綠色高性能混凝土特點(diǎn)及其應(yīng)用

史華

[摘 要]本文介紹了綠色高性能混凝土的分類，并從其材料和技術(shù)的角度分析了綠色高性能混凝土的特點(diǎn)，最后從整體、工程環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度給綠色高性能混凝土的發(fā)展提出了相應(yīng)的建議，為建設(shè)者和研究人員提供參考。

[關(guān)鍵詞]綠色高性能混凝土；特點(diǎn)；應(yīng)用

[中圖分類號]TU528 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

隨著城市的發(fā)展，混凝土使用量越來越多，這給環(huán)境帶來了很多負(fù)面影響，為了解決這一問題，綠色高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生。與普通混凝土相比，綠色高性能混凝土具備更強(qiáng)的工作性能和更多的功能性，最為關(guān)鍵的是它能夠有效地節(jié)約資源和能源、改善生態(tài)環(huán)境，為城市建設(shè)提供更多的選擇，因此有必要系統(tǒng)地對綠色高性能混凝土進(jìn)行系統(tǒng)梳理，明確其材料、技術(shù)的特點(diǎn)，以便挖掘出發(fā)展綠色高性能混凝土的有效途徑，為城市建設(shè)、資源節(jié)約、生態(tài)改善提供更多的幫助。

1 綠色高性能混凝土的分類

1.1 環(huán)境友好型

環(huán)境友好型的綠色高性能混凝土是指從混凝土的配制、使用到廢棄這一完整的流程中能夠?qū)档铜h(huán)境的負(fù)擔(dān)。

1.1.1 在混凝土生產(chǎn)時降低對環(huán)境的負(fù)擔(dān)。在生產(chǎn)時降低對環(huán)境的負(fù)擔(dān)最關(guān)鍵的是配制材料的選用。綠色高性能混凝土在配制時多選用固體垃圾、工業(yè)廢渣等城市垃圾，如利用生態(tài)水泥進(jìn)行配制的生態(tài)混凝土和再生混凝土。生態(tài)混凝土是通過城市垃圾焚燒后的殘?jiān)⒐I(yè)殘?jiān)褪沂奶幚矶@得水硬性膠凝材料，將其作為主要摻合劑進(jìn)行水泥的配制。在此過程中，首先可以解決城市生活和建設(shè)垃圾的占地，進(jìn)一步釋放了城市空間，同時減少了石灰石資源和相應(yīng)能源的消耗，降低了混凝土生產(chǎn)對環(huán)境的負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)零污染的有效途徑。

再生混凝土則是將建筑拆除后產(chǎn)生的量的建筑廢料（廢棄混凝土、廢砂漿等）進(jìn)行進(jìn)一步的磨碎和分級，按照相應(yīng)的比例混合然后產(chǎn)生再生骨料，由這些再生骨料充當(dāng)混凝土的主要或者全部材料。此外還采用了許多工業(yè)殘?jiān)凸I(yè)廢液作為配制混凝土的摻合劑，如硅灰、煤灰、磨細(xì)礦渣等，這不僅實(shí)現(xiàn)了廢物利用，同時也節(jié)約了資源，降低了對環(huán)境的負(fù)荷。

1.1.2 在混凝土使用時降低對環(huán)境的負(fù)擔(dān)。在混凝土使用時，需要通過一定的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)對環(huán)境負(fù)荷的降低，例如免振自密實(shí)混凝土、高耐久性混凝土等。免振自密實(shí)混凝土在施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場澆筑時不需要額外的進(jìn)行搗實(shí)，依靠其自身的重力和慣性就能夠達(dá)到搗實(shí)的效果，而免振自密實(shí)混凝土在生產(chǎn)時就具有底噪、高效和節(jié)能的特點(diǎn)，使用過程中去掉搗實(shí)的工序進(jìn)一步節(jié)省了資源，屬于綠色化施工技術(shù)。此外，在使用混凝土?xí)r通過對其耐久性能的提升，降低了相應(yīng)的維修費(fèi)用，這也是一種對環(huán)境負(fù)荷的降低。

1.2 生物相容型

生物相容型的混凝土主要體現(xiàn)了混凝土與植物、動物等生物和諧共存的特性，它對調(diào)整生態(tài)環(huán)境、美化自然景觀和實(shí)現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展有著重要推動作用。生物相容型混凝土主要分為植物相容性混凝土、海洋及水域相容型混凝土和凈化水質(zhì)型混凝土。目前進(jìn)行研究且應(yīng)用較為廣泛的相容型混凝土為多孔混凝土。這種混凝土的原材料主要采用砂漿、水泥漿和粗骨料，又稱為大孔混凝土。這種混凝土的特點(diǎn)是其內(nèi)部具有大量的連空通，具備良好的透氣性和透水性，因此能給生物繁殖提供良好的空間，同時還能夠凈化過濾地下水，能夠有效地改善生態(tài)環(huán)境，是一種典型的生態(tài)環(huán)保型生物相容混凝土。

2 綠色高性能混凝土的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 水泥熟料的使用量相對較少

與普通的水泥和高性能混凝土不同的是，在綠色高性能水泥的配制時水泥的使用量進(jìn)一步減少，而使用的水泥熟料也為混凝土的外加劑，大部分使用的材料為工業(yè)殘?jiān)统鞘欣葟U料，這也使得在進(jìn)行混凝土配制時二氧化碳的產(chǎn)生量大幅降低，減少了對大氣的污染，同時也節(jié)省了自然資源和能源的消耗。

2.2 大量的采用工業(yè)廢料。

在綠色高性能混凝土的配制時，為了增強(qiáng)其流動性和耐久性，需要加入大量的活性摻合劑，而這些活性摻合劑主要就包括粉煤灰、磨細(xì)礦渣和硅灰等工業(yè)廢料，這些工業(yè)廢渣本身就具備很強(qiáng)的耐久性和抗腐蝕性，因此在混凝土的配制時加入工業(yè)廢料摻合劑，不僅能夠節(jié)省自然資源，形成廢物利用，更能提高混凝土的工作性能。

2.3 擁有更小的體積和更輕的質(zhì)量

在上文中介紹到綠色高性能混凝土的熟水泥使用量并且還會摻入大量的工業(yè)廢渣摻合劑以提升耐久度、抗腐蝕性等特性，這些摻合劑的密度通常要小于水泥，因此這就減輕了混凝土的體積和重量，這也進(jìn)一步地增強(qiáng)了其耐久性，使混凝土能在更加復(fù)雜的環(huán)境下保持較長的使用壽命。

3 綠色高性能混凝土的特點(diǎn)

3.1 節(jié)約特點(diǎn)

綠色高性能混凝土由于采用大量的工業(yè)廢料和較少的水泥用量，大大節(jié)省資源和能源，也可稱之為節(jié)約型混凝土。如上文中提到的加入工業(yè)廢料提升耐久性和抗腐蝕性，還有降低熟水泥使用量的“一磨”水泥配制工藝，都很大程度上節(jié)約了資源，這些技術(shù)都能夠有效地減少資源和能源的消耗。

3.2 友好特點(diǎn)

綠色高性能混凝土與其他混凝土的不同還表現(xiàn)在其與生態(tài)環(huán)境的和諧共生方面。從綠色高性能混凝土采用的材料和其技術(shù)特點(diǎn)來看，它能夠有效地減輕環(huán)境負(fù)荷，并且還具備能夠主動改善環(huán)境的功能：現(xiàn)代城市建設(shè)中使用的生態(tài)種植混凝土，這種混凝土很適合植物生長，能夠有效增多城市的綠地面積；使用透水型混凝土能夠有效的防止水資源的流失，改善城市的“熱島效應(yīng)”；生物適應(yīng)性混凝土能夠保護(hù)海洋資源，為海洋生物提供良好的生存環(huán)境；光催化混凝土能夠凈化空氣，分解污染氣體。這些綠色、高性能混凝土都體現(xiàn)了其與環(huán)境的友好共存特征。

3.3 高效特點(diǎn)

從綠色高性能混凝土的技術(shù)特點(diǎn)和其材料的選擇上可以看出，其功能較為多樣，并且具有高耐久性和循環(huán)利用的工作性能。因此綠色高性能混凝土的配制最終目的是提升耐久度達(dá)到自然資源和能源的節(jié)約，同時以混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量和功能多樣化為重點(diǎn)，以開發(fā)循環(huán)可利用的材料為方向，這三者不是孤立的而是相互影響的。如綠色高性能混凝土通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和材料的配制，提升了混凝土的耐久度和建筑的使用壽命，從而節(jié)約了資源，降低了環(huán)境負(fù)荷。

4 發(fā)展綠色高性能混凝土的途徑

4.1 以混凝土為整體

發(fā)展綠色高性能混凝土，要將混凝土整體作為研究的重點(diǎn)，而不能只把重點(diǎn)放在水泥石上。這是因?yàn)樵诨炷林校橇险紦?jù)大部分體積，約為70%，骨料和水泥漿體之間僅有一層薄層作為過渡區(qū)，過渡區(qū)對混凝土的強(qiáng)度、滲透性程度等工作性能影響很大，而從學(xué)術(shù)研究和具體的應(yīng)用上來看，對于骨料和薄弱的過渡區(qū)缺乏足夠的重視。相對而言，水泥石實(shí)際上比骨料和過渡區(qū)均勻地多，對強(qiáng)度和滲透性的影響沒有骨料和過渡區(qū)大。因此，發(fā)展綠色高性能混凝土，提升其工作性，要將混凝土作為一個整體的研究對象，利用大摻量礦物摻合料，用于改善過渡區(qū)，可以大大地增強(qiáng)混凝土后期的工作性能，減少早期產(chǎn)生的裂縫，提升耐久性，從而節(jié)約資源。

4.2 注重對工程環(huán)境與綠色高性能混凝土的結(jié)合

混凝土作為一種工程材料，它的生產(chǎn)和制作過程與其他很多建筑材料都有所不同，它的制作環(huán)境相對不穩(wěn)定，無法對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精確嚴(yán)格的控制，這就導(dǎo)致了混凝土的工作性能很大程度上受到工程所處環(huán)境的影響。因此要在混凝土的設(shè)計(jì)上充分考慮具體的工程環(huán)境，根據(jù)工具環(huán)境設(shè)計(jì)更為節(jié)能環(huán)保的混凝土，做好規(guī)范化、流程化管理，尤其在現(xiàn)場澆筑等即時使用混凝土的環(huán)節(jié)，要更為嚴(yán)格地管控工程環(huán)境，以使混凝土達(dá)到最佳的工作性能。由于綠色高性能混凝土還涉及生物相容等問題，因此更好注重研究在不同特定環(huán)境對混凝土配制的影響。

4.3 注重可持續(xù)發(fā)展

綠色高性能混凝土本身對生態(tài)環(huán)境的改善和資源能源的節(jié)約有著很大幫助，在其具體的應(yīng)用時，更要注重可持續(xù)發(fā)展的理念，要在城市垃圾、工程殘?jiān)葟U物利用的基礎(chǔ)上注重對整體流程的優(yōu)化，讓混凝土的生產(chǎn)、使用和維護(hù)實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)的無縫連接，將資源能源的節(jié)約和生態(tài)改善的效果發(fā)揮到最大。

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