浅谈绿色高性能混凝土

浅谈绿色高性能混凝土摘要：绿色高性能混凝土是混凝土可持续发展的必然归属，定义了绿色高性能混凝土材料的涵义及分类，并且符合循环经济的理念；给出了绿色生态混凝土的特征；介绍了绿色混凝土研究的主要进展；指出了绿色高性能再生混凝研究的关键问题。关键词：绿色；高性能；混凝土材料1绪论在大量拆除建筑物产生的建筑废料中，有相当一部分是混凝土材料。如果将拆除下来的建筑废料进行破碎、制成再生混凝土集料，用到新建筑物的重建上，就能从根本上解决大部分建筑废料的处理问题，同时减少运输量和天然集料使用量。既减少了矿山的开采，又解决了建筑垃圾的存放难题。利用废弃混凝土再生集料拌制的再生集料混凝土是发展绿色高性能混凝土的主要措施之一，已成为混凝土界关注的一大焦点。2传统混凝土生产对环境的影响混凝土对环境的影响应从前期影响、生产过程影响和后期影响三个方面考虑。前期影响是指混凝土原材料对环境的影响。作为混凝土原材料之一的水泥胶凝材料是影响环境的主要因素,每生产1t普通硅酸盐水泥要排放1tCO2、0.74kgSO2和130kg粉尘。据统计我国CO2排放量1998年为3.9亿t,2002年为5.5亿t；SO2排放量1997年86万t，2002年68.6万t；氮氧化物排放量1997年44～62万t；烟尘和粉尘排放量1997年全国水泥企业烟尘加粉尘总排放量约690～750万t，占全国工业企业烟尘加粉尘总排放量的24.9%～27.1%，1998年约1000万t，占全国工业粉尘排放量的78%。CO2和SO2排放量加剧了温室效应和酸雨的产生,严重的污染了大气环境。作为骨料的砂石,全世界每年的混凝土使用量约为20亿m3，按每生产1t混凝土大约需要1700～2000kg砂石骨料计算,则消耗砂石骨料约为34～40亿t。导致耕地和森林的毁坏,严重破坏生态平衡。生产过程影响是指混凝土从加水搅拌到浇注成型过程中的影响。目前全国大部分城市已经采用了预拌混凝土,但是还有相当一部分城市仍然应用传统混凝土现场搅拌工艺。混凝土在搅拌过程中产生很大的噪声和粉尘污染,影响周遍居住环境,产生噪音和粉尘污染。后期影响是指混凝土结构体拆除后对环境的影响。随着基础设施建设的加大,每年有大量的建筑垃圾被堆弃,对环境造成极大的污染和负荷,尤其混凝土作为建筑材料中的一大宗材料占有一定的比重。这些混凝土建筑垃圾的堆弃,占用了大量耕地,破坏了生态环境。同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。随着我国对于保护耕地和环境保护的各项法律法规的颁布和实施，如何处理和排放建筑垃圾已经成为建筑施工企业和环境保护部门面临的一个重要课题。3绿色高性能混凝土材料的涵义及分类3．1绿色高性能混凝土材料的定义绿色高性能混凝土是一种具有优良的施工性能、高耐久性与高强度．能够保护环境、节约能源并有益于人体健康的新型混凝土，代表了混凝土的发展方向。绿色高性能混凝土具有以下四个特点：比传统混凝土材料有更好的力学性能和耐久性能，尽量减少修补或拆除过程中建筑垃圾对环境的污染；大量利用工业废渣和其他资源，最大限度地减少能耗大、污染严重的水泥熟料的生产与使用；施工简单，尽量降低使用工业废渣及其他资源时的二次能源消耗；具有与自然环境的协调性，减轻对环境的负荷，实现非再生性资源的循环使用。3．2绿色高性能混凝土材料的分类3．2．1减轻环境负荷型混凝土减轻环境负荷型混凝土是指在混凝土的生产、使用直到废弃全过程中，能够减轻给地球环境造成的负担。实现的主要技术途径包括：(1)降低混凝土生产过程中的环境负担。这种技术途径主要是通过固体废弃物的再生利用来生产利废环保型混凝土，例如生态水泥配制混凝土、再生混凝土等。生态水泥配制混凝土是以城市垃圾焚烧灰、污泥或其他工业废弃物和石灰石为主要原料获得水硬性胶凝材料，用这种水泥制作而成的混凝土。生态水泥配制混凝土可以彻底解决废弃物处理占地、石灰石资源和能源危机等问题，是实现零污染最为有效的途径。再生混凝是将拆除建筑物产生的建筑废料(废混凝土、废砖块、废砂浆等)或工业固体废弃物(煤渣、煤石、粉煤灰等)经过破碎、分级并按一定的比例混合后形成再生骨料，利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土。此外，采用在混凝土中添加以丁业废液为主要原料改性制造的各种外加剂．磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料等方法也可配制再生混凝土。(2)在使用过程中的降低环境负荷。这种途径主要通过使用技术和方法来降低混凝土的环境负担，例如免振自密实混凝土、高耐久性混凝土等。免振自密实混凝土在浇筑时仅靠混凝土自身的重力而不需要任何捣实外力达到自密实、自流平的混凝土。从生产技术上讲，免振自密实混凝土生产过程节能、高效、减少噪音，具有混凝土绿色化施工技术的特点。高耐久性混凝土通过设计延长了混凝土使用寿命，降低了维修费用，这就相当于降低混凝土生产过程中的环境负担。(3)通过提高功能来改善混凝土对环境的影响。这种技术途径是通过增多或强化混凝土的功能来降低其环境负担的，例如透水混凝土、绿化混凝土、吸音混凝土等。混凝土功能的增多或强化，相当于替代或延长了混凝土的使用范围与服务年限，对节省能源、资源和保护环境起到相同的作用。3．2．2生物相容型混凝土生物相容型混凝土是能够与动植物等生物和谐共存、对调解生态平衡、美化环境景观和实现人类与自然协调具有积极作用的混凝土。根据功能，这类混凝土可分为植物相容型生态混凝土、海洋及水域生物相容型生态混凝土、净化水质用生态混凝土冬产。目前研究开发较多的生物相容型混凝土是多孔混凝土。多孔混凝土又称大孔混凝土、无砂混凝土．由粗骨料与水泥浆或砂浆结合而成。由于混凝土内具有大量的连通孔，因此多孔混凝土具有良好的透水性和透气性，孔隙率一般为5％--35％，能够提供生物的繁殖生长空间，净化和保护地下水资源，修复天然水域的生态环境，是一种典型的环境材料。作为21世纪的主要建筑材料，混凝土将不仅仅作为建筑物的构筑材料，更要成为人居环境与生态环境之间的联系纽带。在功能多样化、品质高性能化的同时，混凝土材料日益彰现出它在保护资源、能源和维持生态平衡方面的重要作用。作为发展中国家，我国目前正处于经济高速增长时期，建筑业蓬勃发展，大规模基础设施建设离不开混凝土材料的大量使用。混凝土行业必须转变传统生产方式，大力发展循环经济，依靠科技进步，实现资源、能源的节约和高效利用，以及经济与生态环境的协调发展。与需求相对应的是：混凝土是一个非常复杂的系统工程，广泛涉及结构、材料、施工建设、使用维护以及环境保护等多方面、多学科。必须通过一个涵盖领域宽广，并且能够体现彼此联系的理论—材料过程工程学来指导混凝土科学与技术的发展。综上所述，未来混凝土技术的发展，必须以材料过程工程学为理论指导，引入循环经济的发展模式，以提高混凝土产品质量和寿命为目标，开发绿色生态混凝土新产品，从混凝土生命周期全过程充分考虑减量化利用能源、资源，减少环境污染，充分利用可再生资源，唯有如此，才能够实现混凝土产业乃至整个建材行业的健康、可持续发展。参考文献：[1]中国建筑材料科学研究院.绿色建材与建材绿色化[M]北京:化学工业出版社,2003[2]王华.水泥我国可持续发展的双刃剑[J].建筑,2005，(3)：51-53[3]张射墟，黄祖华．生态水泥的特性与应用．中国建材，2002，(1)：36-37[4]史美东．绿色混凝土的发展与应用．上海建材，2005，(1)：24—26[5]周宏敏，柴俊，郭迪．绿色生态混凝土技术及其研究现状．混凝土，2008，(5)：90—91[6]李湘洲．走向可持续发展的生态混凝土技术．中国建材，2003，(1)：34—35[7]肖建庄．再生混凝土[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008[8]李俊，尹腱，周士琼，等基于正交试验的再生骨料混凝土强度研究.土木工程学报.2006，(9)：43—