土木工程材料与生态环境

土木工程与生态环境 土木工程材料与生态环境 06环境工程3班 陈侃 200630230305 摘要：土木工程材料是应用最广，用量最大的材料。土木工程材料与经济建设，人民生活水平密切相关。长期以来，土木工程材料主要依据建筑物及应用部位对材料提出的力学性能与功能要求进行开发，而不顾及其对生态环境的影响。目前，保护生态环境，节约资源和发展循环经济已成为全人类的共同目标，土木工程材料的生产，使用和废弃都必须考虑其余生态环境的关系。 关键词：环境 影响 生态水泥 正文： 一，全球环境状况。 环境是人类周围一切物质，能量和信息的总和。环境污染的实质在于，人类经济活动索取资源的速度超过了资源本身及其替代品的再生速度以及向环境排放废弃物的数量超过了环境本身的自净能力。 由于资源过度消耗，人口激增以及环境污染等影响，目前全球有10大环境污染问，包括生物多样性日益减少，全球气候持续变暖，森林面积锐减，大气污染状况持续恶化，水体污染日趋严重，固体废弃物污染不断增加，酸雨蔓延，海洋污染日益严重，臭氧层不断破坏，土地荒漠化趋势增加等。 尽管发达国家的空气污染，水污染等环境问题得到了一定程度的治理，但并没有从根本上解决经济发展过程中产生的各种环境污染。而且，在一些环境污染得到改善的同时，另一些环境问题却变得日益严重，如工业废物，生活垃圾的剧增等。 总之，环境问题正变得复杂化，多样化和全球化，使得人类不得不对以往的发展模式进行反思和总结，努力寻找新的发展模式；在提高经济效益，改善人类生活的同时，保护环境，维持全球范围的生态系统平衡，实现社会，经济的可持续发展。特别是作为发展中国家的中国，人口众多，人均资源少，生态环境脆弱，发展水平低；因此，在创造经济增长奇迹的同时，努力改善生态环境状况，寻求环境与社会，经济，人口相协调的可持续发展道路，具有重要的战略意义和现实意义。 二，土木工程材料对环境的影响。 土木工程材料是应用最广，用量最大的材料，主要包括水泥，混凝土，建筑玻璃，建筑装饰装修材料等。土木工程材料与经济建设，人民生活水平密切相关。长期以来，土木工程材料主要是依据建筑物及其应用部位对材料提出的力学性能与功能方面的要求进行开发的。具体说，结构材料主要追求高强度，高耐腐蚀性等方面的“先进性”，而装饰材料则追求其功能性和图案的美观等方面的舒适性。传统土木工程材料在生产过程中不仅消耗大量的天然资源和能源，还向大气中排放大量的有毒气体（二氧化碳，二氧化硫，氮氧化物等），向地域排放大量固体废弃物，向水域排放大量污水。某些土木装饰装修材料在使用过程中释放对人体有害的挥发物。废旧的建筑物与构筑物被拆除后，被废弃的土木工程材料通常不再被利用，而成为又一环境污染源。 以土木工程材料生产而言，目前每年生产各种土木工程材料要消耗资源50亿吨以上，消耗能源达2.3吨煤，破坏农田0.7万公顷。在土木工程材料中最常见的普通水泥，石灰等，目前每生产1t水泥熟料要排放1t二氧化碳，0.74kg二氧化硫，1.5kg氮氧化物和130kg粉尘，每生产1t石灰要排放1.18t二氧化碳。在黏土砖瓦和立窑水泥生产中含氟气体的污染，其毒性较二氧化硫更为激烈。我国2000年的水泥年产量已经超过了世界总产量的三分之一，全国水泥工业平均粉尘，烟尘排放量哒23.2kg/t，年排放量达1300万吨，是造成城镇严重污染的首要负责者。 随着经济建设的发展，对土木工程材料的需要还要增加，如不加以解决，它造成的环境负荷问题将是灾难性的。因此，充分考虑与地球环境的协调性是今后发展土木工程材料所必须研究的重要问题。 三，环境对土木工程材料的影响。 目前地球大气的环境问题主要有大气中二氧化碳浓度的增长，氟利昂气体引起的臭氧层破坏以及大气污染引起的酸雨等。其中，大气中二氧化碳浓度的增大会造成气温上升，架势混凝土的碳化过程，从而影响混凝土构件的耐久性，缩短建筑物的使用寿命。此外，臭氧层的破坏会是波长短的紫外线辐射量增大，从而加速了高级装饰材料涂料等有机土木工程材料的老化，降低抗风化的能力，而酸雨的增加将加速栏杆，扶手等外露金属的腐蚀。因此，在深入认识破坏机理的基础上，对土木工程材料及构件制定新的寿命预测法和切身的防护措施是很重要的。 四，生态土木工程材料。 所谓生态土木工程材料，一般指有利于保护生态环境，提高居住质量，性能优异，多功能土木工程材料，是一类对人体，周边环境无害的健康型，环保型，安全型的土木工程材料，是相对于传统土木工程材料而言的一类新型土木工程材料，是环境材料在土木工程材料领域的延伸。从广义上讲，生态土木工程材料不是一种单独的土木工程材料品种，而是对土木工程材料“健康环保安全”等属性的一种要求，对原料，生产施工，使用及废弃物处理等环节贯彻环保意识并实施环保技术，保证社会经济的可持续发展。 五，生态水泥。 随着城市的发展，新的污水处理厂的不断建立，污泥的排出量越来越大. 由于污泥中含有重金属、有毒有机物和病原微生物等成分，污泥的大规模土地资源化利用因此受到限制，如何妥善处置污泥成为污水处理工作中的一个难题。污泥灰分的成分和化学特性与粘土成分接近，理论上污泥可替代30％的粘土原料参与水泥生产。利用水泥窑不仅可以完全氧化污泥中的有机污染物、消灭病原体，还可将重金属固定于熟料晶格中，减少了污泥的二次污染。以污泥为配料生产生态水泥可实现资源、能源的充分利用，对于重金属含量偏高、不宜农用的污泥是一种有效的处理方式，是变废物为再生资源的另一有效途径。 污水污泥除了有机物外往往还含有20%～30%的无机物,主要是硅、铝、铁和钙等成分。一般情况下，污泥中灰分的成分和化学特性与粘土成分接近，理论上污泥可替代30％的粘土原料参与水泥生产。 生态水泥以生态环境和水泥的合成语而命名的。是一种新型的波特兰水泥。这种水泥以城市垃圾烧却灰和下水道污泥为主要原料，经过一定的生产工艺制成无公害水泥，把生活垃圾和工业废弃物变成了一种有用的资源。早在1993年，日本秩父小野田水泥（株）开展了“都市性综合废弃物利用生态水泥生产技术”的研究。2001 年在千叶县建成世界上第一条生态水泥生产线。我国近年来也开展了利用污泥生产水泥的研究。上海新型建材研究开发中心在充分论证及实验室试验成功基础上,分别在湿法回转窑和四级预热器回转窑水泥厂进行了多次工业试验，在湿法生态水泥生产方面取得了成功的经验。 生态水泥的制作工艺与普通水泥基本相同，包括生料制备、水泥煅烧和水泥制成的工序。一般生产1 t 生态水泥需用:垃圾灰0. 5 t、脱水污泥0.3 t 、石灰石及粘土等原料0. 3 t 。上述原料经粉磨、均化、成粒，在1 350 ℃温度下煅烧成熟料，再加入石膏，粉磨制成生态水泥。由于污泥中的Al2O3含量一般偏低，而且实际生产中污泥的性质会有很大的变化，因此在生料配比时，需根据污泥中和SiO2结果，加入铝质和硅质的校正原料。 由于生态水泥在水化时，生态水泥会溶出大量的氯离子，硬化体在养护和使用过程中也会释放出含氯水化物，会对水泥中的钢筋等增强材料造成侵蚀，因此对生态水泥应用有一定限制，只可应用预应力钢筋混凝土、PC钢丝或钢纤维增强混凝土以外的领域，如建筑灰浆等，也可以作为土壤固化剂应用于农村湿地或者沼泽地基的改良中。 由于大量工业废水超标排放使得污泥成分日益复杂, 污泥中存在大量重金属、有毒有害有机污染物和病原微生物等, 使污泥处理难度增加。污泥农用作为目前最被认为是污泥资源化较为有效的处置方式，但重金属是限制污泥大规模土地利用的最主要因素，农业排水及雨水径流等面源污染的问题也容易导致污泥的二次污染。以污泥作为配料生产水泥,可将其中的有毒有害物质分解或固化,使“二次污染”的风险降至最小，又可实现资源、能源的充分利用,对于重金属含量偏高、不宜农用的污泥是一种有效的处理方式，是变废物为再生资源的另一有效途径，具有很广阔的前景。