如何指定低碳混凝土

作者:珍妮布里奇

发表的日期

2020年8月6日

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如何指定低碳混凝土

指导
作者

珍妮布里奇

发表的日期

2020年8月6日

作者

珍妮布里奇

价格

免费的

混凝土中心的珍妮·伯里奇讨论了一种更可持续的混凝土方法。

在全球范围内,混凝土是仅次于水的第二大使用材料。在英国,我们每年生产约1.09亿吨预拌混凝土和预制混凝土产品(2017年数据)。因此,作为结构工程师,我们每年都要指定大量的混凝土。

我们中越来越多的人正在努力减少碳足迹,并开展低碳密集型项目。我们可以这样做的方法之一是看看我们如何指定我们使用的混凝土。


混凝土混合料和内含二氧化碳

混凝土是由骨料、水泥和水制成的。外加剂可以(通常是)包括在混合物中。在不同元素的含碳量方面,团聚体和水具有非常低的含碳量。本地采购的初级聚集体含有约4kgCO的内含碳2/吨。它就是水泥,构成了混合物的10-15%,其中包含了大部分的内含碳。

所有混凝土到BS85001以硅酸盐水泥(CEM1)为基础,但大多数含有添加剂或其他胶凝材料。这些包括:

  • 磨粒高炉矿渣(GGBS)
  • 粉煤灰
  • 硅灰
  • 石灰粉
  • Pozzalana

这些添加物的含碳量比CEM1低得多。通过指定包括添加物的水泥,可以显著节省混凝土的隐含碳。

下表给出了通过指定不同的水泥可以实现的节约。


水泥三元共混物

自去年BS8500的最新版本发布以来,水泥的三元共混已经被允许。这些公司使用CEM1和两种类型的添加剂,通常是石灰石细粉和粉煤灰或GGBS。

所有这些水泥都基于CEM1,但也有可以使用PAS 8820指定的地聚合物或碱活化胶凝材料(AACMs)2.这是一个由BSI制作的公开的规范。它们通常以GGBS为基础,由加入混合物中的一种化学物质激活。


添加量和强度增益

值得注意的重要一点是,混凝土中添加的比例越高,混凝土的强度增长越慢。如果混凝土不需要迅速敲击或在浇筑后不久就支撑荷载,这可能不会影响方案。

例如,地基经常是在地面上浇筑的,随着工程的进展,荷载的施加速度很慢。虽然标准混凝土强度规定为28天,但使用IIIB水泥制成的混凝土在该阶段仍将获得强度。56天的强度可能比28天的强度大40%。

设计师可以通过指定56天的强度来利用这一点。考虑到这一变化,设计需要稍作修改,但在具体CO上会有一定的节省2获得了。

需要有一个更快的强度增加的元素,如悬挂板或后张拉元素,不能使用这一好处。然而,他们仍然可以使用添加,不需要限制使用CEM1。已经有几个项目使用了CEMIIIB后张拉悬吊板。混凝土生产厂家可以在混凝土中加入助燃剂,以改善混凝土的凝结时间。


减少混凝土所需的水泥

混凝土的胶凝元素是混凝土中包含碳的主要来源。这意味着值得集中精力减少混凝土所需的水泥。高强度的混凝土需要更大比例的水泥,因此高强度混凝土中的隐含碳比低强度混凝土每立方米更大。

然而,使用高强度混凝土可以减少混凝土体积,研究表明,高强度混凝土溶液总体上具有较低的隐含碳。使用结构上高效的部分,如肋板或空板,也减少了混凝土的体积,从而减少了碳的嵌入。

超塑化剂外加剂还可以通过降低水/水泥比来帮助降低隐含碳。这为相同数量的水泥提供了更强的混凝土。

大多数大型混凝土生产商都生产低碳专用混凝土。这些配方是为了将隐含碳保持在一个给定的水平。他们很乐意为项目的位置和需求提供建议。

降低混凝土含碳量的小贴士:

  • 通过允许添加来减少CEM1的使用
  • 除非必要,不要使用小骨料,最大不能超过20mm
  • 使用适当的混凝土强度
  • 考虑在适当的时候指定56天或90天的强度
  • 允许使用外加剂

进一步的阅读


指定可持续混凝土,MPA混凝土中心

参考文献


1英国标准学会。BS8500-1:2015 + A2:2019:混凝土- BS EN 206英国标准的补充。BSI, 2019

2英国标准学会。PAS8820:2016:建筑材料。碱活化胶凝材料及混凝土。规范。BSI 2016

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