绿色混凝土的前景与应用探析

刘 晗 （安康学院经济与管理学院，陕西 安康 725000）

无论是钢结构、混凝土结构还是砌体结构，无论是房建还是路桥、管隧等，混凝土都是当之无愧的最为重要的建筑材料。传统混凝土中充当主要凝胶材料的水泥，其消费量以接近世界经济发展的速度稳定增长。2018年全球水泥产量约为22亿吨。中国的产量已占到总量的44%。从水泥消费量看，中国名列第一[1]。需求基数大，又因为生产制备技术的落后，随之而来的即是大量的污染物（如SO2、CO和CO2等）[2]。当今世界的发展模式是走“可持续发展”，所以，混凝土的绿色化是健康可持续发展的一个重要环节，研究绿色混凝土的意义也在于此。

1 国内外绿色混凝土的发展史

1997年12月，《联合国气候变化框架公约的京都议定书》在日本京都通过，其目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害”[3]。丹麦作为签署国之一，为实现《京都议定书》中碳排放的相关内容，在1998年首次提出了绿色混泥土（Green Concrete）的概念。在研究初期，科研人员以减少传统水泥使用量和CO2排放量为思路，主要措施为研发新型品种水泥或混凝土等量替换传统水泥，即采用替代性凝胶材料或骨料。随着研究的逐步深入，科研人员们改变了之前的研究思维，即单纯的降低水泥生产中的碳排放并不等于混凝土建筑物的绿色化[4]。该思想理论也影响着国内外建筑工程对于绿色混凝土的探讨，因此，为实现建筑物的绿色化，绿色混凝土的范围也包含的更广，如工业副产物的合理回收、有害气体的减少排放、混凝土耐久性的提升、自然资源的保护、建筑物服役过程中能源成本消耗优化等方面。

我国关于绿色混凝土概念的提出最早是来自于清华大学的吴中伟院士。1998年，与国际同期，他提出了“绿色高性能混凝土”的概念，核心内容也是控制碳排放，即在材料制备过程中考虑能源、资源和环境等因素[5]。我国在初期的绿色混凝土概念中并没有涉及对于混凝土结构后续的保养、服役、拆除再利用阶段。近年来，由于我国恶劣气候环境的出现，如多城市严重的雾霾与温室效应，政府部门和相关从业人员也越来越意识到工业化进程对环境的影响。于是，国家连续出台了关于建筑建材绿色化的相关文件。2013年，国务院办公厅颁布《绿色建筑行动方案》，2014年颁布《绿色建材评价标识管理办法》，2016年成立了隶属于中国建筑材料联合会的绿色低碳建材分会，这些都标志着我国的建筑材料绿色化迈向了新的阶段。

2 绿色混凝土分类

根据现行相关的理论知识及工程实际应用，绿色混凝土主要包括：再生骨料混凝土、环保型混凝土和绿色高性能混凝土。

2.1 再生骨料混凝土

“再生骨料混凝土”（Recycled Aggregate Concrete）又称为“再生混凝土”（Recycle Concrete），是将废弃的建筑物拆卸下来的混凝土块经过一定的手段（破碎、清洗、筛选等）处理后，使其能够部分或全部充当新拌制混凝土的骨料。通过对我国建筑垃圾资源化回收再利用程度的统计，2017年我国生产建筑垃圾23.79亿吨，其中进行资源化利用的仅为11893万吨，利用率仅为5%左右，远远低于其他国家地区，如欧美发达国家利用率为95%，日本许多地区的建筑垃圾利用率甚至已达到100%[6]。所以，如何处理好废弃的混凝土和其所引发的环境问题将是发展再生混凝土技术的核心要义。而再生混凝土技术中对废弃建筑材料的堆放和处理，对环境的保护和资源的再次利用，其所蕴含的社会效益，使其成为发展绿色混凝土的主要措施之一[7]。

2.2 环保型混凝土

混凝土材料给环境带来了不同程度的负面影响，如水泥在制备过程中会产生大量的热量、有害气体等，对于气候和天气的影响凸显，包括气候变暖和酸雨等对环境所产生的影响，还包括现在日益严重的噪音污染，而环保部门所接到的关于噪音的投诉，则有绝大部分是来自于施工噪音。因此，环保型混凝土的定义也由此而生，其目的是在降低对地球环境的污染的同时，促进与自然生态系统的和谐共生，从而为人类构造更加舒适的生存环境[8]。因此，作为需求量庞大的建筑材料，混凝土的“绿色化”、“环保化”既要保证其功能要求，还需考虑环境因素，做到资源、能源的生态平衡。

2.3 绿色高性能混凝土

根据化工部门的监测数据，水泥在生产制备过程中其有效产物和废物约等量，即生产1t水泥熟料所排放的CO2约为1t[9]。因此，混凝土业的健康可持续发展需遵循：减少对于原材料的使用，不断提高混凝土结构的耐久性，最大限度提升混凝土的使用年限。区别于普通混凝土，高性能混凝土通常所具有的特点为低水胶比、掺加一定数量的矿物成分与合适的外加剂[7]。1998年，吴中伟院士首次提出绿色高性能混凝土（Green High Performance Concrete,简称GHRC）的概念，他认为，材料是否满足“绿色化”要求是决定混凝土能否长期作为建筑结构材料的核心。同时，他也提出GHPC所具有的一般特征[5]：

①减少原材料使用，减少环境污染；

②提升工业废渣为主的细掺料的含量；

③应用范围扩大，从现行最低强度C50～C60降到C30左右。

GHRC核心在于提升其绿色含量，放眼于材料、行业的可持续发展。如，GHRC的原料可采用无热型免烧水泥配制，使用过程中减少热量散发，从而降低对环境的影响[10]。而如何更好的使混凝土既能够满足其性能要求，又满足环境的协调性要求，将成为混凝土材料的未来的研究发展方向。

3 绿色混凝土材料存在的问题及对策

自绿色混凝土的概念出现以来，关于绿色混凝土材料定义模糊的问题一直存在，其成品种类较多，无相对统一的标准。使绿色混凝土在推广普及时受到一定影响。由于无统一标准，材料的“绿色性”受到质疑，一些不属于绿色产品要求的混凝土也可模糊的称为绿色建筑材料。这也与一部分相关建筑行业的整个大环境有关，如环保意识欠缺，经济因素、技术的不成熟等都不同程度的影响了绿色混凝土的发展，所以出现了“人人都懂，鲜有人用”的局面[11]。而从政府的角度考虑，其缺乏对于新型材料的扶持、鼓励，也很大程度上影响了绿色混凝土材料的科研进度和开发质量。经实际工程得出，大部分高性能混凝土的成本较传统混凝土要高出30%以上，这都会一定程度上阻碍该材料的普及应用[7]。因此，政府前期的扶持对于该材料的应用推广会有显著的作用。

绿色混凝土材料的应用过程中存在的问题会很大程度制约其发展。因此，为更好促进绿色混凝土在建筑行业的健康快速发展，需要将混凝土设计绿色化的思想观念牢记于心，不断完善关于绿色混凝土的相关制度，包括其相关的施工工艺、验收标准、质量控制方法等；要提升行业的整体环保意识，覆盖不同类别从业人员，从上至下包括施工人员、设计人员、科研开发人员等，从设计到选材到施工各环节提升对环保的重视程度。

4 结语

进几十年间，在我国大力度进行基础建设的背景下，建筑行业飞速发展，我们有高耸入云632m的上海中心大厦，也有连接三地的港珠澳大桥，混凝土仍是应用率最高、应用量最大的一种建筑材料，其“绿色化”也是在21世纪可持续发展的大环境下一个必然的趋势。经过专家学者、从业人员对于绿色混凝土材料的不断探索和研究，在保证其环保效益的同时，混凝土的性能也在不断的优化，以满足结构耐久性的要求。“既要绿水青山，又要金山银山”，走人与自然的和谐发展道路，绿色混凝土在未来的建筑材料市场中有无限的可能性，其潜在的发展空间需要我们所有从业者以积极的态度去探索，使得绿色混凝土能够在建筑工程充分发挥其作用。