綠色高性能混凝土科技創(chuàng)新之研究

王學彥 劉方知

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421002)

1 綠色高性能混凝土定義

綠色高性能混凝土主要是指將具有較高性能的混凝土與生態(tài)資源、地球環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展觀念充分結合起來，所提出的一種混凝土，綠色高性能混凝土必然能夠成為未來行業(yè)發(fā)展非常關鍵的方向。同時，綠色高性能混凝土也必然能夠成為一種有效節(jié)約資源、節(jié)約能源的科技化混凝土。

2 綠色高性能混凝土的優(yōu)點

在對能源和資源進行開發(fā)和利用的過程中，綠色高性能混凝土展現(xiàn)了非常重要的優(yōu)勢，并且能夠較好的展現(xiàn)對環(huán)境負荷的控制，幫助材料產業(yè)得到更好的持續(xù)化發(fā)展。相較于普通的混凝土，綠色混凝土能夠展現(xiàn)出更為強大的優(yōu)越性和生命力。具體可以總結為以下幾點：

1)有效降低在混凝土使用期間對環(huán)境帶來的負荷。在對綠色高性能混凝土使用的過程中，引起具有較高的流動性，故能夠更好的實現(xiàn)對環(huán)境噪聲的降低。超長壽命混凝土與超高性能混凝土的研發(fā)，則能夠促使材料本身的負荷/壽命比得以控制，就總體發(fā)展趨勢來看，這也是有效控制其對環(huán)境帶來影響的重要途徑。就當前實際情況來看，多孔混凝土的研究最為豐富，且被廣泛運用于實際工程，這種混凝土中含有獨立空隙、大量連續(xù)空隙或者這兩種混合空隙[1]。針對不同的空隙量和空隙特性，能夠讓混凝土具備不同的性能，包括較好的吸音性、透水性、吸附氣體性能以及散熱性。通過對混凝土自身所具備功能的運用，就能夠較好的實現(xiàn)對周圍負荷方法的控制，并開發(fā)出更多豐富的產品，例如：具有吸音性的混凝土產品、能夠進行濕度調節(jié)和溫度調節(jié)的混凝土產品、具有排水性鋪裝用的混凝土產品等。

2)在針對混凝土制造環(huán)境負荷的控制期間。綠色高性能混凝土能夠大量運用下水道污泥、建筑垃圾等再生固體廢棄物，硅灰、粉煤灰等各種工業(yè)廢料，這不僅能夠實現(xiàn)對資源的控制，同時也能夠減少二氧化氮和廢棄物的排放量。

3)加強生態(tài)環(huán)境的保護和美化。生態(tài)型混凝土是綠色高性能混凝土中非常重要的一種，其主要是指將動物、植物實現(xiàn)和諧共生的一種混凝土。具體包括了海洋和淡水生物生態(tài)型混凝土、植生型生態(tài)混凝土以及凈化水質生態(tài)混凝土。其中海洋和淡水生物生態(tài)型混凝土主要是指在湖泊、河川等水域進行混凝土使用時，能夠為大量水生動植物或者陸生動植物提供連續(xù)的空隙或者凹凸不平的表面，從而與其形成共生或者相互作用的關系，打造一個完美的生態(tài)食物鏈，從而實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護。植生型生態(tài)混凝土則主要是指借助混凝土的空隙來實現(xiàn)透氣和透水，讓植物能夠獲得相應的養(yǎng)分，再配合生物植物根系來種植矮小灌木、綠草等植物，讓河川護堤得到更好的美化和綠化。凈化水質生態(tài)混凝土主要是指通過對多孔混凝土表面進行合理利用，從而實現(xiàn)對各種微生物吸附能力的增強，再借助生物層的作用來實現(xiàn)對水質的間接凈化，這不僅借助藻類和草類植物來幫助水質實現(xiàn)有效凈化，同時也能夠實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的維護。

3 綠色高性能混凝土科技創(chuàng)新

3.1 混凝土低碳綠色的科技創(chuàng)新

基于對廢渣冶煉、建筑垃圾以及石粉等各種固體的廢棄物，同時配合現(xiàn)階段區(qū)域資源的實際情況，通過系統(tǒng)論的研究處理方法，根據(jù)不同環(huán)境對結構穩(wěn)定性提出的各項要求，合理調配大摻量礦物摻合料混凝土，讓各種廢棄物能夠實現(xiàn)資源的再利用，創(chuàng)造性的建立起一套系統(tǒng)科學的固體廢棄物資源利用成套技術[2]。在對粉煤灰、礦渣粉、偏高嶺土等各種復合與單一粉體材料水化活性以及功能性的增強中，其能夠充分滿足混凝土所提出的高性能化以及綠色化的相關要求，并能夠在對混凝土應用于生產期間，實現(xiàn)對水泥熟料使用量的控制，幫助其抗裂技術強度的提升，確保其能夠基于不同的服役條件更好的達到相關抗裂要求，推動低碳經濟以及節(jié)能減排目標得以實現(xiàn)。與此同時，在因地制宜研究開發(fā)的過程中，其主要采用了特細山砂、風化砂等相關骨料來實現(xiàn)對混凝土的合理開發(fā)。

3.2 高抗裂低收縮超大體積混凝土的科技創(chuàng)新

1)某辦公樓其筏板的基礎寬度為7.4 m，長度10.6 m，底板的厚度為5.0 m，局部電梯井的厚度為7.0 m，混凝土的總方量大約為22 000 m3，而所采用的混凝土的等級為C45 P10。該項目云南地區(qū)首次采用的最大體積積筏板，也是該地區(qū)首個綠色高性能混凝土的使用案例。

2)某廣場辦公樓的基礎筏板厚度為2.6 m，其電梯井的具體位置厚度為8.0 m，筏板的厚度為2.6 m，混凝土的總方量為9 500 m3，而其基礎防水筏板的混凝土等級為C40 P8。

3)借助“多摻技術”來實現(xiàn)對各種礦渣粉、摻高活性偏高嶺土、粉煤灰等的合理使用，研發(fā)出了一種具有較高抗裂性能，且低收縮性能的超大體積混凝土，其最大的絕熱溫升控制在6 ℃以內，但其抗裂性能卻達到了25%以上，早期的收縮率控制在20%以內[3]。

3.3 低品位偏高嶺土的科技創(chuàng)新

針對該地區(qū)往往有著大量的鐵鈦，其具有白度低、鐵鈦含量在2%～4%范圍內、具有較差可塑性的低品位高嶺土。為了能夠增強該類型高嶺土的合理使用率，某公司對高鐵鈦含量的高嶺土進行了研究，通過復合技術實現(xiàn)了對偏高嶺土混凝土的集中開發(fā)，并且制備出了含量在C30～C60范圍內的偏高嶺土性能的混凝土，其能夠較好的實現(xiàn)對置地廣場等相關工程項目的全面運用，并針對該項技術完成了相關技術的編制，取得了業(yè)界的認可。

3.4 廢棄石屑在混凝土中的科技創(chuàng)新

在碎石生產的過程中，通常會產生大量的石屑，這部分石屑與機制砂標準的廢料標準嚴重不符，具有含有較高粉量和較差級配的特點。某研究單位協(xié)同科學研究院，基于廢棄石屑基礎上，創(chuàng)新開發(fā)出了一套混凝土成套配置和應用技術，主要是將惰性礦物摻合料加入到石屑中，這就能夠取代系數(shù)作出明確，并有效解決石粉含量超標的問題，可以說是石灰?guī)r廢石屑的一種技術突破。通過該項技術的處理，使得只有10%～20%的石粉含量石灰?guī)r石屑的利用度提升到了100%，同時也有效解決了其他資源緊缺的問題。此外，針對該項技術編寫了應用技術規(guī)程，獲得了科技進步二等獎。

3.5 高品質骨料的科技創(chuàng)新

在綠色高性能混凝土中，高品質的骨料是其中非常重要的一種原材料。這里所指出的高品質骨料主要是指其有著較好的級配、粒形、吸水率以及堅固性，針對混凝土在利用的過程中，其能夠較好的幫助混凝土成為體積穩(wěn)定性、易性以及耐久性的優(yōu)質骨料。針對高品質骨料，行業(yè)出臺了《高性能混凝土用骨料》并且通過了審查。針對該標準所提出了石粉的MB值、砂的分計篩余、砂的需水量比等各項技術要求，針對骨料的粒形、級配以及人工砂石粉含量均提出了全新的表征處理方法。在對該標準進行實施操作期間，將幫助混凝土的配合比設計更好的實現(xiàn)涂料體系的持續(xù)優(yōu)化，更為強調粒形和級配的具體作用，從而合理使用和科學認識人工砂中的石粉。

3.6 綠色高強高性能透水混凝土的科技創(chuàng)新

“海綿城市”是近年來發(fā)展起來的一種新型城市雨水管理系統(tǒng)，簡單來說，就是賦予城市海綿的性能，讓它能夠更好的適應自然災害以及環(huán)境變化等方面的“彈性”，在降雨時能夠實現(xiàn)蓄水、吸水、凈水以及滲水，在滿足相關要求的情況下，將儲備的水進行有效釋放。

自2015年我國正式啟動“海綿城市”項目以來，國家明確提出了截止到2020年海綿城市的建設力度必須達到城市總面積的20%以上，并且到2030年整體面積需要達到了城市面積段80%以上的目標要求[4]。

透水混凝土有著較好的降低噪聲、提高透氣透水、控制地表徑流、緩解城市“熱島效應”以及保護地下水資源、改善地表土壤生態(tài)環(huán)境等相關優(yōu)點，主要將其運用于“海綿城市”的建設過程中。而在2009年所指定的技術規(guī)范中，其明確了透水水泥混凝土的路面使用技巧和相關判斷標準，此后針對該類型混凝土的研究也在持續(xù)深入，并完成了透水混凝土以及植生混凝土相關行業(yè)標準的編制。

4 結語

在未來混凝土的發(fā)展過程中，綠色高性能混凝土必然能夠成為一個非常重要的指路燈，如何增強綠色高性能混凝土的科學技術，是當前混凝土生產領域中非常關鍵的研究課題，必須積極加強對該領域的開發(fā)、研究與全面推廣。盡管綠色高性能混凝土已經成為了未來的必然趨勢，但我國針對綠色高性能混凝土的研究力度還有待強化，尤其是針對礦物摻合料的研究還較為欠缺，這就需要增強開發(fā)和研究力度，以便更好地實現(xiàn)對混凝土材料綠色性能的增強，使其能夠成為更利于環(huán)境保護的現(xiàn)代化技術，為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。