記者問(wèn)：發(fā)展“低碳混凝土”，我們首先需要重視什么？

覃教授：發(fā)展“低碳混凝土”，首先需要放大視野、通觀全局。特別要強(qiáng)調(diào)的是，要充分認(rèn)識(shí)發(fā)展“低碳混凝土”的重要意義，要把對(duì)發(fā)展“低碳混凝土”重要性、迫切性的認(rèn)識(shí)提高到關(guān)系全球人類生存環(huán)境的高度。

記者問(wèn)：什么是“低碳混凝土”？

覃教授：顧名思義，發(fā)展“低碳混凝土”是針對(duì)混凝土中水泥生產(chǎn)高排放二氧化碳且高消耗煤炭能源的現(xiàn)狀，而提出的一個(gè)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。眾所周知，生產(chǎn)一噸水泥要排放近一噸的二氧化碳，其中有煤的燃燒，還有石灰石的分解。水泥是高排放碳的產(chǎn)業(yè)。對(duì)這個(gè)問(wèn)題，吳中偉先生早在二十多年前就對(duì)快速增長(zhǎng)的我國(guó)水泥工業(yè)的二氧化碳排放數(shù)量之大憂心忡忡。吳中偉先生說(shuō)，我國(guó)是水泥大國(guó)，生產(chǎn)工藝比較落后，但產(chǎn)量在迅速增加，消耗資源消耗能源以及排放出二氧化碳的問(wèn)題越來(lái)越突出。為什么吳中偉先生要強(qiáng)調(diào)這個(gè)問(wèn)題，這不是行業(yè)的問(wèn)題，不是技術(shù)的問(wèn)題，而是涉及到我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題，甚至關(guān)系到人類的生存環(huán)境。所以，吳先生早在上世紀(jì)末就提出要發(fā)展“綠色高性能混凝土”（GHPC），要少用水泥熟料，多用摻合料。他還說(shuō)：應(yīng)該在應(yīng)用技術(shù)方面來(lái)一次大突破，發(fā)展GHPC是當(dāng)前最有效的途徑，用大量工業(yè)廢渣作為活性細(xì)摻料代替大量熟料，最多可達(dá)60％～80％，在GHPC中不是熟料水泥，而是磨細(xì)礦渣和粉煤灰、硅灰等，或它們的復(fù)合，成為膠凝材料的主要組分。

記者問(wèn)：我國(guó)“低碳混凝土”發(fā)展現(xiàn)狀如何？

覃教授：我認(rèn)為，目前業(yè)內(nèi)對(duì)“低碳混凝土”的認(rèn)知水準(zhǔn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到吳中偉先生那時(shí)擔(dān)憂的程度。因此，對(duì)當(dāng)下我國(guó)“低碳混凝土”的發(fā)展現(xiàn)狀不能樂(lè)觀。我們的“低碳混凝土”從理念到實(shí)踐到技術(shù)都滯后，與歐美國(guó)家，尤其是歐洲幾個(gè)工業(yè)國(guó)差距很大。歐洲是混凝土技術(shù)和工藝的發(fā)源地，歐洲的水泥品種很多，其中包括多種摻有少量混合材的硅酸鹽水泥，還有幾種摻有多量混合材的水泥。例如，火山灰水泥里火山灰的含量最大可以到55%；礦渣水泥更加突出，Ⅰ型礦渣水泥礦渣含量在35%—65%，Ⅱ型礦渣水泥礦渣含量在65%-80%，Ⅲ型礦渣水泥礦渣含量可達(dá)81%-95%！而歐洲現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)中90%的水泥都是用復(fù)合水泥。

記者問(wèn)：您認(rèn)為發(fā)展“低碳混凝土”技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是什么？

覃教授：結(jié)合自己近半個(gè)世紀(jì)的工作實(shí)踐和思考，我逐漸認(rèn)識(shí)到：歐洲混凝土中水泥熟料占比大幅度降低，也就是“低碳混凝土”的發(fā)展，使用良好粒形與級(jí)配的骨料極其重要，眾所周知，砂石骨料一般要占混凝土體積的70%以上，它們堆積的空隙率是影響拌合物中漿體需求量和用水量，因此也是影響硬化混凝土各項(xiàng)性能的關(guān)鍵。上個(gè)世紀(jì)七八十年代，歐洲一些國(guó)家，例如法國(guó)，天然砂石資源接近枯竭。八十年代末，我到法國(guó)路橋?qū)嶒?yàn)中心（LCPC）訪問(wèn)進(jìn)修1年多，該中心在混凝土，包括水泥和瀝青混凝土等技術(shù)領(lǐng)域十分先進(jìn)。在參觀其位于法國(guó)西部的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)時(shí)，一眼望去到處都是皮帶機(jī)，當(dāng)時(shí)不明白這是在研究什么呢？多年后才醒悟過(guò)來(lái)：原來(lái)他們當(dāng)時(shí)是在進(jìn)行人工破碎加工骨料如何優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備及其組合研究，目的是使產(chǎn)品的粒形和分級(jí)更合理，依據(jù)研究結(jié)果來(lái)編制標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)后來(lái)最大限度地利用天然資源加工出的骨料，根據(jù)使用要求進(jìn)行配制和生產(chǎn)，獲得堆積體空隙率盡量減小，因此可以滿足大幅度節(jié)省膠結(jié)材（包括水泥、瀝青和聚合物等）用量的效果。1998年乘著到加拿大開(kāi)會(huì)前的時(shí)機(jī)，我到位于渥太華的一個(gè)建筑材料實(shí)驗(yàn)室參觀，看到了他們對(duì)砂石骨料進(jìn)行預(yù)處理，級(jí)配嚴(yán)格，非常到位，顯然這對(duì)于骨料資源從大小顆粒直到微細(xì)粉末，全部“榨干用凈”，充分得到利用（其粒徑分布是從0開(kāi)始，沒(méi)有“篩底”、沒(méi)有廢棄物，也沒(méi)有含泥量一說(shuō)）。其實(shí)，這些工作對(duì)于混凝土向低碳化生產(chǎn)和應(yīng)用，都起到十分關(guān)鍵的作用。

記者問(wèn)：“低碳混凝土”還應(yīng)具有哪些必備特征？

覃教授：提高混凝土耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，也是發(fā)展“低碳混凝土”的應(yīng)有之義。而提高耐久性，要運(yùn)用整體論科學(xué)思想。國(guó)內(nèi)改革開(kāi)放幾十年來(lái)，在混凝土外加劑領(lǐng)域的品種、產(chǎn)量和應(yīng)用技術(shù)等方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，這對(duì)于拌合物從干硬、半干硬態(tài)向易于泵送的塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變；從單純以水泥為膠結(jié)材、大水灰比低強(qiáng)度向摻加多種工業(yè)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變；同時(shí)，水泥生產(chǎn)和運(yùn)輸技術(shù)也在迅速地發(fā)展，活性高、粉磨細(xì)度大、散裝運(yùn)送的方式應(yīng)運(yùn)而生以低水膠比、高早強(qiáng)與高強(qiáng)混凝土配制、生產(chǎn)與施工的需求。這些變化為混凝土材料配制和生產(chǎn)滿足大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要起到重要的作用。但是與此同時(shí)，我們也出現(xiàn)了部分鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)了劣化加速的現(xiàn)象。通過(guò)翻閱國(guó)外文獻(xiàn)得知：當(dāng)今影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最重要的原因，來(lái)自混凝土中的水泥熟料粉磨細(xì)度大、水化快、用量高、溫升大且迅速，造成所謂的熱裂縫（Thermal Cracking），根據(jù)德國(guó)慕尼黑大學(xué)教授Springenschmid率領(lǐng)多位研究生歷時(shí)20余年的研究，發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)代替干縮成為近幾十年來(lái)鋼筋混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂，并且造成結(jié)構(gòu)耐久性危機(jī)的主因。而低碳混凝土正是針對(duì)當(dāng)今水泥活性高、粉磨細(xì)度大，且在混凝土中用量不斷加大帶來(lái)的弊病，通過(guò)采用優(yōu)化骨料填充作用減小其堆積體的空隙率，同時(shí)采用大摻量礦物摻合料，以大幅度降低拌和物用水量、降低水泥用量，獲得滿足工程施工對(duì)拌合物和易性，以及硬化后混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)的目標(biāo)。另外一個(gè)突出的例子，就是北美開(kāi)發(fā)的高性能大摻量粉煤灰混凝土，也是通過(guò)上述各項(xiàng)措施的綜合，以每立方混凝土用水泥150千克，粉煤灰200千克和用水量低至130千克以下配制出來(lái)的。由于優(yōu)化骨料級(jí)配和大摻量粉煤灰良好的填充、減水作用（粉煤灰的密度只有水泥的2/3，200千克粉煤灰相當(dāng)于300千克水泥所占體積）。我自1993年到清華大學(xué)任教，曾承擔(dān)“九五”期間的攻關(guān)項(xiàng)目。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，在石子二級(jí)配（5~10mm和10~20mm各占一半）前提下，用150千克水泥與200千克粉煤灰，用水量105至133千克，配制出強(qiáng)度發(fā)展良好（3天30兆帕、28天50兆帕、1年80兆帕）、水泥用量大幅度減小的高質(zhì)量混凝土。

記者問(wèn)：您對(duì)“低碳混凝土”的技術(shù)路徑有哪些思考？

覃教授：“低碳混凝土”的技術(shù)路徑中至少有以下特征：應(yīng)用級(jí)配和粒形良好的砂石骨料減小空隙率，同時(shí)采用大摻量礦物摻合料以及品質(zhì)良好的外加劑，以獲得低水泥用量、低用水量的混凝土配制與應(yīng)用效果。

發(fā)展低碳混凝土，就是要善用資源，少用水泥熟料，對(duì)環(huán)境友好，以可持續(xù)發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)的混凝土業(yè)一直忽略砂石骨料這個(gè)占填充體積主要組分的品質(zhì)，通常把混凝土生產(chǎn)的資金投向水泥、外加劑，而砂石的采購(gòu)原則，是誰(shuí)家便宜就買誰(shuí)的！于是，陳舊、落后的破碎加工設(shè)備一直占據(jù)著整個(gè)市場(chǎng)，粒形差、針片狀顆粒多、含泥量高的砂石遍布全國(guó)。其實(shí)依我看，這種局面的改變并不難。1993年去廣東一條高速公路工地搞咨詢服務(wù)時(shí)，看到實(shí)驗(yàn)室里堆放著針片狀顆粒很多的石子，就向?qū)Ψ浇忉專哼@種骨料十分影響高速公路的質(zhì)量，需要改變。等到兩年后去又一條高速公路工地時(shí)，驚奇地發(fā)現(xiàn)針片狀顆粒消失了！詢問(wèn)后得知：采石場(chǎng)老板根據(jù)施工方向他們提出的要求，購(gòu)進(jìn)了反擊破等先進(jìn)的加工設(shè)備，通過(guò)客戶較高的支付獲得了補(bǔ)償。但是這只是個(gè)別實(shí)例，大量落后的設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的骨料至今還充斥市場(chǎng)，所謂的“連續(xù)級(jí)配”石子在到處泛濫，其實(shí)里面5~10mm這個(gè)關(guān)鍵粒徑范圍的顆粒幾乎空缺（因?yàn)樗鹬畛浯笫又g空隙的重要作用，缺少它，就只有用砂漿去填充，使得膠結(jié)材和其它粉體用量、用水量高居不下），這種情況迫切需要改變！

近幾年，國(guó)內(nèi)河沙資源日趨枯竭，機(jī)制砂生產(chǎn)與應(yīng)用異軍突起，質(zhì)量也在不斷提升。這為我國(guó)混凝土走向低碳提供了一個(gè)良好契機(jī)。我們要知道，機(jī)制砂與天然砂是兩種材料，應(yīng)用過(guò)程中，不能將機(jī)制砂與河砂簡(jiǎn)單地進(jìn)行置換。因?yàn)闄C(jī)制砂棱角多、表面粗糙，需要用良好的石子級(jí)配去減小空隙率，用更多的漿體去潤(rùn)滑和填充。所以在改善石子級(jí)配的同時(shí)，增大粉煤灰或其他摻合料用量并適當(dāng)增加含氣量，同時(shí)減少水化快、親水性強(qiáng)的水泥用量，是用好機(jī)制砂配制混凝土的“訣竅”。當(dāng)然，提高機(jī)制砂的品質(zhì)，例如將原巖破碎之前，必須篩掉或沖洗掉覆土等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也和前面說(shuō)到的石子加工一個(gè)道理，需要遵循優(yōu)勝劣汰的規(guī)律，要“堤內(nèi)損失堤外補(bǔ)”，獲得一個(gè)整體的、綜合的優(yōu)良效果。

其實(shí)，現(xiàn)今我們身邊就有發(fā)展“低碳混凝土”的非常先進(jìn)的榜樣——重慶大業(yè)集團(tuán)，他們自2004年建站起就自行生產(chǎn)機(jī)制砂石，經(jīng)破碎加工后的砂石還要通過(guò)整形改善粒形，并把生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的大量石粉加入攪拌機(jī)，致使生產(chǎn)和使用的C30混凝土，每立方水泥用量?jī)H120千克?。〒胶狭蠟?80千克）這樣低的水泥用量跟粉煤灰、礦粉、石粉復(fù)合，混凝土拌合物的品質(zhì)保持優(yōu)良、穩(wěn)定，不存在離析泌水，也不存在出現(xiàn)溫度裂縫的擔(dān)憂。我們應(yīng)該大力宣傳這樣的低碳混凝土實(shí)踐典范。

采訪結(jié)束時(shí)，覃教授強(qiáng)調(diào)：發(fā)展“低碳混凝土”，水泥減量勢(shì)在必行。但只要改變觀念，注重砂石骨料的質(zhì)量關(guān)，同時(shí)用好大摻量粉煤灰、礦渣、石粉等工業(yè)固廢，我們就一定能推動(dòng)“低碳混凝土”獲得長(zhǎng)足地發(fā)展。