綠色高性能混凝土在土木工程中的發展

李震

(本鋼設計研究院有限責任公司，遼寧 本溪 117000)

高性能混凝土（High performance concrete,簡稱HPC）是一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土。它以耐久性作為設計的主要指標，針對不同用途要求，對下列性能重點予以保證:耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性。我國混凝土專家吳中偉院士認為混凝土高強度必然是高耐久性，這是不全面的，因為高強混凝土會帶來一些不利于耐久性的因素，高性能混凝土可概括為高性能混凝土就是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結構的使用年限，降低工程造價。吳中偉院士在此基礎上，提出"綠色高性能混凝土"的概念：①節約資源、能源;②不破壞環境，更應有利于環境;③可持續發展，保證人類后代能健康、幸福地生存下去。吳中偉院士提出的綠色高性能混凝上因具有良好的環境協調性能，其相關的綠色建材在關國、西歐和日本等國家已經被廣泛應用。日本在生態材料概念的基礎上，提出了綠色生態混凝土的概念。隨著環境保護、保持生態多樣性及維持社會可持續發展的呼聲日益高漲，生態混凝上便應運而生，它以其優異的生態效應得到了世界各國材料與環境學者的普遍重視，是近年來國際上迅速發展起來的一個新的研究領域。那么，綠色生態混凝土是一類具有特殊的結構與表面特征，它能減小環境負荷與生態環境相協調，而且能為環保做出貢獻[1-3]。

1 綠色高性能混凝土的優點

高性能混凝土具有一定的強度和高抗滲能力，但不一定具有高強度，中、低強度亦可。高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物應具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型，具有良好的和易性和流動性；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護工程的特殊部位，控制結構設計的不是混凝土的強度，而是耐久性。能夠使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應用的主要目的。 高性能混凝土具有較高的體積穩定性，較小的水膠比，和摻合料，使混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。

2 綠色高性能混凝土的研究現狀

2.1 綠化、景觀混凝土

綠化混凝土是指能夠適應綠色植物生長、進行綠色植被的混凝土及其制品。開發能夠植被的綠化混凝土，用于城市的道路兩側及中央隔離帶、水邊護坡、樓頂、停車場等部位，可以增加城市的綠色空間，調節人們的生活情趣，同時能夠吸收噪音和粉塵，對城市氣候的生態平衡也起到積極作用。人們生活在被鋼筋混凝土填充的城市中，感到遠離自然，缺少生活情趣[4]。

2.2 吸音混凝土

吸音混凝土具有連續多孔結構，入射聲波通過連通孔被吸收到混凝土內部，小部分由于混凝土內部磨擦作用轉換為熱能，大部分透過多孔混凝土層到達多孔混凝土背后的空氣層和密實混凝土板表面再被反射，此反射聲波從反方向再次通過多孔混凝土向外發散，與入射聲波有一定的相位差，因干涉部分互相抵消而降低噪音。吸音混凝土主要用于公路的建設施工中。吸音混凝土是針對所產生的噪音采取的隔音、吸音措施。

2.3 生態水泥混凝土

生態水泥是指用城市的垃圾灰、下水道或污水處理廠的污泥及其它的工業廢棄物等作為水泥的原料制造的水泥。用這種水泥制作的混凝土可以有效解決廢棄物處理占地、節省資源和能源的問題。

2.4 再生混凝土

再生混凝土技術是發展綠色混凝土,實現建筑、資源、環境可持續發展的主要措施之一,正日益引起混凝土研究者們的關注,并越來越受到工程界的重視。利用工業固體廢棄物如鍋爐煤渣、火力發電廠的粉煤灰等工業廢料作為骨料，采取一定技術措施制備的輕質混凝土，是另一種形式的再生混凝土[5]。

2.5 海洋及水域生物適應型混凝土

所謂海洋生物適應型混凝土，即能夠營造出適合生物生長生息的空間或空隙,能夠為海藻類生物提供合適的附著表面,并能在混凝土表面增殖,使混凝土周圍的水質對生物生長沒有不良影響。目前開發并已經實際應用的海洋生物適應型混凝土主要有人工礁石。

3 綠色高性能混凝土研究意義和發展

3.1 綠色高性能混凝土的研究意義

3.1.1 人類發展觀的轉變

人類文明自始至終演繹著人和自然的關系史，人類的發展觀歷經了認識自然、改造自然、修復自然的過程。在公路、鐵路、水利、電力、礦山等工程建設中，經常要開挖大量的邊坡。破壞了原有植被的覆蓋層，導致了大量裸露的土地，造成了一系列生態環境問題。人類在改造自然的同時也遭到了自然的懲罰，在覺醒之后開始修復自然。人類的發展觀應該從被動發展觀轉變為能動發展觀，即認識自然、模仿自然、享受自然的發展觀。實現人與自然的和諧發展。

3.1.2 解決地球環境問題

地球環境問題是21世紀人類面臨的最嚴峻的挑戰之一。人類面臨著資源枯竭、能源危機、地球溫暖化、臭氧層破壞、土地沙漠化、野生動物種類減少、熱帶雨林減少、酸雨范圍擴大等日益嚴重的環境問題，大氣、水質與土壤污染，噪音、振動等公害給人類生活帶來了極大的危害和損失。固體廢棄物的綜合化利用消除了對環境的不利影響，“解放了“大量土地，同時節省了大量的原生礦產資源。

3.1.3 改善人居環境

“人居環境“是人類社會發展到20世紀后期才提出的概念，它標志著人類對待自然的態度從根本上發生了轉變。理想的人居環境是人與自然的和諧統一，即天人合一。人在人居環境中結成社會，進行各種各樣的社會活動，努力創造宜人的居住地，并進一步形成更大規模和更為復雜的支撐網絡。

3.2 發展趨勢

綠色高性能混凝土具有調節生態平衡、美化環境景觀、實現人類與自然的協調具有積極的作用,在解決地球環境問題、轉變人類發展觀念,改善人居環境、凈化水污染以及廢物利用等方面,比普通混凝土具有非常優越的條件,因此,研究和開發新型生態混凝土具有很大的現實意義。因此，綠色高性能混凝土正向著智能化、規模化、理論化、體系化和集成化方向發展。

4 結論

綠色高性能混凝土材料和技術無疑是今后水泥混凝土行業發展的大趨勢。綠色高性能混凝土不僅僅是一種材料、一項技術或一個法規，它是一個完整的體系，從原材料、生產、設計、施工、使用，一直到建筑物的解體和循環利用，遵循循環經濟4R原則，實現水泥混凝土行業真正的可持續發展。

[1]馮乃謙，張智峰，馬曉.生態環境與混凝土技術[J].混凝土，2005,(3):3-8.

[2]郭隨華，翁端，陳益民.我國水泥工業“生態化“的研究現狀和發展趨勢[J].硅酸鹽學報.2001,29(2):172-177.

[3]楊靜.馮乃謙.21世紀的混凝上材料-環保型混凝土[J].混凝土與水泥制品.1999.(2):3-5.

[4]張仁瑜，冷發光.綠色建材發展現狀及前景[J].建筑科學.2006.22(6A).

[5]周宏敏，柴俊，郭迪.綠色生態混凝土技術及其研究現狀[J].混凝土，2008,(5):90-97.