綠色混凝土建筑材料的可持續(xù)發(fā)展

羅興華

【摘? 要】在混凝土建筑材料的發(fā)展過程中，相關(guān)單位要充分考慮我國(guó)的環(huán)境、能源和資源問題，確?；炷两ㄖ牧系膮f(xié)調(diào)發(fā)展。傳統(tǒng)的混凝土建筑材料在使用過程中會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，綠色混凝土材料通過與現(xiàn)代建筑技術(shù)的完美融合，可以在很大程度上減少對(duì)周圍環(huán)境的破壞，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景，符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。論文以綠色混凝土的含義、分類為切入點(diǎn)，分析普通混凝土存在的問題以及綠色混凝土生產(chǎn)與應(yīng)用的必要性，提出綠色混凝土建筑材料的可持續(xù)發(fā)展策略。

【Abstract】In the development process of concrete building materials， relevant units should fully consider China's problems of environment， energy and resources to ensure the coordinated development of concrete building materials. Traditional concrete building materials will have a certain impact on the surrounding environment in the process of use. Through the perfect integration of green concrete materials and modern building technology， it can reduce the damage to the surrounding environment to a great extent. It has good application and development prospects and is in line with China's sustainable development strategy. Taking the meaning and classifications of green concrete as the starting points， this paper analyzes the existing problems of ordinary concrete and the necessity of green concrete production and application， and puts forward the sustainable development strategies of green concrete building materials.

【關(guān)鍵詞】綠色混凝土;建筑材料;可持續(xù)發(fā)展

【Keywords】green concrete; building materials; sustainable development

【中圖分類號(hào)】TU528 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2022）04-0155-03

1 引言

混凝土作為建筑工程領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛、使用量較多的建筑材料，與其他建筑材料相比，具有價(jià)格低廉、適用范圍廣且耐久性好等優(yōu)勢(shì)，并且可以作為工業(yè)固體廢物進(jìn)行循環(huán)再利用。然而，隨著混凝土的大量使用，其對(duì)我國(guó)的自然環(huán)境造成了一定程度的破壞，致使資源和能源的開發(fā)面臨巨大危機(jī)?；诖?，在我國(guó)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境友好型社會(huì)的背景下，綠色混凝土應(yīng)運(yùn)而生，綠色混凝土也成為建筑行業(yè)的必然選擇。因此，相關(guān)部門應(yīng)該充分發(fā)揮綠色混凝土的積極作用，使綠色混凝土朝著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和資源的方向發(fā)展，從而促進(jìn)綠色混凝土與自然生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，不斷深化與落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的理念。

2 綠色混凝土的含義及分類

2.1 綠色混凝土的含義

現(xiàn)階段，綠色混凝土在學(xué)術(shù)界沒有統(tǒng)一的定義。具體來說，1998年吳中偉院士首次提出綠色高性能混凝土的概念，并對(duì)其性能、特點(diǎn)進(jìn)行了討論。通常認(rèn)為，綠色混凝土是材料科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，是具有環(huán)境協(xié)調(diào)性和自適應(yīng)特性的先進(jìn)土木工程材料，能夠滿足混凝土可持續(xù)發(fā)展的要求，有效減少對(duì)環(huán)境的污染，促使混凝土與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。與傳統(tǒng)混凝土相比，綠色混凝土具有更高的強(qiáng)度和更好的耐久性，并且具有豐富的資源可供選擇，其可以利用大量廢棄的工業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)可再生資源的循環(huán)利用，減少有害物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)低碳減排目標(biāo)。應(yīng)用綠色混凝土的建筑適合人們居住，對(duì)人體的危害較小。除此之外，吳中偉院士對(duì)綠色發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，其不僅可以節(jié)約資源和能源，而且不會(huì)破壞環(huán)境，有利于人與環(huán)境和諧共處。其除了能夠滿足當(dāng)代人的需要，還能夠避免危害子孫后代的利益，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要。只有滿足上述具體條件的混凝土，我們才能說其是真正意義上的綠色混凝土。

2.2 綠色混凝土的分類

2.2.1 綠色高性能混凝土

綠色高性能混凝土的概念由吳中偉院士于1998年首次提出，其性能是傳統(tǒng)混凝土無法比擬的。綠色高性能混凝土一經(jīng)提出，就成為建筑工程行業(yè)的熱門話題。綠色高性能混凝土是指一種能夠有效保護(hù)環(huán)境和生態(tài)資源，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的高性能混凝土。真正的綠色高性能混凝土應(yīng)屬于節(jié)能型混凝土，所使用的水泥必須為綠色水泥，其主要特點(diǎn)是可以節(jié)約水泥和處理電廠廢棄物，有利于節(jié)約能源和資源，改善溫室效應(yīng)，為人類帶來更多的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

2.2.2 再生骨料混凝土

再生骨料混凝土是指將廢混凝土、廢磚塊、廢砂漿作為骨料，加入水泥砂漿拌制的混凝土。雖然再生骨料混凝土具有節(jié)約資源和能源的效果，但再生骨料相比于天然骨料在孔隙率、吸水率和強(qiáng)度等方面存在一定的差異，且再生骨料混凝土具有一定的使用年限，達(dá)到一定的使用年限后需要及時(shí)修復(fù)或拆除，否則會(huì)產(chǎn)生一定的危害。在此過程中，可以對(duì)許多建筑垃圾進(jìn)行回收利用。在對(duì)拆除后的建筑材料進(jìn)行分類挑選后，其可以作為再生材料再次用于建筑建設(shè)。通過這種循環(huán)利用的形式，不僅可以有效地解決建筑建設(shè)產(chǎn)生的廢棄材料問題，還可以減少運(yùn)輸量和對(duì)天然材料的使用。因此，再生骨料的運(yùn)用成為綠色混凝土可持續(xù)發(fā)展的措施之一。

2.2.3 環(huán)保型混凝土

傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品密度的要求較高，這極易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的滲透性不足，在生產(chǎn)中消耗大量能源和資源，并產(chǎn)生大量有毒氣體，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)不斷加劇，人類生存環(huán)境日趨惡劣，對(duì)人類賴以生存的環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，研發(fā)一種既能節(jié)約資源和能源，又能平衡生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型環(huán)?；炷羷?shì)在必行。應(yīng)用環(huán)保型混凝土，有利于有效地解決環(huán)境問題，滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)材料的要求，同時(shí)，避免傳統(tǒng)混凝土造成的環(huán)境污染，這是目前混凝土發(fā)展的方向之一。

3 普通混凝土存在的問題

3.1 消耗大量資源

傳統(tǒng)混凝土的主要材料是水泥，水泥在生產(chǎn)中需要大量的骨料，這將消耗大量的煤炭資源和電力資源。全世界混凝土年使用量大約為70億噸，每1 m3的混凝土需要0.40～0.45 t水泥，對(duì)自然界中物質(zhì)和能量的消耗較大。

3.2 對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響

長(zhǎng)期以來，水泥廠大量的污染物排放帶來了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。在生產(chǎn)水泥的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，極易對(duì)環(huán)境造成污染。其中，二氧化碳的排放量較大，水泥生產(chǎn)過程既包括過程本身的二氧化碳排放，也包括所有所需能源的額外二氧化碳排放。二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要因素，制造水泥這一建筑材料所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的7%，是制造溫室效應(yīng)的主要源頭。

3.3 混凝土的耐久性不足

混凝土自身的耐久性是影響其可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素?，F(xiàn)階段，國(guó)外因混凝土耐久性不足而造成的各類問題越來越多。美國(guó)現(xiàn)存的全部混凝土工程的價(jià)值約6萬億美元，每年用于維修的費(fèi)用高達(dá)300億美元，混凝土的耐久性差已成為建筑行業(yè)的重要問題之一。因此，如何實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)混凝土的綠色發(fā)展已成為現(xiàn)階段亟待解決的問題，只有解決傳統(tǒng)混凝土存在的問題，才能真正促進(jìn)綠色混凝土的可持續(xù)發(fā)展。

4 綠色混凝土生產(chǎn)與應(yīng)用的必要性

綠色混凝土作為當(dāng)前建筑工程行業(yè)發(fā)展中的“新寵”，是建筑業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，綠色混凝土的廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用對(duì)建筑工程行業(yè)的發(fā)展十分必要。

首先，綠色混凝土的應(yīng)用滿足了現(xiàn)階段建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的實(shí)際需求。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，其對(duì)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重，造成大面積的環(huán)境污染，自然災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)人類的生存環(huán)境造成巨大破壞。鑒于此，人們開始意識(shí)到保護(hù)自然環(huán)境是保護(hù)人類生存的基礎(chǔ)。因此，環(huán)境友好型社會(huì)這一概念被提出，其也成為我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)重要方向。綠色混凝土的應(yīng)用可以有效減少污染物的排放，節(jié)約能源，其對(duì)環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的意義，滿足可持續(xù)發(fā)展及建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的需要。

其次，綠色混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用可以有效地引導(dǎo)建筑工程的環(huán)?；蛣?chuàng)新性開展。在混凝土尚未成為建筑工程領(lǐng)域廣泛使用的建筑材料之前，應(yīng)用建筑材料進(jìn)行施工帶來的環(huán)境問題非常嚴(yán)重，在創(chuàng)建生活空間的同時(shí)，為生態(tài)環(huán)境帶來了負(fù)面影響。建筑工程與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益突出，使得建筑工程行業(yè)只有走創(chuàng)新和環(huán)保之路，才能緩解矛盾。綠色混凝土的生產(chǎn)及其在建筑工程中的廣泛應(yīng)用可以有效地發(fā)揮行業(yè)示范作用，它不僅可以緩解當(dāng)前建筑工程行業(yè)對(duì)環(huán)境造成的破壞和污染，還可以促進(jìn)建筑工程朝著環(huán)保和創(chuàng)新的方向不斷發(fā)展，促進(jìn)和諧社會(huì)的構(gòu)建。

最后，綠色混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用是建筑工程發(fā)展的必然趨勢(shì)和結(jié)果。近年來，建筑工程行業(yè)的發(fā)展耗費(fèi)了大量的資源，破壞了生態(tài)環(huán)境，這些問題已經(jīng)成為阻礙環(huán)境友好型社會(huì)構(gòu)建的難題。使用綠色混凝土不僅可以充分發(fā)揮其所有功能和作用，而且可以解決資源浪費(fèi)、建材浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題。通過對(duì)工業(yè)廢料的回收利用，能夠達(dá)到降低成本、提高效益的目的，為建筑業(yè)行業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

5 綠色混凝土建筑材料可持續(xù)發(fā)展的策略

5.1 加大綠色混凝土的推廣力度

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是我國(guó)結(jié)合基本國(guó)情和發(fā)展實(shí)際提出的，關(guān)系到國(guó)家和社會(huì)的發(fā)展。

首先，政府部門應(yīng)在踐行這一戰(zhàn)略的過程中發(fā)揮引導(dǎo)作用，促進(jìn)綠色混凝土材料的發(fā)展，淘汰高能耗、高污染材料，嚴(yán)格禁止市場(chǎng)上不合規(guī)的環(huán)境污染材料的生產(chǎn)和流通，加大對(duì)違法企業(yè)的處罰力度，提升執(zhí)法效能，減少相關(guān)污染材料的生產(chǎn)。

其次，加大對(duì)綠色混凝土材料的支持力度，借助供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革支持新材料市場(chǎng)的優(yōu)化發(fā)展，增加環(huán)保材料補(bǔ)貼，提高環(huán)保材料在市場(chǎng)中的份額。

最后，鼓勵(lì)開發(fā)商使用高性能綠色環(huán)保材料，在施工現(xiàn)場(chǎng)加大對(duì)綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展重要性的宣傳力度，使綠色混凝土在建筑工程領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)得到充分重視，在綠色混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用中推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實(shí)，加快環(huán)保材料的推廣，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

5.2 人工集料替代天然骨料

在混凝土的生產(chǎn)過程中，需要添加大量骨料，且骨料主要來自大自然。眾所周知，地球所擁有的自然資源是有限的，而且大多數(shù)是不可再生資源，大自然無法承受常年無節(jié)制的資源索取，否則會(huì)給環(huán)境帶來無法估量的危害。例如，生產(chǎn)混凝土需要大量的砂石，砂石的來源是開山取石和挖取河砂，長(zhǎng)期不加控制的挖掘和開采活動(dòng)將對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致許多地方的砂石枯竭?；诖耍袌?chǎng)上開發(fā)了大量新型人工骨料，因?yàn)槿斯す橇现械脑牧蟻碓幢容^廣泛，不僅包括天然原材料，而且包括城市垃圾、工業(yè)廢料和下水道的污泥等。通過對(duì)廢棄物的回收利用，可以有效減少對(duì)自然環(huán)境的破壞和對(duì)自然資源的消耗，促進(jìn)人與環(huán)境建立更加友好的關(guān)系，推動(dòng)人與自然和諧共處。

5.3 大量使用礦物摻合料

研制與生產(chǎn)綠色混凝土能夠明顯地改善傳統(tǒng)混凝土的性能，加之生產(chǎn)綠色混凝土所需的礦物摻合料不僅收集渠道廣泛，而且價(jià)格較為低廉，耗水量相對(duì)較小，活性較高，具有較強(qiáng)的硬度，具有較為明朗的應(yīng)用前景。此外，這些礦物摻合料不僅收集渠道廣泛，而且價(jià)格較為低廉，耗水量相對(duì)較小，活性較高，具有較強(qiáng)的硬度。因此，礦物摻合料可以取代水泥并在綠色混凝土生產(chǎn)中發(fā)揮相應(yīng)的作用，大量添加礦物質(zhì)可以節(jié)約水泥的用量。同時(shí)，由于這些礦物質(zhì)是對(duì)工業(yè)廢渣的循環(huán)再利用，因此，其具有很好的環(huán)保性能，能夠有效減少對(duì)環(huán)境的污染。

5.4 合理應(yīng)用減水劑

減水劑是混凝土生產(chǎn)中的重要添加劑，其可以有效地提高混凝土的性能，節(jié)約能源和資源。在冬季的混凝土施工中應(yīng)用減水劑可以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

首先，在混凝土中增加減水劑，能夠保證混凝土從生產(chǎn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸中流動(dòng)性不損失與和易性不變;其次，將減水劑融入混凝土中能夠改善混凝土的和易性，適當(dāng)性地增加混凝土的粘聚性和保水性，有效杜絕混凝土出現(xiàn)堵管現(xiàn)象;最后，在混凝土中應(yīng)用減水劑可以滿足不同條件下混凝土早期強(qiáng)度、抗凍性和抗?jié)B性的生產(chǎn)要求，提高混凝土的耐久性。但是由于氨基磺酸鹽與萘系減水劑等傳統(tǒng)減水劑的使用會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)人體健康造成極大危害。鑒于此，目前使用的減水劑是聚羥基酸高性能減水劑，可以解決傳統(tǒng)減水劑對(duì)環(huán)境的污染問題。聚羥基酸高性能減水劑具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足綠色混凝土的應(yīng)用要求，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。因此，有必要在我國(guó)建筑工程行業(yè)推廣和應(yīng)用聚羥基酸高性能減水劑。

5.5 提高混凝土的耐久性

常用的普通混凝土通常具有耐久性不足的缺點(diǎn)，建筑的使用年限為50～100年，然而其中部分建筑項(xiàng)目經(jīng)過10～20年的使用就需要進(jìn)行維修、重建等，造成了大量資源、能源和財(cái)力的浪費(fèi)。在當(dāng)前階段，混凝土應(yīng)具有較長(zhǎng)的使用壽命，以更好地提高資源和能源的利用效率，從而減少對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。鑒于此，在生產(chǎn)綠色混凝土?xí)r，一是注重綠色混凝土配制參數(shù)的合理選擇和配制過程中主要技術(shù)的有效應(yīng)用;二是合理選擇和應(yīng)用外加劑，減少堿集料反應(yīng)，延長(zhǎng)混凝土的使用時(shí)間;三是科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土保護(hù)層的厚度，增強(qiáng)混凝土的耐腐蝕性;四是合理運(yùn)用高摻量粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，配制低收縮、無裂縫、耐久性混凝土。通過采取上述措施，在應(yīng)用綠色混凝土的過程中可以在一定程度上減少收縮和裂縫問題，確保生產(chǎn)的混凝土具有較高的耐久性。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土以其自身的優(yōu)勢(shì)在建筑業(yè)中占有重要地位。為滿足社會(huì)和工業(yè)發(fā)展的需要，綠色混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用已成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)和結(jié)果。因此，相關(guān)單位有必要促進(jìn)綠色混凝土的可持續(xù)發(fā)展，因?yàn)榫G色混凝土的使用不僅是對(duì)傳統(tǒng)混凝土材料的創(chuàng)新，也是建筑工程行業(yè)對(duì)綠色環(huán)保發(fā)展理念的貫徹落實(shí)，滿足了可持續(xù)發(fā)展理念在建筑工程行業(yè)發(fā)展中的具體要求。

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