綠色混凝土在建筑工程中的運用探究

董至

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西太原 030006）

0 引言

在低碳經濟越來越受重視的同時，各行各業都在努力向著可持續發展的方向邁進。混凝土作為建筑行業的重要結構性材料，也走向了節能減排的發展道路。早在1998 年，吳中偉院士就提出了綠色混凝土這一概念。綠色混凝土，顧名思義，一方面是指在制造過程中能耗低、污染小的混凝土，另一方面是指具備較強可靠性、工作性以及耐久性的高性能混凝土。綠色混凝土的“綠色”特性不僅僅涵蓋材料本身的環保性，還涵蓋著混凝土全生命周期的可持續發展性。綠色混凝土的管理工作也涉及制作、施工、使用以及再利用等混凝土全生命周期的各個階段。目前，國內建筑行業正在蓬勃發展中，混凝土的使用量極大，因此，提高綠色混凝土的設計與施工水平意義重大。為了減少工程返工、返修等問題，必須通過研究有效提高綠色混凝土的耐久性以及適用性。

1 綠色混凝土在建筑工程中的運用形式

1.1 高性能混凝土

高性能混凝土在強度以及耐久性方面具備一定優勢，其強度往往在60～100MPa 范圍內，部分高性能混凝土經過添加外加劑強度甚至超過100MPa。高性能混凝土可以滿足建筑工程對于防滲、抗震以及耐磨損等性能的需求，通過高性能外加劑的摻加有效提升混凝土性能。考慮到高性能混凝土具備較高的強度，所以在設計中往往僅需較小的構件尺寸就可以承載較大的荷載，在一定程度上促進了建筑物的輕量化發展，同時降低了建筑自重、減少了地基荷載，進一步縮減了建筑物的建材用量并節約了造價。與此同時，高性能混凝土在抵御環境侵蝕方面也表現卓越，其耐久性能突出，可以有效減少建筑物后續的維護耗費。

1.2 輕質混凝土

輕質混凝土使用的原材料包含工業廢料、天然輕集料以及人造集料等等，該類型混凝土具備自重輕、抗凍性好、強度高等優勢。一般來說，天然輕集料是指浮石或者凝灰巖等材料，人造集料則是指頁巖陶粒、粘土陶粒以及膨脹珍珠巖等材料。目前國內市場還會采用工業廢料作為輕集料，常見的工業廢料包含爐渣、煤矸石以及粉煤灰陶粒等等。輕質混凝土中工業廢渣的利用，一方面可以減少混凝土耗材、節約配置成本，另一方面可以有效再利用工業廢棄料，提高綠色施工水平，避免工業廢棄料對環境造成污染。

1.3 生態混凝土

在節能環保意識不斷加強的趨勢下，建筑工程中生態混凝土的運用得到越來越多的關注。生態混凝土，又稱植生混凝土，該類混凝土由特殊原材料精選加工而成，在混凝土結構和性能方面極具特點。具體來說，生態混凝土在節能環保性方面較為突出，能夠有效控制建筑施工造成的污染，實現項目建設與環境發展的友好共存。可以將生態混凝土劃分為環保型以及生物型兩種類型，其中，環保型生態混凝土的優勢在于混凝土在生產過程中使用大量的固體廢棄物，在解體過程種可以被有效再利用，造成的環境負擔較小。同時，環保型生態混凝土的耐久性較好，可以在一定程度上延長建筑物壽命。生物型生態混凝土是指混凝土可以與動植物相容，具體又可以劃分為水質凈化型、植物共生型、水生物共生型三種類型，該類混凝土尤其適用于生態建筑，在環境凈化功能方面表現突出。

1.4 自密實混凝土

自密實混凝土的核心優勢在于施工時無須機械振搗混凝土，通過混凝土自重即可保證混凝土的密實度。一般來說，自密實混凝土具備較高的流動性，能夠有效避免混凝土發生離析等質量缺陷。在自密實混凝土拌合過程中，粗集料的占比一般為50%，細集料的占比一般為40%。自密實混凝土運用于建筑工程中，可以有效節能降噪、減少揚塵并縮短施工周期，進一步取得良好的環保效益。

3 綠色混凝土在建筑工程中的運用要點

3.1 綠色混凝土原材料的使用要點

在材料工程飛速發展、工業技術不斷進步的趨勢下，綠色混凝土的品種也日益豐富，除了前文所述種類以外，快干混凝土、耐熱混凝土、噴射混凝土等新型綠色混凝土也被逐步研發。在建筑工程領域，應該依據工程特征與建設需求，選用合適的綠色混凝土以發揮其功效。不論是哪一種綠色混凝土，其原材料種類以及配合比都會影響混凝土的坍落度和易性等關鍵指標。因此，必須要嚴格控制綠色混凝土中的水泥、水、粗細集料等原材料的質量，同時充分考慮材料成本，選用合適的外加劑（尤其針對耐酸混凝土以及耐堿混凝土等高性能混凝土）。此外，對于進場原材料應妥善開展材料質檢工作，禁止使用劣質材料，保證工程中使用的綠色混凝土可以發揮預期的功效。

3.2 綠色混凝土配置過程的質控要點

對于綠色混凝土來說，提高其耐久性以延長建筑物的使用壽命尤其關鍵。因此，在混凝土配置過程中，必須采用合理化手段提高其功能性、適用性以及安全性，具體來說有如下做法：①控制水泥用量。混凝土生產過程中高達90%的CO2排放量均來自于水泥。因此，在配置過程中，可以靈活地運用粉煤灰、礦渣粉等替代水泥，在減少水泥污染的同時，減少混凝土的含堿量，并控制水泥水化熱，最終有效改善混凝土開裂等問題；②合理摻加外加劑，通過合理的選型與配比充分發揮外加劑的勻質性以及相容性，最終實現混凝土的高性能混；③最大限度利用碎石生產過程產生的石屑等廢料，在減少工業廢棄物污染的同時，減少河砂等自然資源的耗費量；④合理利用石灰石，考慮到經過破碎、粉磨處理的石灰石粉具備較強的水化活性，因此可以將其摻雜在混凝土中，一方面作為細集料使用，另一方面完善混凝土原材料的微細顆粒體系，改善混凝土泌水以及離析等現象，提升混凝土和易性。另外，石灰石粉的使用還可以減少混凝土配置過程中的膠凝材料用量以及水用量；⑤合理利用建筑廢棄材料，將廢棄的砂漿、混凝土、磚塊等與砂漿拌合形成再生混凝土，在減少環境污染的同時，節省自然資源的耗費量。

3.3 綠色混凝土拌合過程的質控要點

相比傳統混凝土，綠色混凝土的拌合過程質控應當更精細，具體來說應關注如下要點：①選用集中拌和的生產方式，拌和站內應該布置三級沉淀池，并考慮場地的硬化以及防滲處置；②對于綠色混凝土施工用水可以將其再利用于機械清洗以及構件養護，而且拌和站內應該布置粉塵收集罐等環保控制裝置；③應結合現場條件、混凝土特性、混凝土運距、澆筑方式等制定混凝土施工方案，考慮到綠色混凝土相較傳統混凝土更具敏感性，在混凝土拌合之前必須加強對于粗細集料中含水量的檢驗力度，通過增加取樣點數、加大檢驗頻率等方式確保混凝土配合比的精確性。投料過程中應關注投料順序，并控制投料量與試配配合比相統一。此外必須保證混凝土的勻質性，對于冬期加工的綠色混凝土應適當延長其拌合時間。

3.4 綠色混凝土運輸及澆筑過程的質控要點

應保證混凝土運輸路面平坦，進而確保混凝土保持均勻性，控制運達施工現場的混凝土不發生離析、漏漿、分層等問題，保證混凝土具備工作性能。綠色混凝土運輸時還應做好保溫及隔熱，運輸時采用攪拌車緩速攪拌，運達施工現場時，調整攪拌車高速旋轉并保持30s，其后再進行混凝土的卸料。澆筑過程中，應依據施工方案確定的工藝分段，進行分層的、連續的澆筑，同時應嚴控澆筑厚度，確保澆筑厚度與建筑結構特征以及鋼筋疏密程度相適應。

3.5 綠色混凝土養護過程的質控要點

綠色混凝土中礦物外加劑的含量較高，因此水化時間較長，為了避免混凝土發生開裂，應當適當延長混凝土的養護時間。具體來說，應該在混凝土澆筑后的12h 內進行保濕養護，養護時間不得少于兩周，養護過程中應該依據溫度變化情況合理調整灑水量，當外界溫度較高時還可以使用草席等進行覆蓋保濕。

4 綠色混凝土在建筑工程中的發展趨勢

綠色混凝土在建筑工程中的發展趨勢主要如下：①建筑廢料材料利用率的提高。未來，將通過生產技術的不斷改革以及工藝流程的不斷優化，持續引入新型設備，進而提高建筑廢棄材料的再利用率，將建筑廢棄材料再加工為混凝土集料，以減少天然砂石料的使用量，并打造一條科學合理的循環鏈；②熟料水泥的推廣運用。在研究熟料礦物成分的基礎上，研發出各類低能耗、高標號的熟料水泥，進而更好地滿足高性能混凝土的配置要求，同時能夠降低混凝土中水泥的用量，既保證了混凝土的質量，又實現了對自然資源的節約；③政策引導的完善。在未來，與綠色混凝土相關的組織機構將不斷完善，各大企業與相關行業之間的配合將日益緊密，綠色混凝土的相關制度，例如設計規程、施工方法、質控措施、檢測標準等也將日益完善。