綠色混凝土建筑材料的可持續(xù)發(fā)展

羅興華

（宜賓通泰商品混凝土有限公司，四川 宜賓 644100）

1 引言

混凝土作為建筑工程領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛、使用量較多的建筑材料，與其他建筑材料相比，具有價(jià)格低廉、適用范圍廣且耐久性好等優(yōu)勢(shì)，并且可以作為工業(yè)固體廢物進(jìn)行循環(huán)再利用。然而，隨著混凝土的大量使用，其對(duì)我國(guó)的自然環(huán)境造成了一定程度的破壞，致使資源和能源的開(kāi)發(fā)面臨巨大危機(jī)?；诖?，在我國(guó)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境友好型社會(huì)的背景下，綠色混凝土應(yīng)運(yùn)而生，綠色混凝土也成為建筑行業(yè)的必然選擇。因此，相關(guān)部門應(yīng)該充分發(fā)揮綠色混凝土的積極作用，使綠色混凝土朝著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和資源的方向發(fā)展，從而促進(jìn)綠色混凝土與自然生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，不斷深化與落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的理念。

2 綠色混凝土的含義及分類

2.1 綠色混凝土的含義

現(xiàn)階段，綠色混凝土在學(xué)術(shù)界沒(méi)有統(tǒng)一的定義。具體來(lái)說(shuō)，1998年吳中偉院士首次提出綠色高性能混凝土的概念，并對(duì)其性能、特點(diǎn)進(jìn)行了討論。通常認(rèn)為，綠色混凝土是材料科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，是具有環(huán)境協(xié)調(diào)性和自適應(yīng)特性的先進(jìn)土木工程材料，能夠滿足混凝土可持續(xù)發(fā)展的要求，有效減少對(duì)環(huán)境的污染，促使混凝土與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。與傳統(tǒng)混凝土相比，綠色混凝土具有更高的強(qiáng)度和更好的耐久性，并且具有豐富的資源可供選擇，其可以利用大量廢棄的工業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)可再生資源的循環(huán)利用，減少有害物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)低碳減排目標(biāo)。應(yīng)用綠色混凝土的建筑適合人們居住，對(duì)人體的危害較小。除此之外，吳中偉院士對(duì)綠色發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，其不僅可以節(jié)約資源和能源，而且不會(huì)破壞環(huán)境，有利于人與環(huán)境和諧共處。其除了能夠滿足當(dāng)代人的需要，還能夠避免危害子孫后代的利益，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要。只有滿足上述具體條件的混凝土，我們才能說(shuō)其是真正意義上的綠色混凝土。

2.2 綠色混凝土的分類

2.2.1 綠色高性能混凝土

綠色高性能混凝土的概念由吳中偉院士于1998年首次提出，其性能是傳統(tǒng)混凝土無(wú)法比擬的。綠色高性能混凝土一經(jīng)提出，就成為建筑工程行業(yè)的熱門話題。綠色高性能混凝土是指一種能夠有效保護(hù)環(huán)境和生態(tài)資源，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的高性能混凝土。真正的綠色高性能混凝土應(yīng)屬于節(jié)能型混凝土，所使用的水泥必須為綠色水泥，其主要特點(diǎn)是可以節(jié)約水泥和處理電廠廢棄物，有利于節(jié)約能源和資源，改善溫室效應(yīng)，為人類帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

2.2.2 再生骨料混凝土

再生骨料混凝土是指將廢混凝土、廢磚塊、廢砂漿作為骨料，加入水泥砂漿拌制的混凝土。雖然再生骨料混凝土具有節(jié)約資源和能源的效果，但再生骨料相比于天然骨料在孔隙率、吸水率和強(qiáng)度等方面存在一定的差異，且再生骨料混凝土具有一定的使用年限，達(dá)到一定的使用年限后需要及時(shí)修復(fù)或拆除，否則會(huì)產(chǎn)生一定的危害。在此過(guò)程中，可以對(duì)許多建筑垃圾進(jìn)行回收利用。在對(duì)拆除后的建筑材料進(jìn)行分類挑選后，其可以作為再生材料再次用于建筑建設(shè)。通過(guò)這種循環(huán)利用的形式，不僅可以有效地解決建筑建設(shè)產(chǎn)生的廢棄材料問(wèn)題，還可以減少運(yùn)輸量和對(duì)天然材料的使用。因此，再生骨料的運(yùn)用成為綠色混凝土可持續(xù)發(fā)展的措施之一。

2.2.3 環(huán)保型混凝土

傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品密度的要求較高，這極易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的滲透性不足，在生產(chǎn)中消耗大量能源和資源，并產(chǎn)生大量有毒氣體，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)不斷加劇，人類生存環(huán)境日趨惡劣，對(duì)人類賴以生存的環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，研發(fā)一種既能節(jié)約資源和能源，又能平衡生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型環(huán)?；炷羷?shì)在必行。應(yīng)用環(huán)保型混凝土，有利于有效地解決環(huán)境問(wèn)題，滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)材料的要求，同時(shí)，避免傳統(tǒng)混凝土造成的環(huán)境污染，這是目前混凝土發(fā)展的方向之一。

3 普通混凝土存在的問(wèn)題

3.1 消耗大量資源

傳統(tǒng)混凝土的主要材料是水泥，水泥在生產(chǎn)中需要大量的骨料，這將消耗大量的煤炭資源和電力資源。全世界混凝土年使用量大約為70 億噸，每1 m3的混凝土需要0.40～0.45 t 水泥，對(duì)自然界中物質(zhì)和能量的消耗較大。

3.2 對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響

長(zhǎng)期以來(lái)，水泥廠大量的污染物排放帶來(lái)了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。在生產(chǎn)水泥的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，極易對(duì)環(huán)境造成污染。其中，二氧化碳的排放量較大，水泥生產(chǎn)過(guò)程既包括過(guò)程本身的二氧化碳排放，也包括所有所需能源的額外二氧化碳排放。二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要因素，制造水泥這一建筑材料所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的7%，是制造溫室效應(yīng)的主要源頭。

3.3 混凝土的耐久性不足

混凝土自身的耐久性是影響其可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素?，F(xiàn)階段，國(guó)外因混凝土耐久性不足而造成的各類問(wèn)題越來(lái)越多。美國(guó)現(xiàn)存的全部混凝土工程的價(jià)值約6 萬(wàn)億美元，每年用于維修的費(fèi)用高達(dá)300 億美元，混凝土的耐久性差已成為建筑行業(yè)的重要問(wèn)題之一。因此，如何實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)混凝土的綠色發(fā)展已成為現(xiàn)階段亟待解決的問(wèn)題，只有解決傳統(tǒng)混凝土存在的問(wèn)題，才能真正促進(jìn)綠色混凝土的可持續(xù)發(fā)展。

4 綠色混凝土生產(chǎn)與應(yīng)用的必要性

綠色混凝土作為當(dāng)前建筑工程行業(yè)發(fā)展中的“新寵”，是建筑業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，綠色混凝土的廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用對(duì)建筑工程行業(yè)的發(fā)展十分必要。

首先，綠色混凝土的應(yīng)用滿足了現(xiàn)階段建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的實(shí)際需求。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，其對(duì)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重，造成大面積的環(huán)境污染，自然災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)人類的生存環(huán)境造成巨大破壞。鑒于此，人們開(kāi)始意識(shí)到保護(hù)自然環(huán)境是保護(hù)人類生存的基礎(chǔ)。因此，環(huán)境友好型社會(huì)這一概念被提出，其也成為我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)重要方向。綠色混凝土的應(yīng)用可以有效減少污染物的排放，節(jié)約能源，其對(duì)環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的意義，滿足可持續(xù)發(fā)展及建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的需要。

其次，綠色混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用可以有效地引導(dǎo)建筑工程的環(huán)?；蛣?chuàng)新性開(kāi)展。在混凝土尚未成為建筑工程領(lǐng)域廣泛使用的建筑材料之前，應(yīng)用建筑材料進(jìn)行施工帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題非常嚴(yán)重，在創(chuàng)建生活空間的同時(shí)，為生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了負(fù)面影響。建筑工程與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益突出，使得建筑工程行業(yè)只有走創(chuàng)新和環(huán)保之路，才能緩解矛盾。綠色混凝土的生產(chǎn)及其在建筑工程中的廣泛應(yīng)用可以有效地發(fā)揮行業(yè)示范作用，它不僅可以緩解當(dāng)前建筑工程行業(yè)對(duì)環(huán)境造成的破壞和污染，還可以促進(jìn)建筑工程朝著環(huán)保和創(chuàng)新的方向不斷發(fā)展，促進(jìn)和諧社會(huì)的構(gòu)建。

最后，綠色混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用是建筑工程發(fā)展的必然趨勢(shì)和結(jié)果。近年來(lái)，建筑工程行業(yè)的發(fā)展耗費(fèi)了大量的資源，破壞了生態(tài)環(huán)境，這些問(wèn)題已經(jīng)成為阻礙環(huán)境友好型社會(huì)構(gòu)建的難題。使用綠色混凝土不僅可以充分發(fā)揮其所有功能和作用，而且可以解決資源浪費(fèi)、建材浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)工業(yè)廢料的回收利用，能夠達(dá)到降低成本、提高效益的目的，為建筑業(yè)行業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

5 綠色混凝土建筑材料可持續(xù)發(fā)展的策略

5.1 加大綠色混凝土的推廣力度

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是我國(guó)結(jié)合基本國(guó)情和發(fā)展實(shí)際提出的，關(guān)系到國(guó)家和社會(huì)的發(fā)展。

首先，政府部門應(yīng)在踐行這一戰(zhàn)略的過(guò)程中發(fā)揮引導(dǎo)作用，促進(jìn)綠色混凝土材料的發(fā)展，淘汰高能耗、高污染材料，嚴(yán)格禁止市場(chǎng)上不合規(guī)的環(huán)境污染材料的生產(chǎn)和流通，加大對(duì)違法企業(yè)的處罰力度，提升執(zhí)法效能，減少相關(guān)污染材料的生產(chǎn)。

其次，加大對(duì)綠色混凝土材料的支持力度，借助供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革支持新材料市場(chǎng)的優(yōu)化發(fā)展，增加環(huán)保材料補(bǔ)貼，提高環(huán)保材料在市場(chǎng)中的份額。

最后，鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)商使用高性能綠色環(huán)保材料，在施工現(xiàn)場(chǎng)加大對(duì)綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展重要性的宣傳力度，使綠色混凝土在建筑工程領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)得到充分重視，在綠色混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用中推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實(shí)，加快環(huán)保材料的推廣，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

5.2 人工集料替代天然骨料

在混凝土的生產(chǎn)過(guò)程中，需要添加大量骨料，且骨料主要來(lái)自大自然。眾所周知，地球所擁有的自然資源是有限的，而且大多數(shù)是不可再生資源，大自然無(wú)法承受常年無(wú)節(jié)制的資源索取，否則會(huì)給環(huán)境帶來(lái)無(wú)法估量的危害。例如，生產(chǎn)混凝土需要大量的砂石，砂石的來(lái)源是開(kāi)山取石和挖取河砂，長(zhǎng)期不加控制的挖掘和開(kāi)采活動(dòng)將對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致許多地方的砂石枯竭。基于此，市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)了大量新型人工骨料，因?yàn)槿斯す橇现械脑牧蟻?lái)源比較廣泛，不僅包括天然原材料，而且包括城市垃圾、工業(yè)廢料和下水道的污泥等。通過(guò)對(duì)廢棄物的回收利用，可以有效減少對(duì)自然環(huán)境的破壞和對(duì)自然資源的消耗，促進(jìn)人與環(huán)境建立更加友好的關(guān)系，推動(dòng)人與自然和諧共處。

5.3 大量使用礦物摻合料

研制與生產(chǎn)綠色混凝土能夠明顯地改善傳統(tǒng)混凝土的性能，加之生產(chǎn)綠色混凝土所需的礦物摻合料不僅收集渠道廣泛，而且價(jià)格較為低廉，耗水量相對(duì)較小，活性較高，具有較強(qiáng)的硬度，具有較為明朗的應(yīng)用前景。此外，這些礦物摻合料不僅收集渠道廣泛，而且價(jià)格較為低廉，耗水量相對(duì)較小，活性較高，具有較強(qiáng)的硬度。因此，礦物摻合料可以取代水泥并在綠色混凝土生產(chǎn)中發(fā)揮相應(yīng)的作用，大量添加礦物質(zhì)可以節(jié)約水泥的用量。同時(shí)，由于這些礦物質(zhì)是對(duì)工業(yè)廢渣的循環(huán)再利用，因此，其具有很好的環(huán)保性能，能夠有效減少對(duì)環(huán)境的污染。

5.4 合理應(yīng)用減水劑

減水劑是混凝土生產(chǎn)中的重要添加劑，其可以有效地提高混凝土的性能，節(jié)約能源和資源。在冬季的混凝土施工中應(yīng)用減水劑可以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

首先，在混凝土中增加減水劑，能夠保證混凝土從生產(chǎn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸中流動(dòng)性不損失與和易性不變；其次，將減水劑融入混凝土中能夠改善混凝土的和易性，適當(dāng)性地增加混凝土的粘聚性和保水性，有效杜絕混凝土出現(xiàn)堵管現(xiàn)象；最后，在混凝土中應(yīng)用減水劑可以滿足不同條件下混凝土早期強(qiáng)度、抗凍性和抗?jié)B性的生產(chǎn)要求，提高混凝土的耐久性。但是由于氨基磺酸鹽與萘系減水劑等傳統(tǒng)減水劑的使用會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)人體健康造成極大危害。鑒于此，目前使用的減水劑是聚羥基酸高性能減水劑，可以解決傳統(tǒng)減水劑對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。聚羥基酸高性能減水劑具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足綠色混凝土的應(yīng)用要求，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。因此，有必要在我國(guó)建筑工程行業(yè)推廣和應(yīng)用聚羥基酸高性能減水劑。

5.5 提高混凝土的耐久性

常用的普通混凝土通常具有耐久性不足的缺點(diǎn)，建筑的使用年限為50～100年，然而其中部分建筑項(xiàng)目經(jīng)過(guò)10～20年的使用就需要進(jìn)行維修、重建等，造成了大量資源、能源和財(cái)力的浪費(fèi)。在當(dāng)前階段，混凝土應(yīng)具有較長(zhǎng)的使用壽命，以更好地提高資源和能源的利用效率，從而減少對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。鑒于此，在生產(chǎn)綠色混凝土?xí)r，一是注重綠色混凝土配制參數(shù)的合理選擇和配制過(guò)程中主要技術(shù)的有效應(yīng)用；二是合理選擇和應(yīng)用外加劑，減少堿集料反應(yīng)，延長(zhǎng)混凝土的使用時(shí)間；三是科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土保護(hù)層的厚度，增強(qiáng)混凝土的耐腐蝕性；四是合理運(yùn)用高摻量粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，配制低收縮、無(wú)裂縫、耐久性混凝土。通過(guò)采取上述措施，在應(yīng)用綠色混凝土的過(guò)程中可以在一定程度上減少收縮和裂縫問(wèn)題，確保生產(chǎn)的混凝土具有較高的耐久性。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土以其自身的優(yōu)勢(shì)在建筑業(yè)中占有重要地位。為滿足社會(huì)和工業(yè)發(fā)展的需要，綠色混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用已成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)和結(jié)果。因此，相關(guān)單位有必要促進(jìn)綠色混凝土的可持續(xù)發(fā)展，因?yàn)榫G色混凝土的使用不僅是對(duì)傳統(tǒng)混凝土材料的創(chuàng)新，也是建筑工程行業(yè)對(duì)綠色環(huán)保發(fā)展理念的貫徹落實(shí)，滿足了可持續(xù)發(fā)展理念在建筑工程行業(yè)發(fā)展中的具體要求。