论文部分内容阅读
摘要：绿色高性能混凝土的含义、特征，对研究和发展绿色混凝土的必要性进行了分析，并且提出绿色混凝土存在的问题。
关键词：高性能混凝土；绿色；可持续发展之路
近几年，混凝土的大量的使用给环境带来了很多的不良影响，如生产1吨水泥要消耗石灰石2吨，标准煤0.4吨，同时排出二氧化碳1吨，另外还有一氧化氮，二氧化硫等气体以及大量粉尘排出，导致温室效应，引起酸雨的出现。还会破坏自然环境以及自然景观，改变河床位置、河床的形状，从而造成水土流失或者河流改道等后果。绿色高性能混凝土的应运而生，可以节约更多的资源与能源，可以把对环境的破坏降到最低。
1 绿色高性能混凝土的涵义
1.1 绿色的定义
这里的“绿色”是对“健康、环保、安全”等属性的评价，包括对原材料的利用、生产过程、施工过程、使用过程、废物处置过程等的分项评价和综合评价。“绿色”可以概括为节约资源、能源，不破坏环境，更有利于环境，可持续发展，既满足当代人的需求，又不危害后代人满足的需求能力。可以说，“绿色”一词已经成为环保、节能、健康、效率、技术进步、可持续发展等方面的综合。
1.2 绿色高性能混凝土的特征
综合“绿色”和“高性能”含义，可以提出：绿色高性能混凝土是指既能减少对地球环境的负荷，又能与自然生态系统协调共生，为人类构造舒适环境的混凝土材料、采用先进的现代混凝土技术，在妥善的质量管理条件下，尽量少占用天然资源和能源，大量使用工业废弃物和城市垃圾制成的具有优良耐久性、工作性和经济适用性的混凝土。
绿色高性能混凝土一般具有以下特征：（1）尽可能多的使用绿色水泥，最大限度的减少水泥孰料用量，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二氧化碳、二氧化硫以及一氧化氮等气体的排放量，降低对天然资源与能源的消耗。（2）更多的采用废渣，如 磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料以节约水泥，并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优化处理，使之成为可以再利用的再生混凝土骨料，减少对天然矿石的开采。（4）最大限度的发挥高性能混凝土的优势，减少结构面积或结构体积，节省混凝土用量，减轻自重。通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构的使用寿命，使材料和工程发挥其功能。
2 发展绿色高性能混凝土的途径
2.1 绿色水泥
2.1.1 生态水泥
生态水泥是一种新型波特兰水泥。这种水泥以城市垃圾烧成灰和下水道污泥为主要原料，进过处理、配料、并通过严格的生产管理制成。
2.1.2 熟料水泥
水泥生产过程中需要高温煅烧硅质原料（粘土或页岩）和钙质原料（通常是石灰石）等部分，主要消耗大量的能源。而无孰料水泥以磨细矿渣、钢渣、粉煤灰等活性混合材为主要原料，与碱性激发剂硫酸盐按适当比例配合磨细而成。近年来，研究人员在高性能无熟料水泥基材研究方面取得大量成果，将各部分进行合理组合，制备出微观结构合理，凝结时间、流动度和强度高的胶凝材料。
2.2 再生骨料
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置再生混凝土，称为再生骨料混凝土。利用再生骨料配置再生混凝土已经被看作为发展绿色混凝土的主要措施之一。再生骨料与天然骨料相比，具有孔隙率大、吸水性强、强度低等特性，这将导致再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的热性相差较大。例如，再生骨料混凝土的工作性（流动性、可塑性、稳定性、易实性）因孔隙大、吸水性强而下降；再生骨料的多孔隙导致混凝土弹性模量减小、强度降低、刚度减小；吸水性强使得失水后的混凝土干缩增大，因而再生骨料的性能波動较大，须经分选、破碎、洁净处理。并根据实验测定骨料各项性能后，才能作为粗骨料使用。但是若是以30%以下的再生骨料等量取代混凝土中的天然骨料时，其性能与天然骨料混凝土相似。
3 绿色高性能混凝土的应用
3.1 植被混凝土
我国北方的一些地区存在沙漠侵蚀、水土流失等生态环境问题，需要大量的固沙、固土材料；南方沿海地区存在海岸线不稳塌陷等问题，需大量固堤护岸材料；城市的混凝土化和高热环境需要得到治理，而开发植被混凝土是最可行的解决措施。植被混凝土利用特殊配合比的混凝土形成植物根系可生长的空间，并采用化学和植物生长技术，创造出能使植物生长的条件。植被混凝土一般由植物。泥土、多孔渗水混凝土。肥料和保水材料组成，可用于提防迎水面植被保护、植被型路面砖、植被型墙体。植被型屋顶压载材料、绿色停车场等。植被混凝土可以增加城市的绿色空间，吸收噪声和粉尘，对城市气候的生态平衡起到积极作用。
3.2 透水性混凝土
与传统混凝土相比，透水性混凝土最大的特点是具有15%～30%的连通孔隙，具有透气性和透水性。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道等，能扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加剂和水，与一般混凝土基本上相同。根据用途、目的以及使用场合不同，有时不使用混合材和外加剂。反映透水性混凝土性能的指标有孔隙率、透水系数、抗压度、抗冻融循环性和干缩等。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加剂和水，与一般混凝土基本上相同，根据用途、目的以及使用场合不同，有时不使用混合材和外加剂。反映透水性混凝土性能的指标有孔隙率、透水系数、抗压强度、抗冻融循环性和干缩等。
另外，还有再生骨料混凝土、节能型混凝土、高耐久性混凝土、自密实混凝土等新型混凝土。
4 绿色高性能混凝土存在的问题
4.1 造假问题
HPC因所用原料价格与生产管理水平的提高，混凝土造价将提高50%左右。Hpc对原材料要求：（1）水泥42.5以上（ISOS法，相当于当前国内为该标准的52.5）；（2）集料坚实洁净，最大粒径25mm（3）超细参料矿渣，细度4000c㎡/g以上；（4）超塑化剂等优质外加剂。由于产量及市场原因，细掺料与外加剂是增加成本的主因，将来产量达，粉磨技术改进，细掺料价格可能比水泥低50%，则hpc成本增加不多。
4.2 早期开裂问题
混凝土收缩时引起开裂的主因，除降温引起收缩外，蒸发失去水分引起的干缩和水化失水引起的自收缩是钢筋混凝土开裂的最常见的原因。Hpc由于水胶比远低于常规混凝土，又加入大量细掺料与超塑化剂，水化引起的很大的早期自身收缩会带来混凝土早期开裂问题，所以hpc必须加强早期养护，将来有可能用含水多孔细集料或细掺料来补给水化用水的设想，还待进一步研究。
4.3 HPC的配合比设计问题
可采用与常规混凝土相同的绝对体积—试拌调整的方法，在确定各种组成的配比后，通过实验证明能满足性能要求。HPC由于原材料种类多和性能要求高，配合比设计难度应大于常规混凝土。与常规混凝土相比，HPC配合比设计的几个参数变幅较小，如水胶比小于0.4～0.42，石子最大粒径小于25mm，因此能配合比设计得到简化。
5 结语
绿色高性能混凝土不但具有比普通混凝土更加优良的性能，还由于其利用工业废弃物和生活垃圾，因而能最大限度的节约天然资源和能源，具有保护环境的效益。绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向，是混凝土的未来。
参考文献：
[1]赵国番.混凝土及其增强材料的发展与应用[J].建筑材料学报，2000（3）：1-5
[2]吴中伟..高性能混凝土—绿色混凝土.混凝土与水泥制品2000（1）3-6
[3]孙振平，王新友，张冠伦，等.绿色高性能混凝土与建筑工程材料的可持续发展.建筑材料学报，1998，1（3）：278-283
[4]吴乃之等建筑业10项新技术及其应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2001年10月
关键词：高性能混凝土；绿色；可持续发展之路
近几年，混凝土的大量的使用给环境带来了很多的不良影响，如生产1吨水泥要消耗石灰石2吨，标准煤0.4吨，同时排出二氧化碳1吨，另外还有一氧化氮，二氧化硫等气体以及大量粉尘排出，导致温室效应，引起酸雨的出现。还会破坏自然环境以及自然景观，改变河床位置、河床的形状，从而造成水土流失或者河流改道等后果。绿色高性能混凝土的应运而生，可以节约更多的资源与能源，可以把对环境的破坏降到最低。
1 绿色高性能混凝土的涵义
1.1 绿色的定义
这里的“绿色”是对“健康、环保、安全”等属性的评价，包括对原材料的利用、生产过程、施工过程、使用过程、废物处置过程等的分项评价和综合评价。“绿色”可以概括为节约资源、能源，不破坏环境，更有利于环境，可持续发展，既满足当代人的需求，又不危害后代人满足的需求能力。可以说，“绿色”一词已经成为环保、节能、健康、效率、技术进步、可持续发展等方面的综合。
1.2 绿色高性能混凝土的特征
综合“绿色”和“高性能”含义，可以提出：绿色高性能混凝土是指既能减少对地球环境的负荷，又能与自然生态系统协调共生，为人类构造舒适环境的混凝土材料、采用先进的现代混凝土技术，在妥善的质量管理条件下，尽量少占用天然资源和能源，大量使用工业废弃物和城市垃圾制成的具有优良耐久性、工作性和经济适用性的混凝土。
绿色高性能混凝土一般具有以下特征：（1）尽可能多的使用绿色水泥，最大限度的减少水泥孰料用量，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二氧化碳、二氧化硫以及一氧化氮等气体的排放量，降低对天然资源与能源的消耗。（2）更多的采用废渣，如 磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料以节约水泥，并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优化处理，使之成为可以再利用的再生混凝土骨料，减少对天然矿石的开采。（4）最大限度的发挥高性能混凝土的优势，减少结构面积或结构体积，节省混凝土用量，减轻自重。通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构的使用寿命，使材料和工程发挥其功能。
2 发展绿色高性能混凝土的途径
2.1 绿色水泥
2.1.1 生态水泥
生态水泥是一种新型波特兰水泥。这种水泥以城市垃圾烧成灰和下水道污泥为主要原料，进过处理、配料、并通过严格的生产管理制成。
2.1.2 熟料水泥
水泥生产过程中需要高温煅烧硅质原料（粘土或页岩）和钙质原料（通常是石灰石）等部分，主要消耗大量的能源。而无孰料水泥以磨细矿渣、钢渣、粉煤灰等活性混合材为主要原料，与碱性激发剂硫酸盐按适当比例配合磨细而成。近年来，研究人员在高性能无熟料水泥基材研究方面取得大量成果，将各部分进行合理组合，制备出微观结构合理，凝结时间、流动度和强度高的胶凝材料。
2.2 再生骨料
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置再生混凝土，称为再生骨料混凝土。利用再生骨料配置再生混凝土已经被看作为发展绿色混凝土的主要措施之一。再生骨料与天然骨料相比，具有孔隙率大、吸水性强、强度低等特性，这将导致再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的热性相差较大。例如，再生骨料混凝土的工作性（流动性、可塑性、稳定性、易实性）因孔隙大、吸水性强而下降；再生骨料的多孔隙导致混凝土弹性模量减小、强度降低、刚度减小；吸水性强使得失水后的混凝土干缩增大，因而再生骨料的性能波動较大，须经分选、破碎、洁净处理。并根据实验测定骨料各项性能后，才能作为粗骨料使用。但是若是以30%以下的再生骨料等量取代混凝土中的天然骨料时，其性能与天然骨料混凝土相似。
3 绿色高性能混凝土的应用
3.1 植被混凝土
我国北方的一些地区存在沙漠侵蚀、水土流失等生态环境问题，需要大量的固沙、固土材料；南方沿海地区存在海岸线不稳塌陷等问题，需大量固堤护岸材料；城市的混凝土化和高热环境需要得到治理，而开发植被混凝土是最可行的解决措施。植被混凝土利用特殊配合比的混凝土形成植物根系可生长的空间，并采用化学和植物生长技术，创造出能使植物生长的条件。植被混凝土一般由植物。泥土、多孔渗水混凝土。肥料和保水材料组成，可用于提防迎水面植被保护、植被型路面砖、植被型墙体。植被型屋顶压载材料、绿色停车场等。植被混凝土可以增加城市的绿色空间，吸收噪声和粉尘，对城市气候的生态平衡起到积极作用。
3.2 透水性混凝土
与传统混凝土相比，透水性混凝土最大的特点是具有15%～30%的连通孔隙，具有透气性和透水性。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道等，能扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加剂和水，与一般混凝土基本上相同。根据用途、目的以及使用场合不同，有时不使用混合材和外加剂。反映透水性混凝土性能的指标有孔隙率、透水系数、抗压度、抗冻融循环性和干缩等。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加剂和水，与一般混凝土基本上相同，根据用途、目的以及使用场合不同，有时不使用混合材和外加剂。反映透水性混凝土性能的指标有孔隙率、透水系数、抗压强度、抗冻融循环性和干缩等。
另外，还有再生骨料混凝土、节能型混凝土、高耐久性混凝土、自密实混凝土等新型混凝土。
4 绿色高性能混凝土存在的问题
4.1 造假问题
HPC因所用原料价格与生产管理水平的提高，混凝土造价将提高50%左右。Hpc对原材料要求：（1）水泥42.5以上（ISOS法，相当于当前国内为该标准的52.5）；（2）集料坚实洁净，最大粒径25mm（3）超细参料矿渣，细度4000c㎡/g以上；（4）超塑化剂等优质外加剂。由于产量及市场原因，细掺料与外加剂是增加成本的主因，将来产量达，粉磨技术改进，细掺料价格可能比水泥低50%，则hpc成本增加不多。
4.2 早期开裂问题
混凝土收缩时引起开裂的主因，除降温引起收缩外，蒸发失去水分引起的干缩和水化失水引起的自收缩是钢筋混凝土开裂的最常见的原因。Hpc由于水胶比远低于常规混凝土，又加入大量细掺料与超塑化剂，水化引起的很大的早期自身收缩会带来混凝土早期开裂问题，所以hpc必须加强早期养护，将来有可能用含水多孔细集料或细掺料来补给水化用水的设想，还待进一步研究。
4.3 HPC的配合比设计问题
可采用与常规混凝土相同的绝对体积—试拌调整的方法，在确定各种组成的配比后，通过实验证明能满足性能要求。HPC由于原材料种类多和性能要求高，配合比设计难度应大于常规混凝土。与常规混凝土相比，HPC配合比设计的几个参数变幅较小，如水胶比小于0.4～0.42，石子最大粒径小于25mm，因此能配合比设计得到简化。
5 结语
绿色高性能混凝土不但具有比普通混凝土更加优良的性能，还由于其利用工业废弃物和生活垃圾，因而能最大限度的节约天然资源和能源，具有保护环境的效益。绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向，是混凝土的未来。
参考文献：
[1]赵国番.混凝土及其增强材料的发展与应用[J].建筑材料学报，2000（3）：1-5
[2]吴中伟..高性能混凝土—绿色混凝土.混凝土与水泥制品2000（1）3-6
[3]孙振平，王新友，张冠伦，等.绿色高性能混凝土与建筑工程材料的可持续发展.建筑材料学报，1998，1（3）：278-283
[4]吴乃之等建筑业10项新技术及其应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2001年10月