混凝土材料可持续发展探讨

林宁宁 威海东部滨海新城建材有限公司

1 前言

混凝土是建筑、基础建设等领域必要的材料，并且建筑主体大量由混凝土材料构成，是建筑主体主要的材料。混凝土材料是水泥、砂石等以一定比例混合而成的建筑材料，这些材料都是不可再生的自然资源，目前城市高楼建筑主要以混凝土钢混结构为主。

水泥是1824 年英国泥水匠波特兰所发现的，并投入工业运营。水泥材料的发现，寓意着混凝土材料的出现。这种材料打破了传统木质、金属为主的建筑材料，整体价格更低、更易施工，很快成为建筑市场的宠儿。随着上百年的发展，混凝土的应用领域越来越广，作用也越来越大，成为我国工业发展的重要材料。就目前来看，我国每年混凝土的用量约为40 亿吨，居世界第一位。

混凝土的用量反映一个国家基础建设的快慢，同时也反映混凝土资源在我国经济发展中的作用。但混凝土资源的大量使用，隐藏大量的隐患，如何保障混凝土材料的持续发展是值得思考的问题。需求量还将逐年上升。

2 混凝土材料对环境资源的影响探索

目前来看，混凝土材料是整个建筑领域用量最大的，在每年全球的混凝土产量大约为80 亿吨（全世界混凝土用量），这其中需要的水泥达到了15亿吨，是非常庞大的数字，同时我国在混凝土上的用量，占全球的一半。并且对于水泥细分，又可以发现15亿吨水泥会消耗掉16亿吨石灰石以及2.7亿吨的黏土。这些统计还不包括人力成本、运输成本等。

另外，混凝土材料当中含有大量的砂石，这类砂石需要通过开采石料加工而成，需要大量的工程作业机械，消耗人力物力。总结而言，水泥与砂石都是自然界中不可再生的资源，这两种资源是混凝土的主要材料，开采会严重破坏环境，给生态带来影响，污染环境。同时，大量的开采混凝土资源，人们可以用混凝土材料越来越少，未来我国基础建设领域需要重新考虑采用新的材料予以替代。

水泥、砂石作为混凝土主要材料之一，在开采中大量消耗电力与石油能源，同时在大山、河道中开采水泥与砂石会破坏河流与山体，对自然生态会大面积倒塌，周围容易形成矿坑，导致水土资源流失。

更为关键的是，矿物质材料挖掘中，存在SO2和NOX等有害化学物质，这些物质在生产中流入田园、河流，给生态造成二次污染，不利于人们身心的健康，同时后期矿产环境改造也是一大难点，值得关注。

3 废弃混凝土产生的负面影响

在城市发展中，我国大量采用混凝土进行建筑施工，而混凝土有着耐久性问题，特别是随着时间的流逝，混凝土的结构质量都会产生变化，需要重新进行维修甚至拆除。典型例子要属于城市旧房屋改造，还有公路改造、桥梁加固等，都是混凝土材料使用年限达到，需要进行修补，或者直接拆除。废弃的混凝土在拆除中会给环境带来巨大破坏，如粉尘污染、噪声污染、环境破坏等。

随着我国大量混凝土建筑进入老化阶段，很多城市还面临老旧房屋拆迁与改造工作，如果不及时处理，会给人们生活带来极大的安全隐患。综合而言，我国的发展大量地采用混凝土材料，而混凝土材料引发的问题非常多，环境破坏、生态污染、后期的混凝土材料拆除，都会二次破坏环境。一般混凝土材质年限为40～70年，在大型工程建筑中采用的混凝土材质要求更高，但是每年仍就有基础工程出现垮塌的问题，如桥梁垮塌、建筑垮塌等。这些都与混凝土质量有关，未来如何有效替代混凝土，发现绿色建材，强化对生态环境的保护，是值得思考的问题。

4 混凝土材料耐久性思考

混凝土材料有使用年限，也就是耐久性，受到自然、外力等因素的影响，混凝土材料整体质量会下降，并达到境界点，相应的工程建筑需要拆除。外部因素主要为自然因素，如化学腐蚀、风沙的侵蚀，这种变化是宏观性的，时间积累会严重破坏建筑结构外观，直到影响整体质量。

另外，还有内部缺陷因素，这类因素就更为复杂，具体有这几点。

首先是碳化破坏，混凝土内部Ca(OH)2与空气中的CO2会发生反应，形成水CaCO3物质，这属于化学变化，不仅会降低质量，碱度降低，同时也会让混凝土结构体出现开裂问题，使得钢筋受到腐蚀危害。冻融破坏主要是混凝土处于低温状态，其中内部毛细孔中的水在结冰时产生的体积膨胀应力超过混凝土的抗拉强度时，很容易出现裂缝问题。此外还有碱骨料反应破坏、渗透破坏等因素的影响，随着时间的流逝，混凝土综合性能将大大下降，只能予以拆除。因此，混凝土的耐久性一直是人们思考的问题。

5 提升耐久性，实现混凝土可持续发展

（1）根据施工作业环境具体选择水泥产品。把握材料的配比、科学化，并展开性能质量测试；采用优质骨料，特别是砂石的质量要高；在施工建设中加入引气剂、减水剂等外加剂，既可以提高混凝土抗腐蚀性，也能提高其抗冻性；在建筑外部涂抹防护层，或者做相应的浸渍处理。

（2）降低对传统水泥的依赖，积极使用活性掺合料，满足可持续发展要求。工程建筑领域主要材料以钢筋混凝土为主，根据相关数据研究发现，我国现阶段用于生产水泥的石灰石储量仅为400 多亿立方米，若以每年10 亿立方米的用量计算，这些材料还可以维持50多年。因此，这些材料短缺会给我国社会发展带来严重影响，值得人们关注。所以在现代基础建设中，需要发展新的材料替代混凝土。目前来看，可以在建筑施工中应积极使用活性掺合料，这种材料应用在混凝土当中可以大量提高混凝土的持久性与强度，并且可以大幅度降低对水泥的消耗。另外，也可以采用新型材料来替代传统水泥制品，特别是新能源材料。

（3）工业建筑再生利用。在混凝土材料短缺的今天，现代建筑中开始对工业废渣、废弃材料进行重新整合，筛选其中质量高，能够再生利用的废旧材料，重新进行整理后投入到工业建筑领域，成为混凝土再生骨料。这种形式可以有效降低水泥的用量，不过在使用中需要合理采用再生骨料，既可以提高整体混凝土性能，也更经济，是满足混凝土可持续性发展的重要策略。

（4）研发胶凝材料降低水泥的用量：在解决混凝土问题上，还有一种方案就是研发一种新型胶凝材料，大量在混凝土中使用，既可以降低水泥的使用，也可以节约资源，保护环境。例如，生态水泥：这类水泥的原材料主要采用的是各种废弃物经过二次加工制作而成，这类废旧材料如工业建筑垃圾、城市生活废旧垃圾等，重新进行筛选，成为水泥的原材料，既可以保护资源，也可以保护环境；其次是使用无熟料水泥：这种水泥最大的特点是降低了硅酸盐的使用，这种水泥主要成分包括了活性混合材料（如粒化高炉矿渣、粉煤灰等）和碱性激发剂等，需要严格控制配比，这样再生产制作中可以降低对石灰石以及黏土的依赖，同时也可以更好地利用工业二次垃圾；发展再生水泥：这种水泥同样采用废旧材料为基础，采用废旧的混凝土作为水泥原料制作水泥，可以有效降低水泥的用量，节约大量的水泥原料。

这几点都是目前可以有效节约水泥原材料的方法，特别是对矿物质的依赖实现了混凝土材料的可持续性发展，节约资源的同时，也可以降低对环境的破坏。这些年，科学技术在不断进步，尽可能降低对自然资源的索取，研发更为出色的新型水泥材料，满足我国工业化的发展。

6 探索再生混凝土，实现骨料的可持续发展

目前来看，我国的混凝土原材料中骨料的占用比是最高的，一般来说每立方米需要大概1700kg～2000kg砂石骨料。这些年房地产市场的高速发展，对于砂石骨料的采购量大幅度增加。而要高质量、纯天然的砂石骨料越来越少，我国西北沙漠有大量的砂石材料，但却无法满足质量要求，难以应用到工程建设。所以，目前要持续用纯天然的砂石骨料作为混凝土原材料显然不合适，在未来的发展中需要找寻替代品，只有这样才能满足我国社会的发展。

另外，我国每年有大量的老化工程建筑需要拆除，这样产生的废旧混凝土非常庞大，很多材料无法及时处理会占用土地资源，也会给环境带来巨大的破坏。因此需要对这些废旧混凝土资源进行二次处理，再利用。如将这些废旧混凝土进行地基回填或者将废旧混凝土进行机械粉碎，经过清洗，分级以后，以科学的比例再次制作混凝土骨料，这种骨料可以用来替代传统的砂石骨料，降低对于自然的破坏。

具体再生骨料组合形式有以下几种。

第一种是粗、细骨料全部为再生骨料。

第二种则是粗骨料用再生骨料，细骨料仍采用天然砂。

第三种则是粗骨料采用天然骨料，细骨料用再生骨料。不管哪种，在工业中都可以大量的应用，可以有效降低对自然砂石材料的用量，保障我国自然资源的可持续性发展。同时，我国还应该加强对混凝土材料的使用推广，积极采用可再生资源，降低对传统砂石骨料、水泥的用量，保障我国社会的可持续性发展。

7 结束语

混凝土出现一百多年，混凝土材料的出现加快了城市化、工业化的发展，为我国基础建设做出了重要的贡献。不过传统混凝土材料为不可再生资源，不仅破坏环境，大量开采及使用会影响我国的可持续性发展。因此，当下需要研究新型的混凝土技术，在材料、生产工艺、废旧混凝土材料二次利用等方面创新，这样保障我国社会的可持续性发展。