矿渣粉在先进能源与环境设计（LEEDTM）评估体系中的应用

一、什么是先进能源与环境设计（LEEDTM）？

先进能源与环境设计（LEED）是美国开发的一项国家标准，用于认证高性能、可持续的建筑物。目前，有五种LEED标准可供使用或正在开发之中；然而，LEED-NC是适用于新建筑和建筑物重大改造的最广泛使用的一种标准。

在LEED-NC系统中，在六个类别中实现特定级别的可持续性能将获得积分：可持续场地、水资源利用率、能源使用效率、原材料及资源、室内环境质量以及设计创新。

目前，有两个版本的LEED-NC可供使用：2.1版本[1]及2.2版本[2]，其中2.2版本于2016年1月1日取代了之前注册的2.1版本。

二、通过混凝土材料获取LEED积分

混凝土是一种可用于建造可持续结构的优良材料。混凝土材料耐久性能优异，在生产制造过程中可大量使用资源丰富的本地材料及回收的工业材料，而且混凝土具有较高的反射率以减少城市热岛效应，并利用其热质量来提高能效。相关行业出版物[3-4]可以指导技术人员如何通过混凝土获取LEED-NC积分。

三、采用矿渣粉制备绿色混凝土

矿渣粉是高炉炼铁的一种副产品。它可以取代混凝土中20%~80%的硅酸盐水泥（表1），并增加混凝土的可持续性。矿渣粉具有以下优势：

减少混凝土生产过程中原材料的使用

增加工业回收材料用量，减少废弃物堆存

减少达到特定强度时胶凝材料的用量

提高混凝土耐久性，增加建筑物使用寿命

降低能耗和温室气体排放量

增加混凝土反射率

四、高体积替代硅酸盐水泥

利用矿渣粉提高混凝土可持续性的一个主要优势是矿渣粉替换硅酸盐水泥的比例相当高（表1）。一般来讲，在这些指导原则之内，无需进行特殊的混合料设计、大量的分批试验、高效化学外加剂或增加胶凝材料总量。事实上，采用高掺量矿渣粉取代硅酸盐水泥可以降低混凝土中胶凝材料的用量，因为矿渣混凝土需要更少的胶凝材料就可以达到指定的强度。更重要的是，矿渣粉高体积替换硅酸盐水泥可大大减少能耗和温室气体的排放（即混凝土及其组成材料在生产过程中的资源消耗和废弃物排放）。例如，用50%矿渣粉取代硅酸盐水泥，每立方码混凝土可以节省34%的能源消耗，并减少46%的二氧化碳排放[5]。

表1矿渣粉建议掺量

*百分比表示以质量替换硅酸盐水泥。这些替换率是基于以往经验针对特殊应用场景建议使用的。材料来源及施工环境的不同可能需要对混合料配比适当调整。您可以咨询矿渣粉供应商以获取更多帮助。

五、矿渣粉有助于获取LEED积分

上述矿渣粉特性可以帮助在LEED系统中获取部分积分甚至全部十个积分。具体的积分列在表2中，并在LEED-NC指南中做进一步详细说明[6]。

表2 矿渣粉在LEED-NC系统中的潜在得分点

六、用矿渣粉建造符合LEED标准的建筑物

图1 汉诺威克利维尤小学

矿渣粉已被用于很多建筑结构之中，以帮助获取LEED积分。在宾夕法尼亚州汉诺威克利维尤小学（图1），隔热混凝土墙板和其他混凝土构件中使用了60%矿渣粉，有助于提高混凝土结构中可回收材料的用量从而获得MR4.1和4.2的积分。克利维尤小学是LEEDTM认证建筑，也是SCA第一个年度奖项“矿渣粉在可持续建筑中的最佳应用案例”的获得者。

图2 曼哈顿市海伦娜大楼

曼哈顿市45层高的海伦娜大楼，在其结构梁、柱以及其他现浇混凝土中使用了45%矿渣粉从而获得了MR4.1和4.2积分，同时也因其减少硅酸盐水泥用量和温室气体排放而获得了创新设计积分。海伦娜大楼通过了LEEDTM认证，同时也获得了纽约可持续建筑结构的税收抵免。

图3 曼哈顿世贸中心大楼

这座高741英尺的世贸中心大楼是911以来下曼哈顿金融区建造的第一座主要建筑物。在所用混凝土中矿渣粉的替代率达到了40%，其强度超过了10000psi。这座LEEDTM黄金认证建筑结构还获得了SCA2006年颁发的“矿渣粉最佳强度应用案例奖”。

七、更多资源

请访问www.slagcement.org或联系SCA以获取LEEDTM指南和相关信息。网站上还有大量矿渣混凝土相关的信息，可帮助设计人员合理选取矿渣混凝土混合料以满足具体应用需求。关于LEEDTM的更多信息请访问www.usgbc.org/leed。

参考文献

1.U. S. Green Building Council, Green Building Rating System for New Construction ＆ Major Renovations (LEED-NCTM), Version 2.1, Washington, D. C.,November 2002 (revised 3/14/03).

2.U. S. Green Building Council, LEED-NC Green Building Rating System for New Construction ＆ Major Renovations, Version 2.2, Washington, D. C.,October 2005.

3.Environmental Council of Concrete Organizations, LEED Green Building Rating System and concrete, EV27, Skokie, IL, 2003.

4.RMC Research Foundation, The Ready Mixed Concrete Industry LEED Reference Guide. Silver Springs, MD,2005.

5.Construction Technology Laboratories, “Life Cycle Inventory of Slag Cement Concrete,” CTL Project No. 312012, Letter Report to Slag Cement Association May 2, 2003, Skokie, IL.

6.Slag Cement Association, LEED-NCTM guide：using slag cement in sustainable construction, version 1.1, sugar land, TX, 2006.