綠色高性能混凝土與科技創(chuàng)新探析

劉 慶 李洪亮 張強(qiáng) 羅 陽

（貴州省建材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院 貴州貴陽 550000）

在建筑工程施工過程中運(yùn)用最多的就是混凝土材料，傳統(tǒng)的混凝土材料存在嚴(yán)重的環(huán)保問題，在使用過程中會產(chǎn)生大量的粉塵、廢氣，對地球環(huán)境造成嚴(yán)重的大氣污染、水資源污染等，促進(jìn)了全球溫室效應(yīng)的發(fā)展。綠色高性能混凝土技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域節(jié)能環(huán)境的有效途徑之一。綠色高性能混凝土與傳統(tǒng)的混凝土相比有著一定的優(yōu)勢，例如，能源節(jié)約、資源節(jié)約、降低污染等，因此，加強(qiáng)綠色高性能混凝土技術(shù)的研究與創(chuàng)新是建筑領(lǐng)域首要的任務(wù)。

1 綠色高性能混凝土的特點(diǎn)及特征

1.1 綠色高性能混凝土特點(diǎn)

綠色高性能混凝土最為基礎(chǔ)的兩個特點(diǎn)就是綠色與高性能，通俗的說法就是，從傳統(tǒng)的混凝土角度分析，在保障混凝土高質(zhì)量、高性能的條件下，在混凝土生產(chǎn)過程中盡量減少對環(huán)境的污染，降低對地球自然資源與能源的采集與利用，將混凝土的生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)的結(jié)合在一起，從而促進(jìn)混凝土行業(yè)向著綠色、健康的方向持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

1.2 綠色高性能混凝土特征

綠色高性能混凝土技術(shù)應(yīng)將重點(diǎn)放在能源節(jié)約、資源節(jié)約以及降低對環(huán)境的破壞與污染等問題上，才能夠確保綠色高性能混凝土能夠持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展下去。綠色高性能混凝土的特征主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）在綠色高性能混凝土制作過程中，應(yīng)使用綠色環(huán)保的水泥材料，盡量避免使用熟料水泥，從而達(dá)到降低對環(huán)境的污染以及改善人們生活環(huán)境的目的?？梢岳么罅康墓I(yè)廢料或者廢渣等作為活性摻料，從而代替污染較強(qiáng)的熟料水泥。也可以利用優(yōu)良的硅灰或者粉煤灰等作為膠凝材料的主要成分，從而代替資源消耗較大的熟料水泥，從而減少溫室氣體的排放以及降低能源的消耗。

（2）綠色高性能混凝土制作過程中，用大量的工業(yè)廢料、廢渣或者優(yōu)質(zhì)的礦渣、粉煤灰等經(jīng)過專業(yè)處理的廢料作為活性細(xì)摻料，不僅能夠降低工業(yè)廢料為現(xiàn)代化社會造成的污染壓力，而且還能夠降低熟料水泥的資源浪費(fèi)，相關(guān)技術(shù)人員還可以將各種各樣的活性細(xì)摻料有機(jī)的融合在一起，以復(fù)合料的形態(tài)來提高綠色高性能混凝土的工業(yè)性能。

（3）在綠色高性能混凝土制作過程中，應(yīng)采取先進(jìn)、安全、科學(xué)的生產(chǎn)工藝，對大量的建筑垃圾以及工業(yè)垃圾等進(jìn)行專業(yè)科學(xué)的處理之后，將這些對地球、對環(huán)境有著一定污染力的垃圾制作成為混凝土骨料，從而降低對地球自然天然砂石的開采量。

（4）在綠色高性能混凝土制作過程中，應(yīng)盡量的降低混凝土與水泥的使用率，將綠色高性能混凝土的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)充分的發(fā)揮出來。綠色高性能混凝土的使用周期不僅比傳統(tǒng)混凝土的使用周期長的多，而且使用性能也較強(qiáng)?？梢杂行У臏p少混凝土的生產(chǎn)與使用量，從而在根本上降低混凝土水泥的使用量，降低對地球自然環(huán)境造成的破壞。

（5）在建筑過程中應(yīng)用綠色高性能混凝土，不僅能夠提高建筑的使用壽命，而且還能夠提高建筑的各項(xiàng)使用功能，降低對能源、資源的浪費(fèi)以及對自然環(huán)境造成的污染。同時，綠色高性能混凝土還能夠適應(yīng)種類建筑物對混凝土強(qiáng)度的要求，從而擴(kuò)大了其使用的范圍。

2 綠色高性能混凝土的優(yōu)化因素

2.1 綠色高性能混凝土中應(yīng)用礦物摻合料

現(xiàn)階段，我國建材市場上有著各種各樣的礦物摻合料，不同的礦物摻合料的合成成份也不相同，因此，各礦物摻合料的功能也有著較大的差異，其作用與特點(diǎn)也不相同。經(jīng)過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，在混凝土中加入各類的摻合料，能夠?qū)⒏鞣N摻合料的特性有機(jī)的融合在一起，讓它們在相互的作用之下將對環(huán)境的污染降到最低，同時還能夠?qū)⑺鼈冏陨淼膬?yōu)勢充分的發(fā)揮出來。現(xiàn)階段，在諸多礦物摻合料中，石灰石、粉煤灰以及礦渣是眾多礦物摻合料中最為常見，也是運(yùn)用最為廣泛的礦物摻合料。

2.1.1 礦渣對綠色高性能混凝土的作用

所謂的礦渣是高爐在煉鐵過程中而產(chǎn)生的廢棄渣，一般被稱之為粒化高爐礦渣。這種礦渣的化學(xué)成分主要包括Fe203、Al203、Si02、以及Ca0等諸多氧化物。當(dāng)?shù)V渣的形態(tài)為融溶時，通過急速的冷水淬處理之后，從而形成的水淬?；郀t礦渣。水淬?；郀t礦渣中有一種優(yōu)良的水硬性礦物摻合料，將此料滲入混凝土中，能夠有效的改善混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，例如，能夠改變混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔徑的幾何形狀以及分布量，進(jìn)一步提高混凝土的抗氯離子滲透能力。但需要注意的是一定要控制加入的比例，才能夠起到最好的效果。

2.1.2 粉煤灰對綠色高性能混凝土的作用

粉煤灰是煤燃燒完之后，所剩下的細(xì)灰，可以從煙氣中收集，粉煤灰是燃煤電廠排除來最為主要的固體廢物。粉煤灰的主要化學(xué)成分包括Al203以及Si02兩種組合而成。這兩種化學(xué)成分擁有良好的活性，如果將這兩者滲入到混凝土當(dāng)中，不僅能夠有效的抑制硫酸鹽而引起的膨脹，而且還能夠有效的降低混凝土的收縮性能。

2.1.3 石灰石對綠色高性能混凝土的作用

石灰石與其他的礦物摻合料相比，被稱之為一種惰性的礦物摻合料，主要是由于石灰石并不具備水化活性作用，但是石灰石能夠有效的改善混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能與強(qiáng)度?；炷林惺沂枯^少時，能夠提高混合水泥的強(qiáng)度；混凝土中石灰石含量適當(dāng)時，能夠有效的提高混凝土的抗?jié)B性能。同時，還能夠增強(qiáng)混凝土的易性，保障混凝土在低溫環(huán)境下的抗硫酸鹽侵蝕性。

2.2 配合比設(shè)計(jì)對綠色高性能混凝土的作用

在混凝土制作過程中，水泥與水是有一定比例的，混凝土配合比設(shè)計(jì)是保障混凝土強(qiáng)度的核心因素，并不是水泥的用量越多混凝土的強(qiáng)度就越高。如果混凝土中水泥的用量較多會直接影響到混凝土的綜合性能。以至于混凝土?xí)霈F(xiàn)開裂以及收縮等現(xiàn)象，如果想要進(jìn)一步提高綠色混凝土的性能與強(qiáng)度，降低混凝土出現(xiàn)收縮或者開裂的幾率，就必須要在確?；炷聊途眯耘c強(qiáng)度的前提下，在配合比設(shè)計(jì)過程中盡可能的降低水泥的用量，同時，在混凝土中滲入礦物摻合料不僅能夠有效的降低溫室氣體的排放量，降低混凝土水泥的水化熱作用，而且還能夠有效的降低水泥的用量，降低混凝土開裂或者收縮的幾率，從而提高綠色高性能混凝土的抗凍性、抗?jié)B性以及耐久性。

3 高性能混凝土流動性損失問題以及解決途徑

造成混凝土流動性損失問題的主要原因是由于水泥與高效減水劑之間不能夠有效的相容。水泥顆粒的表面能夠吸附于減水劑之上，一旦水泥漿液中的減水劑濃度失去了分散作用之后，當(dāng)水泥在水熱化作用下，水泥漿體的流動性會快速的損失。解決這一問題的方法是通過保持減水劑在混凝土水泥漿液中的殘余濃度，可以通過化學(xué)途徑或者物理途徑兩個方面來實(shí)現(xiàn)?；瘜W(xué)途徑相對于物理途徑的方法較多，例如，復(fù)合緩凝劑就能夠有效的降低混凝土流動性損失，避免混凝土凝結(jié)的速度過快。但是也可能由于混凝土凝固的過于緩慢，而影響了水泥的水化作用等。物理途徑的方法主要包括礦物載體緩慢釋放方法、多次添加法以及減水劑的后摻法等，但是在工程施工過程中操作多有不便，會影響混凝土的質(zhì)量。現(xiàn)階段，高性能減水劑是控制混凝土流動性損失的核心成分，對混凝土的硬化影響較小。

4 高性能混凝土的發(fā)展趨勢

綠色高性能混凝土是采取運(yùn)用降低水泥用量，大量工業(yè)廢渣細(xì)摻料的方式，是一種生態(tài)型混凝土。通過滲入新型高性能減水劑、加大礦物摻合料的用料等方式，實(shí)現(xiàn)了大摻量礦渣、大摻量粉煤灰等免振搗的自密實(shí)綠色高性能混凝土。與傳統(tǒng)的混凝土相比，綠色高性能混凝土的強(qiáng)度更高，穩(wěn)定性更好，結(jié)構(gòu)尺寸也較小，在使用過程中的耐久性更好，使用壽命更長，后期的重建費(fèi)用與維修費(fèi)用也更少。聚合物纖維增強(qiáng)混凝土、聚合物改性混凝土、聚合物改性砂漿以及鋼筋混凝土，都有效的改善了混凝土材料的性能，得到了廣大建筑工程的廣泛應(yīng)用。

5 總結(jié)

綠色高性能混凝土是我國建筑領(lǐng)域未來發(fā)展的必然趨勢，如何創(chuàng)新綠色高性能混凝土的生產(chǎn)技術(shù)是混凝土生產(chǎn)領(lǐng)域的首先任務(wù)。雖然綠色高性能混凝土有著諸多優(yōu)勢，但是對于礦物摻合料的研究還不夠透徹，需要加強(qiáng)技術(shù)的研究、生產(chǎn)質(zhì)量的檢驗(yàn)、運(yùn)用的推廣以及領(lǐng)域的開發(fā)，使綠色高性能混凝土成為性能更好的綠色環(huán)保材料。