绿色高性能混凝土

【摘要】进入“十一五”以来，混凝土与水泥制品行业经过了快速发展，已经成为拉动我国经济发展的重要行业，但接踵而来的环境问题也令人堪忧，应此混凝土的绿色生产和发展绿色混凝土已成为混凝土研究的主流方向。本文从合理利用资源，保护环境的方向并坚持可持续发展的战略，论述了混凝土的发展方向―绿色混凝土。

【关键词】高性能混凝土 绿色高性能混凝土

混凝土在众多建筑工程领域中是应用最广泛、用量最大的建筑材料之一，但是混凝土的大量使用，使自然资源遭受到前所未有的破坏，使资源和能源出现危机。因此，混凝土材料的发展应与环境保护、能源节约、资源节省综合考虑，协调发展，深化”绿色”观念，发展绿色高性能混凝土(简称GHPC)。

一、绿色高性能混凝土的定义

在国内，吴中伟院士最早对其概念作了阐述，他认为：传统混凝土未来应该是向着绿色高性能混凝土发展。大量学者研究认为绿色高性能混凝土应符合以下几个方面：

1、选用符合国家标准的绿色水泥，尽量减少砂、石开采过程中对环境的破坏，减水剂尽可能以工业废液改性制造或在此基础上研制其他复合外加剂。

2、尽量少用水泥熟料，减少环境污染，同时也能大量地降低能耗，并掺加更多以工业废渣为主的活性掺合料，可改善混凝土的耐久性。

3、使高性能混凝土优势得到充分发挥，减少水泥和混凝土用量，达到节约资源、改善环境目的；。

4、对废弃混凝土进行重新循环利用，发展再生混凝土。

二、绿色高性能混凝土的分类

1、生态环境友好型混凝土

为满足高强度和高耐久性的要求，传统的混凝土始终在追求材料的密实性。这种密实性使城市中的混凝土结构(如各类建筑物、刚性路面等)缺乏透气性和透水性，调节空气的温度、湿度的能力差，加剧城市热岛效应，劣化了人类的生活环境；雨水长期不能渗人地下，使城市地下水位下降，影响了地表植物的生长，结果造成城市生态系统失调。

2、再生骨料混凝土

旧建筑物或结构物解体的混凝土经破碎分级成为粗细骨料，代替混凝土中部分砂石配制的混凝土，称为再生骨料混凝土。

3、大掺量粉煤灰高性能混凝土

掺入粉煤灰能提高混凝土的强度以及抗渗性和抗冻性，降低干缩性，对碱骨料反应起抑制作用。如能充分利用粉煤灰的形态效应、微集料效应和火山灰效应，在大量掺人粉煤灰情况下配制出高性能混凝土，将带来更大的经济效益和环境效益。

4、减轻环境负荷型混凝土

(1)利废环保型混凝土：该类混凝土的组成与传统混凝土的最大区别在于：采取一定技术措施，掺人大量的固体废弃物，工业废渣，废弃的砖石、混凝土以及固体垃圾等和以工业废液为原料的外加剂。

(2)节能型混凝土：水泥生产过程中需要高温锻烧硅质原料(粘土或页岩)和钙质原料等组分，要消耗大量的能源。

(3)自密实混凝土：自密实混凝土不良好的效果。

三、绿色高性能混凝土的一般特征

1、最大限度地节约水泥用量，尽可能多地使用绿色水泥，代之以工业废渣为主的矿物外加剂，从而减少水泥生产过程中的CO2、SO2气体的排放量，降低对天然资源与能源的消耗。

2、充分利用工业废渣，更多地采用废渣，如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料以节约水泥；利用中水等作为混凝土的拌合用水，以节约水资源，在改善混凝土耐久性的同时保护环境。

3、采用先进生产工艺，对大量建筑垃圾进行资源化处理，使之成为可利用的再生混凝土骨料，减少对天然砂石的开采。

4、最大限度地发挥高性能混凝土的优势，使其高强、高性能化，减少结构面积或结构体积，改变我国建筑结构的肥梁、胖桩、深基、厚墙的局面，节省混凝土用量，减轻自重。

5、扩大绿色高性能混凝土的使用范围。

四、绿色高性能混凝土的研究现状

在高性能混凝土技术发展过程中，首先以高强为标志的技术迅速发展。由于水泥细度和水化速率在提高， 混凝土中胶凝材料用量在加大，总体细成分用量也在加大，以及外加剂的广泛应用和水胶比显著减小，在这些因素的影响下，混凝土在提高强度的同时，也使体积稳定性、裂缝、脆性和耐火性等问题凸现出来，严重影响了混凝土的耐久性和安全性。国内外都有共识:单纯高强并非高性能，高耐久性和安全性才能满足结构物使用寿命增长的需求。西方发达国家混凝土耐久性预期寿命已指向100年以上甚至更长，我国目前一般建筑大多以50年为目标，总体上处于落后，如不重视，尚有维修和重建的不良前景，甚至重蹈西方已有建筑不堪维修重负的覆辙。

五、绿色高性能混凝土存在的问题

1、成本问题

高性能混凝土对原材料、生产线以及生产管理水平有着较高的要求，因此其造价也相应的比普通混凝土成本高出许多（大于50%），从而制约了绿色高性能混凝土的推广应用。因此，一方面要加强科研力度、降低造价，另一方面要大力推广绿色高性能混凝土的应用。

2、早期开裂问题

混凝土开裂早已引起人们的关注，其并不是高性能混凝土所独有的，而绿色高性能混凝土同样存在着这个问题。国内清华大学安明哲博士对绿色高性能混凝土由于低水胶比引起的自收缩问题进行了较为全面的探讨，结果发现：自收缩主要发生在3d内，并随龄期的延长而逐渐变慢。自收缩随水胶比的减小而增大，以初凝到1d时最明显。针对这种自收缩，研究者提出了许多抑制措施。

3、技术、设备问题

目前国内在绿色高性能混凝土的应用方面大多处于尝试阶段，缺乏较完整系统的基础应用研究，且研究仅限于不全面的实验室试验研究，与实际工况的情况相差较大，不利于绿色高性能混凝土的推广应用，在相关的技术规范方面亟待完善。

六、绿色高性能混凝土的研究展望

1、注意研究低强高性能混凝土

目前，高性能混凝土必须是高强混凝土(大于C50)的观点大大限制了高性能混凝土的应用范围。事实上，大量使用的钢筋混凝土建筑物。如低层和多层房层以及高层房层的上层构件。以及大体积水下建筑物和基础工程，对强度要求并不高(C25--C30左右)，但对耐久性、工作性、均匀性、体积稳定性、低温升等有一定甚至很高的要求，必须采用高性能混凝土。

2、加强对绿色高性能混凝土配套技术的研究开发

着重解决高性能混凝土和绿色高性能混凝土由于低水胶比引起的自收缩问题，进一步水化造成的裂纹问题，由于高强度带来的脆性问题等。

3、提高混凝土材料的绿色度

混凝土的主要原料水泥是一种资源代价、能源代价和环境代价巨大的材料。每生产l t水泥除放出大量的粉尘外，还排放出约l t的温室气体CO：，因此，要提高混凝土的绿色度，必须采用有效措施．减少水泥的使用量。在高性能混凝土中科学地大量使用粉煤灰等矿物掺合料，既是提高混凝土性能的需要，又可减少对水泥产量的需求；既可减少煅烧熟料时CO：的排放，又因大量利用粉煤灰、矿渣及其他工业废料而有利于保护环境。

4、降低高性能混凝土的成本

经济问题长期困扰着混凝土工作者，并成为混凝土技术进步的障碍。目前，大部分高性能混凝土的成本比常规混凝土高30％以上，制约了高性能混凝土的推广应用。与此同时，大量的试验研究证实。高性能混凝土不一定要高成本，低成本生产高性能混凝土是完全可能的。

结语

绿色高性能混凝土是混凝土产业的发展方向，是我国建设节约型、环保型社会发展道路方针的具体体现。加大对绿色高性能混凝土的研究，使绿色高性能混凝土创造出更多的经济效益和社会效益，在加快研究与开发的同时也要重视绿色高性能混凝土的宣传推广工作，尽快普及应用到建设工程中，充分发挥其经济、社会和环境效益。

参考文献

覃维祖．《大力发展绿色高性能混凝土》．建筑技术．2005(1)：12―16．

吴中伟.《绿色高性能混凝土一 一混凝土的发展方向》凝土与水泥制品，1998〔1〕：36

余峰．《绿色高性能混凝土的研究》．武汉科技学院学报，2007，20（5）：46～49