簡述綠色高性能混凝土的發展與應用

唐亮

【摘要】隨著我國改革開放和現代化進程的加快，我國的建設規模正日益增大，如何保證建筑工程質量的同時也能使工程能長久的安全使用下去，日益受到各級政府和社會各界的廣泛關注。在眾多的土木工程建設中，混凝土的應用面之廣，使用次數之多是很少見的。尤其中近年來，一種較新的混凝土技術正在快速發展并且運用到許多實際工程項目中，那就是高性能混凝土。本文介紹綠色高性能混凝土的含義、特征，對研究和發展綠色混凝土的必要性進行了分析，并且提出綠色混凝土存在的問題。

【關鍵詞】高性能混凝土：綠色；可持續發展之路

Development and Application of Green High Performance Concrete

Tang Liang

（Zhejiang Southeast Construction Management Co.， LtdHuzhouZhejiang313000）

【Abstract】With the speed of China's reform and opening up and modernization， China's construction scale is increasing， how to ensure the quality of construction projects can also make the project can be safe to use for a long time， increasingly by all levels of government and the community wide attention. In a large number of civil engineering construction， the application of concrete wide， the use of the number of times is rare. In particular， in recent years， a relatively new concrete technology is rapidly developing and applied to many practical projects， that is， high-performance concrete. This paper introduces the meaning and characteristics of green high performance concrete， analyzes the necessity of research and development of green concrete， and puts forward the existing problems of green concrete.

【Key words】High performance concrete；Green；Sustainable development

高性能混凝土是現代高強混凝土的基礎上發展起來的。使用新型的高效減水劑和礦物摻和料，是混凝土達到高性能的主要技術措施，前者能降低混凝土的水膠比，增大坍落度，控制坍落度損失，提高混凝土的密實性和工作性；后者能填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水化，除提高混凝土的密實度外，還改善混凝土的界面結構，提高混凝土的強度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土將粉煤灰作為礦物摻和料，既改善了混凝土的技術性能，同時又充分利用了工業廢料，有效地節約了資源和能源，減少了環境污染，綠色高性能混凝土的發展方向，促進了混凝土技術的健康發展。

1. 綠色高性能混凝土的涵義

1.1綠色的定義。

這里的“綠色”是對“健康、環保、安全”等屬性的評價，包括對原材料的利用、生產過程、施工過程、使用過程、廢物處置過程等的分項評價和綜合評價?！熬G色”可以概括為節約資源、能源，不破壞環境，更有利于環境，可持續發展，既滿足當代人的需求，又不危害后代人滿足的需求能力?？梢哉f，“綠色”一詞已經成為環保、節能、健康、效率、技術進步、可持續發展等方面的綜合。

1.2綠色高性能混凝土的特征。

1.2.1綜合“綠色”和“高性能”含義.可以提出：綠色高性能混凝土是指既能減少對地球環境的負荷，又能與自然生態系統協調共生，為人類構造舒適環境的混凝土材料、采用先進的現代混凝土技術，在妥善的質量管理條件下，盡量少占用天然資源和能源，大量使用工業廢棄物和城市垃圾制成的具有優良耐久性、工作性和經濟適用性的混凝土。

1.2.2綠色高性能混凝土一般具有以下特征： （1）盡可能多的使用綠色水泥，最大限度的減少水泥孰料用量，代之以工業廢渣為主的礦物外加劑，從而減少水泥生產過程中的二氧化碳、二氧化硫以及一氧化氮等氣體的排放量，降低對天然資源與能源的消耗。（2）更多的采用廢渣，如磨細礦渣、優質粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料以節約水泥，并在改善混凝土耐久性的同時保護環境。（3）采用先進生產工藝，對大量建筑垃圾進行資源優化處理，使之成為可以再利用的再生混凝土骨料，減少對天然礦石的開采。 （4）最大限度的發揮高性能混凝土的優勢，減少結構面積或結構體積，節省混凝土用量，減輕自重。通過大幅度提高混凝土耐久性，延長結構的使用壽命，使材料和工程發揮其功能。

2. 發展綠色高性能混凝土的途徑

2.1綠色水泥。

2.1.1生態水泥。

生態水泥是一種新型波特蘭水泥。這種水泥以城市垃圾燒成灰和下水道污泥為主要原料，進過處理、配料、并通過嚴格的生產管理制成（見圖1）。

圖1

2 1.2熟料水泥。

水泥生產過程中需要高溫煅燒硅質原料（粘土或頁巖）和鈣質原料（通常是石灰石）等部分，主要消耗大量的能源。而無孰料水泥以磨細礦渣、鋼渣、粉煤灰等活性混合材為主要原料，與堿性激發劑硫酸鹽按適當比例配合磨細而成。近年來，研究人員在高性能無熟料水泥基材研究方面取得大量成果，將各部分進行合理組合，制各出微觀結構合理，凝結時間、流動度和強度高的膠凝材料。

2.2再生骨料。

舊建筑物或結構物解體的混凝土經破碎分級成為粗細骨料，代替混凝土中部分砂石配置再生混凝土，稱為再生骨料混凝土。利用再生骨料配置再生混凝土已經被看作為發展綠色混凝土的主要措施之一。再生骨料與天然骨料相比，具有孔隙率大、吸水性強、強度低等特性，這將導致再生骨料混凝土與天然骨料混凝土的熱性相差較大。例如，再生骨料混凝土的工作性（流動性、可塑性、穩定性、易實性）因孔隙大、吸水性強而下降：再生骨料的多孔隙導致混凝土彈性模量減小、強度降低、剛度減??；吸水性強使得失水后的混凝土干縮增大，因而再生骨料的性能波動較大，須經分選、破碎、潔凈處理。并根據實驗測定骨料各項性能后，才能作為粗骨料使用。但是若是以30%以下的再生骨料等量取代混凝土中的天然骨料時，其性能與天然骨料混凝土相似。

3. 綠色高性能混凝土的應用

3.1植被混凝土。

我國北方的一些地區存在沙漠侵蝕、水土流失等生態環境問題，需要大量的固沙、固土材料；南方沿海地區存在海岸線不穩塌陷等問題，需大量固堤護岸材料；城市的混凝土化和高熱環境需要得到治理，而開發植被混凝土是最可行的解決措施。植被混凝土利用特殊配合比的混凝土形成植物根系可生長的空間，并采用化學和植物生長技術，創造出能使植物生長的條件。植被混凝土一般由植物。泥土、多孔滲水混凝土。肥料和保水材料組成，可用于提防迎水面植被保護、植被型路面磚、植被型墻體。植被型屋頂壓載材料、綠色停車場等。植被混凝土可以增加城市的綠色空間，吸收噪聲和粉塵，對城市氣候的生態平衡起到積極作用。

3.2透水性混凝土。

（1）與傳統混凝土相比，透水性混凝土最大的特點是具有15%～30%的連通孔隙，具有透氣性和透水性。將這種混凝土用于鋪筑道路、廣場、人行道等，能擴大城市的透水、透氣面積，增加行人、行車的舒適性和安全性，減少交通噪聲，對調節城市空氣的溫度和濕度、維持地下土壤的水位和生態平衡具有重要作用。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加劑和水，與一般混凝土基本上相同。根據用途、目的以及使用場合不同，有時不使用混合材和外加劑。反映透水性混凝土性能的指標有孔隙率、透水系數、抗壓度、抗凍融循環性和干縮等。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加劑和水，與一般混凝土基本上相同，根據用途、目的以及使用場合不同，有時不使用混合材和外加劑。反映透水性混凝土性能的指標有孔隙率、透水系數、抗壓強度、抗凍融循環性和干縮等。

（2）另外，還有再生骨料混凝土、節能型混凝土、高耐久性混凝土、自密實混凝土等新型混凝土。

4. 綠色高性能混凝土存在的問題

4.1造假問題。

HPC因所用原料價格與生產管理水平的提高，混凝土造價將提高50%左右。HPC對原材料要求：（1）水泥42.5以上（ISOS法，相當于當前國內為該標準的52.5）；（2）集料堅實潔凈，最大粒徑25mm；（3）超細參料礦渣，細度4000cm2/g以上；（4）超塑化劑等優質外加劑。由于產量及市場原因，細摻料與外加劑是增加成本的主因，將來產量達，粉磨技術改進，細摻料價格可能比水泥低50%，則HPC成本增加不多。

4.2早期開裂問題。

混凝土收縮時引起開裂的主因，除降溫引起收縮外，蒸發失去水分引起的干縮和水化失水引起的自收縮是鋼筋混凝土開裂的最常見的原因。HPC由于水膠比遠低于常規混凝土，又加入大量細摻料與超塑化劑，水化引起的很大的早期自身收縮會帶來混凝土早期開裂問題，所以HPC必須加強早期養護，將來有可能用含水多孔細集料或細摻料來補給水化用水的設想，還待進一步研究。

4.3HPC的配合比設計問題。

可采用與常規混凝土相同的絕對體積一試拌調整的方法，在確定各種組成的配比后，通過實驗證明能滿足性能要求。HPC由于原材料種類多和性能要求高，配合比設計難度應大于常規混凝土。與常規混凝土相比，HPC配合比設計的幾個參數變幅較小，如水膠比小于0.4～0.42，石子最大粒徑小于25mm，因此能配合比設計得到簡化。

5. 結語

綠色高性能混凝土不但具有比普通混凝土更加優良的性能，還由于其利用工業廢棄物和生活垃圾，因而能最大限度的節約天然資源和能源，具有保護環境的效益。綠色高性能混凝土是混凝土的發展方向，是混凝土的未來。

參考文獻

[1]綠色混凝土發展途徑的探討-混凝土-2011年 第4期.

[2]繆昌文，高性能混凝土外加劑，2008.

[文章編號]1619-2737（2017）05-20-664