绿色高性能混凝土技术研究浅析.doc

1、绿色高性能混凝土技术研究浅析摘要：笔者依据多年的工作经验总结了高性能混凝土的耐久性，给出了学术上的定义。就其施工技术发展带来的问题进行了分析。并对其发展趋势作出展望 关键词：高性能混凝土 可持续 技术途径 环境 混凝土技术的优劣是以强度作为主要依据的。特别是上世纪 70 年代末，由于减水剂和高活性混凝土掺合料的开发和应用，使高强混凝土的制备进入了一个新阶段，采用普通混凝土施工工艺，已能较容易配制出80100 MPa 的高强混凝土。但是，随着破坏造成的结构崩塌事故在各地接连发生，使人们意识到混凝土强度增加带来的脆性问题已影响到高强混凝土的使用安全。特别是诸如海洋、核电站、高层、大跨度建筑工程领域

2、提出的各种苛刻的要求，迫使混凝土朝着高性能化方向发展。目前，混凝土的高性能化已引起各国土木建筑与材料工程界的高度重视。据预测，今后的 100200 a 内，混凝土将成为最主要的工程结构材料，而高性能混凝土将占主导地位。长期以来，混凝土一直被认为是坚固耐久的材料，但实践证明普通混凝土并不总是耐久的。许多国家当初修建的一些基础设施工程已进入老化期，其维修和更新不仅耗资巨大而且影响社会生产和生活秩序。如何改善混凝土的耐久性和解决混凝土的脆性问题，配制出工作性能优良、使用寿命长于 100a 甚至达到 200300a 的高性能混凝土，成为非常迫切的重要课题。 一、高性能混凝土的定义与特征 1990 年

3、5 月，美国国家标准与技术研究院（NIST）与美国混凝土协会（CAI）召开会议，首次提出高性能混凝土（HPC）这个名词。对高性能混凝土至今国际上没有一个公认的定义，美国和加拿大的学者强调并侧重的是硬化后混凝土的性能，特别是耐久性；而日本学者则重视混凝土在新拌状态的高流动性与自密实性。综合各国学者的意见，高性能混凝土既然名之为“高性能” ，就意味着能体现工程设计和施工所要求的综合的优异的技术特性。具体体现在：1、具有高抗渗性（高耐久性的关键性能） 。2、具有高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度应变率和高弹性模量） 。3、具有适当的高抗压强度。4、具有良好的施工性能（高流动性、高粘聚性、达到自密实

4、） 。 二、混凝土材料发展带来的问题 资料表明，从公元前 2 世纪采用天然火山灰、石灰、碎石拌制天然混凝土开始，用于一般的民用建筑，到 1824 年，英国人 JAspdin 发明了波特兰水泥，即烧制硅酸盐水泥、1861 年，法国花匠 J.Manier 发明了制造钢筋混凝土结构的方法，1867 年出现钢筋混凝土结构构件，1940 年开始采用了预应力混凝土技术，从此混凝土技术有了突飞猛进的发展，为建造高层建筑和大跨度桥梁提供了物质基础。这个时期的混凝土性能，大多以满足强度要求和如何获得较高强度的混凝土，作为科研和生产的主要工作目标。 进一步的研究成果表明，如今，尚且没有能够完全取代混凝土作为结构材

5、料的其它材料，混凝土材料在今后 50 年内还将是应用最广、用量最大的建筑材料。目前，全世界水泥年产量达 15 亿吨以上，我国水泥年产量达 5.1 亿吨，占世界产量的三分之一。 由水泥作为主要胶凝材料的混凝土，其特殊的性能及施工工艺的简单易行，已成为现代工程建设、影响人们生活方式的主要建筑材料。然而，工业技术的发展源于它的发展基础、且由于同时存在着它自身发展过程的缺欠，存在着人们认识能力的原因等，使得混凝土材料在给我们带来现代文明的同时，也造成许多问题。如资源的无节制的消耗和生产带来的环境污染问题。不能不引起各方面的极大关注和重视。 混凝土结构的耐久性能与其工作环境有关，工程实践表明，在长期环境

6、因素作用下，混凝土构件远低于设计寿命，这不仅是原设计理论估计的不足，也反映了环境变化的复杂性。因此，混凝土构建过早的出现裂缝甚至倒塌。混凝土耐久性达不到要求，要花费大量财力用于工程维修和重建，如在美国，今后混凝土工程维修和重建费用高达 3000 亿美元。配制新的混凝土和拆除建筑废弃的混凝土，都将增加能源消耗和环境负担。仅美国每年大约有 6000 万吨废弃混凝土，日本每年约有 1600 万吨废弃混凝土，我国的情况也未必乐观。可见废旧建筑材料的数量之大，令人惊叹。 综上所述，发展高性能混凝土，必须综合评价和协调混凝土对原材料、土地、水和劳动力等资源消耗、能源消耗和环境付出的代价与经济社会效益和人类

7、生存的长远利益，走可持续发展道路。 三、有关可持续高性能混凝土技术的探讨 可持续发展是人类社会发展中的重要认识成果，其本质是努力应用科学的、技术的和经济的知识，去消除由于无节制的技术发展所造成的负面影响。可持续发展的主要方面是通过保护和不必要的消耗来更有效地利用资源，控制使用资源，使其可达到良性循环，或利用消耗材料的数量达到最小限度。因此，高性能混凝土材料的可持续发展，其出路在于应用现代混凝土的科学技术来增加混凝土的使用寿命，同时提高材料和构件的耐久性，尽量减少造成修补或拆除的浪费，尽可能的利用工业副产品和废弃物，尽量减少自然资源和能源消耗，减少对环境的污染。 可见，高性能混凝土技术的核心，是

8、在获得混凝土高性能的同时，必须坚持其可持续发展的发展原则，无论是科研还是生产都必须遵守这一原则。如何求得高性能混凝土技术的科学发展，保持其旺盛的生命力，使我们科研工作者要回答的问题。 首先，保持和加强环境系统的生产和更新能力才有可能可持续发展。发展高性能混凝土必然要消耗一定的资源，包括原材料如水、矿藏和能源，尽管有些资源是不可再生的，但是应该能够通过技术研究，提高混凝土的使用性能，使其重复再消耗的周期延长，即使是消耗也应该在人类能够接受的水平以内。我们不奢望完全不消耗，这也不是可持续发展的本意。但是有了这样一个原则，至少对人类的未来展示了较乐观的前景。 其次，人们只能在生存于不超出维持生态涵容

9、能力的情况下改善自身的生活品质。如果不改造粗放型的水泥生产企业，不改造混凝土的传统生产工艺，那么高性能混凝土技术的发展，必将带来它的负面效应，严重的资源浪费和环境的破坏，终有一天会出现超出维持生态涵容能力的情况，这将严重的危害人类的生存！教训是深刻的。 再次， “在保持自然资源的质量及其所提供服务的前提下，使经济发展的净利益增加到最大限度。今天的经济发展，不是传统意义上的以牺牲资源和环境为代价的经济发展，而是不降低环境质量和不破坏自然资源基础的经济发展。 ”也就是，如果说历史上混凝土的发展是简单的求得保证使用性能“能够”的话，那么高性能混凝土则是要求得某一使用方面的“最佳” ，这是一个系统优化

10、，是包含着整个生产过程及其产品本身性能的“最佳” 。 最后， “可持续发展就是转向更清洁更高效的技术尽可能的做到零排放或密闭式的工艺方法。 ”也就是说高性能混凝土是绿色高性能混凝土。它应满足（1）混凝土所用的水泥应该是绿色水泥。即是指生产水泥的企业是绿色型的企业。 （2）最大限度的节约水泥，减少水泥生产中的废气、粉尘的污染排放。 （3）更多的掺入工业废料，节约水泥，改善环境、保护环境。 （4）改善混凝土施工手段，建立混凝土集中搅拌站，发展商品混凝土，减少由于施工带来的机械噪声和环境污染。 （5）对大量废旧混凝土采取回收利用措施，最大限度的处理废旧建筑材料。 参考文献： 1傅晓剑；吕爱增；雒斌；李福海；再生混凝土的研究现状及展望A；“发展绿色技术，建设节约结构”第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集C；2007 年 2胡俊，构建现代绿色建筑体系的探索研究与实践；重庆大学，2006 年