史華
[摘 要]本文介紹了綠色高性能混凝土的分類,并從其材料和技術(shù)的角度分析了綠色高性能混凝土的特點(diǎn),最后從整體、工程環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度給綠色高性能混凝土的發(fā)展提出了相應(yīng)的建議,為建設(shè)者和研究人員提供參考。
[關(guān)鍵詞]綠色高性能混凝土;特點(diǎn);應(yīng)用
[中圖分類號(hào)]TU528 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
隨著城市的發(fā)展,混凝土使用量越來越多,這給環(huán)境帶來了很多負(fù)面影響,為了解決這一問題,綠色高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生。與普通混凝土相比,綠色高性能混凝土具備更強(qiáng)的工作性能和更多的功能性,最為關(guān)鍵的是它能夠有效地節(jié)約資源和能源、改善生態(tài)環(huán)境,為城市建設(shè)提供更多的選擇,因此有必要系統(tǒng)地對(duì)綠色高性能混凝土進(jìn)行系統(tǒng)梳理,明確其材料、技術(shù)的特點(diǎn),以便挖掘出發(fā)展綠色高性能混凝土的有效途徑,為城市建設(shè)、資源節(jié)約、生態(tài)改善提供更多的幫助。
1 綠色高性能混凝土的分類
1.1 環(huán)境友好型
環(huán)境友好型的綠色高性能混凝土是指從混凝土的配制、使用到廢棄這一完整的流程中能夠?qū)档铜h(huán)境的負(fù)擔(dān)。
1.1.1 在混凝土生產(chǎn)時(shí)降低對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。在生產(chǎn)時(shí)降低對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)最關(guān)鍵的是配制材料的選用。綠色高性能混凝土在配制時(shí)多選用固體垃圾、工業(yè)廢渣等城市垃圾,如利用生態(tài)水泥進(jìn)行配制的生態(tài)混凝土和再生混凝土。生態(tài)混凝土是通過城市垃圾焚燒后的殘?jiān)?、工業(yè)殘?jiān)褪沂奶幚矶@得水硬性膠凝材料,將其作為主要摻合劑進(jìn)行水泥的配制。在此過程中,首先可以解決城市生活和建設(shè)垃圾的占地,進(jìn)一步釋放了城市空間,同時(shí)減少了石灰石資源和相應(yīng)能源的消耗,降低了混凝土生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的負(fù)荷,是實(shí)現(xiàn)零污染的有效途徑。
再生混凝土則是將建筑拆除后產(chǎn)生的量的建筑廢料(廢棄混凝土、廢砂漿等)進(jìn)行進(jìn)一步的磨碎和分級(jí),按照相應(yīng)的比例混合然后產(chǎn)生再生骨料,由這些再生骨料充當(dāng)混凝土的主要或者全部材料。此外還采用了許多工業(yè)殘?jiān)凸I(yè)廢液作為配制混凝土的摻合劑,如硅灰、煤灰、磨細(xì)礦渣等,這不僅實(shí)現(xiàn)了廢物利用,同時(shí)也節(jié)約了資源,降低了對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。
1.1.2 在混凝土使用時(shí)降低對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。在混凝土使用時(shí),需要通過一定的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境負(fù)荷的降低,例如免振自密實(shí)混凝土、高耐久性混凝土等。免振自密實(shí)混凝土在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)不需要額外的進(jìn)行搗實(shí),依靠其自身的重力和慣性就能夠達(dá)到搗實(shí)的效果,而免振自密實(shí)混凝土在生產(chǎn)時(shí)就具有底噪、高效和節(jié)能的特點(diǎn),使用過程中去掉搗實(shí)的工序進(jìn)一步節(jié)省了資源,屬于綠色化施工技術(shù)。此外,在使用混凝土?xí)r通過對(duì)其耐久性能的提升,降低了相應(yīng)的維修費(fèi)用,這也是一種對(duì)環(huán)境負(fù)荷的降低。
1.2 生物相容型
生物相容型的混凝土主要體現(xiàn)了混凝土與植物、動(dòng)物等生物和諧共存的特性,它對(duì)調(diào)整生態(tài)環(huán)境、美化自然景觀和實(shí)現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展有著重要推動(dòng)作用。生物相容型混凝土主要分為植物相容性混凝土、海洋及水域相容型混凝土和凈化水質(zhì)型混凝土。目前進(jìn)行研究且應(yīng)用較為廣泛的相容型混凝土為多孔混凝土。這種混凝土的原材料主要采用砂漿、水泥漿和粗骨料,又稱為大孔混凝土。這種混凝土的特點(diǎn)是其內(nèi)部具有大量的連空通,具備良好的透氣性和透水性,因此能給生物繁殖提供良好的空間,同時(shí)還能夠凈化過濾地下水,能夠有效地改善生態(tài)環(huán)境,是一種典型的生態(tài)環(huán)保型生物相容混凝土。
2 綠色高性能混凝土的技術(shù)特點(diǎn)
2.1 水泥熟料的使用量相對(duì)較少
與普通的水泥和高性能混凝土不同的是,在綠色高性能水泥的配制時(shí)水泥的使用量進(jìn)一步減少,而使用的水泥熟料也為混凝土的外加劑,大部分使用的材料為工業(yè)殘?jiān)统鞘欣葟U料,這也使得在進(jìn)行混凝土配制時(shí)二氧化碳的產(chǎn)生量大幅降低,減少了對(duì)大氣的污染,同時(shí)也節(jié)省了自然資源和能源的消耗。
2.2 大量的采用工業(yè)廢料。
在綠色高性能混凝土的配制時(shí),為了增強(qiáng)其流動(dòng)性和耐久性,需要加入大量的活性摻合劑,而這些活性摻合劑主要就包括粉煤灰、磨細(xì)礦渣和硅灰等工業(yè)廢料,這些工業(yè)廢渣本身就具備很強(qiáng)的耐久性和抗腐蝕性,因此在混凝土的配制時(shí)加入工業(yè)廢料摻合劑,不僅能夠節(jié)省自然資源,形成廢物利用,更能提高混凝土的工作性能。
2.3 擁有更小的體積和更輕的質(zhì)量
在上文中介紹到綠色高性能混凝土的熟水泥使用量并且還會(huì)摻入大量的工業(yè)廢渣摻合劑以提升耐久度、抗腐蝕性等特性,這些摻合劑的密度通常要小于水泥,因此這就減輕了混凝土的體積和重量,這也進(jìn)一步地增強(qiáng)了其耐久性,使混凝土能在更加復(fù)雜的環(huán)境下保持較長(zhǎng)的使用壽命。
3 綠色高性能混凝土的特點(diǎn)
3.1 節(jié)約特點(diǎn)
綠色高性能混凝土由于采用大量的工業(yè)廢料和較少的水泥用量,大大節(jié)省資源和能源,也可稱之為節(jié)約型混凝土。如上文中提到的加入工業(yè)廢料提升耐久性和抗腐蝕性,還有降低熟水泥使用量的“一磨”水泥配制工藝,都很大程度上節(jié)約了資源,這些技術(shù)都能夠有效地減少資源和能源的消耗。
3.2 友好特點(diǎn)
綠色高性能混凝土與其他混凝土的不同還表現(xiàn)在其與生態(tài)環(huán)境的和諧共生方面。從綠色高性能混凝土采用的材料和其技術(shù)特點(diǎn)來看,它能夠有效地減輕環(huán)境負(fù)荷,并且還具備能夠主動(dòng)改善環(huán)境的功能:現(xiàn)代城市建設(shè)中使用的生態(tài)種植混凝土,這種混凝土很適合植物生長(zhǎng),能夠有效增多城市的綠地面積;使用透水型混凝土能夠有效的防止水資源的流失,改善城市的“熱島效應(yīng)”;生物適應(yīng)性混凝土能夠保護(hù)海洋資源,為海洋生物提供良好的生存環(huán)境;光催化混凝土能夠凈化空氣,分解污染氣體。這些綠色、高性能混凝土都體現(xiàn)了其與環(huán)境的友好共存特征。
3.3 高效特點(diǎn)
從綠色高性能混凝土的技術(shù)特點(diǎn)和其材料的選擇上可以看出,其功能較為多樣,并且具有高耐久性和循環(huán)利用的工作性能。因此綠色高性能混凝土的配制最終目的是提升耐久度達(dá)到自然資源和能源的節(jié)約,同時(shí)以混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量和功能多樣化為重點(diǎn),以開發(fā)循環(huán)可利用的材料為方向,這三者不是孤立的而是相互影響的。如綠色高性能混凝土通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和材料的配制,提升了混凝土的耐久度和建筑的使用壽命,從而節(jié)約了資源,降低了環(huán)境負(fù)荷。
4 發(fā)展綠色高性能混凝土的途徑
4.1 以混凝土為整體
發(fā)展綠色高性能混凝土,要將混凝土整體作為研究的重點(diǎn),而不能只把重點(diǎn)放在水泥石上。這是因?yàn)樵诨炷林?,骨料占?jù)大部分體積,約為70%,骨料和水泥漿體之間僅有一層薄層作為過渡區(qū),過渡區(qū)對(duì)混凝土的強(qiáng)度、滲透性程度等工作性能影響很大,而從學(xué)術(shù)研究和具體的應(yīng)用上來看,對(duì)于骨料和薄弱的過渡區(qū)缺乏足夠的重視。相對(duì)而言,水泥石實(shí)際上比骨料和過渡區(qū)均勻地多,對(duì)強(qiáng)度和滲透性的影響沒有骨料和過渡區(qū)大。因此,發(fā)展綠色高性能混凝土,提升其工作性,要將混凝土作為一個(gè)整體的研究對(duì)象,利用大摻量礦物摻合料,用于改善過渡區(qū),可以大大地增強(qiáng)混凝土后期的工作性能,減少早期產(chǎn)生的裂縫,提升耐久性,從而節(jié)約資源。
4.2 注重對(duì)工程環(huán)境與綠色高性能混凝土的結(jié)合
混凝土作為一種工程材料,它的生產(chǎn)和制作過程與其他很多建筑材料都有所不同,它的制作環(huán)境相對(duì)不穩(wěn)定,無法對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精確嚴(yán)格的控制,這就導(dǎo)致了混凝土的工作性能很大程度上受到工程所處環(huán)境的影響。因此要在混凝土的設(shè)計(jì)上充分考慮具體的工程環(huán)境,根據(jù)工具環(huán)境設(shè)計(jì)更為節(jié)能環(huán)保的混凝土,做好規(guī)范化、流程化管理,尤其在現(xiàn)場(chǎng)澆筑等即時(shí)使用混凝土的環(huán)節(jié),要更為嚴(yán)格地管控工程環(huán)境,以使混凝土達(dá)到最佳的工作性能。由于綠色高性能混凝土還涉及生物相容等問題,因此更好注重研究在不同特定環(huán)境對(duì)混凝土配制的影響。
4.3 注重可持續(xù)發(fā)展
綠色高性能混凝土本身對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善和資源能源的節(jié)約有著很大幫助,在其具體的應(yīng)用時(shí),更要注重可持續(xù)發(fā)展的理念,要在城市垃圾、工程殘?jiān)葟U物利用的基礎(chǔ)上注重對(duì)整體流程的優(yōu)化,讓混凝土的生產(chǎn)、使用和維護(hù)實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)的無縫連接,將資源能源的節(jié)約和生態(tài)改善的效果發(fā)揮到最大。
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