骨料》國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)上報即將實(shí)施。
延長混凝土工程使用壽命是最大的節(jié)約途徑(低碳經(jīng)濟(jì))。從“九五”開始,我國從科技部、建設(shè)部和國家自然基金委等國家層面上針對混凝土耐久性問題,組織開展了大量的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。針對鋼筋銹蝕、堿-集料反應(yīng)、凍融循環(huán)、鹽溶液侵蝕等常見耐久性破環(huán)因素,闡明了其破壞機(jī)理、影響因素和控制措施;研究了多種混凝土耐久性加速實(shí)驗(yàn)新方法、新設(shè)備;特別是在全國范圍內(nèi),近年來高性能混凝土的概念得到宣貫,重大工程的混凝土的配制不只是考慮強(qiáng)度因素,而是考慮耐久性等因素。國家大量重點(diǎn)工程都是以百年壽命來設(shè)計(jì)的,這樣大大減少了水泥的使用量,也達(dá)到了低碳效果。如青藏鐵路、杭州灣跨海大橋、三峽大壩等一批國家重大工程都把耐久性設(shè)計(jì)放在首位,保證長壽命的新技術(shù)和新材料得到大量應(yīng)用。
三、水泥混凝土行業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向
水泥混凝土行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),必須進(jìn)一步貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,堅(jiān)持資源開發(fā)與節(jié)約并重,大力推進(jìn)節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的根本性轉(zhuǎn)變,促使水泥混凝土行業(yè)成為與經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的資源節(jié)約型和生態(tài)友好型產(chǎn)業(yè)。
水泥混凝土行業(yè)在目前水平上,研究推廣節(jié)能減排技術(shù)和裝備,將使我國可減少若干億噸水泥產(chǎn)量??赏ㄟ^提高水泥性能減少10%的水泥熟料生產(chǎn)量,通過優(yōu)化混凝土配比減少10%的水泥使用量,通過使用高性能混凝土提高混凝土使用壽命減少10%以上的混凝土使用量,在粉磨燒成中采用新型節(jié)能設(shè)備和技術(shù),可再節(jié)能約20%。因此水泥混凝土行業(yè)為實(shí)現(xiàn)我國對世界節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的承諾能夠做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),水泥混凝土工業(yè)必將孕育和產(chǎn)生許多新的技術(shù)和裝備。水泥混凝土工業(yè)節(jié)能減排的途徑正在拓展,在低碳經(jīng)濟(jì)時期我們將有新的機(jī)遇。
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1. 水泥生產(chǎn)領(lǐng)域
(1)開發(fā)應(yīng)用替代原、燃料技術(shù)。
采用低化石燃料替代傳統(tǒng)燃料、用非碳酸鹽鈣質(zhì)原料替代石灰石,如在水泥制造領(lǐng)域,利用粉煤灰、煤矸石、赤泥、電石渣、各類尾礦渣等替代部分石灰石原料,以及利用經(jīng)過適當(dāng)處理的工業(yè)廢渣替代水泥熟料,減少水泥制備過程中熟料用量,減少生產(chǎn)中CO2直接排放;利用廢輪胎、廢油、廢塑料等可燃廢棄物替代燃料,這個方面與發(fā)達(dá)國家差距大,我國還具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/FONT>
?。?)研究開發(fā)高強(qiáng)度、高性能水泥熟料。
水泥熟料的燒成量是水泥制造中減排的關(guān)鍵,高效利用水泥熟料、減少熟料的燒成量是最有效的減排。與發(fā)達(dá)國家相比,我們還有差距。研究和推廣高標(biāo)號熟料、高活性熟料,可以使水泥混凝土在保證性能的同時加大工業(yè)廢棄物的摻量,減少熟料用量,達(dá)到減排的目的。
?。?)繼續(xù)開展水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)。
繼續(xù)在水泥窯爐設(shè)計(jì)、建材制造工藝技術(shù)、高效燃燒技術(shù)、耐高溫材料研究與制備、余熱高效利用、高效粉磨技術(shù)和裝備等方面開展創(chuàng)新性研究,取得具有自主知識產(chǎn)權(quán)、趕超國際先進(jìn)水平的技術(shù)創(chuàng)新成果,提升我國在水泥制造業(yè)領(lǐng)域自主和持續(xù)創(chuàng)新能力。
在廢氣的高效分離、捕獲及轉(zhuǎn)化方面,主要是研究開發(fā)和應(yīng)用NOx、粉塵和溫室氣體CO2高效分離、捕獲及轉(zhuǎn)化技術(shù)。目前水泥產(chǎn)業(yè)沒有系統(tǒng)開展脫硝等減排技術(shù)的研究,排放指標(biāo)與國外先進(jìn)水平差距很大。
?。?)發(fā)展綜合利用和協(xié)同處理技術(shù)。
通過研究水泥窯爐綜合利用和協(xié)同處置廢棄物關(guān)鍵技術(shù)和裝備,一方面可充分利用廢棄物的殘余熱值,另一方面可協(xié)同處置大宗、難以處置、環(huán)境危害較大的工農(nóng)業(yè)和生活廢棄物,體現(xiàn)出建材在社會大循環(huán)中的作用和價值,可實(shí)現(xiàn)建材行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。尤其是靠近大中城市的水泥企業(yè),可以利用水泥窯協(xié)同處理城市垃圾、污泥,進(jìn)入城市發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)中。
?。?)研究開發(fā)低碳排放的膠凝材料。
通過調(diào)整熟料礦物組分,對傳統(tǒng)的熟料礦物進(jìn)行改性,發(fā)展生產(chǎn)能耗低、低碳排放的水泥新品種,研究大摻量輔助膠凝材料利用技術(shù),發(fā)展?jié)M足配制高性能混凝土和綠色高性能混凝土要求的水泥。
在研究開發(fā)新型膠凝材料方面,可澆筑、高耐久高強(qiáng)石膏是目前國際上建筑材料研究的熱點(diǎn)和方向。水泥生產(chǎn)需要消耗大量的石灰質(zhì)原料和能源,水泥混凝土作為建筑材料在廢棄后難以回收利用。而可澆筑、高耐久高強(qiáng)石膏的生產(chǎn),基本不排放CO2,廢棄的石膏經(jīng)簡單加工后還可重復(fù)使用。目前,國際上研究的高強(qiáng)石膏其強(qiáng)度已超過60MPa,并具有抗侵蝕、耐氣候等良好的耐久性能。采用可澆筑、高耐久高強(qiáng)石膏替代水泥混凝土,還具有原料來源廣、價格低廉、建筑的住房更為舒適等優(yōu)點(diǎn)。
絕大部分工業(yè)廢渣通過適當(dāng)組合能在高壓下發(fā)生聚合,獲得非常高的強(qiáng)度,可以用于生產(chǎn)墻體材料和其他建筑材料制品,可有效地降低水泥的用量。目前壓蒸工藝壓力通常達(dá)到10個大氣壓,但低于理論所需壓力,仍需在生產(chǎn)過程中加入水泥或石灰等活性組分。研究更高壓力下各種廢渣有效組合制備高強(qiáng)度制品,不僅為工業(yè)廢渣利用提供途徑,也是建筑材料行業(yè)最為有效的一種低碳技術(shù),并將大幅度降低硅酸鹽水泥或石灰的用量。
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2. 混凝土生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
?。?)研究減少混凝土中水泥用量的應(yīng)用技術(shù)。
采用系統(tǒng)論研究方法,深入開展新材料研究,以新材料帶動新工藝、新裝備,系統(tǒng)解決混凝土中減排節(jié)材的關(guān)鍵問題。開展低摻量水泥熟料混凝土在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究,大量使用各類工業(yè)廢棄物,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,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。
(2)開發(fā)建筑垃圾減量化控制技術(shù)、建筑垃圾再生材料在建筑工程中應(yīng)用的成套技術(shù)。
發(fā)展再生骨料,特別是利用工業(yè)固體廢棄物粉煤灰、煤矸石生產(chǎn)制造細(xì)骨料;積極利用城市固體廢棄物,特別是拆除的舊建筑物和構(gòu)筑物的廢棄物混凝土、磚、瓦及廢物,以其代替天然砂石料,形成城市廢棄物在建筑材料工業(yè)中資源化利用的成套技術(shù)和系列產(chǎn)品。
?。?)水泥混凝土長壽命、高耐久的研究和應(yīng)用。
我國每年有近30億立方米混凝土用于基礎(chǔ)設(shè)施和重大工程建設(shè),延長工程的使用壽命,就是最好的低碳經(jīng)濟(jì)的措施。以具有重大工程應(yīng)用背景的建筑材料為重點(diǎn),采用現(xiàn)代科技手段,致力于延長材料的使用壽命,通過研究耐久性機(jī)理和試驗(yàn)方法的創(chuàng)新,研究材料組成、結(jié)構(gòu)與耐久性之間的變化規(guī)律,促進(jìn)綠色建材的學(xué)科進(jìn)步,并開發(fā)新型材料和制品,解決長壽命、高耐久性等關(guān)鍵技術(shù)問題。如在提高水泥基材料耐久性方面研究多因素協(xié)同作用下混凝土的破壞過程和失效機(jī)制,以及在評估混凝土壽命的基礎(chǔ)上進(jìn)行混凝土耐久性設(shè)計(jì)。
以C40高性能混凝土和普通混凝土為例,比較高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土的節(jié)能效果為:單方混凝土節(jié)約水泥159kg,使用工業(yè)廢渣132kg。2006年,我國水泥工業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示,噸水泥的綜合能耗降低為120千克標(biāo)準(zhǔn)煤,煤耗降低136千克,電耗降低92千瓦時。按照中國混凝土產(chǎn)量,如有1/4數(shù)量的混凝土采用高性能混凝土技術(shù),每立方混凝土節(jié)約水泥100kg來估算,僅此一項(xiàng)我國每年可以節(jié)約水泥0.5億噸,折合為節(jié)約綜合能耗、煤耗和電耗,數(shù)量相當(dāng)客觀。
分析延長混凝土工程壽命情況可以看出,使用傳統(tǒng)的混凝土,由于各種原因,混凝土壽命一般只有30年,即在100年的時間里,至少需要大修或重建2次。而高性能混凝土的壽命可以達(dá)到100年,即在100年的時間里,不需要大修。這樣,高性能混凝土通過大幅度提高混凝土耐久性,延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命,進(jìn)一步節(jié)約維修和重建費(fèi)用。另外,普通混凝土要用約12%水泥、8%拌合水和80%的集料,這意味著全國的混凝土除了每年要用16億噸水泥以外,還要消耗近100億噸的砂石和10億噸水,即每年消耗126億噸原材料。即除了每年用于生產(chǎn)水泥的原材料以外,還有巨大數(shù)量的混凝土集料的開采、加工和運(yùn)輸消耗,這些都消耗相當(dāng)可觀的能源,并對地球的生態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。在100年里不大修的混凝土工程將對減少地球的環(huán)境負(fù)荷做出顯著的貢獻(xiàn)。由此可見,混凝土節(jié)能減排的根本在于提高混凝土的耐久性。
應(yīng)對氣候變化問題是全人類必須共同面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),只有認(rèn)識到才能更好地應(yīng)對挑戰(zhàn),并把挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)化為發(fā)展的機(jī)遇。面對國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大需求,水泥混凝土產(chǎn)業(yè)走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路,是解決資源、能源、環(huán)境和污染物排放問題,提高整體競爭力的必然選擇,而加快科技創(chuàng)新則是推動低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。因此針對水泥混凝土產(chǎn)業(yè)自身特點(diǎn),建材行業(yè)應(yīng)明確科技創(chuàng)新的方向、目標(biāo)和重點(diǎn),依靠科技創(chuàng)新,支撐水泥混凝土產(chǎn)業(yè)從高碳走向低碳,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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