使用混凝土外加劑降低建筑CO?排放量的3種方法
混凝土幾乎被用于任何建筑場景,但就建筑可持續(xù)性的目標(biāo)而言,如需進(jìn)一步減少建筑物的碳足跡,可以考慮使用混凝土外加劑的方法來實(shí)現(xiàn)。
混凝土外加劑可以用來減少水泥用量,允許使用更多輔助膠凝材料(SCMs),增加對環(huán)境的忍耐力,從而延長結(jié)構(gòu)的壽命。外加劑還可以減少混凝土生產(chǎn)過程中CO?排放量。
然而,外加劑對可持續(xù)性的影響可能很復(fù)雜,涉及許多變量。下面三個例子說明了外加劑有助于減少混凝土CO?排放的幾種方法。
超塑化劑是符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)的高效減水劑。可以通過一定的引氣和水泥化學(xué)的共同作用提高漿體均勻性,也可以在低摻量下生產(chǎn)高坍落度混凝土。
例1
在SCM拌合物中使用高效減水劑
高效減水劑可以用來減少拌合物中的用水量,從而降低有效水灰比(w/c)。艾布拉姆斯定律允許用輔助膠凝材料(如粉煤灰)替代水泥,同時保持等效強(qiáng)度。例如,使用超塑化劑處理水灰比水泥用量為350kg/m3、水用量為200kg/m3的混凝土?;炷梁靠山抵?60kg/m3,減少用水量20%。
減少水分后,可以用84kg/m3的粉煤灰替代70kg/m3的水泥用量,從而使水灰比為0.445。也可以在拌合物中加入一些沙子,以保持同等的體積。
這樣可以使混凝土的CO?排放量減少19%,考慮到減少生產(chǎn)建筑材料所需的水量也是可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵因素,因此建筑商可以朝著這個方向在技術(shù)上做出改進(jìn)。
例2
在SCM拌合物中使用高效減水劑和早強(qiáng)劑
遵循上述類似的方法, 將高效減水劑與早強(qiáng)劑結(jié)合使用, 也可以進(jìn)一步減少混凝土的CO?排放,同時解決由水泥置換率較高而引發(fā)的強(qiáng)度問題。
使用相同摻量的高效減水劑, 我們可以將拌合物的含水量降低到169 kg/m3, 水泥用量降低到175kg/m3。然后用210kg/m3的粉煤灰替代水泥,其水灰比為0.44。
然而, 這次我們使用了早強(qiáng)劑, 解決由水泥置換率較高而引發(fā)的強(qiáng)度問題。(對于粉煤灰拌合物來說,后期強(qiáng)度通常不是問題。) 這些變化使混凝土的CO?排放量減少了34%。如果允許降低強(qiáng)度,則減少了早強(qiáng)劑的使用,那么CO?的排放量將進(jìn)一步減少。
例3
使用引氣劑
引氣劑(AEAs)是一種表面活性劑,其作用是在混凝土中引入穩(wěn)定的小氣泡。當(dāng)混凝土中在凍結(jié)過程中膨脹時,壓力得到釋放。因此,在全球許多易受凍融影響的地區(qū),建筑規(guī)范都要求采用AEAs。
引氣劑也有助于增強(qiáng)貧混凝土的和易性。當(dāng)引氣量增加幾個百分點(diǎn)時,水泥和水的用量會輕微降低,實(shí)現(xiàn)理想的和易性,從而適度減少(~3%)CO?排放。然而,考慮提高耐久性等因素時,對混凝土生命周期的環(huán)境影響是相當(dāng)大的。
因此,單獨(dú)或組合使用混凝土外加劑,在一定程度上是可以減少與混凝土生產(chǎn)相關(guān)的CO?排放量。
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