第三节 混凝土及其制品的绿色化评价

混凝土行业对国民经济有着非常重要的作用,由于产量巨大,造成资源、能源消耗居高不下,同时也带来一系列的环境问题。国家相关部门一方面鼓励混凝土生产企业利用绿色化技术改造原有生产线,提高生产技术水平,另一方面通过制定标准规范,来强制和引导企业节能减排、减少对环境的影响。2014年颁布的《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》,对预拌混凝土行业的清洁生产、污染控制等多方面提出了具体要求,是目前现行的预拌混凝土生产绿色化评价标准。

一、《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》解读

关于混凝土绿色化的标准制定工作处于起步阶段,相关标准较少,亟待国家出台相关的标准进行绿色化导向和对混凝土生产、应用进行规范。令人欣喜的是,由中国建筑科学研究院主编的《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》JGJ/T 328—2014标准在2014年正式颁布了,标准的出台对混凝土绿色化生产将起到引领作用。

JGJ/T 328—2014标准针对高性能混凝土生产过程的各个环节,从以下九个方面提出了绿色化生产和管理的具体技术要求。指标体系依据评价技术要求将预拌混凝土企业绿色生产等级划分为三级:★、★★和★★★。其中★★★企业的绿色化指标要求最高。

1.生产设备

预拌混凝土生产设备主要包括搅拌站(楼)、装载机、运输车、除尘装置、洗车装置和砂石分离机,生产设施包括封闭式集料堆场、粉料仓、配料地仓和沉淀池等。生产设备应符合国家现行标准的相应规定,并应满足绿色生产要求。生产高性能混凝土时,宜选用技术先进、低噪声、低能耗、低排放的搅拌、运输和试验设备和设施,并宜符合下列对搅拌站(楼)、废水收集和处置系统、料仓、集料装卸、处理废弃新拌混凝土的设备设施、运输车的清洗、实时监控系统、原材料计量设备的具体要求。

《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》与其他混凝土生产、运输方面的标准比较,突出了如下几点技术要求。

(1)突出绿色环保要求 提出生产性粉尘控制要求及手段,要求搅拌站(楼)封闭,关键扬尘环节安装除尘装置,并保证其有效运行;提出生产过程的噪声控制要求及手段,对于搅拌主机、装载机等,要求选用低噪声设备,必要时采用封闭方式进行降噪处理。

(2)提出节水设备设施要求及技术手段 包括搅拌层、称量层冲洗水、集料堆场排水、砂石分离机排水、洗车用水等各类生产废水的回收及利用,因地制宜地配备砂石分离机或压滤机等。

(3)提高质量管理控制水平 粉料仓标识并配备料位控制系统;安装实时监控系统;采用电子计量设备等。

上述要求体现了高性能混凝土生产过程展示的绿色环保理念,更加符合混凝土行业可持续发展的根本要求。

2.生产性粉尘控制

生产性粉尘是指高性能混凝土生产过程中产生的总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物和细颗粒物的总称,各颗粒物的空气动力学当量直径分别不大于100μm、10μm和2.5μm,多数为无组织排放方式。混凝土搅拌站(楼)生产性粉尘来源主要包括:原材料运输过程产生扬尘;生产时在粉料筒仓顶部、粉料储料斗、搅拌机进料口部位产生的粉尘;砂石装卸作业产生的粉尘等。对混凝土生产过程控制粉尘排放有利于改善空气质量,降低生产对环境产生的负面影响,避免或减少粉尘扰民现象,保障从业人员的职业健康等。

(1)粉尘浓度控制要求 《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》要求搅拌站(楼)厂界环境空气功能区类别划分和环境空气污染物中的总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物和细颗粒物的浓度控制应符合表5.7的规定。

表5.7 总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物和细颗粒物的浓度控制要求

厂区内生产时段无组织排放总悬浮颗粒物的1h平均浓度应符合表5.8规定。

表5.8 总悬浮颗粒物1h平均浓度技术要求

(2)粉尘检测方法 对生产性粉尘监测方法也做了规定,特别指出了厂界生产粉尘排放监控点的位置、数量、独立性;厂区内生产性粉尘监控点的当日24h细颗粒物平均浓度值限值、监控点位置、独立性;监测参照点大气污染浓度时,参照点的位置、数量、独立性、取值方法。

(3)防尘技术措施 当高性能混凝土的生产性粉尘排放超出标准要求时,宜采取下列防尘技术措施:

①对产生粉尘排放的设备设施或场所进行封闭处理或安装除尘装置;

②采用低粉尘排放量的生产、运输和检测设备;

③利用喷淋装置对砂石进行预湿处理;

④生产性粉尘控制尚应符合现行行业标准《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》JGJ/T 328的相关规定。

3.噪声控制

噪声是指高性能混凝土生产过程中产生的噪声。预拌混凝土搅拌站(楼)主要噪声来源包括:搅拌主机、空压机、运输车、装载机、柴油发动机、水泵等,其噪声值约为85~95dB(A)。控制高性能混凝土生产过程的噪声排放有利于改善生产环境,降低生产过程存在的噪声扰民现象,并有利于保障从业人员的职业健康。

(1)噪声控制要求 《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》要求搅拌站(楼)的厂界声环境功能区类别划分和环境噪声最大限值应符合表5.9的规定。

表5.9 搅拌站(楼)的厂界声环境功能区类别划分和环境噪声最大限值

注:本规程中的环境噪声限值是指等效声级。

厂区内噪声敏感建筑物的环境噪声最大限值应符合表5.10的规定。

表5.10 厂区内噪声敏感建筑物的环境噪声最大限值

(2)噪声监测方法 对噪声监测时,其测点分布和监测方法除应符合现行国家标准《声环境质量标准》GB 3096和《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB 12348的规定外,尚应符合下列规定。

①当监测厂界环境噪声时,应在厂界均匀设置四个以上监控点,并应包括受被测声源影响大的位置;

②当监测厂区内环境噪声时,应在厂区的集料堆场、搅拌站(楼)控制室、食堂、办公室和宿舍等区域设置监控点,并应包括噪声敏感建筑物的受噪声影响方向;

③各监控点应分别监测昼间和夜间环境噪声,并应单独评价。

(3)噪声控制措施 当高性能混凝土的生产噪声超出标准要求时,宜采取下列降低噪声的技术措施。

①对产生噪声的主要设备设施应进行降噪处理;

②搅拌站(楼)临近居民区时,应在对应厂界安装隔声装置;

③选用噪声较低的布料机或装载机也是常用的有效方法之一;

④噪声控制尚应符合现行行业标准《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》JGJ/T 328的相关规定。

4.生产废水和废浆处理利用要求

生产废水和废浆是指高性能混凝土生产过程中因清洗混凝土搅拌设备、运输设备和搅拌站(楼)出料位置地面所形成的含有较多固体颗粒物的液体。混凝土搅拌站(楼)生产废水和废浆来源主要包括:冲洗搅拌主机和运输车;冲洗厂区路面;由砂石分离机或压滤机所生成;冲洗搅拌站(楼)出料位置地面、计量层和搅拌层等。对预拌混凝土生产废水和废浆进行循环利用,不仅有利于节约宝贵水资源,降低乱排放带来的环境压力,而且有利于降低生产成本等。

(1)废水废浆控制要求 《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》对生产废水处置系统等专用设备、废水和废浆利用方式、质量控制和监测方法进行了详细规定。要求生产高性能混凝土时,不得向厂区以外直接排放生产废水和废浆,应严格控制生产废水和废浆排放。

①生产废水处置系统 预拌混凝土生产企业应配备完善的生产废水处置系统,可包括排水沟系统、多级沉淀池系统和管道系统。排水沟系统应覆盖连通搅拌站(楼)装车层、集料堆场、砂石分离机和车辆清洗场等区域,并与多级沉淀池连接;管道系统可连通多级沉淀池和搅拌主机。

②废浆压滤 当采用压滤机对废浆进行处理时,压滤后的废水应通过专用管道进入生产废水回收利用装置,压滤后的固体应做无害化处理。

③生产废水和废浆循环利用 经沉淀或压滤处理的生产废水可用于硬化地面降尘和生产设备冲洗。当生产废水和废浆用于生产高性能混凝土时,应符合本标准中的相关具体要求。

(2)废水、废浆检测方法 生产废水的检测方法应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ 63的规定。废浆的固体颗粒含量检测方法可按现行国家标准《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB/T 8077的规定执行。

(3)废水、废浆应用要点 不宜用于制备高性能混凝土中的预应力混凝土、装饰混凝土、高强混凝土和暴露于腐蚀环境的混凝土;不得用于制备使用碱活性或潜在碱活性集料的混凝土。

5.原材料进场与储存

原材料的运输、装卸和存放应采取降低噪声和防尘的措施,并保持清洁卫生,符合环境卫生要求。此外,大宗粉料不使用袋装方式,原材料在进场和储存过程降噪、防尘,保持环境卫生等均为高性能混凝土绿色生产的重要技术要求。

6.计量

计量是高性能混凝土生产的核心环节,精确的计量对于生产高性能混凝土具有重要意义。计量过程中还应注意控制噪声和粉尘排放。传统混凝土生产方式会在计量过程中伴随大量的粉尘,而安装除尘装置并定期更换滤芯是实现高性能混凝土绿色生产的重要手段。

7.搅拌

混凝土企业应严格控制搅拌过程的噪声和粉尘排放。在混凝土搅拌过程同样伴随噪声和粉尘排放,因此控制搅拌环节粉尘排放或降低噪声同样是高性能混凝土绿色生产的重要内容。

8.运输

搅拌运输车出入厂区时宜使用循环水进行冲洗以保持卫生清洁,冲洗运输车产生的废水可进入废水回收利用设施。在高性能混凝土运输过程中,还应利用定位系统监控车辆运行、保持车辆出入卫生、回收利用洗车用水以及确保运输车(机动车)污染物排放达标,上述措施不仅提高运输效率和废水利用率,而且有利于环保。

9.绿色生产监测

绿色生产监测是指对高性能混凝土生产过程产生的废浆、生产废水、生产性粉尘和噪声等定期进行监测。绿色生产监测包括第三方监测和自我监测两种方式,第三方监测可作为绿色生产的评价依据,自我监测则是为了企业自身绿色生产水平控制。《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》要求绿色生产监测应符合下列要求:

①第三方监测机构应具有相应法定资格;

②监测时间应选择满负荷生产时段;

③监测频率最小限值应符合表5.11的要求;

表5.11 废浆、生产废水、生产性粉尘和噪声的监测频率最小限值

④检测结果应符合技术规程的要求。

生产绿色化是高性能混凝土的重要特征,对高性能混凝土生产过程所产生的废浆、生产废水、生产性粉尘和噪声按规定频率进行监测是确保绿色生产持续有效运行的手段,也是评价绿色生产等级的重要条件。第三方监测机构要具备法定授权的粉尘、噪声和水检测资格,其提供的绿色生产监测结果应具有客观公正性。自我监测具有较大灵活性,即可根据生产季节不同、重要原材料或生产工艺变化,以及生产过程出现粉尘或噪声异常等现象,及时监测并根据监测结果采取改善措施,以保证绿色生产具有动态稳定性。高性能混凝土生产企业可增加第三方监测频率来替代自我监测,但是不能增加自我监测频率来替代第三方监测。高性能混凝土满负荷生产时,粉尘浓度和噪声声级通常会达到最大值,此时监测并控制偏于严格,但是它对于改善我国空气质量,引导生产企业加大绿色生产投入具有积极意义。

二、混凝土工业绿色化评价的发展趋势

混凝土也是一种典型的传统材料,传统混凝土的绿色化被再一次提上日程,21世纪的混凝土技术发展面临着前所未有的巨大挑战。近年来,混凝土科技工作者一方面在材料性能与结构方面开展系统工作,更重要的一个方面是在混凝土减轻环境负荷方面的研究与开发工作。绿色高性能混凝土(green high performance concrete,GHPC)是混凝土未来发展的方向。它基于对混凝土耐久性的设计,兼具可持续发展和绿色环保的概念。

目前,围绕绿色高性能混凝土的研究主要集中在如下几个方面:

①能够替代天然砂、石资源的各种新原料;

②能够降低生产过程中能耗的工艺措施;

③生产和使用过程中的各种废弃物的资源化利用;

④开发新型绿色原材料,如低能耗水泥、环保型化学外加剂等;

⑤能够降低生产过程中人力消耗、噪声污染、粉尘污染的工艺措施;

⑥能够改善混凝土微观结构、提高混凝土的耐久性科学理论和新技术。

可以预测,随着研究工作逐步深入,这些以降低资源和能源消耗、增加废弃物再利用和降低环境负荷为出发点的新成果将在混凝土及制品的生产过程中得到应用。混凝土生产将在原有技术工艺的基础上,降低消耗,减少污染排放,逐步实现环境友好与协调。这些具有较低环境负荷的新产品、新技术和新工艺也将被列入对混凝土绿色化的评价里去,并将增加相应的具体技术要求以逐步完善混凝土绿色化评价标准。

综上所述,标准推动创新,标准推动改变,标准使世界更安全,环境与标准紧密相连。随着水泥混凝土生产绿色化评价标准更加系统、更加科学和更加有效,必将有力引导我国混凝土这个传统行业更加扎实地向绿色化迈进,更好地建设我们的家园!