摘要：簡要介紹了綠色建材的發(fā)展和綠色混凝土的概念，著重討論了綠色高性能混凝土、再生混凝土、生態(tài)混凝土的概念及其發(fā)展和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：綠色混凝土 綠色高性能混凝土 再生混凝土 生態(tài)混凝土
綠色建材是土木工程建筑材料發(fā)展的方向。近20年來，國際上主要工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)對綠色建材的研制開發(fā)都非常重視，德國是世界上最早推行環(huán)境標志的國家，1978年發(fā)布了第一個環(huán)境標志。我國的環(huán)境標志是于1993年10月公布的，1994年在6類18種產(chǎn)品中首先實行環(huán)境標志，綠色建材在國內(nèi)得到了大力發(fā)展，但從總體上看，綠色建材在我國的發(fā)展還很不平衡，在開發(fā)應(yīng)用上還沒有得到廣泛重視，存在起步較晚、產(chǎn)品種類單一，應(yīng)用范圍不夠廣等問題?，F(xiàn)代混凝土的使用已有一百多年歷史，是目前最大宗的建筑材料，且仍將是未來100～200年內(nèi)主要的建筑材料，但傳統(tǒng)的混凝土材料對人居環(huán)境有諸多負面影響。目前，我國混凝土年用量已超20億t，這其中約需水泥4億t ，細骨料6億t ，粗骨料9—10億t ，資源、能源的消耗量巨大，環(huán)境問題日益突出，混凝土的可持續(xù)發(fā)展勢必受到制約。因此，積極地開發(fā)利用綠色混凝土，最大限度地綜合利用自然資源和能源，降低能耗和物耗，減少對環(huán)境的負面效應(yīng)，走可持續(xù)發(fā)展之路對于綠色建材的發(fā)展很重要。
1 綠色混凝土的含義
對綠色混凝土的概念目前學(xué)術(shù)界還沒有統(tǒng)一的定義，一般說來，綠色混凝土應(yīng)具有比傳統(tǒng)混凝土更高的強度和耐久性，可以實現(xiàn)非再生性資源的可循環(huán)使用和有害物質(zhì)的從低排放，既能減少環(huán)境污染，又能與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)共生?！熬G色”的涵義可理解為：節(jié)約資源、能源；不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展，既滿足當(dāng)代人的衡求，又不危害子孫后代，且能滿足其需要。
2 綠色混凝土的發(fā)展和應(yīng)用
2.1 綠色高性能混凝土
高性能混凝土的研究是當(dāng)今土木工程界最熱門的課題之一，高性能混凝土具有普通混凝土無法比擬的優(yōu)良性能，如果將高性能混凝土與環(huán)境保護、生態(tài)保護和可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來考慮，則成為綠色高性能混凝土（GHPC）。在1997年3月的“高強與高性能混凝土”會議上，吳中偉院士首次提出“綠色高性能混凝土”的概念，并指出：GHPC是混凝土的發(fā)展方向，更是混凝土的未來。
真正的綠色高性能混凝土應(yīng)該是節(jié)能型混凝土，所使用的水泥必須為綠色水泥。普通水泥生產(chǎn)過程中需要高溫鍛燒硅質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料，消耗大量的能源。如果采用無熟料水泥或免燒水泥配制混凝土，就能顯著降低能耗，達到節(jié)能的目的。如堿礦渣水泥利用工業(yè)廢渣與某些堿金屬化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，替代水泥膠凝材料，可將硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝的“兩磨一燒”簡化為“一磨”，是一種低能耗、低成本的綠色水泥。
綠色水泥工業(yè)是指研究開發(fā)、改進水泥生產(chǎn)工藝及技術(shù)裝備，循環(huán)利用生產(chǎn)和生活中的廢渣和廢料，提高資源利用率和二次能源回收率，達到節(jié)能、節(jié)約資源的目的。如哈爾濱水泥廠6號窯每天生產(chǎn)2500t高質(zhì)量綠色水泥的同時，可處理包括毒鼠強、廢棄電池等特種垃圾在內(nèi)的城市可燃垃圾和工業(yè)廢棄物400t，由于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體溫度達l500 ℃ 左右，可使垃圾中99.99%以上的有機有害成分分解，實現(xiàn)了低成本、易實施、無再生垃圾、完全徹底地處理城市垃圾，是城市垃圾處理的最佳途徑之一。
2.2 再生混凝土
世界上每年拆除的廢舊混凝土、工程建設(shè)產(chǎn)生的廢棄混凝土、混凝土預(yù)制構(gòu)件廠排放的混凝土等均會產(chǎn)生巨量的建筑垃圾，全世界從1991—2000年的10年間，廢混凝土總以超過10億t 。我國每年施工建設(shè)產(chǎn)生的建筑垃圾達4000萬t，產(chǎn)生的廢混凝土就有l(wèi)360萬t ，清運處理工作量大，環(huán)境污染嚴重。
為了更好地回收利用廢混凝土，可將廢混凝土經(jīng)過特殊處理工藝制成再生骨料，用其部分或全部代替天然骨料（砂石）配制成再生混凝土。利用再生骨料配制再生混凝土已被看作是發(fā)展綠色混凝土的主要措施之一，也稱再生骨料混凝土，可節(jié)省建筑原材料的消耗，保護生態(tài)環(huán)境，有利于混凝土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但是，再生骨料與天然骨料相比，孔隙率大、吸水性強、強度低，因此再生骨料混凝土與天然骨料配置的混凝土的特性相差較大，這是應(yīng)用再生骨料混凝土?xí)r需要注意的問題。
另外，利用工業(yè)固體廢棄物如鍋爐煤渣、煤礦的煤石、火力發(fā)電廠的粉煤灰等工業(yè)廢料作為骨料，變廢為寶，采取一定技術(shù)措施制備的輕質(zhì)混凝土，密度較小、相對強度高、保溫、抗凍性能好，還降低了混凝土的生產(chǎn)成本，是另一種形式的再生混凝土。在混凝土中添加以工業(yè)廢液如黑色紙漿廢液為主要原料改性制造的各種外加劑，采用磨細礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料等方法也可配制再生混凝土。再生混凝土的強度一般不高，可用于基礎(chǔ)、路面和非承重結(jié)構(gòu)，若能夠嚴格控制混凝土配合比和再生骨料的摻合量，也可配置強度較高的再生混凝土，滿足承重結(jié)構(gòu)混凝土的要求。
綜合利用工業(yè)生活廢料生產(chǎn)再生混凝土的途徑是多種多樣的，它較好地解決了建筑垃圾和其他廢棄物的出路問題，既變廢為寶，節(jié)約了資源，又減少了對環(huán)境的污染，產(chǎn)生了良好的生態(tài)效應(yīng)。但總體而言，我國建筑業(yè)應(yīng)用再生混凝土的總量仍然很少，技術(shù)水平較低，各類廢棄物的綜合回收利用率也較低，再生混凝土的研究和應(yīng)用需要得到進一步重視和發(fā)展。
2.3 生態(tài)混凝土
傳統(tǒng)混凝土材料的密實性使各類混凝土結(jié)構(gòu)缺乏透氣性和透水性，調(diào)節(jié)空氣溫度和濕度的能力差，產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”，地溫升高等，使氣候惡化。大量鋼筋混凝土建筑物和混凝土道路使綠化面積明顯減少，降雨時不透水的混凝土道路表面容易積水，雨水長期不能下滲，使地下水位下降，土壤中水分不足、缺氧，影響植物生長，造成生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)。水利、鐵路、公路工程中的護坡廣泛使用混凝土砌塊，甚至直接用混凝土澆注成硬質(zhì)斜坡或地坪，既不能長草，又不能下滲雨水，缺乏生態(tài)功能。另外，混凝土材料顏色灰暗，給人以粗、硬、冷、暗的感覺，缺乏藝術(shù)的美感。因此，開發(fā)應(yīng)用既可作為建筑材料，又能與周圍自然生態(tài)環(huán)境融為一體的新型生態(tài)混凝土材料具有重大意義。如利用一些金屬廢渣作為摻合料配制彩色混凝土，可以改善混凝土的觀感，增加藝術(shù)效果；開發(fā)能夠適應(yīng)綠色植物生長，進行綠色植被的混凝土及其制品；研制可以吸收噪音和粉塵，滿足吸聲、保溫等功能需求的混凝土等。根據(jù)使用功能的不同，目前開發(fā)的生態(tài)混凝土的品種主要有透水性混凝土、植被混凝土和景觀混凝土等。生態(tài)混凝土的開發(fā)和應(yīng)用在我國還剛剛起步，隨著人們對生活要求的提高和對生態(tài)環(huán)境的重視，混凝土結(jié)構(gòu)的美化、綠化，人造景觀與自然景觀的協(xié)調(diào)成為混凝土學(xué)科的又一個重要課題，生態(tài)混凝土必將成為混凝土發(fā)展的一個重要方向。
2.3.1 透水性混凝土
隨著現(xiàn)代化水平的提高，地表不斷被鋼筋混凝土建筑和不透水混凝土路面所覆蓋，目前我國城市的道路覆蓋率己達到7-15%，混凝土路面給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，但也給生態(tài)環(huán)境帶來了諸多負面的影響。因此，研究開發(fā)透水性路面材料具有重要的社會意義和廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)混凝土相比，透水性混凝土最大的特點是具有15-30%的連通孔隙，具有很好的透水、透氣性，將這種混凝土用于公園、道路、停車場以及各種體育場地，能增加地表的透水、透氣面積，調(diào)節(jié)空氣溫度和濕度，減少熱島效應(yīng)，城市的高熱環(huán)境可以得到一定的改善。透水性混凝土還有利于雨水下滲和植物生長，維持地下水位和生態(tài)平衡。透水性混凝土使用的原材料一般和普通混凝土相同，但材料的配合比不同，使用的外加劑也不同。
2.3.2 植被混凝土
植被混凝土，也就是能長草的混凝土，它利用具有特殊配合比的混凝土內(nèi)部相互連通的微孔空間，并采用化學(xué)和生物技術(shù)，施工時，只要在混凝土塊的孔隙中充填腐植土、種子、緩釋肥料、保水劑等混合材料，草籽就可生根、發(fā)芽，并穿透到土壤中生長。植被混凝土一般由水泥、碎石、減水劑、水、肥料和保水材料等組成，若加人特殊的合成纖維，可使混凝土的強度和耐久性都有不同程度的改善，抗壓強度可達到15MPa-18MPa。植被混凝土可作為固沙、固土、固堤護岸材料，用于保護和綠化河道堤防、城鎮(zhèn)人行路面、建筑物墻壁和屋頂綠化、停車場等，使綠化與硬化完美地結(jié)合起來，達到與大自然和諧的美觀效果，還能夠吸收噪聲和粉塵，對城市氣候的生態(tài)平衡起積極作用，是一種環(huán)境效應(yīng)顯著的綠色建材。植被混凝土可采用建筑垃圾、工業(yè)生活廢棄物作混凝土骨料，減少了天然原材料（砂石）的開采量，保護了生態(tài)資源，據(jù)估算每立方米造價可比普通混凝土節(jié)省投資20%-30%。植被混凝土可根據(jù)需要做成任意形狀，施工簡單，綠化方便，在它的表面可以采用涂料，根據(jù)周圍環(huán)境進行色彩的選擇和搭配，也可以拼出各種各樣的圖案，改變混凝土材料灰暗的舊面孔，充滿了綠色的生機。目前我國已有專用混凝土構(gòu)件成型機制作植被混凝土構(gòu)件。
植被混凝土的孔隙率高達40%以上，具有高透水性，孔隙自構(gòu)件頂表血可蜿蜒通至地面，有利于排水。植被混凝土還具有高透氣性，在很大程度上保持了被保護土與空氣間的濕熱交換能力。植被混凝土由于草根的錨固作用，護坡安全性更能得到保證，經(jīng)實測，對邊距離45cm的六角形植被混凝土構(gòu)件，原重準30kg，長草生根后被拔起時的拔出力為160kg。近來上海從日本引進的一種新型植被混凝土，首次在嘉定西虬江護坡上亮相，河道護砌的混凝土上長滿郁郁蔥蔥的嫩草，既可滿足河道護坡的硬度要求，又能夠為河道景觀添綠。
3 結(jié)語
目前，綠色混凝土在我國剛剛起步，得到了一定的發(fā)展，有關(guān)部門應(yīng)加快研究制定綠色混凝土的設(shè)計規(guī)程、施工工藝、質(zhì)量控制方法、驗收標準等，并加大在廣大工程技術(shù)人員中的宣傳力度，鼓勵使用綠色混凝土。根據(jù)實際需要，科技人員應(yīng)開發(fā)出更多新品種的綠色混凝土，擴大其應(yīng)用范圍。開展大范圍的 工程調(diào)查，弄清目前在綠色混凝土研究和應(yīng)用過程中存在的主要問題，吸取必要的經(jīng)驗教訓(xùn)，制訂相應(yīng)的對策和計劃，以更好地推廣使用綠色混凝土。
