簡(jiǎn)述綠色高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用

唐亮

【摘要】隨著我國(guó)改革開(kāi)放和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，我國(guó)的建設(shè)規(guī)模正日益增大，如何保證建筑工程質(zhì)量的同時(shí)也能使工程能長(zhǎng)久的安全使用下去，日益受到各級(jí)政府和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。在眾多的土木工程建設(shè)中，混凝土的應(yīng)用面之廣，使用次數(shù)之多是很少見(jiàn)的。尤其中近年來(lái)，一種較新的混凝土技術(shù)正在快速發(fā)展并且運(yùn)用到許多實(shí)際工程項(xiàng)目中，那就是高性能混凝土。本文介紹綠色高性能混凝土的含義、特征，對(duì)研究和發(fā)展綠色混凝土的必要性進(jìn)行了分析，并且提出綠色混凝土存在的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】高性能混凝土：綠色；可持續(xù)發(fā)展之路

Development and Application of Green High Performance Concrete

Tang Liang

（Zhejiang Southeast Construction Management Co.， LtdHuzhouZhejiang313000）

【Abstract】With the speed of China's reform and opening up and modernization， China's construction scale is increasing， how to ensure the quality of construction projects can also make the project can be safe to use for a long time， increasingly by all levels of government and the community wide attention. In a large number of civil engineering construction， the application of concrete wide， the use of the number of times is rare. In particular， in recent years， a relatively new concrete technology is rapidly developing and applied to many practical projects， that is， high-performance concrete. This paper introduces the meaning and characteristics of green high performance concrete， analyzes the necessity of research and development of green concrete， and puts forward the existing problems of green concrete.

【Key words】High performance concrete；Green；Sustainable development

高性能混凝土是現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。使用新型的高效減水劑和礦物摻和料，是混凝土達(dá)到高性能的主要技術(shù)措施，前者能降低混凝土的水膠比，增大坍落度，控制坍落度損失，提高混凝土的密實(shí)性和工作性；后者能填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水化，除提高混凝土的密實(shí)度外，還改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土將粉煤灰作為礦物摻和料，既改善了混凝土的技術(shù)性能，同時(shí)又充分利用了工業(yè)廢料，有效地節(jié)約了資源和能源，減少了環(huán)境污染，綠色高性能混凝土的發(fā)展方向，促進(jìn)了混凝土技術(shù)的健康發(fā)展。

1. 綠色高性能混凝土的涵義

1.1綠色的定義。

這里的“綠色”是對(duì)“健康、環(huán)保、安全”等屬性的評(píng)價(jià)，包括對(duì)原材料的利用、生產(chǎn)過(guò)程、施工過(guò)程、使用過(guò)程、廢物處置過(guò)程等的分項(xiàng)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)?！熬G色”可以概括為節(jié)約資源、能源，不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展，既滿(mǎn)足當(dāng)代人的需求，又不危害后代人滿(mǎn)足的需求能力。可以說(shuō)，“綠色”一詞已經(jīng)成為環(huán)保、節(jié)能、健康、效率、技術(shù)進(jìn)步、可持續(xù)發(fā)展等方面的綜合。

1.2綠色高性能混凝土的特征。

1.2.1綜合“綠色”和“高性能”含義.可以提出：綠色高性能混凝土是指既能減少對(duì)地球環(huán)境的負(fù)荷，又能與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)共生，為人類(lèi)構(gòu)造舒適環(huán)境的混凝土材料、采用先進(jìn)的現(xiàn)代混凝土技術(shù)，在妥善的質(zhì)量管理?xiàng)l件下，盡量少占用天然資源和能源，大量使用工業(yè)廢棄物和城市垃圾制成的具有優(yōu)良耐久性、工作性和經(jīng)濟(jì)適用性的混凝土。

1.2.2綠色高性能混凝土一般具有以下特征： （1）盡可能多的使用綠色水泥，最大限度的減少水泥孰料用量，代之以工業(yè)廢渣為主的礦物外加劑，從而減少水泥生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳、二氧化硫以及一氧化氮等氣體的排放量，降低對(duì)天然資源與能源的消耗。（2）更多的采用廢渣，如磨細(xì)礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料以節(jié)約水泥，并在改善混凝土耐久性的同時(shí)保護(hù)環(huán)境。（3）采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝，對(duì)大量建筑垃圾進(jìn)行資源優(yōu)化處理，使之成為可以再利用的再生混凝土骨料，減少對(duì)天然礦石的開(kāi)采。 （4）最大限度的發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)，減少結(jié)構(gòu)面積或結(jié)構(gòu)體積，節(jié)省混凝土用量，減輕自重。通過(guò)大幅度提高混凝土耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，使材料和工程發(fā)揮其功能。

2. 發(fā)展綠色高性能混凝土的途徑

2.1綠色水泥。

2.1.1生態(tài)水泥。

生態(tài)水泥是一種新型波特蘭水泥。這種水泥以城市垃圾燒成灰和下水道污泥為主要原料，進(jìn)過(guò)處理、配料、并通過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)管理制成（見(jiàn)圖1）。

圖1

2 1.2熟料水泥。

水泥生產(chǎn)過(guò)程中需要高溫煅燒硅質(zhì)原料（粘土或頁(yè)巖）和鈣質(zhì)原料（通常是石灰石）等部分，主要消耗大量的能源。而無(wú)孰料水泥以磨細(xì)礦渣、鋼渣、粉煤灰等活性混合材為主要原料，與堿性激發(fā)劑硫酸鹽按適當(dāng)比例配合磨細(xì)而成。近年來(lái)，研究人員在高性能無(wú)熟料水泥基材研究方面取得大量成果，將各部分進(jìn)行合理組合，制各出微觀(guān)結(jié)構(gòu)合理，凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)度和強(qiáng)度高的膠凝材料。

2.2再生骨料。

舊建筑物或結(jié)構(gòu)物解體的混凝土經(jīng)破碎分級(jí)成為粗細(xì)骨料，代替混凝土中部分砂石配置再生混凝土，稱(chēng)為再生骨料混凝土。利用再生骨料配置再生混凝土已經(jīng)被看作為發(fā)展綠色混凝土的主要措施之一。再生骨料與天然骨料相比，具有孔隙率大、吸水性強(qiáng)、強(qiáng)度低等特性，這將導(dǎo)致再生骨料混凝土與天然骨料混凝土的熱性相差較大。例如，再生骨料混凝土的工作性（流動(dòng)性、可塑性、穩(wěn)定性、易實(shí)性）因孔隙大、吸水性強(qiáng)而下降：再生骨料的多孔隙導(dǎo)致混凝土彈性模量減小、強(qiáng)度降低、剛度減?。晃詮?qiáng)使得失水后的混凝土干縮增大，因而再生骨料的性能波動(dòng)較大，須經(jīng)分選、破碎、潔凈處理。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定骨料各項(xiàng)性能后，才能作為粗骨料使用。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時(shí)，其性能與天然骨料混凝土相似。

3. 綠色高性能混凝土的應(yīng)用

3.1植被混凝土。

我國(guó)北方的一些地區(qū)存在沙漠侵蝕、水土流失等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，需要大量的固沙、固土材料；南方沿海地區(qū)存在海岸線(xiàn)不穩(wěn)塌陷等問(wèn)題，需大量固堤護(hù)岸材料；城市的混凝土化和高熱環(huán)境需要得到治理，而開(kāi)發(fā)植被混凝土是最可行的解決措施。植被混凝土利用特殊配合比的混凝土形成植物根系可生長(zhǎng)的空間，并采用化學(xué)和植物生長(zhǎng)技術(shù)，創(chuàng)造出能使植物生長(zhǎng)的條件。植被混凝土一般由植物。泥土、多孔滲水混凝土。肥料和保水材料組成，可用于提防迎水面植被保護(hù)、植被型路面磚、植被型墻體。植被型屋頂壓載材料、綠色停車(chē)場(chǎng)等。植被混凝土可以增加城市的綠色空間，吸收噪聲和粉塵，對(duì)城市氣候的生態(tài)平衡起到積極作用。

3.2透水性混凝土。

（1）與傳統(tǒng)混凝土相比，透水性混凝土最大的特點(diǎn)是具有15%～30%的連通孔隙，具有透氣性和透水性。將這種混凝土用于鋪筑道路、廣場(chǎng)、人行道等，能擴(kuò)大城市的透水、透氣面積，增加行人、行車(chē)的舒適性和安全性，減少交通噪聲，對(duì)調(diào)節(jié)城市空氣的溫度和濕度、維持地下土壤的水位和生態(tài)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、外加劑和水，與一般混凝土基本上相同。根據(jù)用途、目的以及使用場(chǎng)合不同，有時(shí)不使用混合材和外加劑。反映透水性混凝土性能的指標(biāo)有孔隙率、透水系數(shù)、抗壓度、抗凍融循環(huán)性和干縮等。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加劑和水，與一般混凝土基本上相同，根據(jù)用途、目的以及使用場(chǎng)合不同，有時(shí)不使用混合材和外加劑。反映透水性混凝土性能的指標(biāo)有孔隙率、透水系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、抗凍融循環(huán)性和干縮等。

（2）另外，還有再生骨料混凝土、節(jié)能型混凝土、高耐久性混凝土、自密實(shí)混凝土等新型混凝土。

4. 綠色高性能混凝土存在的問(wèn)題

4.1造假問(wèn)題。

HPC因所用原料價(jià)格與生產(chǎn)管理水平的提高，混凝土造價(jià)將提高50%左右。HPC對(duì)原材料要求：（1）水泥42.5以上（ISOS法，相當(dāng)于當(dāng)前國(guó)內(nèi)為該標(biāo)準(zhǔn)的52.5）；（2）集料堅(jiān)實(shí)潔凈，最大粒徑25mm；（3）超細(xì)參料礦渣，細(xì)度4000cm2/g以上；（4）超塑化劑等優(yōu)質(zhì)外加劑。由于產(chǎn)量及市場(chǎng)原因，細(xì)摻料與外加劑是增加成本的主因，將來(lái)產(chǎn)量達(dá)，粉磨技術(shù)改進(jìn)，細(xì)摻料價(jià)格可能比水泥低50%，則HPC成本增加不多。

4.2早期開(kāi)裂問(wèn)題。

混凝土收縮時(shí)引起開(kāi)裂的主因，除降溫引起收縮外，蒸發(fā)失去水分引起的干縮和水化失水引起的自收縮是鋼筋混凝土開(kāi)裂的最常見(jiàn)的原因。HPC由于水膠比遠(yuǎn)低于常規(guī)混凝土，又加入大量細(xì)摻料與超塑化劑，水化引起的很大的早期自身收縮會(huì)帶來(lái)混凝土早期開(kāi)裂問(wèn)題，所以HPC必須加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，將來(lái)有可能用含水多孔細(xì)集料或細(xì)摻料來(lái)補(bǔ)給水化用水的設(shè)想，還待進(jìn)一步研究。

4.3HPC的配合比設(shè)計(jì)問(wèn)題。

可采用與常規(guī)混凝土相同的絕對(duì)體積一試拌調(diào)整的方法，在確定各種組成的配比后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明能滿(mǎn)足性能要求。HPC由于原材料種類(lèi)多和性能要求高，配合比設(shè)計(jì)難度應(yīng)大于常規(guī)混凝土。與常規(guī)混凝土相比，HPC配合比設(shè)計(jì)的幾個(gè)參數(shù)變幅較小，如水膠比小于0.4～0.42，石子最大粒徑小于25mm，因此能配合比設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化。

5. 結(jié)語(yǔ)

綠色高性能混凝土不但具有比普通混凝土更加優(yōu)良的性能，還由于其利用工業(yè)廢棄物和生活垃圾，因而能最大限度的節(jié)約天然資源和能源，具有保護(hù)環(huán)境的效益。綠色高性能混凝土是混凝土的發(fā)展方向，是混凝土的未來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1]綠色混凝土發(fā)展途徑的探討-混凝土-2011年 第4期.

[2]繆昌文，高性能混凝土外加劑，2008.

[文章編號(hào)]1619-2737（2017）05-20-664