绿色高性能混凝土材料及其应用研究

王 雷 叶长青 付良庆

1. 安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽蚌埠 233000；2. 安徽省建筑节能与科技协会，安徽合肥230091 3. 安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽合肥 230000；

对于建筑行业来说，混凝土材料是非常重要的建筑材料，可以说在各种工程项目中都能够见到，传统的混凝土材料不论是从生产环节还是从应用阶段，都会对生态环境造成破坏，而绿色高性能混凝土材料的研发和使用可以很好的规避这种环境破坏风险，通过科学有效的措施，将绿色高性能混凝土材料和建筑工程紧密结合，不仅可以大幅度的减少建筑行业生产施工对于环境的污染，同时还是符合可持续发展战略要求的一项举措，绿色高性能混凝土材料的研发和应用对于我国社会的发展也有重要的意义。

1 传统混凝土生产对于环境的影响

从近些年世界范围内建筑领域的相关数据可以发现，全球范围内近几年的混凝土材料年使用量平均可达10亿吨左右，而我国混凝土材料的使用量更是“稳居”世界各国之首，每年的用量都在20亿吨以上，这其中还包含有70%左右的集料，超大用量势必会消耗大量的资源，并且服役期满后的混凝土建筑还要面临被拆除或倒塌的结局，而这些废弃的混凝土建筑就成了影响生态环境的建筑垃圾，2012年以来，我国建筑行业垃圾总量占城市垃圾总量的比重每年都保持在35%左右，并且超过60%的建筑垃圾甚至都没有经过处理就直接被露天或者按照填埋的方式污染着城乡的生态环境，既占用了土地资源，还增加了垃圾清运投资经费，并且在清运和堆放的过程中还会产生大量的粉尘、灰砂等污染，随着民众环境保护意识的不断提升，我国环保方面的法律法规也得到了不断地完善，而如何在不危害生态环境的前提下处理这些建筑垃圾对于建筑行业以及环保部门都是急需解决的现实问题。

2 绿色高性能混凝土材料定义及其分类

2.1 绿色高性能混凝土材料定义

绿色高性能材料是一种耐久性和强度都较高的性能优良的新型混凝土材料，相较于传统的混凝土而言，使用这种材料不仅能够保护环境，而且可以节约能源，相较于传统的混凝土材料有更好的力学性能，可以最大限度的降低修补作业和拆除施工中的垃圾对于环境的污染程度，这种材料的构成包含大量的工业废渣以及其他的资源，所以可以大幅度的降低能耗大、重污染的水泥熟料的使用，并且采用这种混凝土材料会使工程施工更加简单，减少工业废渣以及其他资源使用造成的二次能源消耗，降低建筑施工对于环境的负荷，最大限度的实现非再生资源的循环利用。

2.2 绿色高性能混凝土材料分类

绿色高性能混凝土材料之所以会受到建筑行业的普遍关注，除了相较于传统混凝土性能方面的优越性以外，更重要的是它是一种环保型、集约型的绿色材料，主要有以下三种类型：

首先是大量的掺加工业废渣的混凝土，就是在满足建筑工程各项性能需求基础上，大量的使用工业废渣来取代传统水泥熟料制作而成的混凝土；其次是利用再生骨料制作而成的混凝土，使用废弃的混凝土、废弃的砖块和砂浆等材料，经过处理之后制作成骨料，再将骨料与水泥砂浆混合制作而成；再者是环保型的混凝土材料，这种材料最大的特点就是环保，可以美化环境。

3 绿色高性能混凝土材料配比及其应用

3.1 植被绿化型混凝土

3.1.1 材料配制

材料配比主要包括水泥选择、减水剂、石子、水灰比以及混凝土配合比。

水泥的选择：首先将五种常用的水泥按照一定的比例制作成1：10的水泥浆，之后利用试纸对这几种水泥浆进行PH值测定，测定结果如表1所示：

表1 不同水泥浆PH值测定

上表的PH值测定结果显示，除去低碱度硫铝酸盐水泥浆以外，其他的水泥浆材料PH值都在10以上，而植被绿化型混凝土材料要求PH值在10以下，所以根据测定结果只能使用最后一种材料。

减水剂的选择：减水剂的使用一方面是为了调整混凝土材料凝结时间，另一方面是通过较少用水来提升材料强度，不同的减水剂其减水率有很大的差异，具体如表2所示：

表2 不同减水剂的减水率

植被绿化型混凝土减水剂的使用要选择减水率最好的，所以要使用树脂系减水剂。

石子选择：为了强化混凝土材料的透水性，通常要使用孔隙相对较大、粒径单一的石子材料，再加上绿化型混凝土材料通常不会过于要求材料的强度，所以只要满足透水性要求即可，碎石级配标准为5～10mm或10～22mm。

水灰比选择：水灰比同样会影响到混凝土材料强度和透水性，通常情况下0.2～0.4的水灰比最为合适。

混凝土配合比：首先材料配比环节一定要保证各种材料的质量过关，之后通过试验筛选来确定配合比，C15-C20配比强度就可以满足植被绿化型混凝土要求。

3.1.2 材料应用

这种绿色混凝土材料主要用在绿化项目中，可以将植被绿化型混凝土作为固土、固沙、固堤等加固材料，通常会用在城市中央绿化隔离带、人行路面或者建筑工程局部施工中，一些大型的建筑工程施工结束之后，也可以利用这种材料修复景观。

3.2 透水型混凝土

3.2.1 材料配制

水泥选择：透水型混凝土材料水泥的强度要保持在42.5以上，通常来讲水泥材料的使用量控制在320～460kg/m3，材料配制过程中需要根据具体施工状况来增加水泥用量。

减水剂和石子的选择：透水型混凝土与植被绿化型混凝土对于减水剂以及石子规格要求相同，都需要使用减水率好的材料，即树脂系减水剂，碎石级配标准为5～10mm或10～22mm。

水灰比：相较于前面提到的植被绿化型混凝土，透水型混凝土对于透水系数有更高的要求，所以在具体的操作中，必须根据实际的工程概况适当的提升水灰比，通常水灰比要控制在0.25～0.45之间。

混凝土配合比：这种混凝土的透水系数以及强度对于材料的质量影响非常大，通常强度越小透水系数就越大，所以想要合理的控制这两种系数要求，可以使用强度等级在C30以下的混凝土。

3.2.2 材料应用

这种混凝土材料主要用在城市道路以及广场建筑施工中，同时由于这种材料的强度要求较高以及透水性能强，所以也会用在护堤工程中，较强的透水性能不仅有利于雨水的快速渗透，而且可以丰富地下水，为地表植物提供充足的水源，同时在雨季这种混凝土还可以起到排水的作用，更加便于人们出行。

3.3 水生物保护型混凝土

3.3.1 材料配制

水泥选择：表1中可以看出低碱度硫铝酸水泥的PH值最低，并且在所有的水泥类型中，这种水泥浆的抗冻融性以及耐腐蚀性能都相对较好，所以这种材料的混凝土可以选择低碱度硫铝酸水泥浆，并且需要将C3A的含量控制在5%以下。

外加剂选择：这种混凝土材料矿物掺合料可以选择粉煤灰和树脂系减水剂。

石子：石子的选择和前两种混凝土材料相同。

水灰比：水灰比选择要控制在0.2～0.4之间，这个范围内的水灰比可以满足工程强度以及耐久性需求。

混凝土配合比：和前两种材料相比，水生物保护型混凝土材料必须添加矿物掺合料。

3.3.2 材料应用

这种混凝土材料通常利用在水域工程建设项目中，例如使用这种材料制作人工礁石，还可以将这种材料放在海洋中，和传统混凝土材料相比，这种混凝土可以附着大量的海藻类生物，进而形成食物链，可以为海洋生物提供更好的生长环境。

4 结语

总的来说，绿色高性能混凝土材料是一种绿色、生态、可持续发展前景较好的建筑材料，这种材料的使用可以大幅度的增加现代化城市绿化面积，保护生态环境，但是在材料研究以及推广过程中，必须要重视材料的配制，最大限度地提升混凝土的性能，而在实际的运用过程中，如何更好地提升减水剂的减水率、提升混凝土的密实性和抗冻融性能是建筑行业需要不断创新的方向。：

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