綠色高性能混凝土在土木工程中的發(fā)展

李震

(本鋼設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117000)

高性能混凝土（High performance concrete,簡稱HPC）是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對下列性能重點(diǎn)予以保證:耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。我國混凝土專家吳中偉院士認(rèn)為混凝土高強(qiáng)度必然是高耐久性，這是不全面的，因為高強(qiáng)混凝土?xí)硪恍┎焕谀途眯缘囊蛩兀咝阅芑炷量筛爬楦咝阅芑炷辆褪悄芨玫貪M足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價。吳中偉院士在此基礎(chǔ)上，提出"綠色高性能混凝土"的概念：①節(jié)約資源、能源;②不破壞環(huán)境，更應(yīng)有利于環(huán)境;③可持續(xù)發(fā)展，保證人類后代能健康、幸福地生存下去。吳中偉院士提出的綠色高性能混凝上因具有良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性能，其相關(guān)的綠色建材在關(guān)國、西歐和日本等國家已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。日本在生態(tài)材料概念的基礎(chǔ)上，提出了綠色生態(tài)混凝土的概念。隨著環(huán)境保護(hù)、保持生態(tài)多樣性及維持社會可持續(xù)發(fā)展的呼聲日益高漲，生態(tài)混凝上便應(yīng)運(yùn)而生，它以其優(yōu)異的生態(tài)效應(yīng)得到了世界各國材料與環(huán)境學(xué)者的普遍重視，是近年來國際上迅速發(fā)展起來的一個新的研究領(lǐng)域。那么，綠色生態(tài)混凝土是一類具有特殊的結(jié)構(gòu)與表面特征，它能減小環(huán)境負(fù)荷與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，而且能為環(huán)保做出貢獻(xiàn)[1-3]。

1 綠色高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)

高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強(qiáng)度，中、低強(qiáng)度亦可。高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物應(yīng)具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型，具有良好的和易性和流動性；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護(hù)工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是混凝土的強(qiáng)度，而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。 高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，較小的水膠比，和摻合料，使混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。

2 綠色高性能混凝土的研究現(xiàn)狀

2.1 綠化、景觀混凝土

綠化混凝土是指能夠適應(yīng)綠色植物生長、進(jìn)行綠色植被的混凝土及其制品。開發(fā)能夠植被的綠化混凝土，用于城市的道路兩側(cè)及中央隔離帶、水邊護(hù)坡、樓頂、停車場等部位，可以增加城市的綠色空間，調(diào)節(jié)人們的生活情趣，同時能夠吸收噪音和粉塵，對城市氣候的生態(tài)平衡也起到積極作用。人們生活在被鋼筋混凝土填充的城市中，感到遠(yuǎn)離自然，缺少生活情趣[4]。

2.2 吸音混凝土

吸音混凝土具有連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)，入射聲波通過連通孔被吸收到混凝土內(nèi)部，小部分由于混凝土內(nèi)部磨擦作用轉(zhuǎn)換為熱能，大部分透過多孔混凝土層到達(dá)多孔混凝土背后的空氣層和密實混凝土板表面再被反射，此反射聲波從反方向再次通過多孔混凝土向外發(fā)散，與入射聲波有一定的相位差，因干涉部分互相抵消而降低噪音。吸音混凝土主要用于公路的建設(shè)施工中。吸音混凝土是針對所產(chǎn)生的噪音采取的隔音、吸音措施。

2.3 生態(tài)水泥混凝土

生態(tài)水泥是指用城市的垃圾灰、下水道或污水處理廠的污泥及其它的工業(yè)廢棄物等作為水泥的原料制造的水泥。用這種水泥制作的混凝土可以有效解決廢棄物處理占地、節(jié)省資源和能源的問題。

2.4 再生混凝土

再生混凝土技術(shù)是發(fā)展綠色混凝土,實現(xiàn)建筑、資源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要措施之一,正日益引起混凝土研究者們的關(guān)注,并越來越受到工程界的重視。利用工業(yè)固體廢棄物如鍋爐煤渣、火力發(fā)電廠的粉煤灰等工業(yè)廢料作為骨料，采取一定技術(shù)措施制備的輕質(zhì)混凝土，是另一種形式的再生混凝土[5]。

2.5 海洋及水域生物適應(yīng)型混凝土

所謂海洋生物適應(yīng)型混凝土，即能夠營造出適合生物生長生息的空間或空隙,能夠為海藻類生物提供合適的附著表面,并能在混凝土表面增殖,使混凝土周圍的水質(zhì)對生物生長沒有不良影響。目前開發(fā)并已經(jīng)實際應(yīng)用的海洋生物適應(yīng)型混凝土主要有人工礁石。

3 綠色高性能混凝土研究意義和發(fā)展

3.1 綠色高性能混凝土的研究意義

3.1.1 人類發(fā)展觀的轉(zhuǎn)變

人類文明自始至終演繹著人和自然的關(guān)系史，人類的發(fā)展觀歷經(jīng)了認(rèn)識自然、改造自然、修復(fù)自然的過程。在公路、鐵路、水利、電力、礦山等工程建設(shè)中，經(jīng)常要開挖大量的邊坡。破壞了原有植被的覆蓋層，導(dǎo)致了大量裸露的土地，造成了一系列生態(tài)環(huán)境問題。人類在改造自然的同時也遭到了自然的懲罰，在覺醒之后開始修復(fù)自然。人類的發(fā)展觀應(yīng)該從被動發(fā)展觀轉(zhuǎn)變?yōu)槟軇影l(fā)展觀，即認(rèn)識自然、模仿自然、享受自然的發(fā)展觀。實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

3.1.2 解決地球環(huán)境問題

地球環(huán)境問題是21世紀(jì)人類面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。人類面臨著資源枯竭、能源危機(jī)、地球溫暖化、臭氧層破壞、土地沙漠化、野生動物種類減少、熱帶雨林減少、酸雨范圍擴(kuò)大等日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，大氣、水質(zhì)與土壤污染，噪音、振動等公害給人類生活帶來了極大的危害和損失。固體廢棄物的綜合化利用消除了對環(huán)境的不利影響，“解放了“大量土地，同時節(jié)省了大量的原生礦產(chǎn)資源。

3.1.3 改善人居環(huán)境

“人居環(huán)境“是人類社會發(fā)展到20世紀(jì)后期才提出的概念，它標(biāo)志著人類對待自然的態(tài)度從根本上發(fā)生了轉(zhuǎn)變。理想的人居環(huán)境是人與自然的和諧統(tǒng)一，即天人合一。人在人居環(huán)境中結(jié)成社會，進(jìn)行各種各樣的社會活動，努力創(chuàng)造宜人的居住地，并進(jìn)一步形成更大規(guī)模和更為復(fù)雜的支撐網(wǎng)絡(luò)。

3.2 發(fā)展趨勢

綠色高性能混凝土具有調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)具有積極的作用,在解決地球環(huán)境問題、轉(zhuǎn)變?nèi)祟惏l(fā)展觀念,改善人居環(huán)境、凈化水污染以及廢物利用等方面,比普通混凝土具有非常優(yōu)越的條件,因此,研究和開發(fā)新型生態(tài)混凝土具有很大的現(xiàn)實意義。因此，綠色高性能混凝土正向著智能化、規(guī)?；?、理論化、體系化和集成化方向發(fā)展。

4 結(jié)論

綠色高性能混凝土材料和技術(shù)無疑是今后水泥混凝土行業(yè)發(fā)展的大趨勢。綠色高性能混凝土不僅僅是一種材料、一項技術(shù)或一個法規(guī)，它是一個完整的體系，從原材料、生產(chǎn)、設(shè)計、施工、使用，一直到建筑物的解體和循環(huán)利用，遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)4R原則，實現(xiàn)水泥混凝土行業(yè)真正的可持續(xù)發(fā)展。

[1]馮乃謙，張智峰，馬曉.生態(tài)環(huán)境與混凝土技術(shù)[J].混凝土，2005,(3):3-8.

[2]郭隨華，翁端，陳益民.我國水泥工業(yè)“生態(tài)化“的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].硅酸鹽學(xué)報.2001,29(2):172-177.

[3]楊靜.馮乃謙.21世紀(jì)的混凝上材料-環(huán)保型混凝土[J].混凝土與水泥制品.1999.(2):3-5.

[4]張仁瑜，冷發(fā)光.綠色建材發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].建筑科學(xué).2006.22(6A).

[5]周宏敏，柴俊，郭迪.綠色生態(tài)混凝土技術(shù)及其研究現(xiàn)狀[J].混凝土，2008,(5):90-97.