绿色高性能混凝土科技创新之研究

王学彦 刘方知

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421002)

1 绿色高性能混凝土定义

绿色高性能混凝土主要是指将具有较高性能的混凝土与生态资源、地球环境以及可持续发展观念充分结合起来，所提出的一种混凝土，绿色高性能混凝土必然能够成为未来行业发展非常关键的方向。同时，绿色高性能混凝土也必然能够成为一种有效节约资源、节约能源的科技化混凝土。

2 绿色高性能混凝土的优点

在对能源和资源进行开发和利用的过程中，绿色高性能混凝土展现了非常重要的优势，并且能够较好的展现对环境负荷的控制，帮助材料产业得到更好的持续化发展。相较于普通的混凝土，绿色混凝土能够展现出更为强大的优越性和生命力。具体可以总结为以下几点：

1)有效降低在混凝土使用期间对环境带来的负荷。在对绿色高性能混凝土使用的过程中，引起具有较高的流动性，故能够更好的实现对环境噪声的降低。超长寿命混凝土与超高性能混凝土的研发，则能够促使材料本身的负荷/寿命比得以控制，就总体发展趋势来看，这也是有效控制其对环境带来影响的重要途径。就当前实际情况来看，多孔混凝土的研究最为丰富，且被广泛运用于实际工程，这种混凝土中含有独立空隙、大量连续空隙或者这两种混合空隙[1]。针对不同的空隙量和空隙特性，能够让混凝土具备不同的性能，包括较好的吸音性、透水性、吸附气体性能以及散热性。通过对混凝土自身所具备功能的运用，就能够较好的实现对周围负荷方法的控制，并开发出更多丰富的产品，例如：具有吸音性的混凝土产品、能够进行湿度调节和温度调节的混凝土产品、具有排水性铺装用的混凝土产品等。

2)在针对混凝土制造环境负荷的控制期间。绿色高性能混凝土能够大量运用下水道污泥、建筑垃圾等再生固体废弃物，硅灰、粉煤灰等各种工业废料，这不仅能够实现对资源的控制，同时也能够减少二氧化氮和废弃物的排放量。

3)加强生态环境的保护和美化。生态型混凝土是绿色高性能混凝土中非常重要的一种，其主要是指将动物、植物实现和谐共生的一种混凝土。具体包括了海洋和淡水生物生态型混凝土、植生型生态混凝土以及净化水质生态混凝土。其中海洋和淡水生物生态型混凝土主要是指在湖泊、河川等水域进行混凝土使用时，能够为大量水生动植物或者陆生动植物提供连续的空隙或者凹凸不平的表面，从而与其形成共生或者相互作用的关系，打造一个完美的生态食物链，从而实现对生态环境的保护。植生型生态混凝土则主要是指借助混凝土的空隙来实现透气和透水，让植物能够获得相应的养分，再配合生物植物根系来种植矮小灌木、绿草等植物，让河川护堤得到更好的美化和绿化。净化水质生态混凝土主要是指通过对多孔混凝土表面进行合理利用，从而实现对各种微生物吸附能力的增强，再借助生物层的作用来实现对水质的间接净化，这不仅借助藻类和草类植物来帮助水质实现有效净化，同时也能够实现对生态环境的维护。

3 绿色高性能混凝土科技创新

3.1 混凝土低碳绿色的科技创新

基于对废渣冶炼、建筑垃圾以及石粉等各种固体的废弃物，同时配合现阶段区域资源的实际情况，通过系统论的研究处理方法，根据不同环境对结构稳定性提出的各项要求，合理调配大掺量矿物掺合料混凝土，让各种废弃物能够实现资源的再利用，创造性的建立起一套系统科学的固体废弃物资源利用成套技术[2]。在对粉煤灰、矿渣粉、偏高岭土等各种复合与单一粉体材料水化活性以及功能性的增强中，其能够充分满足混凝土所提出的高性能化以及绿色化的相关要求，并能够在对混凝土应用于生产期间，实现对水泥熟料使用量的控制，帮助其抗裂技术强度的提升，确保其能够基于不同的服役条件更好的达到相关抗裂要求，推动低碳经济以及节能减排目标得以实现。与此同时，在因地制宜研究开发的过程中，其主要采用了特细山砂、风化砂等相关骨料来实现对混凝土的合理开发。

3.2 高抗裂低收缩超大体积混凝土的科技创新

1)某办公楼其筏板的基础宽度为7.4 m，长度10.6 m，底板的厚度为5.0 m，局部电梯井的厚度为7.0 m，混凝土的总方量大约为22 000 m3，而所采用的混凝土的等级为C45 P10。该项目云南地区首次采用的最大体积积筏板，也是该地区首个绿色高性能混凝土的使用案例。

2)某广场办公楼的基础筏板厚度为2.6 m，其电梯井的具体位置厚度为8.0 m，筏板的厚度为2.6 m，混凝土的总方量为9 500 m3，而其基础防水筏板的混凝土等级为C40 P8。

3)借助“多掺技术”来实现对各种矿渣粉、掺高活性偏高岭土、粉煤灰等的合理使用，研发出了一种具有较高抗裂性能，且低收缩性能的超大体积混凝土，其最大的绝热温升控制在6 ℃以内，但其抗裂性能却达到了25%以上，早期的收缩率控制在20%以内[3]。

3.3 低品位偏高岭土的科技创新

针对该地区往往有着大量的铁钛，其具有白度低、铁钛含量在2%～4%范围内、具有较差可塑性的低品位高岭土。为了能够增强该类型高岭土的合理使用率，某公司对高铁钛含量的高岭土进行了研究，通过复合技术实现了对偏高岭土混凝土的集中开发，并且制备出了含量在C30～C60范围内的偏高岭土性能的混凝土，其能够较好的实现对置地广场等相关工程项目的全面运用，并针对该项技术完成了相关技术的编制，取得了业界的认可。

3.4 废弃石屑在混凝土中的科技创新

在碎石生产的过程中，通常会产生大量的石屑，这部分石屑与机制砂标准的废料标准严重不符，具有含有较高粉量和较差级配的特点。某研究单位协同科学研究院，基于废弃石屑基础上，创新开发出了一套混凝土成套配置和应用技术，主要是将惰性矿物掺合料加入到石屑中，这就能够取代系数作出明确，并有效解决石粉含量超标的问题，可以说是石灰岩废石屑的一种技术突破。通过该项技术的处理，使得只有10%～20%的石粉含量石灰岩石屑的利用度提升到了100%，同时也有效解决了其他资源紧缺的问题。此外，针对该项技术编写了应用技术规程，获得了科技进步二等奖。

3.5 高品质骨料的科技创新

在绿色高性能混凝土中，高品质的骨料是其中非常重要的一种原材料。这里所指出的高品质骨料主要是指其有着较好的级配、粒形、吸水率以及坚固性，针对混凝土在利用的过程中，其能够较好的帮助混凝土成为体积稳定性、易性以及耐久性的优质骨料。针对高品质骨料，行业出台了《高性能混凝土用骨料》并且通过了审查。针对该标准所提出了石粉的MB值、砂的分计筛余、砂的需水量比等各项技术要求，针对骨料的粒形、级配以及人工砂石粉含量均提出了全新的表征处理方法。在对该标准进行实施操作期间，将帮助混凝土的配合比设计更好的实现涂料体系的持续优化，更为强调粒形和级配的具体作用，从而合理使用和科学认识人工砂中的石粉。

3.6 绿色高强高性能透水混凝土的科技创新

“海绵城市”是近年来发展起来的一种新型城市雨水管理系统，简单来说，就是赋予城市海绵的性能，让它能够更好的适应自然灾害以及环境变化等方面的“弹性”，在降雨时能够实现蓄水、吸水、净水以及渗水，在满足相关要求的情况下，将储备的水进行有效释放。

自2015年我国正式启动“海绵城市”项目以来，国家明确提出了截止到2020年海绵城市的建设力度必须达到城市总面积的20%以上，并且到2030年整体面积需要达到了城市面积段80%以上的目标要求[4]。

透水混凝土有着较好的降低噪声、提高透气透水、控制地表径流、缓解城市“热岛效应”以及保护地下水资源、改善地表土壤生态环境等相关优点，主要将其运用于“海绵城市”的建设过程中。而在2009年所指定的技术规范中，其明确了透水水泥混凝土的路面使用技巧和相关判断标准，此后针对该类型混凝土的研究也在持续深入，并完成了透水混凝土以及植生混凝土相关行业标准的编制。

4 结语

在未来混凝土的发展过程中，绿色高性能混凝土必然能够成为一个非常重要的指路灯，如何增强绿色高性能混凝土的科学技术，是当前混凝土生产领域中非常关键的研究课题，必须积极加强对该领域的开发、研究与全面推广。尽管绿色高性能混凝土已经成为了未来的必然趋势，但我国针对绿色高性能混凝土的研究力度还有待强化，尤其是针对矿物掺合料的研究还较为欠缺，这就需要增强开发和研究力度，以便更好地实现对混凝土材料绿色性能的增强，使其能够成为更利于环境保护的现代化技术，为生态环境的可持续发展奠定基础。