绿色高性能混凝土在土木工程中的发展

李震

(本钢设计研究院有限责任公司，辽宁 本溪 117000)

高性能混凝土（High performance concrete,简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。我国混凝土专家吴中伟院士认为混凝土高强度必然是高耐久性，这是不全面的，因为高强混凝土会带来一些不利于耐久性的因素，高性能混凝土可概括为高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。吴中伟院士在此基础上，提出"绿色高性能混凝土"的概念：①节约资源、能源;②不破坏环境，更应有利于环境;③可持续发展，保证人类后代能健康、幸福地生存下去。吴中伟院士提出的绿色高性能混凝上因具有良好的环境协调性能，其相关的绿色建材在关国、西欧和日本等国家已经被广泛应用。日本在生态材料概念的基础上，提出了绿色生态混凝土的概念。随着环境保护、保持生态多样性及维持社会可持续发展的呼声日益高涨，生态混凝上便应运而生，它以其优异的生态效应得到了世界各国材料与环境学者的普遍重视，是近年来国际上迅速发展起来的一个新的研究领域。那么，绿色生态混凝土是一类具有特殊的结构与表面特征，它能减小环境负荷与生态环境相协调，而且能为环保做出贡献[1-3]。

1 绿色高性能混凝土的优点

高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型，具有良好的和易性和流动性；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。 高性能混凝土具有较高的体积稳定性，较小的水胶比，和掺合料，使混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

2 绿色高性能混凝土的研究现状

2.1 绿化、景观混凝土

绿化混凝土是指能够适应绿色植物生长、进行绿色植被的混凝土及其制品。开发能够植被的绿化混凝土，用于城市的道路两侧及中央隔离带、水边护坡、楼顶、停车场等部位，可以增加城市的绿色空间，调节人们的生活情趣，同时能够吸收噪音和粉尘，对城市气候的生态平衡也起到积极作用。人们生活在被钢筋混凝土填充的城市中，感到远离自然，缺少生活情趣[4]。

2.2 吸音混凝土

吸音混凝土具有连续多孔结构，入射声波通过连通孔被吸收到混凝土内部，小部分由于混凝土内部磨擦作用转换为热能，大部分透过多孔混凝土层到达多孔混凝土背后的空气层和密实混凝土板表面再被反射，此反射声波从反方向再次通过多孔混凝土向外发散，与入射声波有一定的相位差，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设施工中。吸音混凝土是针对所产生的噪音采取的隔音、吸音措施。

2.3 生态水泥混凝土

生态水泥是指用城市的垃圾灰、下水道或污水处理厂的污泥及其它的工业废弃物等作为水泥的原料制造的水泥。用这种水泥制作的混凝土可以有效解决废弃物处理占地、节省资源和能源的问题。

2.4 再生混凝土

再生混凝土技术是发展绿色混凝土,实现建筑、资源、环境可持续发展的主要措施之一,正日益引起混凝土研究者们的关注,并越来越受到工程界的重视。利用工业固体废弃物如锅炉煤渣、火力发电厂的粉煤灰等工业废料作为骨料，采取一定技术措施制备的轻质混凝土，是另一种形式的再生混凝土[5]。

2.5 海洋及水域生物适应型混凝土

所谓海洋生物适应型混凝土，即能够营造出适合生物生长生息的空间或空隙,能够为海藻类生物提供合适的附着表面,并能在混凝土表面增殖,使混凝土周围的水质对生物生长没有不良影响。目前开发并已经实际应用的海洋生物适应型混凝土主要有人工礁石。

3 绿色高性能混凝土研究意义和发展

3.1 绿色高性能混凝土的研究意义

3.1.1 人类发展观的转变

人类文明自始至终演绎着人和自然的关系史，人类的发展观历经了认识自然、改造自然、修复自然的过程。在公路、铁路、水利、电力、矿山等工程建设中，经常要开挖大量的边坡。破坏了原有植被的覆盖层，导致了大量裸露的土地，造成了一系列生态环境问题。人类在改造自然的同时也遭到了自然的惩罚，在觉醒之后开始修复自然。人类的发展观应该从被动发展观转变为能动发展观，即认识自然、模仿自然、享受自然的发展观。实现人与自然的和谐发展。

3.1.2 解决地球环境问题

地球环境问题是21世纪人类面临的最严峻的挑战之一。人类面临着资源枯竭、能源危机、地球温暖化、臭氧层破坏、土地沙漠化、野生动物种类减少、热带雨林减少、酸雨范围扩大等日益严重的环境问题，大气、水质与土壤污染，噪音、振动等公害给人类生活带来了极大的危害和损失。固体废弃物的综合化利用消除了对环境的不利影响，“解放了“大量土地，同时节省了大量的原生矿产资源。

3.1.3 改善人居环境

“人居环境“是人类社会发展到20世纪后期才提出的概念，它标志着人类对待自然的态度从根本上发生了转变。理想的人居环境是人与自然的和谐统一，即天人合一。人在人居环境中结成社会，进行各种各样的社会活动，努力创造宜人的居住地，并进一步形成更大规模和更为复杂的支撑网络。

3.2 发展趋势

绿色高性能混凝土具有调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极的作用,在解决地球环境问题、转变人类发展观念,改善人居环境、净化水污染以及废物利用等方面,比普通混凝土具有非常优越的条件,因此,研究和开发新型生态混凝土具有很大的现实意义。因此，绿色高性能混凝土正向着智能化、规模化、理论化、体系化和集成化方向发展。

4 结论

绿色高性能混凝土材料和技术无疑是今后水泥混凝土行业发展的大趋势。绿色高性能混凝土不仅仅是一种材料、一项技术或一个法规，它是一个完整的体系，从原材料、生产、设计、施工、使用，一直到建筑物的解体和循环利用，遵循循环经济4R原则，实现水泥混凝土行业真正的可持续发展。

[1]冯乃谦，张智峰，马晓.生态环境与混凝土技术[J].混凝土，2005,(3):3-8.

[2]郭随华，翁端，陈益民.我国水泥工业“生态化“的研究现状和发展趋势[J].硅酸盐学报.2001,29(2):172-177.

[3]杨静.冯乃谦.21世纪的混凝上材料-环保型混凝土[J].混凝土与水泥制品.1999.(2):3-5.

[4]张仁瑜，冷发光.绿色建材发展现状及前景[J].建筑科学.2006.22(6A).

[5]周宏敏，柴俊，郭迪.绿色生态混凝土技术及其研究现状[J].混凝土，2008,(5):90-97.