綠色混凝土在建筑工程中的運(yùn)用探究

董至

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西太原 030006）

0 引言

在低碳經(jīng)濟(jì)越來越受重視的同時(shí)，各行各業(yè)都在努力向著可持續(xù)發(fā)展的方向邁進(jìn)。混凝土作為建筑行業(yè)的重要結(jié)構(gòu)性材料，也走向了節(jié)能減排的發(fā)展道路。早在1998 年，吳中偉院士就提出了綠色混凝土這一概念。綠色混凝土，顧名思義，一方面是指在制造過程中能耗低、污染小的混凝土，另一方面是指具備較強(qiáng)可靠性、工作性以及耐久性的高性能混凝土。綠色混凝土的“綠色”特性不僅僅涵蓋材料本身的環(huán)保性，還涵蓋著混凝土全生命周期的可持續(xù)發(fā)展性。綠色混凝土的管理工作也涉及制作、施工、使用以及再利用等混凝土全生命周期的各個(gè)階段。目前，國內(nèi)建筑行業(yè)正在蓬勃發(fā)展中，混凝土的使用量極大，因此，提高綠色混凝土的設(shè)計(jì)與施工水平意義重大。為了減少工程返工、返修等問題，必須通過研究有效提高綠色混凝土的耐久性以及適用性。

1 綠色混凝土在建筑工程中的運(yùn)用形式

1.1 高性能混凝土

高性能混凝土在強(qiáng)度以及耐久性方面具備一定優(yōu)勢，其強(qiáng)度往往在60～100MPa 范圍內(nèi)，部分高性能混凝土經(jīng)過添加外加劑強(qiáng)度甚至超過100MPa。高性能混凝土可以滿足建筑工程對于防滲、抗震以及耐磨損等性能的需求，通過高性能外加劑的摻加有效提升混凝土性能?？紤]到高性能混凝土具備較高的強(qiáng)度，所以在設(shè)計(jì)中往往僅需較小的構(gòu)件尺寸就可以承載較大的荷載，在一定程度上促進(jìn)了建筑物的輕量化發(fā)展，同時(shí)降低了建筑自重、減少了地基荷載，進(jìn)一步縮減了建筑物的建材用量并節(jié)約了造價(jià)。與此同時(shí)，高性能混凝土在抵御環(huán)境侵蝕方面也表現(xiàn)卓越，其耐久性能突出，可以有效減少建筑物后續(xù)的維護(hù)耗費(fèi)。

1.2 輕質(zhì)混凝土

輕質(zhì)混凝土使用的原材料包含工業(yè)廢料、天然輕集料以及人造集料等等，該類型混凝土具備自重輕、抗凍性好、強(qiáng)度高等優(yōu)勢。一般來說，天然輕集料是指浮石或者凝灰?guī)r等材料，人造集料則是指頁巖陶粒、粘土陶粒以及膨脹珍珠巖等材料。目前國內(nèi)市場還會(huì)采用工業(yè)廢料作為輕集料，常見的工業(yè)廢料包含爐渣、煤矸石以及粉煤灰陶粒等等。輕質(zhì)混凝土中工業(yè)廢渣的利用，一方面可以減少混凝土耗材、節(jié)約配置成本，另一方面可以有效再利用工業(yè)廢棄料，提高綠色施工水平，避免工業(yè)廢棄料對環(huán)境造成污染。

1.3 生態(tài)混凝土

在節(jié)能環(huán)保意識不斷加強(qiáng)的趨勢下，建筑工程中生態(tài)混凝土的運(yùn)用得到越來越多的關(guān)注。生態(tài)混凝土，又稱植生混凝土，該類混凝土由特殊原材料精選加工而成，在混凝土結(jié)構(gòu)和性能方面極具特點(diǎn)。具體來說，生態(tài)混凝土在節(jié)能環(huán)保性方面較為突出，能夠有效控制建筑施工造成的污染，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)與環(huán)境發(fā)展的友好共存?？梢詫⑸鷳B(tài)混凝土劃分為環(huán)保型以及生物型兩種類型，其中，環(huán)保型生態(tài)混凝土的優(yōu)勢在于混凝土在生產(chǎn)過程中使用大量的固體廢棄物，在解體過程種可以被有效再利用，造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)較小。同時(shí)，環(huán)保型生態(tài)混凝土的耐久性較好，可以在一定程度上延長建筑物壽命。生物型生態(tài)混凝土是指混凝土可以與動(dòng)植物相容，具體又可以劃分為水質(zhì)凈化型、植物共生型、水生物共生型三種類型，該類混凝土尤其適用于生態(tài)建筑，在環(huán)境凈化功能方面表現(xiàn)突出。

1.4 自密實(shí)混凝土

自密實(shí)混凝土的核心優(yōu)勢在于施工時(shí)無須機(jī)械振搗混凝土，通過混凝土自重即可保證混凝土的密實(shí)度。一般來說，自密實(shí)混凝土具備較高的流動(dòng)性，能夠有效避免混凝土發(fā)生離析等質(zhì)量缺陷。在自密實(shí)混凝土拌合過程中，粗集料的占比一般為50%，細(xì)集料的占比一般為40%。自密實(shí)混凝土運(yùn)用于建筑工程中，可以有效節(jié)能降噪、減少揚(yáng)塵并縮短施工周期，進(jìn)一步取得良好的環(huán)保效益。

3 綠色混凝土在建筑工程中的運(yùn)用要點(diǎn)

3.1 綠色混凝土原材料的使用要點(diǎn)

在材料工程飛速發(fā)展、工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步的趨勢下，綠色混凝土的品種也日益豐富，除了前文所述種類以外，快干混凝土、耐熱混凝土、噴射混凝土等新型綠色混凝土也被逐步研發(fā)。在建筑工程領(lǐng)域，應(yīng)該依據(jù)工程特征與建設(shè)需求，選用合適的綠色混凝土以發(fā)揮其功效。不論是哪一種綠色混凝土，其原材料種類以及配合比都會(huì)影響混凝土的坍落度和易性等關(guān)鍵指標(biāo)。因此，必須要嚴(yán)格控制綠色混凝土中的水泥、水、粗細(xì)集料等原材料的質(zhì)量，同時(shí)充分考慮材料成本，選用合適的外加劑（尤其針對耐酸混凝土以及耐堿混凝土等高性能混凝土）。此外，對于進(jìn)場原材料應(yīng)妥善開展材料質(zhì)檢工作，禁止使用劣質(zhì)材料，保證工程中使用的綠色混凝土可以發(fā)揮預(yù)期的功效。

3.2 綠色混凝土配置過程的質(zhì)控要點(diǎn)

對于綠色混凝土來說，提高其耐久性以延長建筑物的使用壽命尤其關(guān)鍵。因此，在混凝土配置過程中，必須采用合理化手段提高其功能性、適用性以及安全性，具體來說有如下做法：①控制水泥用量?；炷辽a(chǎn)過程中高達(dá)90%的CO2排放量均來自于水泥。因此，在配置過程中，可以靈活地運(yùn)用粉煤灰、礦渣粉等替代水泥，在減少水泥污染的同時(shí)，減少混凝土的含堿量，并控制水泥水化熱，最終有效改善混凝土開裂等問題；②合理摻加外加劑，通過合理的選型與配比充分發(fā)揮外加劑的勻質(zhì)性以及相容性，最終實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能混；③最大限度利用碎石生產(chǎn)過程產(chǎn)生的石屑等廢料，在減少工業(yè)廢棄物污染的同時(shí)，減少河砂等自然資源的耗費(fèi)量；④合理利用石灰石，考慮到經(jīng)過破碎、粉磨處理的石灰石粉具備較強(qiáng)的水化活性，因此可以將其摻雜在混凝土中，一方面作為細(xì)集料使用，另一方面完善混凝土原材料的微細(xì)顆粒體系，改善混凝土泌水以及離析等現(xiàn)象，提升混凝土和易性。另外，石灰石粉的使用還可以減少混凝土配置過程中的膠凝材料用量以及水用量；⑤合理利用建筑廢棄材料，將廢棄的砂漿、混凝土、磚塊等與砂漿拌合形成再生混凝土，在減少環(huán)境污染的同時(shí)，節(jié)省自然資源的耗費(fèi)量。

3.3 綠色混凝土拌合過程的質(zhì)控要點(diǎn)

相比傳統(tǒng)混凝土，綠色混凝土的拌合過程質(zhì)控應(yīng)當(dāng)更精細(xì)，具體來說應(yīng)關(guān)注如下要點(diǎn)：①選用集中拌和的生產(chǎn)方式，拌和站內(nèi)應(yīng)該布置三級沉淀池，并考慮場地的硬化以及防滲處置；②對于綠色混凝土施工用水可以將其再利用于機(jī)械清洗以及構(gòu)件養(yǎng)護(hù)，而且拌和站內(nèi)應(yīng)該布置粉塵收集罐等環(huán)保控制裝置；③應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場條件、混凝土特性、混凝土運(yùn)距、澆筑方式等制定混凝土施工方案，考慮到綠色混凝土相較傳統(tǒng)混凝土更具敏感性，在混凝土拌合之前必須加強(qiáng)對于粗細(xì)集料中含水量的檢驗(yàn)力度，通過增加取樣點(diǎn)數(shù)、加大檢驗(yàn)頻率等方式確保混凝土配合比的精確性。投料過程中應(yīng)關(guān)注投料順序，并控制投料量與試配配合比相統(tǒng)一。此外必須保證混凝土的勻質(zhì)性，對于冬期加工的綠色混凝土應(yīng)適當(dāng)延長其拌合時(shí)間。

3.4 綠色混凝土運(yùn)輸及澆筑過程的質(zhì)控要點(diǎn)

應(yīng)保證混凝土運(yùn)輸路面平坦，進(jìn)而確?；炷帘３志鶆蛐裕刂七\(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場的混凝土不發(fā)生離析、漏漿、分層等問題，保證混凝土具備工作性能。綠色混凝土運(yùn)輸時(shí)還應(yīng)做好保溫及隔熱，運(yùn)輸時(shí)采用攪拌車緩速攪拌，運(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場時(shí)，調(diào)整攪拌車高速旋轉(zhuǎn)并保持30s，其后再進(jìn)行混凝土的卸料。澆筑過程中，應(yīng)依據(jù)施工方案確定的工藝分段，進(jìn)行分層的、連續(xù)的澆筑，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)控澆筑厚度，確保澆筑厚度與建筑結(jié)構(gòu)特征以及鋼筋疏密程度相適應(yīng)。

3.5 綠色混凝土養(yǎng)護(hù)過程的質(zhì)控要點(diǎn)

綠色混凝土中礦物外加劑的含量較高，因此水化時(shí)間較長，為了避免混凝土發(fā)生開裂，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。具體來說，應(yīng)該在混凝土澆筑后的12h 內(nèi)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于兩周，養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)該依據(jù)溫度變化情況合理調(diào)整灑水量，當(dāng)外界溫度較高時(shí)還可以使用草席等進(jìn)行覆蓋保濕。

4 綠色混凝土在建筑工程中的發(fā)展趨勢

綠色混凝土在建筑工程中的發(fā)展趨勢主要如下：①建筑廢料材料利用率的提高。未來，將通過生產(chǎn)技術(shù)的不斷改革以及工藝流程的不斷優(yōu)化，持續(xù)引入新型設(shè)備，進(jìn)而提高建筑廢棄材料的再利用率，將建筑廢棄材料再加工為混凝土集料，以減少天然砂石料的使用量，并打造一條科學(xué)合理的循環(huán)鏈；②熟料水泥的推廣運(yùn)用。在研究熟料礦物成分的基礎(chǔ)上，研發(fā)出各類低能耗、高標(biāo)號的熟料水泥，進(jìn)而更好地滿足高性能混凝土的配置要求，同時(shí)能夠降低混凝土中水泥的用量，既保證了混凝土的質(zhì)量，又實(shí)現(xiàn)了對自然資源的節(jié)約；③政策引導(dǎo)的完善。在未來，與綠色混凝土相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)將不斷完善，各大企業(yè)與相關(guān)行業(yè)之間的配合將日益緊密，綠色混凝土的相關(guān)制度，例如設(shè)計(jì)規(guī)程、施工方法、質(zhì)控措施、檢測標(biāo)準(zhǔn)等也將日益完善。