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,但就建筑可持續性的目標而言,如需進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現。
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),增加對環境的忍耐力,從而延長結構的壽命。外加劑還可以減少混凝土生產過程中CO?排放量。
然而,外加劑對可持續性的影響可能很復雜,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標準的高效減水劑。可以通過一定的引氣和水泥化學的共同作用提高漿體均勻性,也可以在低摻量下生產高坍落度混凝土。
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。混凝土含水量可降至160kg/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%,考慮到減少生產建筑材料所需的水量也是可持續發展目標的關鍵因素,因此建筑商可以朝著這個方向在技術上做出改進。
例2
在SCM拌合物中使用高效減水劑和早強劑
遵循上述類似的方法, 將高效減水劑與早強劑結合使用, 也可以進一步減少混凝土的CO?排放,同時解決由水泥置換率較高而引發的強度問題。
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劑, 解決由水泥置換率較高而引發的強度問題。(對于粉煤灰拌合物來說,后期強度通常不是問題。) 這些變化使混凝土的CO?排放量減少了34%。如果允許降低強度,則減少了早強劑的使用,那么CO?的排放量將進一步減少。
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定的小氣泡。當混凝土中在凍結過程中膨脹時,壓力得到釋放。因此,在全球許多易受凍融影響的地區,建筑規范都要求采用AEAs。
引氣劑也有助于增強貧混凝土的和易性。當引氣量增加幾個百分點時,水泥和水的用量會輕微降低,實現理想的和易性,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境影響是相當大的。
因此,單獨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相關的CO?排放量。
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