綠色高性能混凝土科技創新之研究

王學彥 劉方知

(湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002)

1 綠色高性能混凝土定義

綠色高性能混凝土主要是指將具有較高性能的混凝土與生態資源、地球環境以及可持續發展觀念充分結合起來，所提出的一種混凝土，綠色高性能混凝土必然能夠成為未來行業發展非常關鍵的方向。同時，綠色高性能混凝土也必然能夠成為一種有效節約資源、節約能源的科技化混凝土。

2 綠色高性能混凝土的優點

在對能源和資源進行開發和利用的過程中，綠色高性能混凝土展現了非常重要的優勢，并且能夠較好的展現對環境負荷的控制，幫助材料產業得到更好的持續化發展。相較于普通的混凝土，綠色混凝土能夠展現出更為強大的優越性和生命力。具體可以總結為以下幾點：

1)有效降低在混凝土使用期間對環境帶來的負荷。在對綠色高性能混凝土使用的過程中，引起具有較高的流動性，故能夠更好的實現對環境噪聲的降低。超長壽命混凝土與超高性能混凝土的研發，則能夠促使材料本身的負荷/壽命比得以控制，就總體發展趨勢來看，這也是有效控制其對環境帶來影響的重要途徑。就當前實際情況來看，多孔混凝土的研究最為豐富，且被廣泛運用于實際工程，這種混凝土中含有獨立空隙、大量連續空隙或者這兩種混合空隙[1]。針對不同的空隙量和空隙特性，能夠讓混凝土具備不同的性能，包括較好的吸音性、透水性、吸附氣體性能以及散熱性。通過對混凝土自身所具備功能的運用，就能夠較好的實現對周圍負荷方法的控制，并開發出更多豐富的產品，例如：具有吸音性的混凝土產品、能夠進行濕度調節和溫度調節的混凝土產品、具有排水性鋪裝用的混凝土產品等。

2)在針對混凝土制造環境負荷的控制期間。綠色高性能混凝土能夠大量運用下水道污泥、建筑垃圾等再生固體廢棄物，硅灰、粉煤灰等各種工業廢料，這不僅能夠實現對資源的控制，同時也能夠減少二氧化氮和廢棄物的排放量。

3)加強生態環境的保護和美化。生態型混凝土是綠色高性能混凝土中非常重要的一種，其主要是指將動物、植物實現和諧共生的一種混凝土。具體包括了海洋和淡水生物生態型混凝土、植生型生態混凝土以及凈化水質生態混凝土。其中海洋和淡水生物生態型混凝土主要是指在湖泊、河川等水域進行混凝土使用時，能夠為大量水生動植物或者陸生動植物提供連續的空隙或者凹凸不平的表面，從而與其形成共生或者相互作用的關系，打造一個完美的生態食物鏈，從而實現對生態環境的保護。植生型生態混凝土則主要是指借助混凝土的空隙來實現透氣和透水，讓植物能夠獲得相應的養分，再配合生物植物根系來種植矮小灌木、綠草等植物，讓河川護堤得到更好的美化和綠化。凈化水質生態混凝土主要是指通過對多孔混凝土表面進行合理利用，從而實現對各種微生物吸附能力的增強，再借助生物層的作用來實現對水質的間接凈化，這不僅借助藻類和草類植物來幫助水質實現有效凈化，同時也能夠實現對生態環境的維護。

3 綠色高性能混凝土科技創新

3.1 混凝土低碳綠色的科技創新

基于對廢渣冶煉、建筑垃圾以及石粉等各種固體的廢棄物，同時配合現階段區域資源的實際情況，通過系統論的研究處理方法，根據不同環境對結構穩定性提出的各項要求，合理調配大摻量礦物摻合料混凝土，讓各種廢棄物能夠實現資源的再利用，創造性的建立起一套系統科學的固體廢棄物資源利用成套技術[2]。在對粉煤灰、礦渣粉、偏高嶺土等各種復合與單一粉體材料水化活性以及功能性的增強中，其能夠充分滿足混凝土所提出的高性能化以及綠色化的相關要求，并能夠在對混凝土應用于生產期間，實現對水泥熟料使用量的控制，幫助其抗裂技術強度的提升，確保其能夠基于不同的服役條件更好的達到相關抗裂要求，推動低碳經濟以及節能減排目標得以實現。與此同時，在因地制宜研究開發的過程中，其主要采用了特細山砂、風化砂等相關骨料來實現對混凝土的合理開發。

3.2 高抗裂低收縮超大體積混凝土的科技創新

1)某辦公樓其筏板的基礎寬度為7.4 m，長度10.6 m，底板的厚度為5.0 m，局部電梯井的厚度為7.0 m，混凝土的總方量大約為22 000 m3，而所采用的混凝土的等級為C45 P10。該項目云南地區首次采用的最大體積積筏板，也是該地區首個綠色高性能混凝土的使用案例。

2)某廣場辦公樓的基礎筏板厚度為2.6 m，其電梯井的具體位置厚度為8.0 m，筏板的厚度為2.6 m，混凝土的總方量為9 500 m3，而其基礎防水筏板的混凝土等級為C40 P8。

3)借助“多摻技術”來實現對各種礦渣粉、摻高活性偏高嶺土、粉煤灰等的合理使用，研發出了一種具有較高抗裂性能，且低收縮性能的超大體積混凝土，其最大的絕熱溫升控制在6 ℃以內，但其抗裂性能卻達到了25%以上，早期的收縮率控制在20%以內[3]。

3.3 低品位偏高嶺土的科技創新

針對該地區往往有著大量的鐵鈦，其具有白度低、鐵鈦含量在2%～4%范圍內、具有較差可塑性的低品位高嶺土。為了能夠增強該類型高嶺土的合理使用率，某公司對高鐵鈦含量的高嶺土進行了研究，通過復合技術實現了對偏高嶺土混凝土的集中開發，并且制備出了含量在C30～C60范圍內的偏高嶺土性能的混凝土，其能夠較好的實現對置地廣場等相關工程項目的全面運用，并針對該項技術完成了相關技術的編制，取得了業界的認可。

3.4 廢棄石屑在混凝土中的科技創新

在碎石生產的過程中，通常會產生大量的石屑，這部分石屑與機制砂標準的廢料標準嚴重不符，具有含有較高粉量和較差級配的特點。某研究單位協同科學研究院，基于廢棄石屑基礎上，創新開發出了一套混凝土成套配置和應用技術，主要是將惰性礦物摻合料加入到石屑中，這就能夠取代系數作出明確，并有效解決石粉含量超標的問題，可以說是石灰巖廢石屑的一種技術突破。通過該項技術的處理，使得只有10%～20%的石粉含量石灰巖石屑的利用度提升到了100%，同時也有效解決了其他資源緊缺的問題。此外，針對該項技術編寫了應用技術規程，獲得了科技進步二等獎。

3.5 高品質骨料的科技創新

在綠色高性能混凝土中，高品質的骨料是其中非常重要的一種原材料。這里所指出的高品質骨料主要是指其有著較好的級配、粒形、吸水率以及堅固性，針對混凝土在利用的過程中，其能夠較好的幫助混凝土成為體積穩定性、易性以及耐久性的優質骨料。針對高品質骨料，行業出臺了《高性能混凝土用骨料》并且通過了審查。針對該標準所提出了石粉的MB值、砂的分計篩余、砂的需水量比等各項技術要求，針對骨料的粒形、級配以及人工砂石粉含量均提出了全新的表征處理方法。在對該標準進行實施操作期間，將幫助混凝土的配合比設計更好的實現涂料體系的持續優化，更為強調粒形和級配的具體作用，從而合理使用和科學認識人工砂中的石粉。

3.6 綠色高強高性能透水混凝土的科技創新

“海綿城市”是近年來發展起來的一種新型城市雨水管理系統，簡單來說，就是賦予城市海綿的性能，讓它能夠更好的適應自然災害以及環境變化等方面的“彈性”，在降雨時能夠實現蓄水、吸水、凈水以及滲水，在滿足相關要求的情況下，將儲備的水進行有效釋放。

自2015年我國正式啟動“海綿城市”項目以來，國家明確提出了截止到2020年海綿城市的建設力度必須達到城市總面積的20%以上，并且到2030年整體面積需要達到了城市面積段80%以上的目標要求[4]。

透水混凝土有著較好的降低噪聲、提高透氣透水、控制地表徑流、緩解城市“熱島效應”以及保護地下水資源、改善地表土壤生態環境等相關優點，主要將其運用于“海綿城市”的建設過程中。而在2009年所指定的技術規范中，其明確了透水水泥混凝土的路面使用技巧和相關判斷標準，此后針對該類型混凝土的研究也在持續深入，并完成了透水混凝土以及植生混凝土相關行業標準的編制。

4 結語

在未來混凝土的發展過程中，綠色高性能混凝土必然能夠成為一個非常重要的指路燈，如何增強綠色高性能混凝土的科學技術，是當前混凝土生產領域中非常關鍵的研究課題，必須積極加強對該領域的開發、研究與全面推廣。盡管綠色高性能混凝土已經成為了未來的必然趨勢，但我國針對綠色高性能混凝土的研究力度還有待強化，尤其是針對礦物摻合料的研究還較為欠缺，這就需要增強開發和研究力度，以便更好地實現對混凝土材料綠色性能的增強，使其能夠成為更利于環境保護的現代化技術，為生態環境的可持續發展奠定基礎。