綠色建筑之綠色混凝土研究發展現狀

吳永川，郭萬峰

（河北建設集團股份有限公司混凝土分公司，河北 保定071000）

1 綠色混凝土定義

就當前情況來看，對綠色混凝土還沒有統一的界定，最早提出綠色高性能混凝土定義的是吳中偉院士，他將綠色混凝土概念提出后，并進行了一定的論述。在近幾年中，很多大學科學院士對綠色混凝土方面都有一定的研究，經國內外的研究綜述認為，綠色混凝土是當下混凝土與環境協調發展的必然趨勢，相較于傳統的混凝土而言，綠色混凝土有更高的耐久性和強度性，這樣能夠讓非再生資源持續性利用，循環性利用，不僅優化了環境，實現了節能減排，減少了環境污染，而且也最大限度地實現了人與自然的和諧共處。“綠色”本就有節約資源，提高資源的利用率之意，是指人與自然能夠協調共存，在不危害子孫后代的情況下，滿足當代社會對自然資源的需求。

2 綠色混凝土的特點

綠色混凝土，顧名思義它是以綠色材料為基本，對混凝土進行加工和處理，從而使混凝土能夠實現節能減排，優化環境的作用，進而促進人與自然的協調發展。它的特點主要包含四方面內容：一是綠色混凝土本身的先進性；二是在混凝土生產過程中的安全性；三是在選擇混凝土材料時是否具有合理性；四是綠色混凝土在研發過程中要滿足現代工程學的各項要求。

為了體現綠色混凝土的實用性，它必須滿足以下四點：第一，要提高工業廢料的利用率，實現節約成本，節約水泥用量的效果；第二，相比于傳統的混凝土，所研發的綠色混凝土必須擁有更強的力學和耐久性能；第三，綠色混凝土在應用過程中不能與環境的可持續發展初衷相悖；第四，它還要為人類提供無污染、舒適、安全的生活環境。

3 綠色混凝土研究現狀

3.1 大量利用工業廢料，降低水泥用量的研究

在混凝土的應用當中，水泥是其重要的組成部分，然而，水泥的生產對于環境的污染非常嚴重，而且還需要消耗大量的資源才能夠完成水泥的生產。但是就當下情況來看，水泥作為混凝土的主要膠凝材料，還并未找到能夠更好地替代水泥的建筑材料[1]。所以，為了實現節能減排，提高資源的利用率，優化環境，降低水泥用量已經成為當前混凝土開發和利用當中的一個關鍵性問題。

現如今經研究發現，在混凝土的制作當中，可以利用粉煤灰、硅灰、粒化高爐礦渣等摻合料代替水泥，使混凝土的作用更優化，而且已經得到了廣泛應用。提高工業廢料的利用率，節約資源成本，優化環境，已經成為綠色混凝土研究的重點內容。工業廢渣中的活性礦物的摻和力能夠提高混凝土的制備性能，實現混凝土的綠色化。

3.2 再生骨料和人造骨料的使用研究

砂石是混凝土制作過程中所必需的一個材料，而且它的用量較大，但是在當前，優質砂石材料存在很大的缺陷，與此同時，在大量建筑材料的堆積過程中，使很多廢棄混凝土被堆埋，而再生骨料和人造骨料的利用對優化環境，節能減排起著不可代替的作用[2]。

骨料在混凝土中的應用主要取決于骨料自身的潔凈和堅實度，所以這對骨料的加工和來源有較強的要求。再生骨料與天然砂石骨料物理性能有較大的差異，他們的吸水性能和表面密度都大為不同，因此，兩者所制作出來的混凝土也各有差異。當前情況下，對混凝土骨料的研究主要集中在其對混凝土性能的影響程度以及如何進行改進。主要是為了促進這些因素的最佳組合，從而生產出更加適合的再生骨料混凝土。就我國現在對混凝土骨料的研究來說，再生骨料研究取得了一定的成效，例如，在制備技術，配比設計以及性能影響方面都有所突破，再生骨料相關標準和技術規章等也被納入制定當中，這在一定意義上促進了綠色混凝土的研發與應用。

3.3 通過混凝土設計研究，開發與自然環境相協調的功能型混凝土

在開發與自然環境協調發展的功能型混凝土時，主要對混凝土的材料性能、形狀以及構造設計進行了深入的研究，從而實現降低環境負荷的作用。比如，海洋生物適應型混凝土、綠色植被適應型混凝土、凈化水質生態混凝土、淡水生物適應型混凝土等混凝土的開發和研究，這有利于促進混凝土與自然生態的可持續發展，達到人與自然的和諧共存。在混凝土的應用當中，我國使用最多的是多孔混凝土，因為它具備良好的透水性和透氣性，這對于地下水資源能夠起到很好的保護作用，而且它還可以吸收環境噪聲。在混凝土材料的制備中，可以將催化技術應用其中，它能夠利用混凝土材料中所形成的光催化混凝土，這樣就可以達到催化城市大氣的作用，而這個研究的原理是利用建筑物表面的二氧化碳混凝土進行光催化作用，從而進行化學反應，使大氣中的污染物氧化成碳酸，硝酸和硫酸等成分，最后隨雨水降落，這一過程中極大地凈化了環境，使環境污染率達到最低[3]。

3.4 混凝土的高性能化研究

在混凝土的高性能化研究方面，主要是為了提高混凝土耐久性、工作性，使其擁有很強的力學性能。混凝土高性能化的研究也是綠色混凝土研發的關鍵之一。現階段，混凝土的高性能化研究已經成為混凝土研究的熱點和難點，對其高性能化的基礎研究也在深入進行當中，這樣才能夠根本上減少資源應用率，節約成本，節約資源，而且也在極大程度上提高了混凝土的工作性能，并使環境噪聲降到了最低，并且能夠延長建筑使用壽命，使節能減排達到了預期目標。

3.5 通過提高混凝土的機敏性研究，改善人們生存環境的安全性

提高混凝土的機敏性能夠讓混凝土感知外部環境的變化，從而提升自身的適應性，做到對環境衛生的控制和調整。機敏混凝土能夠改善人們生存的環境空間，但是我國在這方面的研究還并未深入，只是停留在初期，有待進一步深化。

4 綠色混凝土研究發展建議與趨勢

根據混凝土的發展狀況以及從環境保護角度出發，綠色混凝土研發建議與趨勢主要呈現在以下四個方面：第一，要加強對潛在活性的廢物材料的摻和技術研究，要能夠達到綠色混凝土節約資源的作用，與此同時，要深化對混凝土堅持度和耐久性的研究，進一步實現混凝土綠色化的目標[4]；第二，再生骨料混凝土能夠最大限度地改善當下混凝土研發過程中存在的不足和缺憾，對實現混凝土的綠色化起到了很強的推動作用；第三，在混凝土多功能化、綠色化的開發過程中，環保型混凝土的研究能夠對其起到一定的促進作用，例如，透水性混凝土、低堿性混凝土，以及光催化混凝土等都能夠加強混凝土與自然環境的協調性，從而加強自然環境與混凝土的可持續發展；第四，機敏性混凝土能夠使混凝土向智能化、綠色化邁進。例如，性能自感知混凝土、性能自調節混凝土等都有利于綠色混凝土的開發和研究。

5 結語

綠色混凝土能夠促進資源的回收利用，在保證建筑材料的質量與性能的前提下，實現節能減排，優化環境的目標，其對于實現建筑業與自然環境的協調可持續發展起著很大的推動作用。相較于傳統的混凝土，其不僅降低了環境負荷，而且也在最大限度上優化了環境，使人們的居住環境更加舒適安全，因此，綠色混凝土的開發與研究已經成為混凝土發展的必然趨勢。