王學(xué)彥 劉方知

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 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(jié)合起來(lái)，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(lái)行業(yè)發(fā)展非常關(guān)鍵的方向。同時(shí)，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(diǎn)

在對(duì)能源和資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用的過(guò)程中，綠色高性能混凝土展現(xiàn)了非常重要的優(yōu)勢(shì)，并且能夠較好的展現(xiàn)對(duì)環(huán)境負(fù)荷的控制，幫助材料產(chǎn)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(qiáng)大的優(yōu)越性和生命力。具體可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1)有效降低在混凝土使用期間對(duì)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)荷。在對(duì)綠色高性能混凝土使用的過(guò)程中，引起具有較高的流動(dòng)性，故能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境噪聲的降低。超長(zhǎng)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(fù)荷/壽命比得以控制，就總體發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，這也是有效控制其對(duì)環(huán)境帶來(lái)影響的重要途徑。就當(dāng)前實(shí)際情況來(lái)看，多孔混凝土的研究最為豐富，且被廣泛運(yùn)用于實(shí)際工程，這種混凝土中含有獨(dú)立空隙、大量連續(xù)空隙或者這兩種混合空隙[1]。針對(duì)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(guò)對(duì)混凝土自身所具備功能的運(yùn)用，就能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)?fù)荷方法的控制，并開(kāi)發(fā)出更多豐富的產(chǎn)品，例如：具有吸音性的混凝土產(chǎn)品、能夠進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的混凝土產(chǎn)品、具有排水性鋪裝用的混凝土產(chǎn)品等。

2)在針對(duì)混凝土制造環(huán)境負(fù)荷的控制期間。綠色高性能混凝土能夠大量運(yùn)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?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的控制，同時(shí)也能夠減少二氧化氮和廢棄物的排放量。

3)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)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(dòng)物、植物實(shí)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(zhì)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(jìn)行混凝土使用時(shí)，能夠?yàn)榇罅克鷦?dòng)植物或者陸生動(dòng)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(guān)系，打造一個(gè)完美的生態(tài)食物鏈，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。植生型生態(tài)混凝土則主要是指借助混凝土的空隙來(lái)實(shí)現(xiàn)透氣和透水，讓植物能夠獲得相應(yīng)的養(yǎng)分，再配合生物植物根系來(lái)種植矮小灌木、綠草等植物，讓河川護(hù)堤得到更好的美化和綠化。凈化水質(zhì)生態(tài)混凝土主要是指通過(guò)對(duì)多孔混凝土表面進(jìn)行合理利用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種微生物吸附能力的增強(qiáng)，再借助生物層的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的間接凈化，這不僅借助藻類(lèi)和草類(lèi)植物來(lái)幫助水質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效凈化，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的維護(hù)。

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(duì)廢渣冶煉、建筑垃圾以及石粉等各種固體的廢棄物，同時(shí)配合現(xiàn)階段區(qū)域資源的實(shí)際情況，通過(guò)系統(tǒng)論的研究處理方法，根據(jù)不同環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出的各項(xiàng)要求，合理調(diào)配大摻量礦物摻合料混凝土，讓各種廢棄物能夠?qū)崿F(xiàn)資源的再利用，創(chuàng)造性的建立起一套系統(tǒng)科學(xué)的固體廢棄物資源利用成套技術(shù)[2]。在對(duì)粉煤灰、礦渣粉、偏高嶺土等各種復(fù)合與單一粉體材料水化活性以及功能性的增強(qiáng)中，其能夠充分滿(mǎn)足混凝土所提出的高性能化以及綠色化的相關(guān)要求，并能夠在對(duì)混凝土應(yīng)用于生產(chǎn)期間，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥熟料使用量的控制，幫助其抗裂技術(shù)強(qiáng)度的提升，確保其能夠基于不同的服役條件更好的達(dá)到相關(guān)抗裂要求，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)以及節(jié)能減排目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，在因地制宜研究開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，其主要采用了特細(xì)山砂、風(fēng)化砂等相關(guān)骨料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的合理開(kāi)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(chǔ)寬度為7.4 m，長(zhǎng)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(jí)為C45 P10。該項(xiàng)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(gè)綠色高性能混凝土的使用案例。

2)某廣場(chǎng)辦公樓的基礎(chǔ)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(chǔ)防水筏板的混凝土等級(jí)為C40 P8。

3)借助“多摻技術(shù)”來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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?xún)?nèi)，但其抗裂性能卻達(dá)到了25%以上，早期的收縮率控制在20%以?xún)?nèi)[3]。

3.3 低品位偏高嶺土的科技創(chuàng)新

針對(duì)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(nèi)、具有較差可塑性的低品位高嶺土。為了能夠增強(qiáng)該類(lèi)型高嶺土的合理使用率，某公司對(duì)高鐵鈦含量的高嶺土進(jìn)行了研究，通過(guò)復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)偏高嶺土混凝土的集中開(kāi)發(fā)，并且制備出了含量在C30～C60范圍內(nèi)的偏高嶺土性能的混凝土，其能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)置地廣場(chǎng)等相關(guān)工程項(xiàng)目的全面運(yùn)用，并針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)完成了相關(guān)技術(shù)的編制，取得了業(yè)界的認(rèn)可。

3.4 廢棄石屑在混凝土中的科技創(chuàng)新

在碎石生產(chǎn)的過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生大量的石屑，這部分石屑與機(jī)制砂標(biāo)準(zhǔn)的廢料標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重不符，具有含有較高粉量和較差級(jí)配的特點(diǎn)。某研究單位協(xié)同科學(xué)研究院，基于廢棄石屑基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出了一套混凝土成套配置和應(yīng)用技術(shù)，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(biāo)的問(wèn)題，可以說(shuō)是石灰?guī)r廢石屑的一種技術(shù)突破。通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)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(shí)也有效解決了其他資源緊缺的問(wèn)題。此外，針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)編寫(xiě)了應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，獲得了科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

3.5 高品質(zhì)骨料的科技創(chuàng)新

在綠色高性能混凝土中，高品質(zhì)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(zhì)骨料主要是指其有著較好的級(jí)配、粒形、吸水率以及堅(jiān)固性，針對(duì)混凝土在利用的過(guò)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(zhì)骨料。針對(duì)高品質(zhì)骨料，行業(yè)出臺(tái)了《高性能混凝土用骨料》并且通過(guò)了審查。針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)所提出了石粉的MB值、砂的分計(jì)篩余、砂的需水量比等各項(xiàng)技術(shù)要求，針對(duì)骨料的粒形、級(jí)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(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施操作期間，將幫助混凝土的配合比設(shè)計(jì)更好的實(shí)現(xiàn)涂料體系的持續(xù)優(yōu)化，更為強(qiáng)調(diào)粒形和級(jí)配的具體作用，從而合理使用和科學(xué)認(rèn)識(shí)人工砂中的石粉。

3.6 綠色高強(qiáng)高性能透水混凝土的科技創(chuàng)新

“海綿城市”是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型城市雨水管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是賦予城市海綿的性能，讓它能夠更好的適應(yīng)自然災(zāi)害以及環(huán)境變化等方面的“彈性”，在降雨時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)蓄水、吸水、凈水以及滲水，在滿(mǎn)足相關(guān)要求的情況下，將儲(chǔ)備的水進(jìn)行有效釋放。

自2015年我國(guó)正式啟動(dòng)“海綿城市”項(xiàng)目以來(lái)，國(guó)家明確提出了截止到2020年海綿城市的建設(shè)力度必須達(dá)到城市總面積的20%以上，并且到2030年整體面積需要達(dá)到了城市面積段80%以上的目標(biāo)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(yīng)”以及保護(hù)地下水資源、改善地表土壤生態(tài)環(huán)境等相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，主要將其運(yùn)用于“海綿城市”的建設(shè)過(guò)程中。而在2009年所指定的技術(shù)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(guān)判斷標(biāo)準(zhǔn)，此后針對(duì)該類(lèi)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(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制。

4 結(jié)語(yǔ)

在未來(lái)混凝土的發(fā)展過(guò)程中，綠色高性能混凝土必然能夠成為一個(gè)非常重要的指路燈，如何增強(qiáng)綠色高性能混凝土的科學(xué)技術(shù)，是當(dāng)前混凝土生產(chǎn)領(lǐng)域中非常關(guān)鍵的研究課題，必須積極加強(qiáng)對(duì)該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)、研究與全面推廣。盡管綠色高性能混凝土已經(jīng)成為了未來(lái)的必然趨勢(shì)，但我國(guó)針對(duì)綠色高性能混凝土的研究力度還有待強(qiáng)化，尤其是針對(duì)礦物摻合料的研究還較為欠缺，這就需要增強(qiáng)開(kāi)發(fā)和研究力度，以便更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土材料綠色性能的增強(qiáng)，使其能夠成為更利于環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)代化技術(shù)，為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。