第十章 地球环境、资源、能源与建筑材料.doc

第十章 地球环境、资源、能源与建筑材料 10.1地球环境的恶化与新材料 10.1.1人类面临的主要环境问题 10.1.2环境恶化对建筑物及其材料的影响 1、大气中CO2浓度增大 （1）大气中CO2浓度的增大，以及由此而引起的地球表面温度上升，即所谓的温室效应的共同作用，将加速混凝土材料的中性化速度。——会引起钢筋混凝土中的钢筋腐蚀生锈，混凝土保护层开裂，最好导致钢筋混凝土整体结构的破坏。 （2）提高混凝土抗碳化性能的对策 提高混凝土自身的密实度 其次，在混凝土表面涂刷高分子涂料，形成密实的膜层 或者在钢筋表面涂刷环氧树脂类的高耐久性涂料，直接起到保护钢筋的作用。 还有采用高耐蚀性的新型长纤维材料，代替钢筋，例如碳纤维增强塑料等。 2、酸雨对建筑物的影响 （1）正常雨水PH值为5.6，从20世纪70年代开始，世界各国陆续出现PH4的酸性雨。 （2）酸雨对植物的生成有不利影响； （3）酸雨对建筑物也有不良影响，对大理石类的石造建筑物和雕刻品受到严重腐蚀。 3、臭氧层的破坏与有害紫外线的增强 （1）由于现代社会制冷设备、机械的大量使用，汽车数量的增加，向大气中排放的氟利昂有害物质逐年增加，使臭氧层受到严重破坏。 （2）臭氧层 是波长在300nm以下的紫外线照射的一道天然屏障。 （3）臭氧层浓度降低，地球上受紫外线照射量增大，对建筑物的破坏体现在有机建筑材料的老化速度加快。 4、工业生产对周围环境的污染 利用固体垃圾作为建筑材料的原材料，一方面能够减少固体垃圾对环境的污染，同时也为建筑材料的生产提供原材料资源。 （1）粒化高炉矿渣 水淬高炉矿渣，玻璃体的含量大于80％，主要化学成分为活性SiO2、Al2O3和CaO 将矿渣单独磨细，细度达到400m2/kg以上，作为矿物细掺料直接用于混凝土中，最多可达到70％，对水泥的水化热、耐腐蚀性等性能具有改善作用，同时对混凝土的微观结构具有微填充作用 细度达到600m2/kg以上的磨细矿渣，作为高性能混凝土中的主要组分，或者作为第二胶凝材料已经是不可缺少的组分，其价格已经超过了普通的硅酸盐水泥。 （2）粉煤灰 燃烧前要将煤破碎成煤粉，在高温燃烧过程中形成玻璃微珠，其主要化学成分是活性SiO2、Al2O3和少量的CaO； 掺入水泥或混凝土中可以发挥活性效应、形态效应和微粒填充作用，改善混凝土的工作性，使混凝土的微观结构更加密实。目前我国的粉煤灰绝大部分得到有效利用。 （3）城市垃圾及废弃混凝土 城市垃圾主要有下水道污泥、塑料、玻璃以及金属易拉罐等。 用于建筑材料的主要研究成果有利用下水道污泥作为生产水泥的原材料、或烧制混凝土的骨料，这些研究成果已经在日本达到了实用化生产程度。 10.2资源的枯竭与新材料开发 土木建筑工程是人类与自然界进行物质交换量最大的活动。因此，人类必须开发节省资源的建筑材料，同时要提高材料的耐久性，延长使用寿命，并且要实现资源的可循环利用性 10.2.1混凝土的骨料资源 硅酸盐水泥作为胶结材料的混凝土用量越来越大，大量开山、采石，挖河床取砂，许多国家和地区已经没有可取的碎石和砂子，混凝土的骨料资源出现了严重危机 海砂利用的可能性 资源很丰富，但含有盐分、氯离子和硫酸根离子对钢筋混凝土有很强的侵蚀作用；海砂颗粒较细，且粒度分布均一，很难形成级配；有些海砂往往混入较多的贝壳类轻物质 对盐分的处理方法有： 散水自然清洗法 机械清洗法 自然放置法 废弃混凝土再生骨料 （1）废弃混凝土的再利用最早开始于欧洲，1976年，以当时的西德、比利时和荷兰为主成立了“混凝土解体与再利用委员会”，开始研究废弃混凝土的消化与再生利用，并且将废弃混凝土再生骨料用于高速道路等实际工程 （2）美国于1982年和日本建设省于1981年开始启动，废弃混凝土作为再生骨料的研究已经走向实用化阶段； （3）我国混凝土结构物的废弃、解体处理的高峰时期还没有到来，废弃混凝土的再生利用，尤其在作为再生骨料方向的研究还没有正式启动。 废弃混凝土的再利用及需要解决的问题 最初主要用于填埋基础、路基等，还有许多问题没有得到圆满的解决：例如建筑物解体时钢筋与混凝土的分离技术，破碎后的混凝土中原有的骨料和硬化砂浆块的分离技术。 与普通混凝土相比，使用再生骨料的混凝土需水量增大，强度、弹性模量降低，收缩增大，抗冻性等性能也有所降低。再生骨料替代率控制在30％以下，则混凝土的性能没有明显降低。 人造骨料 （1）一般以天然的膨胀页岩或工业废渣、城市垃圾、下水道污泥为原材料，对环境保护有积极的作用； （2）工业废渣有高炉水淬矿渣、电炉氧化矿渣、铜渣、粉煤灰等为原材料，经高温煅烧而成。 （3）以水淬矿渣为原料制造的骨料和以下水道污泥为原材料生产的轻骨料，还有粉煤灰陶粒、粘土页岩陶粒等人造轻骨料。 10.2.2木材与森林资源 1、木