1、 低碳混凝土技术低碳混凝土技术 发展现状、问题与对策发展现状、问题与对策一、低碳混凝土技术发展的背景一、低碳混凝土技术发展的背景u中国大陆中国大陆20082008年、年、20092009年、年、20102010年水泥产量年水泥产量分别为分别为13.913.9亿吨、亿吨、16.316.3亿吨、亿吨、18.718.7亿吨。亿吨。占全世界水泥产量的比例约占全世界水泥产量的比例约60%60%。可以看出，可以看出，目前基础设施建设正处于有史以来最大规模目前基础设施建设正处于有史以来最大规模的建设时期。的建设时期。u混凝土是目前用量最大的建筑材料之一。混混凝土是目前用量最大的建筑材料之一。混凝土搅拌站、混
2、凝土制品和构件及混凝土现凝土搅拌站、混凝土制品和构件及混凝土现场施工等方式场施工等方式每年将超过每年将超过3030亿立方米的混凝亿立方米的混凝土土用于基本设施建设和国家重点工程。用于基本设施建设和国家重点工程。一、低碳混凝土技术的内涵一、低碳混凝土技术的内涵 所谓低碳混凝土技术是指在混凝土的生产、所谓低碳混凝土技术是指在混凝土的生产、使用过程中，能够直接或间接地降低温室气使用过程中，能够直接或间接地降低温室气体排放的相关混凝土技术体排放的相关混凝土技术。具体说包括：具体说包括：u减少混凝土中水泥用量的前提下追求水泥混减少混凝土中水泥用量的前提下追求水泥混凝土长寿命、高耐久的绿色高性能混凝土技凝
3、土长寿命、高耐久的绿色高性能混凝土技术；术；u尾矿、建筑垃圾在混凝土工程中的应用技术。尾矿、建筑垃圾在混凝土工程中的应用技术。一、低碳混凝土技术的内涵一、低碳混凝土技术的内涵 要减少混凝土应用中的碳排放，要减少混凝土应用中的碳排放，降低混凝降低混凝土中水泥的用量具有最直接的效果土中水泥的用量具有最直接的效果。因此，对。因此，对混凝土生产过程中混凝土生产过程中选择低水泥用量、大掺量矿选择低水泥用量、大掺量矿物掺合料的复合胶凝材料体系是重要的技术原物掺合料的复合胶凝材料体系是重要的技术原则。则。与此同时提高混凝土结构的使用寿命也是与此同时提高混凝土结构的使用寿命也是减排温室气体的根本性措施。唐明述
4、院士曾经减排温室气体的根本性措施。唐明述院士曾经说过：说过：延长建筑物的寿命是最大的节能减排。延长建筑物的寿命是最大的节能减排。一、低碳混凝土技术的意义一、低碳混凝土技术的意义 以以C40C40混凝土为例，低碳混凝土和普通混凝混凝土为例，低碳混凝土和普通混凝土为例，节能效果为：单方混凝土节约水泥土为例，节能效果为：单方混凝土节约水泥159kg159kg，使用工业废渣，使用工业废渣132kg132kg。吨水泥的综合能。吨水泥的综合能耗降低为耗降低为120120千克标准煤，煤耗降低千克标准煤，煤耗降低136136千克，千克，电耗降低电耗降低9292千瓦时。按照中国混凝土产量，如千瓦时。按照中国混凝
5、土产量，如有有1/41/4数量的混凝土采用低碳混凝土技术，每立数量的混凝土采用低碳混凝土技术，每立方混凝土节约水泥方混凝土节约水泥100kg100kg来估算，仅此一项我国来估算，仅此一项我国每年可以节约水泥每年可以节约水泥0.50.5亿吨亿吨，折合为节约综合能，折合为节约综合能耗、煤耗和电耗，数量相当可观。耗、煤耗和电耗，数量相当可观。一、低碳混凝土技术的意义一、低碳混凝土技术的意义u分析延长混凝土工程寿命情况可以看出，使分析延长混凝土工程寿命情况可以看出，使用传统的混凝土，由于各种原因，用传统的混凝土，由于各种原因，混凝土寿混凝土寿命一般只有命一般只有3030年，年，即在即在100100年的
6、时间里，至少年的时间里，至少需要大修或重建需要大修或重建2 2次。而次。而高性能混凝土的寿命高性能混凝土的寿命可以达到可以达到100100年，年，即在即在100100年的时间里，不需年的时间里，不需要大修。这样，高性能混凝土通过大幅度提要大修。这样，高性能混凝土通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用。进一步节约维修和重建费用。一、低碳混凝土技术的意义一、低碳混凝土技术的意义 另外，普通混凝土要用约另外，普通混凝土要用约12%12%水泥、水泥、8%8%拌拌合水和合水和80%80%的集料，这意味着全国的混凝土的集料，这意味着
7、全国的混凝土除了每年要用除了每年要用1616亿吨水泥以外，亿吨水泥以外，还要消耗近还要消耗近100100亿吨的砂石和亿吨的砂石和1010亿吨水亿吨水，即每年消耗，即每年消耗126126亿吨原材料。即除了每年用于生产水泥的原亿吨原材料。即除了每年用于生产水泥的原材料以外，还有巨大数量的混凝土集料的开材料以外，还有巨大数量的混凝土集料的开采、加工和运输消耗，采、加工和运输消耗，这些都消耗相当可观这些都消耗相当可观的能源，并对地球的生态产生负面影响。的能源，并对地球的生态产生负面影响。一、低碳混凝土技术的内涵一、低碳混凝土技术的内涵 将尾矿、建筑垃圾作为骨料循环利用于将尾矿、建筑垃圾作为骨料循环利用
8、于混凝土，不仅可以大量混凝土，不仅可以大量减少天然资源的消耗，减少天然资源的消耗，而且而且可以减少处理这些废弃物所要消耗的大可以减少处理这些废弃物所要消耗的大量物力，间接减少温室气体排放的意义重大量物力，间接减少温室气体排放的意义重大，所以建筑垃圾、尾矿资源再生混凝土技术应所以建筑垃圾、尾矿资源再生混凝土技术应该纳入低碳混凝土技术体系该纳入低碳混凝土技术体系。一、低碳混凝土与绿色混凝土一、低碳混凝土与绿色混凝土 在我国，中国工程院吴中伟院士在我国，中国工程院吴中伟院士19981998年提年提出绿色高性能混凝土的概念，其内涵主要包括出绿色高性能混凝土的概念，其内涵主要包括:一是更多地节约熟料水泥
9、，减少环境污染一是更多地节约熟料水泥，减少环境污染;二是二是更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料;三是三是更大地发挥高性能优势，减少水泥和混凝土的更大地发挥高性能优势，减少水泥和混凝土的用量。用量。可见绿色混凝土实际上就是低碳混凝土可见绿色混凝土实际上就是低碳混凝土我们应该发展，但不要疯狂我们应该发展，但不要疯狂u我们不要幼稚地认为我们不要幼稚地认为“人定胜天人定胜天”，而更，而更应该遵循应该遵循“天人合一，自然为重天人合一，自然为重”的原则。的原则。u既然可持续发展不可能允许我们象现在这既然可持续发展不可能允许我们象现在这样肆无忌惮地生产和使用水泥，我们别
10、无样肆无忌惮地生产和使用水泥，我们别无选择，我们必须找到和适应低水泥绿色混选择，我们必须找到和适应低水泥绿色混凝土技术。并围绕这个中心进行开发和研凝土技术。并围绕这个中心进行开发和研究究二、低碳混凝土技术研究与应用现状二、低碳混凝土技术研究与应用现状 1、大掺量矿物掺合料混凝土大掺量矿物掺合料混凝土技术的工程应用技术的工程应用国贸三期，塔楼国贸三期，塔楼A330m 高底板厚度4.5m 混凝土22 833m3 强度等级C45国贸三期底板混凝土配合比国贸三期底板混凝土配合比PO42.5 水泥230 kg/m3 I 级粉煤灰190 kg/m3 粗骨料1020 kg/m3细骨料770 kg/m3 水1
11、65 kg/m3 W/b 比0.39减水剂9.7 kg/m3粉煤灰掺量粉煤灰掺量44%44%国贸三期底板国贸三期底板实体结构中的混凝土温升曲线实体结构中的混凝土温升曲线顶部混凝土温峰约为5560，底部混凝土温峰6065，中部温峰最高，基本在70以上，最高约为75，绝大部分测温点温差在25以内。246810121416203040506070温度/温度/时间/天时间/天芯部芯部底部底部顶部顶部标养标养60d60d抗压强度抗压强度57.9MPa57.9MPa，满足设计强度。，满足设计强度。60d60d钻芯取样强度钻芯取样强度63.5MPa63.5MPa温度匹配养护温度匹配养护7d7d内强度和弹模增
12、长迅速。内强度和弹模增长迅速。较高的养护温度下，粉煤灰活性被激发，对较高的养护温度下，粉煤灰活性被激发，对早期强度增长有利。早期强度增长有利。国贸三期底板国贸三期底板混凝土性能混凝土性能国贸三期底板国贸三期底板体积稳定性体积稳定性u干燥收缩小于普通混凝土，加强保湿养护可进一步改善。u自收缩小于20微应变，可忽略不计。u体积稳定性好，有利于裂缝控制。234m 高，倾斜高，倾斜6 度度 顶部有挑出顶部有挑出75m远远的的14 层楼层楼世界上最大的单体世界上最大的单体建筑，建筑面积建筑，建筑面积473,000 m2.CCTV 新台址新台址u110,900m110,900m3 3 C40 C40混凝土
13、混凝土u塔楼塔楼1 1：38,660m38,660m3 3 ，塔楼，塔楼2 2：31,370m31,370m3 3u最大厚度：最大厚度：10.9m.10.9m.u计划在计划在70h70h浇完浇完.u2020台泵台泵,浇筑速度浇筑速度800m800m3 3/h/hu泵送距离超过泵送距离超过200m.200m.央视大楼底板混凝土央视大楼底板混凝土央视大楼底板央视大楼底板C40 混凝土配合比混凝土配合比PO42.5 水泥200 kg/m3 I 级粉煤灰197 kg/m3 粗骨料1120 kg/m3细骨料719 kg/m3 水160 kg/m3 W/b 比0.40掺加比例掺加比例49%49%混凝土浇筑
14、前的塔楼混凝土浇筑前的塔楼1 1的基坑的基坑具有优良工作性的大掺量粉煤灰混凝土浇筑完成后混凝土表面没有泌水离析初凝后覆盖塑料薄膜、草帘初凝后覆盖塑料薄膜、草帘被和帆布，保湿保温养护被和帆布，保湿保温养护10.9 m 10.9 m 厚底板的温升曲线厚底板的温升曲线最高温度最高温度61,61,出现在第六天出现在第六天结构内任意两点间的温差小于结构内任意两点间的温差小于20 20 Time/day央视大楼底板央视大楼底板C40C40混凝土的力学性能混凝土的力学性能标准条件养护试件：u28d 抗压强度大于42MPau60d 抗压强度大于50MPa同条件养护试件：u28d 抗压强度大于45MPau60d
15、 抗压强度大于52MPa大掺量矿物掺合料混凝土结构中的强度u结构中的实际强度发展要比标准养护下高结构中的实际强度发展要比标准养护下高许多，这是因为往往结构中的早期强度要许多，这是因为往往结构中的早期强度要高于高于5050度。所以许多工地反应，回弹强度度。所以许多工地反应，回弹强度不够钻芯强度却高许多。不够钻芯强度却高许多。二、低碳混凝土技术研究与应用现状二、低碳混凝土技术研究与应用现状 2、大掺量矿物掺合料混凝土大掺量矿物掺合料混凝土技术的相关研究技术的相关研究大掺量粉煤灰混凝土对钢筋锈蚀的担忧大掺量粉煤灰混凝土对钢筋锈蚀的担忧u传统观念认为传统观念认为掺矿物掺和料加重混凝土碳化；掺矿物掺和料
16、加重混凝土碳化；u传统认为，传统认为，碳化会降低混凝土的碱度，加速钢碳化会降低混凝土的碱度，加速钢筋锈蚀，筋锈蚀，涉及混凝土结构耐久性；涉及混凝土结构耐久性；u对于碳化和钢筋锈蚀的担忧对于碳化和钢筋锈蚀的担忧成为大掺量矿物掺成为大掺量矿物掺和料的推广使用的障碍。和料的推广使用的障碍。A.Neville的观点u碳化深度随水灰比的增加而增加，碳化深度随水灰比的增加而增加，水灰比水灰比0.40.4的混凝土碳化深度是水灰比为的混凝土碳化深度是水灰比为0.60.6的一半，水的一半，水灰比为灰比为0.50.5的混凝土在一般条件下暴露的混凝土在一般条件下暴露1010年，年，碳化深度为碳化深度为5 510mm
17、10mm。u具体数值与水泥用量有关具体数值与水泥用量有关，水泥用量水泥用量500kg/m500kg/m3 3的碳化深度是水泥用量为的碳化深度是水泥用量为310kg/m310kg/m3 3混凝土碳化混凝土碳化深度的一半深度的一半”A.Neville和Mahotra的观点u“水灰比小于水灰比小于0.400.40而制作良好的混凝土几乎而制作良好的混凝土几乎不发生碳化。不发生碳化。”(A.Neville)(A.Neville)这是对传统这是对传统混凝土而言的。混凝土而言的。uMahotraMahotra说，说，大掺量粉煤灰混凝土水胶比很大掺量粉煤灰混凝土水胶比很低，碳化不成问题。低，碳化不成问题。粉煤
18、灰掺量与混凝土碳化速率的关系 0 1 2 3 4 5 6 7 0.3 0.4 0.5 0.6 水胶比 碳化速率（mm/周）粉煤灰45%粉煤灰30%粉煤灰15%普通混凝土 磨细矿渣掺量与混凝土碳化速率的关系 0 1 2 3 4 5 0.3 0.4 0.5 0.6 水胶比 碳化速率（mm/周）矿渣70%矿渣50%矿渣30%普通混凝土 掺粉煤灰的混凝土同水胶比下碳化深度较纯水泥混凝土增大的原因粉煤灰在混凝土中，粉煤灰在混凝土中，2828天以前基本上不参天以前基本上不参与化学反应，与化学反应，拌和水基本上供给水泥，使拌和水基本上供给水泥，使水灰比增大水灰比增大早期水灰比大，早期水灰比大，造成早期孔隙率
19、大，水胶造成早期孔隙率大，水胶比越大，混凝土孔隙率减小得越晚比越大，混凝土孔隙率减小得越晚水灰比越大（粉煤灰掺量越大），水化速水灰比越大（粉煤灰掺量越大），水化速率，水化程度越高，但强度越低率，水化程度越高，但强度越低掺粉煤灰混凝土孔隙率的发展掺粉煤灰混凝土孔隙率的发展适当增加掺粉煤灰混凝土的养护时间的必要性当混凝土孔中充满水时，一方面，CO2扩散困难，另一方面，从混凝土孔中迁移出来的Ca(OH)2在表面碳化生成Ca(CO)3堵塞孔，使碳化终止。相对湿度低于30%时，无法形成碳酸，碳化也无法进行早期掺粉煤灰混凝土的孔隙率比较大，为控制碳化，有必要增加湿养护时间适当增加掺粉煤灰混凝土的养护时间的
20、必要性u因为现行碳化试验结果是将试件养护因为现行碳化试验结果是将试件养护至至2828天放在天放在20%20%浓度的浓度的COCO2 2条件下碳化条件下碳化2828天得出的，天得出的，而实际构件混凝土的碳而实际构件混凝土的碳化早在停止养护后就已开始进行。化早在停止养护后就已开始进行。掺矿物掺和料（粉煤灰等）混凝土的钢筋锈蚀问题混凝土碳化的最有利条件是相对湿度混凝土碳化的最有利条件是相对湿度50%50%左左右，右，而钢筋锈蚀的最有利条件则是相对湿而钢筋锈蚀的最有利条件则是相对湿度度70%70%以上。以上。在我国大部分地区的自然环境在我国大部分地区的自然环境都在这样的范围交替。都在这样的范围交替。关
21、注关注掺掺矿物掺和料（矿物掺和料（粉煤灰等）混凝土的粉煤灰等）混凝土的碳化问题碳化问题实际上就是担心实际上就是担心钢筋锈蚀。钢筋锈蚀。试验用原材料（本课题组）试验用原材料（本课题组）水泥：三河市燕郊新型建材有限公司生产的钻牌水泥：三河市燕郊新型建材有限公司生产的钻牌42.5#普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥。粉煤灰：粉煤灰：粉煤灰粉煤灰。砂：细度模数为砂：细度模数为2.4的天然中砂。的天然中砂。石：石：525mm连续级配的天然石子。连续级配的天然石子。减水剂：聚羧酸高效减水剂，减水率为减水剂：聚羧酸高效减水剂，减水率为28%。大掺量粉煤灰混凝土的配合比大掺量粉煤灰混凝土的配合比(kg/m3)(kg
22、/m3)编号编号BF%W/BCFSpSGW外加剂外加剂F1400 40 0.34 240 160 0.46 844 991 136 1.5%F 2400 40 0.37 240 160 0.46 830 974 148 1.0%F 3400 40 0.40 240 160 0.46 816 958 160 1.0%F 4400 40 0.45 240 160 0.46 792 929 180 1.0%F 5400 50 0.34 200 200 0.46 838 984 136 1.5%F 6400 50 0.37 200 200 0.46 824 967 148 1.0%F 7400 50
23、0.40 200 200 0.46 809 950 160 1.0%F 8400 50 0.45 200 200 0.46 785 922 180 1.0%F 9400 60 0.34 160 240 0.46 832 976 136 1.4%F 10400 60 0.37 160 240 0.46 817 960 148 1.5%F 11400 60 0.40 160 240 0.46 803 943 160 1.0%F 12400 60 0.45 160 240 0.46 779 915 180 0.8%大掺量粉煤灰混凝土的配合比大掺量粉煤灰混凝土的配合比(kg/m3)(kg/m3)F13
24、480 40 0.34 288 192 46 776 911 163 1.0%F14480 40 0.37 288 192 0.46 759 890 178 0.8%F15480 40 0.40 288 192 0.46 741 870 192 0.6%F16480 40 0.45 288 192 0.46 712 836 216 0.5%F17480 50 0.34 240 240 0.46 768 902 163 1.2%F18480 50 0.37 240 240 0.46 751 882 178 1.0%F19480 50 0.40 240 240 0.46 734 861 192 1
25、.0%F20480 50 0.45 240 240 0.46 705 827 216 0.5%F21480 60 0.34 192 288 46 761 893 163 1.1%F22480 60 0.37 192 288 0.46 743 873 178 1.0%F23480 60 0.40 192 288 0.46 726 852 192 0.8%F24480 60 0.45 192 288 0.46 697 819 216 0.4%编号编号F%W/BW(kg/m3)坍落度坍落度(mm)28天天(MPa)90天天(MPa)270天天(MPa)F1400.3413619558.667.785
26、.3F2400.3714816557.565.377.7F3400.4016018047.856.772.3F4400.4518021544.051.468.0F5500.3413618054.559.272.7F6500.3714817048.555.364.2F7500.4016021541.846.363.2F8500.4518022536.240.253.8F9600.3413616542.548.157.4F10600.3714819538.043.256.0F11600.4016017038.342.753.0F12600.4518019530.237.650.7混凝土的抗压强度性
27、能混凝土的抗压强度性能 F13400.34163 23059.5 66.7 81.6F14400.37178 23558.7 65.8 73.5F15400.40192 20048.0 56.1 71.6F16400.45216 21542.9 52.8 65.5F17500.34163 21051.0 59.8 71.6F18500.37178 18046.7 51.5 70.8F19500.40192 21540.0 49.5 64.4F20500.45216 20031.2 40.0 54.9F21600.34163 23547.3 57.8 72.5F22600.37178 24039
28、.0 43.7 62.7F23600.40192 23534.7 41.1 58.6F24600.45216 16029.3 39.9 55.2混凝土的抗压强度性能混凝土的抗压强度性能 组号F%W/B碳化深度(mm)组号F%W/B碳化深度(mm)F140 0.34 1.1F2540 0.34 6.2F240 0.37 4.6F2640 0.37 7.8F340 0.40 4.2F2740 0.40 8.1F440 0.45 10.4F2840 0.45 9.1F550 0.34 2.4F2950 0.34 4.9F650 0.37 4.4F3050 0.37 7.3F750 0.40 5.9F
29、3150 0.40 9.2F850 0.45 11.9F3250 0.45 14.0F960 0.34 7.5F3360 0.34 6.2F1060 0.37 8.1F3460 0.37 7.9F1160 0.40 9.5F3560 0.40 10.3F1260 0.45 13.3F3660 0.45 12.9大掺量粉煤灰混凝土碳化性能 水胶比在水胶比在0.340.340.400.40，粉煤灰掺量在，粉煤灰掺量在40%40%60%60%的大掺量粉煤灰混凝土的大掺量粉煤灰混凝土2828天抗碳化天抗碳化能力基本良好，能力基本良好，碳化深度低碳化深度低10mm10mm。胶凝材料用胶凝材料用量为量为4
30、00kg/m400kg/m3 3，粉煤灰掺量不超过，粉煤灰掺量不超过50%50%，水胶，水胶比不大于比不大于0.400.40时，大掺量粉煤灰混凝土时，大掺量粉煤灰混凝土2828天最天最大碳化深度为大碳化深度为5.9mm5.9mm，最小碳化深度为最小碳化深度为1.1mm1.1mm。图图17 胶凝材料为胶凝材料为400kg/m3时大掺量粉煤灰混凝土的碳化性能时大掺量粉煤灰混凝土的碳化性能大大掺掺量量粉粉煤煤灰灰高高性性能能混混凝凝土土研研究究碳化深度减小碳化深度减小粉煤灰掺量减少粉煤灰掺量减少水胶比降低水胶比降低无锈蚀无锈蚀失重率失重率0.25图18 混凝土中无锈蚀钢筋大掺量粉煤灰混凝土钢筋锈蚀试
31、验大掺量粉煤灰混凝土钢筋锈蚀试验 锈蚀 弱 强7mm12mm0.250.400.41(F4)0.45(F28)0.79(F28)钢筋失重率图19 混凝土中锈蚀钢筋试验结论试验结论u钢筋保护层厚度为钢筋保护层厚度为20mm20mm时，时，水胶比在水胶比在0.340.340.450.45，粉煤灰掺量在，粉煤灰掺量在40%40%60%60%，胶凝材料用量为，胶凝材料用量为400 400 480kg/m480kg/m3 3的大掺量粉煤灰混凝土可以保证钢筋的大掺量粉煤灰混凝土可以保证钢筋不锈蚀。不锈蚀。(a)保护层为12mm (b)保护层为7mm图20 胶凝材料为400kg/m3时的钢筋锈蚀失重率大掺量
32、粉煤灰高性能混凝土研究钢钢筋筋锈锈蚀蚀试试验验 (a)保护层为12mm (b)保护层为7mm图21 胶凝材料为480kg/m3时的钢筋锈蚀失重率大掺量粉煤灰高性能混凝土研究钢筋锈蚀试验试验结论试验结论u在胶凝材料用量为在胶凝材料用量为400kg/m400kg/m3 3，粉煤灰掺，粉煤灰掺量为量为40%40%，水胶比不大于水胶比不大于0.370.37时，时，7mm7mm的的保护层就能保护钢筋不锈蚀；保护层就能保护钢筋不锈蚀；水胶比不水胶比不大于大于0.400.40时，时，12mm12mm的保护层就能保护钢的保护层就能保护钢筋不锈。筋不锈。试验结论u降低水胶比可以有效控制大掺降低水胶比可以有效控制
33、大掺量粉煤灰混凝土的碳化深度，量粉煤灰混凝土的碳化深度，并能有效提高混凝土抗钢筋锈并能有效提高混凝土抗钢筋锈蚀能力。蚀能力。水泥基材料组成水泥基材料组成（清华大学课题组）样品W/B水泥（）粉煤灰（）A00.31000A18020A26535A35050A43565B00.41000B18020B26535B35050B43565硬化混凝土内部孔溶液的碱度硬化混凝土内部孔溶液的碱度11010012.012.212.412.612.813.013.213.4pH value of pore solutionAge of samples(Days)A0 A1 A2 A3 A411010012.012
34、.212.412.612.813.013.213.4pH value of pore solutionAge of samples(Days)B0 B1 B2 B3 B4W/B0.3W/B0.4硬化水泥基材料浆体的孔溶液碱度随粉煤灰掺量的增加而硬化水泥基材料浆体的孔溶液碱度随粉煤灰掺量的增加而有所降低，但其有所降低，但其pHpH值仍能长期维持在值仍能长期维持在1212以上。以上。硬化浆体中的氢氧化钙含量与粉煤灰反应程度硬化浆体中的氢氧化钙含量与粉煤灰反应程度020406080100681012141618Content of Ca(OH)2(%)Age of samples(Days)A0 A
35、1 A2 A3 B0 B1 B2 B302040608010002468101214161820Reaction degree of fly ash(%)Age of samples(Days)A1 A2 A3 B1 B2 B3Ca(OH)2含量的经时变化粉煤灰反应程度的经时变化水胶比水胶比0.50.5 暴露暴露9090天天水胶比较大时，水胶比较大时，各试样碳化率各试样碳化率均较大，并随均较大，并随粉煤灰掺量而粉煤灰掺量而明显加速；粉明显加速；粉煤 灰 掺 量 为煤 灰 掺 量 为60%60%时，到时，到9090天碳化深度已天碳化深度已超过超过10mm10mm水胶比水胶比0.4 0.4 暴露暴
36、露9090天天水胶比为水胶比为0.40.4的的试样，粉煤灰试样，粉煤灰掺量小于掺量小于40%40%时，时，从从2828天继续碳天继续碳化到化到9090天，碳天，碳化深度进展不化深度进展不大，而粉煤灰大，而粉煤灰掺量达掺量达60%60%时，时，则碳化明显深则碳化明显深入入水胶比水胶比0.30.3暴露暴露9090天天当水胶比很低当水胶比很低时，粉煤灰掺时，粉煤灰掺量小于量小于40%40%的试的试样在碳化样在碳化2828天天以后，进展已以后，进展已很缓慢，但粉很缓慢，但粉煤灰掺煤灰掺60%60%的仍的仍有较明显的进有较明显的进展展使孔溶液饱和需要的Ca(OH)2量u水胶比在0.30.4之间的复合胶凝
37、材料硬化浆体的孔隙率一般在0.10.3mL/g之间。u25时Ca(OH)2的溶解度约为1.13 gCaO/L。u假设浆体内部毛细孔隙全部被Ca(OH)2饱和溶液充满，则每克胶凝材料需Ca(OH)2 0.15 0.15 0.45mg0.45mg。硬化浆体中的硬化浆体中的Ca(OH)Ca(OH)2 2量远高于此值！量远高于此值！清华大学课题组结论u是否充分养护，对于大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能影响很大。u经过充分的湿养护后，大掺量粉煤灰混凝土仍可具有令人满意的抗碳化性能。制备低碳混凝土具有可行性u所以，至少可以说在低水胶比下，所以，至少可以说在低水胶比下，低水泥低水泥熟料胶凝材料体系是可以制备高
38、强混凝土熟料胶凝材料体系是可以制备高强混凝土的，在满足施工要求的前提下，选择较小的，在满足施工要求的前提下，选择较小的浆骨比。的浆骨比。u绿色混凝土是可以做到高强度的，当然不绿色混凝土是可以做到高强度的，当然不是高早强。是高早强。二、低碳混凝土技术研究与应用现状二、低碳混凝土技术研究与应用现状 3、建筑垃圾再生混凝土研究与应建筑垃圾再生混凝土研究与应用（本课题组参与）用（本课题组参与）编号编号水水kg/m3水泥水泥kg/m3天然石天然石kg/m3天然砂天然砂kg/m3全骨料全骨料kg/m3矿粉矿粉kg/m3外加剂外加剂kg/m3J10 1813535642269028613.2J1118035
39、36773386768613.2编号编号0h坍落度坍落度mm0h扩展度扩展度mm1h坍落度坍落度mm1h扩展度扩展度mm3dMPa7dMPa28dMPaJ1021542022542029.836.148.4J1122051020542028.238.148.8 试验结果试验结果建筑垃圾再生混凝土试验配合比建筑垃圾再生混凝土试验配合比u试验建筑利用废弃资源加工混凝土骨料利用废弃资源加工混凝土骨料u 据推算，据推算，全国现有尾矿全国现有尾矿的总量为的总量为100100亿吨以上。亿吨以上。铁矿的砂石生产线尾矿骨料建筑工程首钢尾矿砂工程用配合比低碳混凝土技术在上海世博会工程中的应用低碳混凝土技术在上海
40、世博会工程中的应用【工程名称工程名称】:上海世博会城市最佳实践区上海案上海世博会城市最佳实践区上海案例例(沪上沪上生态家生态家)、上海世博会浦东临时场馆、上海世博会浦东临时场馆G G片区片区1 1标。标。【性能指标性能指标】强度等级和耐久性要求强度等级和耐久性要求:C30P6,C40P6:C30P6,C40P6【绿色度要求绿色度要求】:使用矿渣粉、粉煤灰等掺合料取代使用矿渣粉、粉煤灰等掺合料取代50%50%一一60%60%水泥，使用再生骨料、石屑、细砂等资源水泥，使用再生骨料、石屑、细砂等资源节约型骨料，取代节约型骨料，取代50%50%一一60%60%天然砂石。天然砂石。技术特点 建立的骨料级
41、配体系和胶凝材料配比体建立的骨料级配体系和胶凝材料配比体系，在降低浆骨比、减少胶凝材料用量、发系，在降低浆骨比、减少胶凝材料用量、发挥掺合料对混凝土工作性和耐久性及后期强挥掺合料对混凝土工作性和耐久性及后期强度影响方面具有重要意义。度影响方面具有重要意义。混凝土配合比力学性能耐久性能1 1、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企业业“巧妇难为无米炊巧妇难为无米炊”混凝土原材料品质无法保证混凝土质量，我国混凝土原材料品质无法保证混凝土质量，我国砂石存在的砂石存在的含泥量过高、无级配可言、粒形差，砂含泥量过高、无级配可言、粒形差，砂含石量高等含石量高等问题严
42、重。我国混凝土质量比西方国家问题严重。我国混凝土质量比西方国家的差，主要原因在于骨料的质量；的差，主要原因在于骨料的质量；三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍1 1、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企业业“巧妇难为无米炊巧妇难为无米炊”作为现代混凝土重要组成部分的作为现代混凝土重要组成部分的矿物掺和料，矿物掺和料，没有形成具有规模的、质量稳定的原材料供应产业。没有形成具有规模的、质量稳定的原材料供应产业。优质矿物掺和料供应不足的问题日益显现。西南地优质矿物掺和料供应不足的问题日益显现。西南地区优质粉煤灰供应已经
43、严重不足，混凝土搅拌站买区优质粉煤灰供应已经严重不足，混凝土搅拌站买不到需水量比低、细度细、烧失量较小的优质粉煤不到需水量比低、细度细、烧失量较小的优质粉煤灰。灰。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍1 1、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企业业“巧妇难为无米炊巧妇难为无米炊”混凝土结构的耐久性比强度更重要，混凝土结构的耐久性比强度更重要，而与混凝而与混凝土结构耐久性关系最密切的就是水泥，土结构耐久性关系最密切的就是水泥，只保证高强只保证高强度的水泥并不一定利于混凝土结构耐久性。第一重度的水泥并不一定利于混凝土
44、结构耐久性。第一重要的是匀质性和体积的稳定性。当代混凝土需要开要的是匀质性和体积的稳定性。当代混凝土需要开裂敏感性低的水泥。裂敏感性低的水泥。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍1 1、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企、原材料行业不能供应优质原材料，混凝土企业业“巧妇难为无米炊巧妇难为无米炊”单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂采取单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂采取使用使用助磨剂磨细、掺用助磨剂磨细、掺用 “增强剂增强剂”，细度越来越细，细度越来越细，矿物中矿物中C3SC3S、C3AC3A越来越高，越来越高，增加了开裂敏感性和不增加了开裂敏感
45、性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分。在加在加之使用硬石膏缓凝、水泥供不应求造成的生产混凝之使用硬石膏缓凝、水泥供不应求造成的生产混凝土时水泥温度过高土时水泥温度过高等因素使水泥与外加剂相容性不等因素使水泥与外加剂相容性不好，硬化性能也受到影响。好，硬化性能也受到影响。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍2 2、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰 施工单位不适当地加快工程进度施工单位不适当地加快工程
46、进度,追求施工速度。追求施工速度。政府建设管理机构，没有严格限制和控制过快的工政府建设管理机构，没有严格限制和控制过快的工程进度。其实，程进度。其实，混凝土的耐久性质量尤其需要有足混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证；够的施工养护期加以保证；高早强有损混凝土长期高早强有损混凝土长期性能。早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土性能。早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土 。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍2 2、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰强度与绿色高性
47、能混凝土理念背道而驰 过度追求工程进度过度追求工程进度不仅造成混凝土得不到充分不仅造成混凝土得不到充分养护，同时势必导致混凝土追求高早强。养护，同时势必导致混凝土追求高早强。高早强的高早强的混凝土更易于开裂，在侵蚀性环境中劣化更迅速；混凝土更易于开裂，在侵蚀性环境中劣化更迅速；规范应该修正，足够地强调这一点。规范应该修正，足够地强调这一点。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍u我国专家黄士元实验表明混凝土我国专家黄士元实验表明混凝土2424小时抗压强度小时抗压强度不超过不超过10MPa10MPa左右，或左右，或2828天抗压强度不超过天抗压强度不超过50
48、MPa50MPa可以大大降低开裂的风险。可以大大降低开裂的风险。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍2 2、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰 不适当地加快施工进度不适当地加快施工进度,尤其是对工程进度不适尤其是对工程进度不适当的行政干预。国内一些媒体大加宣传的所谓几个当的行政干预。国内一些媒体大加宣传的所谓几个月就修成一条道路、建成一座大桥或盖成一幢高楼月就修成一条道路、建成一座大桥或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程的工程以及抢工献礼工程,
49、很很可能就是今后注定要花可能就是今后注定要花掉大量资金进行大修的短命工程。掉大量资金进行大修的短命工程。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍2 2、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰 提前完成合同规定施工工期的工程在国外要被提前完成合同规定施工工期的工程在国外要被罚款罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。因为意味着工程质量有遭到损害的可能。工程工程施工速度的不断加快。一再加速的施工进度使得浇施工速度的不断加快。一再加速的施工进度使得浇筑后的
50、混凝土普遍得不到充足时间的养护，且因早筑后的混凝土普遍得不到充足时间的养护，且因早期强度高影响混凝土体积稳定性和抗化学侵蚀性。期强度高影响混凝土体积稳定性和抗化学侵蚀性。三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍三、低碳混凝土技术发展存在的问题与障碍2 2、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期、过分追求工程进度，养护不充分，追求早期强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰强度与绿色高性能混凝土理念背道而驰 事实已经证明：事实已经证明：这对暴露于严酷环境条件下运行这对暴露于严酷环境条件下运行的混凝土结构耐久性是有害的。的混凝土结构耐久性是有害的。我们在建造耐用和我们在建造耐用和环境中持久的混凝土结构时，
