綠色發展導向下建筑工程水泥混凝土施工技術的生態化控制策略研究

1前言

隨著經濟的快速發展，建筑工程項目日益增多，水泥混凝土作為最重要的建筑材料之一，其施工技術控制對于保障工程質量至關重要。建筑工程不僅要考慮經濟效益，還要注重環境影響。傳統的水泥混凝土施工技術在高能耗、大排放的背景下，難以滿足可持續發展的要求。采用生態化控制策略，不僅能夠提高施工效率，還能減少對環境的負面影響，為建筑業的綠色轉型提供技術支持。

2水泥混凝土施工的綠色發展需求

在建筑行業綠色轉型加速的形勢下，水泥混凝土施工作為工程建設的關鍵工序，其生態影響與可持續性問題受到廣泛關注。隨著《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2019）局部修訂版的全面推行，混凝土工程需要從原材料選擇、施工方案制定到后期養護形成完整的綠色技術體系。為響應工程項目的全周期環保要求，作者簡介：趙宇（1982.3-），男，漢，本科，四川成都人，中級工程師，研究方向：建筑設計。

必須引入低碳水泥制品、再生集料、先進功能型外加劑等新型材料，配合能源優化設備與自動化調控技術，達成資源集約使用與環境排放控制的雙重效益。

3某綠色建筑工程概述

以華東地區某獲得三星級綠色建筑設計認證的公共設施項自為例，該工程總建面 38000m² ，采用地下一層、地上五層的布局形式，建筑主體結構為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系，主要使用C30及C40標號混凝土。工程全周期嚴格遵循綠色理念，采用環保型P·C32.5水泥并復合粉煤灰與礦渣微粉等工業副產品，有效改善混凝土工作性能與長期耐久性。

4建筑工程水泥混凝土施工技術的生態化控制策略

4.1材料配比運輸階段生態化控制

4.1.1采用低碳水泥替代技術

在本項目建設過程中，施工團隊針對綠色建筑三星標準中提出的低碳建材要求，系統優化了水泥混凝土的原材料配比體系，重點在水泥替代材料的選擇與摻量控制上進行了反復試驗與比選。以降低水化熱和 CO₂ 排放為目標，優選粉煤灰、S95級礦粉作為主要礦物摻合料，調整膠凝材料總量和水膠比，使配比兼顧工作性能、強度要求和生態性能。在不同摻量條件下，項目團隊通過現場試拌與28d抗壓強度檢測比對，最終確定配比參數如表1所示。

由表1可見，在保持強度與和易性滿足設計要求的前提下，配比C顯著降低了水泥使用量，同時利用復合摻合料的協同效應，提高了混凝土的密實性與抗滲性，降低了28d碳排放量約 33.2% 。施工團隊最終選用配比C作為主體結構混凝土的標準施工配合比，并合理選擇了減水劑材料，為了提升減水效果，降低水泥產生的水化熱，選擇了聚羧酸系列高性能減水劑。

4.1.2完善骨料清洗與循環運輸方案

在本工程中，為進一步落實生態化施工策略，施工單位將原材料的清洗與運輸過程作為環保控制重點，尤其對粗細骨料清潔度與運輸能效提出明確要求。骨料進場前，統一由攪拌站完成三級篩分與高壓水循環清洗作業，細骨料含泥量控制在 ?1.0% ，粗骨料含泥量控制在 ?0.8% ，確保混凝土拌合物穩定性與強度發展一致性。為配合循環用水系統，該項目攪拌站設置了三級沉淀池與回用儲水罐，沖洗廢水經沉砂、澄清與過濾后重新用于骨料清洗和灑水降塵，日均節水可達 12t～15t ，有效減少施工階段水資源浪費。在運輸方面，在運輸前，詳細分析運輸要求；運輸途中，保證水泥混凝土具有高度的均勻性，防止水泥混凝土產生離析問題。為控制能耗與運輸碳排放，施工單位配置新能源電動攪拌車比例超過 60% ，并利用GIS定位系統調度運輸路徑，減少空載返程與待機能耗。在高溫季節安排夜間運輸，最大限度減少拌合物坍落度損失，避免二次加水操作對混凝土性能的影響。冬季使用車輛保溫毯與預熱骨料系統，保證進場混凝土溫度維持在 5^°C～25^°C 之間，有效保障冬季結構施工連續性與質量穩定性。施工團隊還對攪拌車出場殘余混凝土開展了集中回收處理，現場設置廢料暫存區與回用混凝土拌合平臺，部分可泵性良好的回用混凝土用于道路墊層與非結構性填充層施工，實現了材料回收閉環，減少工程建筑垃圾約 11% 。

4.2拌合階段的能耗與污染控制

4.2.1應用攪拌主機節能調控系統

在本項自施工過程中，為響應綠色建筑三星標準對施工能效的控制要求，施工單位引入了具有智能變頻控制功能的雙臥軸強制式攪拌主機，并搭載PLC智能邏輯調控系統。該系統能夠根據不同配比混凝土的拌合黏性、投料量、坍落度等級自動調節攪拌速度與時間，在非滿載或低阻力工況下自動降速運行，實現“負載自適應調節”，從而有效減少電機能耗。據監測數據分析，相較于傳統定頻攪拌系統，該智能主機在日常運轉中節能率可達 18%～22% ，每日可減少電耗約 150kWh～180kWh 此外，施工團隊根據混凝土澆筑計劃與BIM調度系統聯動，將攪拌頻次與澆筑節奏進行時間匹配，避免設備空轉與混凝土積壓問題。在夏季高峰施工期，該策略每日可降低攪拌設備運行時長11.5h，有效緩解能耗壓力。攪拌主機內部采用耐磨陶瓷襯板與自動噴淋冷卻系統，既延長了設備使用壽命，也優化了拌合溫度控制，保證混凝土出機溫度始終穩定在 23^°C～26^°C 之間，符合熱環境下低水化熱施工控制要求。

4.2.2拌合廢水分離再利用

為了滿足綠色施工中對水資源循環利用的嚴格要求，本項目施工單位在拌合站建設階段同步規劃并實施了混凝土廢水處理與回收利用系統。該系統由三級沉淀池、重力分離槽和高分子絮凝劑過濾模塊組成，專用于處理攪拌設備清洗廢水、運輸車沖洗水以及場區灑水殘液。廢水首先利用初級沉淀池進行粗顆粒分離，隨后進入重力分離系統分離中細顆粒懸浮物，最后由聚合氯化鋁為主的絮凝劑在精濾池中完成深度凈化處理，使水中懸浮物濃度降至 20mg/L 以下，滿足施工規范要求。經處理后的回用水按需返回用于攪拌主機內部噴淋系統、施工場地降塵噴灑與部分次級混凝土拌合工藝。以該項目平均每日清洗廢水排放量約為 18t～20t 計，該系統實現了 90% 以上的循環回用率，每日節水達16t，年節水總量約可達 5800t 。

4.3澆筑與振搗階段的工藝生態化管理

4.3.1優化振搗工藝降低能耗

在本項目的混凝土施工中，為響應綠色建筑三星設計標準對施工能耗的約束要求，施工團隊對傳統振搗作業方式進行了工藝優化，重點通過振搗設備節能升級和操作方式改進降低能耗總量。施工現場配置了高頻低能型插入式電動振搗棒，額定功率由傳統的 1.5kW 降至1.1kW，并配備自動溫控保護系統，確保設備連續運行過程中處于最佳效率曲線。針對樓板、地面等薄層構件，則采用高頻平板振動器，振動頻率控制在12.000次 /min 以上，振動時間由常規45s縮短至30s，既提升了密實效率，又顯著降低了不必要的能量損耗。施工操作方面，團隊嚴格按照\"快插慢拔、點振均布、分層分區\"原則進行振搗作業，每層厚度控制在 300mm 以內，振搗棒插入下層混凝土不少于 50mm ，保證上下層混凝土緊密結合且無夾層現象。在大體積混凝土結構中，采用網格化作業布點方式，將振搗作業點間距控制在 300mm 左右，有效覆蓋所有受力區域，杜絕過振與漏振現象。經實測，振搗效率提高約 23% ，單位混凝土體積所需振搗能耗下降 17% 。

4.3.2采用澆筑分段同步施工法

在本項目地下室結構施工中，施工團隊實施“分段同步澆筑法”，將單次澆筑作業區劃分為若干工作段，以58m 為一段，采用“分層分段、錯時同步、梯度推進\"的作業流程。在施工排布上，優先完成基底段澆筑，間隔3045min 后啟動上層段作業，有效控制溫差梯度，減少早期收縮開裂風險。為保障澆筑同步與連續性，混凝土供應系統由調度平臺動態指揮，每個分段澆筑時間控制在90分鐘以內，同時布料人員、振搗工、泵車操作員按段位交叉作業，確保施工節奏連貫、不產生“冷縫”。在工藝保障上，每段澆筑接縫設置錯縫處理，施工縫處理采用粗化 + 界面劑 + 高壓水沖洗方式，提升結構整體性與抗剪性能。項目施工數據表明，該方法澆筑效率提升 19% ，同時因分段有序、連續作業，混凝土質量控制更為均勻，強度合格率達 98% 以上。此外，該工法還有效控制了施工材料損耗率與設備空轉率，泵送設備利用率由原先的71% 提升至 85% ，顯著減少了因等待與停機導致的能源浪費。

4.4養護階段的環境控制技術

4.4.1應用蒸汽養護智能調溫系統

在本項目大體積地下結構及預制構件的施工過程中，施工單位引入了智能蒸汽養護調溫系統，廣泛應用于結構構件的初期養護階段。系統由溫濕控制主機、分區供汽模塊、溫濕傳感器網絡及PLC智能調節模塊組成，可實現實時反饋調控，并根據混凝土結構體積和水膠比差異自動匹配最優升溫、恒溫與降溫曲線。在項目實施過程中，系統設定升溫速率為 10^°C/h ，恒溫階段保持在 60±3^°C ，并維持相對濕度 ?90% ，最終降溫速率控制在 5% 以內，最大程度減緩混凝土溫應力，蒸汽養護與常溫養護效果對比如表2所示。

由表2可見，采用蒸汽養護系統后，混凝土在48h內即可達到 28.7MPa 的抗壓強度，強度提升幅度達 41.4% 同時表面開裂率顯著下降，節省養護周期約 33% 。盡管單方能耗為 4.8kWh/m³ ，但總體施工周期縮短及質量穩定性提升所帶來的效益遠高于能源投入。

4.4.2選用自吸水養護保濕毯工法

在建筑屋面、樓板、地面等大面積水平構件的后期養護過程中，為減少用水量、降低人工頻次及控制表面干縮裂縫，項目部選用了高性能自吸水養護保濕毯替代傳統灑水 + 塑料膜雙重工藝。該保濕毯采用三層結構設計：外層為高分子防水透氣纖維，中層為吸水高分子聚合物，內層為親水無紡布，可在連續72h內持續釋放水分，維持混凝土表面濕潤狀態。材料單位蓄水能力為1.2L/m² ，復用次數達12次以上，每次使用周期控制在7天內。施工過程中，混凝土終凝后4h內，施工人員即展開保濕毯覆蓋操作，并以濕潤麻袋順勢鋪設固定，四周壓邊嚴密，避免蒸發通道形成。在氣溫高于 35°C 或風速大于 5m/s 的條件下，定時噴灑加濕水霧對保濕毯進行二次補水，保障其持續供濕能力。

5結語

系統研究華東地區某綠色三星公共建筑工程中水泥混凝土施工全過程，本文明確提出了以生態化為導向的施工控制策略。研究表明，在材料配比、拌合、振搗、澆筑及養護等關鍵環節中，采用低碳水泥替代技術、智能節能攪拌系統、分段同步澆筑法以及保濕毯等綠色施工技術，能顯著降低單位能耗、水耗與碳排放，提升混凝土結構的整體性能與施工效率。但研究過程中尚存在部分適用于特定氣候或構件類型的技術邊界，未來需進一步拓展應用范圍及參數模型優化，深入探索區域適配性與自動化控制技術的集成優化方案。

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