淺談混凝土的發展

摘 要:混凝土是一種應用最廣泛的建筑材料，但節約能源、實行可持續發展已成為人們迫切需要解決的問題。回顧了混凝土的歷史，從節能的角度展望了我國混凝土的發展。

關鍵詞:節能；混凝土；發展趨勢

1.混凝土的歷史

混凝土材料在發展初期，科學水平與技術水平均較低，只能人工拌和和插搗，無機械設備，這時的混凝土只能是大流動性混凝土，便于當時條件下的澆筑和施工，但質量很差。1867年發明了鋼筋混凝土之后，由于構件截面小、鋼筋密，當時又缺乏搗實機械，所以采用塑性易成型的混凝土，這樣的混凝土強度和耐久性都不穩定20世紀50年代后期，德國發明了三聚氰胺系減水劑，并發明了流態混凝土，使混凝土由原來的人工澆筑或吊罐澆筑，發展到泵送施工，節省人力，提高工效，保證質量，消除噪音，接著日本研制與開發了萘系高效減水劑，美國研制和開發了改性木質素磺酸鹽，也屬高效減水劑。近年來，以聚羧酸為代表的高性能減水劑在重大工程中得到廣泛的使用，使混凝土技術水平與施工水平有了極大的飛躍。泵送混凝土在一些發達國家逐步發展和應用起來， 70年代，硅粉的開發與應用及礦物質超細粉的應用，使混凝土技術水平又有了進一步提高，高性能混凝土成為世界矚目的重大課題，也就是說混凝土由過去的以強度為中心，發展成為以耐久性為中心。這時對混凝土機械設備又提出了新的要求，如攪拌機要求大功率、強力拌和，泵送也需要相應加大泵送壓力，并需要高頻振動，以保證混凝土中超細粒子的流化，使混凝土更易振搗和密實。從上述的歷史回顧中可見，混凝土材料的發展與提高，取決于其組成材料的質量與提高，也取決于機械設備的發展。

2.混凝土引起的生態問題

隨著普通混凝土的大量應用，其對環境的負面效應和能源的消耗也日益引起人們的關注。作為混凝土主要膠結材料的水泥，不但生產成本較高，而且其生產、制作過程中要產生大量粉塵，并排出與熟料大致等量的二氧化碳及其它有害氣體，不僅污染環境、也嚴重影響著大氣溫度，導致全球氣候轉暖、誘發世界性自然災害及次生災害。另外，近年來，世界建筑業進入高速發展階段，世界每年拆除的廢舊混凝土、新建建筑產生的廢棄混凝土以及混凝土工廠、預制構件廠排放的廢舊混凝土的數量是巨大的，如此巨量的廢棄混凝土除處理費用驚人外，還需要占用大量的空地存放，污染環境，浪費耕地，成為城市的一大公害，由此引發的環境問題十分突出。而且，混凝土生產需要大量的砂石骨料，隨著對天然砂石的不斷開采，天然骨材資源亦趨于枯竭，且其開采的運輸能耗與費用驚人，對生態環境的破壞也十分嚴重。

3.混凝土的發展趨勢

現在最熱門的話題是節約能源、執行可持續發展戰略思想，人們一致認為這是21世紀世界各國的重要任務。就水泥混凝土工業而言，在未來的發展過程中，盡量節約資源、能源，保護環境也是必然的趨勢。

3.1高性能混凝土

高性能混凝土不僅是對傳統混凝土技術的重大突破，而且在節能、材料、工程經濟、勞動保護以及環境等方面都具有重要意義，是一種環保型、集約型的新型材料。這是1990年由美國首先提出的，其含義和范圍尚無完全定論。工程技術界將高性能混凝必須具備“三高一低”的特點，即高工作性、高強度、高耐久性和低成本。具體如下:

（1）耐久性:是決定建筑物安全使用期的主要性能，混凝土根據耐久性進行設計，選擇水灰比。

（2）工作性:為便于混凝土在拌和、運輸、澆搗、抹面等操作過程中保證施工質量，必須具有良好的流動性、充填性、粘聚性和可泵性。

（3）強度:多數國家將高性能混凝土強度限制在50 MPa～60 MPa，忽略耐久性、工作性。

（4）經濟與使用性:不應只從成本進行比較，而應當全面考慮工程質量、使用面積、施工速度、耐久性能等因素。高性能混凝土已在我國混凝土發展史上開始了新的歷程。它是從混凝土內部進行改性，采用現代技術與優質材料制成的滿足現代建筑與施工要求的一種高新技術產品，它的出現和發展將推動混凝土進入高科技領域。雖然高性能混凝土材料價格較高(比常規混凝土高出30 %～50 %)，但由于混凝土成本在整個工程中的費用占的比重小，而且從混凝土工程耐久性、安全性及延長使用時間、增加使用面積及施工條件等綜合經濟效益考慮還是可取的。因而高性能混凝土逐步取代常規混凝土用于重要工程結構物中，將是必然的發展趨勢。。

3.2輕骨料混凝土

地球上的資源是有限的，許多是不可再生的。土木工程是人類與自然界進行物質交換量最大的活動，全世界每年混凝土用量達到90億t，即將突破100億t，大量材料的生產和使用，消耗了大量的資源。近些年來，由于混凝土的用量越來越大，大量開山、采石已嚴重破壞了自然景觀和綠色植被，挖河取砂，造成水土流失或河流改道等嚴重后果，許多國家和地區已經沒有可取的碎石和砂子，混凝土的骨料資源出現了嚴重危機。因此人類必須開發節省資源的混凝土材料。人造骨料就是以一些天然材料或工業廢渣、城市垃圾、下水道污泥為原材料制得的混凝土骨料。如粉煤灰陶粒、粘土頁巖陶粒等人造輕骨料混凝土材料，可減輕結構物的自重，提高建筑物的保溫隔熱性能，減少建筑能耗。

3.3再生混凝土

再生混凝土是將廢棄混凝土經過清洗、破碎、分級和按一定比例相互配合后得到的“再生骨料”作為部分或全部骨料配制的混凝土。再生混凝土完全滿足世界環境組織提出的“綠色”的三大含義:1)節約資源、能源;2)不破壞環境，更應有利于環境;3)可持續發展，既可滿足當代人的需求又不危害后代人，滿足其需要的能力。因此，它是一種可持續發展的綠色混凝土。目前，對再生混凝土的研究主要是針對再生混凝土的基本性能展開的，而對再生混凝土高強化的研究很少。由于利用廢棄混凝土作再生骨料，需一系列的加工和分離處理，成本較高，這將妨礙再生混凝土研究的進程，但再生混凝土的利用從保護環境、節省資源的角度有重要的社會效益，需要國家從政策上予以支持。

4.結語

人類已進入21世紀，混凝土作為一種建筑材料，為人類的物質文明作出了極大的貢獻，然而混凝土的生產和使用，消耗了大量的資源，也給環境帶來了許多副作用，如果不能解決好這些問題，必將影響混凝土的可持續發展。因此，必須本著節約能源、執行可持續發展的思想，提高混凝土的性能， ，加快再生混凝土的研究應用工作，才能使混凝土為工程建設作出更大的貢獻。

參考文獻:

[1] 吳中偉.高性能混凝土—綠色混凝土[J].混凝土與水泥制品.2000，(1):15 18.

[2] 李湘洲.21世紀混凝土技術展望[J].山西建材.2000，(1):3 8.

[3] CECS207：2006，高性能混凝土應用技術規程 .

[4] GB1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰 .

[5] GB/T14902-2003，預拌混凝土 .

[6] GB 8076-2008 混凝土外加劑 .