绿色混凝土在建筑工程中的运用探究

董至

（山西建工建筑工程检测有限公司，山西太原 030006）

0 引言

在低碳经济越来越受重视的同时，各行各业都在努力向着可持续发展的方向迈进。混凝土作为建筑行业的重要结构性材料，也走向了节能减排的发展道路。早在1998 年，吴中伟院士就提出了绿色混凝土这一概念。绿色混凝土，顾名思义，一方面是指在制造过程中能耗低、污染小的混凝土，另一方面是指具备较强可靠性、工作性以及耐久性的高性能混凝土。绿色混凝土的“绿色”特性不仅仅涵盖材料本身的环保性，还涵盖着混凝土全生命周期的可持续发展性。绿色混凝土的管理工作也涉及制作、施工、使用以及再利用等混凝土全生命周期的各个阶段。目前，国内建筑行业正在蓬勃发展中，混凝土的使用量极大，因此，提高绿色混凝土的设计与施工水平意义重大。为了减少工程返工、返修等问题，必须通过研究有效提高绿色混凝土的耐久性以及适用性。

1 绿色混凝土在建筑工程中的运用形式

1.1 高性能混凝土

高性能混凝土在强度以及耐久性方面具备一定优势，其强度往往在60～100MPa 范围内，部分高性能混凝土经过添加外加剂强度甚至超过100MPa。高性能混凝土可以满足建筑工程对于防渗、抗震以及耐磨损等性能的需求，通过高性能外加剂的掺加有效提升混凝土性能。考虑到高性能混凝土具备较高的强度，所以在设计中往往仅需较小的构件尺寸就可以承载较大的荷载，在一定程度上促进了建筑物的轻量化发展，同时降低了建筑自重、减少了地基荷载，进一步缩减了建筑物的建材用量并节约了造价。与此同时，高性能混凝土在抵御环境侵蚀方面也表现卓越，其耐久性能突出，可以有效减少建筑物后续的维护耗费。

1.2 轻质混凝土

轻质混凝土使用的原材料包含工业废料、天然轻集料以及人造集料等等，该类型混凝土具备自重轻、抗冻性好、强度高等优势。一般来说，天然轻集料是指浮石或者凝灰岩等材料，人造集料则是指页岩陶粒、粘土陶粒以及膨胀珍珠岩等材料。目前国内市场还会采用工业废料作为轻集料，常见的工业废料包含炉渣、煤矸石以及粉煤灰陶粒等等。轻质混凝土中工业废渣的利用，一方面可以减少混凝土耗材、节约配置成本，另一方面可以有效再利用工业废弃料，提高绿色施工水平，避免工业废弃料对环境造成污染。

1.3 生态混凝土

在节能环保意识不断加强的趋势下，建筑工程中生态混凝土的运用得到越来越多的关注。生态混凝土，又称植生混凝土，该类混凝土由特殊原材料精选加工而成，在混凝土结构和性能方面极具特点。具体来说，生态混凝土在节能环保性方面较为突出，能够有效控制建筑施工造成的污染，实现项目建设与环境发展的友好共存。可以将生态混凝土划分为环保型以及生物型两种类型，其中，环保型生态混凝土的优势在于混凝土在生产过程中使用大量的固体废弃物，在解体过程种可以被有效再利用，造成的环境负担较小。同时，环保型生态混凝土的耐久性较好，可以在一定程度上延长建筑物寿命。生物型生态混凝土是指混凝土可以与动植物相容，具体又可以划分为水质净化型、植物共生型、水生物共生型三种类型，该类混凝土尤其适用于生态建筑，在环境净化功能方面表现突出。

1.4 自密实混凝土

自密实混凝土的核心优势在于施工时无须机械振捣混凝土，通过混凝土自重即可保证混凝土的密实度。一般来说，自密实混凝土具备较高的流动性，能够有效避免混凝土发生离析等质量缺陷。在自密实混凝土拌合过程中，粗集料的占比一般为50%，细集料的占比一般为40%。自密实混凝土运用于建筑工程中，可以有效节能降噪、减少扬尘并缩短施工周期，进一步取得良好的环保效益。

3 绿色混凝土在建筑工程中的运用要点

3.1 绿色混凝土原材料的使用要点

在材料工程飞速发展、工业技术不断进步的趋势下，绿色混凝土的品种也日益丰富，除了前文所述种类以外，快干混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土等新型绿色混凝土也被逐步研发。在建筑工程领域，应该依据工程特征与建设需求，选用合适的绿色混凝土以发挥其功效。不论是哪一种绿色混凝土，其原材料种类以及配合比都会影响混凝土的坍落度和易性等关键指标。因此，必须要严格控制绿色混凝土中的水泥、水、粗细集料等原材料的质量，同时充分考虑材料成本，选用合适的外加剂（尤其针对耐酸混凝土以及耐碱混凝土等高性能混凝土）。此外，对于进场原材料应妥善开展材料质检工作，禁止使用劣质材料，保证工程中使用的绿色混凝土可以发挥预期的功效。

3.2 绿色混凝土配置过程的质控要点

对于绿色混凝土来说，提高其耐久性以延长建筑物的使用寿命尤其关键。因此，在混凝土配置过程中，必须采用合理化手段提高其功能性、适用性以及安全性，具体来说有如下做法：①控制水泥用量。混凝土生产过程中高达90%的CO2排放量均来自于水泥。因此，在配置过程中，可以灵活地运用粉煤灰、矿渣粉等替代水泥，在减少水泥污染的同时，减少混凝土的含碱量，并控制水泥水化热，最终有效改善混凝土开裂等问题；②合理掺加外加剂，通过合理的选型与配比充分发挥外加剂的匀质性以及相容性，最终实现混凝土的高性能混；③最大限度利用碎石生产过程产生的石屑等废料，在减少工业废弃物污染的同时，减少河砂等自然资源的耗费量；④合理利用石灰石，考虑到经过破碎、粉磨处理的石灰石粉具备较强的水化活性，因此可以将其掺杂在混凝土中，一方面作为细集料使用，另一方面完善混凝土原材料的微细颗粒体系，改善混凝土泌水以及离析等现象，提升混凝土和易性。另外，石灰石粉的使用还可以减少混凝土配置过程中的胶凝材料用量以及水用量；⑤合理利用建筑废弃材料，将废弃的砂浆、混凝土、砖块等与砂浆拌合形成再生混凝土，在减少环境污染的同时，节省自然资源的耗费量。

3.3 绿色混凝土拌合过程的质控要点

相比传统混凝土，绿色混凝土的拌合过程质控应当更精细，具体来说应关注如下要点：①选用集中拌和的生产方式，拌和站内应该布置三级沉淀池，并考虑场地的硬化以及防渗处置；②对于绿色混凝土施工用水可以将其再利用于机械清洗以及构件养护，而且拌和站内应该布置粉尘收集罐等环保控制装置；③应结合现场条件、混凝土特性、混凝土运距、浇筑方式等制定混凝土施工方案，考虑到绿色混凝土相较传统混凝土更具敏感性，在混凝土拌合之前必须加强对于粗细集料中含水量的检验力度，通过增加取样点数、加大检验频率等方式确保混凝土配合比的精确性。投料过程中应关注投料顺序，并控制投料量与试配配合比相统一。此外必须保证混凝土的匀质性，对于冬期加工的绿色混凝土应适当延长其拌合时间。

3.4 绿色混凝土运输及浇筑过程的质控要点

应保证混凝土运输路面平坦，进而确保混凝土保持均匀性，控制运达施工现场的混凝土不发生离析、漏浆、分层等问题，保证混凝土具备工作性能。绿色混凝土运输时还应做好保温及隔热，运输时采用搅拌车缓速搅拌，运达施工现场时，调整搅拌车高速旋转并保持30s，其后再进行混凝土的卸料。浇筑过程中，应依据施工方案确定的工艺分段，进行分层的、连续的浇筑，同时应严控浇筑厚度，确保浇筑厚度与建筑结构特征以及钢筋疏密程度相适应。

3.5 绿色混凝土养护过程的质控要点

绿色混凝土中矿物外加剂的含量较高，因此水化时间较长，为了避免混凝土发生开裂，应当适当延长混凝土的养护时间。具体来说，应该在混凝土浇筑后的12h 内进行保湿养护，养护时间不得少于两周，养护过程中应该依据温度变化情况合理调整洒水量，当外界温度较高时还可以使用草席等进行覆盖保湿。

4 绿色混凝土在建筑工程中的发展趋势

绿色混凝土在建筑工程中的发展趋势主要如下：①建筑废料材料利用率的提高。未来，将通过生产技术的不断改革以及工艺流程的不断优化，持续引入新型设备，进而提高建筑废弃材料的再利用率，将建筑废弃材料再加工为混凝土集料，以减少天然砂石料的使用量，并打造一条科学合理的循环链；②熟料水泥的推广运用。在研究熟料矿物成分的基础上，研发出各类低能耗、高标号的熟料水泥，进而更好地满足高性能混凝土的配置要求，同时能够降低混凝土中水泥的用量，既保证了混凝土的质量，又实现了对自然资源的节约；③政策引导的完善。在未来，与绿色混凝土相关的组织机构将不断完善，各大企业与相关行业之间的配合将日益紧密，绿色混凝土的相关制度，例如设计规程、施工方法、质控措施、检测标准等也将日益完善。