綠色建筑之綠色混凝土研究發(fā)展現(xiàn)狀

吳永川，郭萬峰

（河北建設(shè)集團(tuán)股份有限公司混凝土分公司，河北 保定071000）

1 綠色混凝土定義

就當(dāng)前情況來看，對(duì)綠色混凝土還沒有統(tǒng)一的界定，最早提出綠色高性能混凝土定義的是吳中偉院士，他將綠色混凝土概念提出后，并進(jìn)行了一定的論述。在近幾年中，很多大學(xué)科學(xué)院士對(duì)綠色混凝土方面都有一定的研究，經(jīng)國內(nèi)外的研究綜述認(rèn)為，綠色混凝土是當(dāng)下混凝土與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的必然趨勢(shì)，相較于傳統(tǒng)的混凝土而言，綠色混凝土有更高的耐久性和強(qiáng)度性，這樣能夠讓非再生資源持續(xù)性利用，循環(huán)性利用，不僅優(yōu)化了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，減少了環(huán)境污染，而且也最大限度地實(shí)現(xiàn)了人與自然的和諧共處。“綠色”本就有節(jié)約資源，提高資源的利用率之意，是指人與自然能夠協(xié)調(diào)共存，在不危害子孫后代的情況下，滿足當(dāng)代社會(huì)對(duì)自然資源的需求。

2 綠色混凝土的特點(diǎn)

綠色混凝土，顧名思義它是以綠色材料為基本，對(duì)混凝土進(jìn)行加工和處理，從而使混凝土能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，優(yōu)化環(huán)境的作用，進(jìn)而促進(jìn)人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。它的特點(diǎn)主要包含四方面內(nèi)容：一是綠色混凝土本身的先進(jìn)性；二是在混凝土生產(chǎn)過程中的安全性；三是在選擇混凝土材料時(shí)是否具有合理性；四是綠色混凝土在研發(fā)過程中要滿足現(xiàn)代工程學(xué)的各項(xiàng)要求。

為了體現(xiàn)綠色混凝土的實(shí)用性，它必須滿足以下四點(diǎn)：第一，要提高工業(yè)廢料的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本，節(jié)約水泥用量的效果；第二，相比于傳統(tǒng)的混凝土，所研發(fā)的綠色混凝土必須擁有更強(qiáng)的力學(xué)和耐久性能；第三，綠色混凝土在應(yīng)用過程中不能與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展初衷相悖；第四，它還要為人類提供無污染、舒適、安全的生活環(huán)境。

3 綠色混凝土研究現(xiàn)狀

3.1 大量利用工業(yè)廢料，降低水泥用量的研究

在混凝土的應(yīng)用當(dāng)中，水泥是其重要的組成部分，然而，水泥的生產(chǎn)對(duì)于環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，而且還需要消耗大量的資源才能夠完成水泥的生產(chǎn)。但是就當(dāng)下情況來看，水泥作為混凝土的主要膠凝材料，還并未找到能夠更好地替代水泥的建筑材料[1]。所以，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高資源的利用率，優(yōu)化環(huán)境，降低水泥用量已經(jīng)成為當(dāng)前混凝土開發(fā)和利用當(dāng)中的一個(gè)關(guān)鍵性問題。

現(xiàn)如今經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土的制作當(dāng)中，可以利用粉煤灰、硅灰、粒化高爐礦渣等摻合料代替水泥，使混凝土的作用更優(yōu)化，而且已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。提高工業(yè)廢料的利用率，節(jié)約資源成本，優(yōu)化環(huán)境，已經(jīng)成為綠色混凝土研究的重點(diǎn)內(nèi)容。工業(yè)廢渣中的活性礦物的摻和力能夠提高混凝土的制備性能，實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色化。

3.2 再生骨料和人造骨料的使用研究

砂石是混凝土制作過程中所必需的一個(gè)材料，而且它的用量較大，但是在當(dāng)前，優(yōu)質(zhì)砂石材料存在很大的缺陷，與此同時(shí)，在大量建筑材料的堆積過程中，使很多廢棄混凝土被堆埋，而再生骨料和人造骨料的利用對(duì)優(yōu)化環(huán)境，節(jié)能減排起著不可代替的作用[2]。

骨料在混凝土中的應(yīng)用主要取決于骨料自身的潔凈和堅(jiān)實(shí)度，所以這對(duì)骨料的加工和來源有較強(qiáng)的要求。再生骨料與天然砂石骨料物理性能有較大的差異，他們的吸水性能和表面密度都大為不同，因此，兩者所制作出來的混凝土也各有差異。當(dāng)前情況下，對(duì)混凝土骨料的研究主要集中在其對(duì)混凝土性能的影響程度以及如何進(jìn)行改進(jìn)。主要是為了促進(jìn)這些因素的最佳組合，從而生產(chǎn)出更加適合的再生骨料混凝土。就我國現(xiàn)在對(duì)混凝土骨料的研究來說，再生骨料研究取得了一定的成效，例如，在制備技術(shù)，配比設(shè)計(jì)以及性能影響方面都有所突破，再生骨料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)章等也被納入制定當(dāng)中，這在一定意義上促進(jìn)了綠色混凝土的研發(fā)與應(yīng)用。

3.3 通過混凝土設(shè)計(jì)研究，開發(fā)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的功能型混凝土

在開發(fā)與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的功能型混凝土?xí)r，主要對(duì)混凝土的材料性能、形狀以及構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，從而實(shí)現(xiàn)降低環(huán)境負(fù)荷的作用。比如，海洋生物適應(yīng)型混凝土、綠色植被適應(yīng)型混凝土、凈化水質(zhì)生態(tài)混凝土、淡水生物適應(yīng)型混凝土等混凝土的開發(fā)和研究，這有利于促進(jìn)混凝土與自然生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到人與自然的和諧共存。在混凝土的應(yīng)用當(dāng)中，我國使用最多的是多孔混凝土，因?yàn)樗邆淞己玫耐杆院屯笟庑?，這對(duì)于地下水資源能夠起到很好的保護(hù)作用，而且它還可以吸收環(huán)境噪聲。在混凝土材料的制備中，可以將催化技術(shù)應(yīng)用其中，它能夠利用混凝土材料中所形成的光催化混凝土，這樣就可以達(dá)到催化城市大氣的作用，而這個(gè)研究的原理是利用建筑物表面的二氧化碳混凝土進(jìn)行光催化作用，從而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使大氣中的污染物氧化成碳酸，硝酸和硫酸等成分，最后隨雨水降落，這一過程中極大地凈化了環(huán)境，使環(huán)境污染率達(dá)到最低[3]。

3.4 混凝土的高性能化研究

在混凝土的高性能化研究方面，主要是為了提高混凝土耐久性、工作性，使其擁有很強(qiáng)的力學(xué)性能?；炷粮咝阅芑难芯恳彩蔷G色混凝土研發(fā)的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)階段，混凝土的高性能化研究已經(jīng)成為混凝土研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)其高性能化的基礎(chǔ)研究也在深入進(jìn)行當(dāng)中，這樣才能夠根本上減少資源應(yīng)用率，節(jié)約成本，節(jié)約資源，而且也在極大程度上提高了混凝土的工作性能，并使環(huán)境噪聲降到了最低，并且能夠延長建筑使用壽命，使節(jié)能減排達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3.5 通過提高混凝土的機(jī)敏性研究，改善人們生存環(huán)境的安全性

提高混凝土的機(jī)敏性能夠讓混凝土感知外部環(huán)境的變化，從而提升自身的適應(yīng)性，做到對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的控制和調(diào)整。機(jī)敏混凝土能夠改善人們生存的環(huán)境空間，但是我國在這方面的研究還并未深入，只是停留在初期，有待進(jìn)一步深化。

4 綠色混凝土研究發(fā)展建議與趨勢(shì)

根據(jù)混凝土的發(fā)展?fàn)顩r以及從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，綠色混凝土研發(fā)建議與趨勢(shì)主要呈現(xiàn)在以下四個(gè)方面：第一，要加強(qiáng)對(duì)潛在活性的廢物材料的摻和技術(shù)研究，要能夠達(dá)到綠色混凝土節(jié)約資源的作用，與此同時(shí)，要深化對(duì)混凝土堅(jiān)持度和耐久性的研究，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)混凝土綠色化的目標(biāo)[4]；第二，再生骨料混凝土能夠最大限度地改善當(dāng)下混凝土研發(fā)過程中存在的不足和缺憾，對(duì)實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色化起到了很強(qiáng)的推動(dòng)作用；第三，在混凝土多功能化、綠色化的開發(fā)過程中，環(huán)保型混凝土的研究能夠?qū)ζ淦鸬揭欢ǖ拇龠M(jìn)作用，例如，透水性混凝土、低堿性混凝土，以及光催化混凝土等都能夠加強(qiáng)混凝土與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性，從而加強(qiáng)自然環(huán)境與混凝土的可持續(xù)發(fā)展；第四，機(jī)敏性混凝土能夠使混凝土向智能化、綠色化邁進(jìn)。例如，性能自感知混凝土、性能自調(diào)節(jié)混凝土等都有利于綠色混凝土的開發(fā)和研究。

5 結(jié)語

綠色混凝土能夠促進(jìn)資源的回收利用，在保證建筑材料的質(zhì)量與性能的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，優(yōu)化環(huán)境的目標(biāo)，其對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展起著很大的推動(dòng)作用。相較于傳統(tǒng)的混凝土，其不僅降低了環(huán)境負(fù)荷，而且也在最大限度上優(yōu)化了環(huán)境，使人們的居住環(huán)境更加舒適安全，因此，綠色混凝土的開發(fā)與研究已經(jīng)成為混凝土發(fā)展的必然趨勢(shì)。