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UHPC与可持续发展
a000000.com2019-09-27

“节能减排”是现在社会可持续发展的主题。水泥消费的二氧化碳排放量,约占世界总排放量的5%[1]。近年来,水泥产业固然勤奋减排,但远远不能抵消水泥产量快速增长而增长的碳排放。发展中国家的水泥需求和产量还会持续增长,估计在2005~2050 年时期,水泥消费的碳排放会再增加2.5倍[2]。提高水泥特别是熟料的利用服从,以及低落混凝土的水泥用量和需求量,是水泥和混凝土产业节能减排的主要手腕之一。
B.L.Damineli等提出了权衡水泥利用的两个生态服从目标[2]:胶凝质料浓度指数bi(binder intensity )和碳浓度指数ci(CO2 intensity )。bi = b/p,ci = c/p,p暗示混凝土到达的机能,b为单元体积混凝土的胶凝质料用量(kg/m3),c为单元体积混凝土原材料消费运输发生的CO2排放量(kg/m3)。混凝土机能p普通接纳28 d尺度抗压强度(MPa),指数bics(cs-compressive strength,代表抗压强度)表达“每发生1MPa抗压强度的胶凝质料用量”;指数cics则表达“每发生1MPa抗压强度的碳排放量”。统计数据显现,在中低强度范畴(50MPa以下),bics指数普通在10~20 kg/m3•MPa范畴,随混凝土强度增大而趋于低落;在高强范畴(60MPa以上),bics指数趋势于5 kg/m3•MPa程度,见图1a。一样,cics指数普通在1.5~15 kg/m3•MPa范畴,随混凝土强度增大也呈降落趋向,见图1b。利用本地原材料削减运输,低落水泥用量、熟料料用量或利用较高强度混凝土,均有助于低落混凝土的碳排放。cics与bics没有较着的相关性,因而两者有可能同时到达低程度。

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利用UHPC构成的统计数据[3],能够计较UHPC的胶凝质料浓度指数bics。无粗骨料UHPC-fi,均匀水泥用量833 kg/m3,均匀硅灰用量为水泥的24%(即200kg/m3),均匀抗压强度为162 MPa,得均匀bics = 6.4kg/m3•MPa;有粗骨料UHPC-ca,均匀水泥用量715kg/m3,均匀硅灰用量为水泥的22%(即157kg/m3),均匀抗压强度为178 MPa,得均匀bics = 4.9 kg/m3•MPa。可见,UHPC的bics 在5 kg/m3•MPa阁下,属于最高服从利用胶凝质料或水泥的混凝土。碳浓度指数cics计较阐发相对庞大,但从图1b显现的趋向看,UHPC的cics也处于5 kg/m3•MPa以下的低程度。原材料本地化,利用粗骨料,利用粉煤灰或矿粉替换部门水泥,等等,可有用低落UHPC的碳浓度指数。
用胶凝质料浓度和碳浓度指数评价,UHPC既有利于提高水泥的利用服从,也有利于减小碳排放,属于环境友好的工程质料。经由过程详细工程构造的计较比力,能够量化表现UHPC的节材、节能和减排结果。图2a为典范的钢梁-钢筋混凝土桥面板复合构造公路桥,图2b为TT型梁UHPC梁板一体公路桥。两个桥的材质与构造差别,长度、宽度和功用完全相同。下表具体阐发计算了两个桥利用的质料量、能耗和温室气体排放量。比照可见,UHPC桥节材体积为24%,节材重量为35%;节能54%;削减间接排放CO2和全球变暖潜能GWP(当量CO2排放)别离到达59%和44%[4]。
上述阐发证实,作为构造工程质料,UHPC节材、节能和减排感化明显。假如将UHPC构造的超长使用寿命归入效能评价,或以构造的期限周期为根底停止计较评价,UHPC的节材、节能和减排感化还会成倍增大。

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