Методы и практика устойчивого бетонного строительства - Строительство и ремонт

Устойчивое строительство из бетона – это шаг к экологичным и безопасным методам строительства из бетона для решения глобальных экологических проблем.
Бетон – это строительный материал, который широко используется во всем мире. Количество произведенного, использованного бетона и его влияние на окружающую среду являются важной частью глобальных экологических проблем.
Воздействие бетона происходит на разных этапах от добычи сырья до окончания срока службы конструкции. Глобальное потепление из-за выброса CO2, увеличение размеров свалок и загрязнение окружающей среды – результат этого воздействия.
Растущая плотность населения и увеличивающийся спрос на бетон усугубляют ситуацию. Таким образом, необходимо переходить на устойчивые методы строительства из бетона.

Методы достижения устойчивого бетонного строительства

Использование смешанных цементов:
Повышение энергоэффективности

Оценка жизненного цикла бетона:

Оценка жизненного цикла применяется для лучшего понимания и оценки воздействия бетона на окружающую среду. Для оценки воздействия на окружающую среду необходимо рассмотреть все этапы жизненного цикла бетона (рис. 1):

Рисунок 1 Этапы, рассматриваемые для оценки воздействия на окружающую среду

1. Производство бетона

Цемент, заполнитель и вода являются основными компонентами бетона. Каждый из них состоит из сырья с потреблением энергии и образованием отходов.
Отсюда становится очевидным, что этап производства может считаться наиболее важным с экологической точки зрения и привлекает внимание как правительства, так и общественности.
Цемент производится путем соответствующего смешивания с глиной, и полученная смесь нагревается во вращающейся печи до температуры 1450C. При этой температуре происходят химические превращения, и основной материал превращается в клинкер, а после охлаждения измельчается в прокатных станах для получения цементного порошка, во всех этих процессах интенсивно расходуется энергия с выбросом CO2.
Известняк представляет собой в основном карбонат кальция CaCO3 и получается в результате добычи, при нагревании CaCO3 разрушается и выделяет выбросы в результате производства клинкера и сжигания ископаемого топлива для получения энергии, необходимой для производственного процесса Рисунок 2.

Рисунок 2 процент CO2, производимого в результате потребления энергии и химических реакций.

Агрегаты и песок отвечают примерно за 30% всех выбросов CO2 при производстве бетона. Среднее потребление бетона составляет 1 тонну в год на одного человека, при этом выделяется 1 тонна CO2 на 1 тонну произведенного цемента, что составляет 7% от общемировой эмиссии.

2. Бетонное строительство

На этом этапе, вероятно, выделяется меньшее количество парниковых выбросов по сравнению с производством. Однако эффективность этого этапа нельзя игнорировать. Дозирование бетона является одним из влияющих факторов.
Электроэнергия используется для смешивания компонентов бетона в высоко расположенном контейнере в дополнение к небольшому количеству топлива, потребляемому небольшими грузовиками, используемыми для перемещения первичных материалов; в результате замеса образуется 0,0033 т CO2/м3 выбросов.
Для транспортировки бетона используется дизельное топливо, которое выделяет 0,009 т CO2/м3 пустой обратной дороги.
Такие работы на месте, как перекачка, вибрирование и отделка используется топливо (1,5 л/м3 перекачиваемого бетона), иногда бетон перекачивается краном вместо перекачки, поэтому (2×1,5 л/м3), чтобы учесть другой тип перекачки, выбрасывает 0,009 т CO2/м3.
Электрическое перемешивание на этом этапе происходит наибольшее количество выбросов CO2. Из-за использования гигантского количества бетона во всем мире и большинства проектов с использованием завода готовых смесей, большое количество воды расходуется на промывку оборудования и отверждение бетона для достижения необходимой прочности в суровых условиях, в результате чего сбрасывается большое количество загрязненной воды; чистая вода используется для предотвращения химических реакций.

Выброс CO2 при дозировании бетона

3. Срок службы бетона

Самым большим недостатком бетона является износ, который участился во многих странах. Оно не только влияет на общественное производство, но и оказывает значительное пагубное воздействие на ресурсы, окружающую среду и безопасность.
Отсутствие достаточной и контролируемой долговечности в дополнение к обслуживанию бетонных конструкций приводит к потреблению большого количества энергии и образованию значительного количества отходов. Из этого становится ясно, что постоянное обслуживание и ремонт влияют как на экономику, так и на окружающую среду.

4. Снос бетонных конструкций

Демонтаж бетонных конструкций и транспортировка потребляют около 0,2% от всего энергопотребления при оценке всего жизненного цикла. Демонтаж бетонных конструкций может быть дорогостоящим процессом.

Методы достижения устойчивости бетонного строительства

Ниже перечислены методы достижения устойчивости бетонного строительства:

Использование смешанных цементов:

Большая часть CO2 выделяется при производстве клинкера из-за кальцинирования и потребления энергии. Эти выбросы можно сократить, используя смешанный цемент, в котором часть клинкера заменяется промышленным продуктом, таким как шлак.
Смешанный цемент не только снижает выбросы парниковых газов при кальцинировании, но и уменьшает потребление энергии.

Повышение энергоэффективности

Снижение выбросов от использования электроэнергии и топлива может быть достигнуто за счет повышения энергоэффективности, что также приводит к снижению себестоимости продукции. Модернизация, модификация и замена оборудования с целью повышения его эффективности для производства цемента.
При производстве цемента используется большая доля энергии, которая поступает от сжигания топлива, поэтому можно добиться значительного снижения энергозатрат путем снижения эффективности использования топлива. Изменение технологии производства цемента является еще одним способом повышения энергоэффективности.

Таблица 1: Варианты повышения энергоэффективности процесса производства цемента

Удаление двуокиси углеродаСнижение содержания CO2 может быть достигнуто путем использования метода удаления CO2. В этом методе во время или после процесса производства CO2 отделяется и затем удаляется из атмосферы. Процедура этого метода делится на три этапа: сушка и сжатие CO2, передача регенерированного CO2, хранение или утилизация.
1- Низкоуглеродное топливо вместо высокоуглеродногоИспользование топлива с более низким содержанием CO2 является методом снижения выбросов. Поэтому использование топлива из отходов или природного газа вместо угольного топлива уменьшает количество CO2 и минимизирует захоронение отходов.
Существует множество альтернативных видов топлива, которые могут быть использованы для этой цели, например, газы нефтеперерабатывающих заводов, минеральное масло и древесные отходы.
2- Продление срока службы бетона: как продлить срок эксплуатации бетона является наиболее важным фактором, поскольку это не только уменьшает количество отходов от сноса существующих зданий, но и экономит первичные материалы. Очень важна долговечность, которая напрямую связана со сроком службы бетона.
3- Переработка отходов: состоит из щебня и каменной кладки, которые могут быть использованы в качестве крупного и мелкого заполнителя. Эта стратегия экономична, особенно в тех странах, где запасы сырья уже исчерпаны, и использование переработанных отходов лучше, чем дорогостоящее сырье и дорогая транспортировка.
По оценкам, для производства бетона используется 1 триллион литров воды, большая часть которой пригодна для питья. Около 3% воды на Земле является пресной, и она будет редка на большинстве континентов, поэтому вторичное использование воды может стать ответом на эту проблему.
При использовании текстиля, обладающего водопоглощающими свойствами, для твердения, лучшей сортировке заполнителей, увеличении использования суперпластификатора и добавок количество используемой воды может быть сокращено вдвое.
4- Ответственность правительства, компаний и экологических активистов: опасность выбросов очень велика. Это может побудить производителей и строительные компании к внедрению методов, направленных на снижение выбросов парниковых газов.
Более того, правительство обязано обеспечить соблюдение экологических правил, ввести налоги на выбросы CO2 и заставить компании рассматривать охрану окружающей среды как важную цель, например, использовать медленное плановое строительство, таким образом увеличивая использование дополнительных материалов, например, если было произведено 1625 тонн цемента, то при использовании 18,5% дополнительных материалов выбросы CO2 сократились бы на 300 миллионов тонн.

Читайте далее: