绿色高性能混凝土与科技创新探析

2018-02-15李洪亮张强

建材与装饰 2018年50期

刘庆李洪亮张强罗阳

（贵州省建材产品质量监督检验院贵州贵阳 550000）

在建筑工程施工过程中运用最多的就是混凝土材料，传统的混凝土材料存在严重的环保问题，在使用过程中会产生大量的粉尘、废气，对地球环境造成严重的大气污染、水资源污染等，促进了全球温室效应的发展。绿色高性能混凝土技术是实现建筑领域节能环境的有效途径之一。绿色高性能混凝土与传统的混凝土相比有着一定的优势，例如，能源节约、资源节约、降低污染等，因此，加强绿色高性能混凝土技术的研究与创新是建筑领域首要的任务。

1 绿色高性能混凝土的特点及特征

1.1 绿色高性能混凝土特点

绿色高性能混凝土最为基础的两个特点就是绿色与高性能，通俗的说法就是，从传统的混凝土角度分析，在保障混凝土高质量、高性能的条件下，在混凝土生产过程中尽量减少对环境的污染，降低对地球自然资源与能源的采集与利用，将混凝土的生产与生态环境保护有机的结合在一起，从而促进混凝土行业向着绿色、健康的方向持续稳定的发展。

1.2 绿色高性能混凝土特征

绿色高性能混凝土技术应将重点放在能源节约、资源节约以及降低对环境的破坏与污染等问题上，才能够确保绿色高性能混凝土能够持续稳定的发展下去。绿色高性能混凝土的特征主要体现在以下几个方面：

（1）在绿色高性能混凝土制作过程中，应使用绿色环保的水泥材料，尽量避免使用熟料水泥，从而达到降低对环境的污染以及改善人们生活环境的目的。可以利用大量的工业废料或者废渣等作为活性掺料，从而代替污染较强的熟料水泥。也可以利用优良的硅灰或者粉煤灰等作为胶凝材料的主要成分，从而代替资源消耗较大的熟料水泥，从而减少温室气体的排放以及降低能源的消耗。

（2）绿色高性能混凝土制作过程中，用大量的工业废料、废渣或者优质的矿渣、粉煤灰等经过专业处理的废料作为活性细掺料，不仅能够降低工业废料为现代化社会造成的污染压力，而且还能够降低熟料水泥的资源浪费，相关技术人员还可以将各种各样的活性细掺料有机的融合在一起，以复合料的形态来提高绿色高性能混凝土的工业性能。

（3）在绿色高性能混凝土制作过程中，应采取先进、安全、科学的生产工艺，对大量的建筑垃圾以及工业垃圾等进行专业科学的处理之后，将这些对地球、对环境有着一定污染力的垃圾制作成为混凝土骨料，从而降低对地球自然天然砂石的开采量。

（4）在绿色高性能混凝土制作过程中，应尽量的降低混凝土与水泥的使用率，将绿色高性能混凝土的特点与优点充分的发挥出来。绿色高性能混凝土的使用周期不仅比传统混凝土的使用周期长的多，而且使用性能也较强。可以有效的减少混凝土的生产与使用量，从而在根本上降低混凝土水泥的使用量，降低对地球自然环境造成的破坏。

（5）在建筑过程中应用绿色高性能混凝土，不仅能够提高建筑的使用寿命，而且还能够提高建筑的各项使用功能，降低对能源、资源的浪费以及对自然环境造成的污染。同时，绿色高性能混凝土还能够适应种类建筑物对混凝土强度的要求，从而扩大了其使用的范围。

2 绿色高性能混凝土的优化因素

2.1 绿色高性能混凝土中应用矿物掺合料

现阶段，我国建材市场上有着各种各样的矿物掺合料，不同的矿物掺合料的合成成份也不相同，因此，各矿物掺合料的功能也有着较大的差异，其作用与特点也不相同。经过多年的实践经验证明，在混凝土中加入各类的掺合料，能够将各种掺合料的特性有机的融合在一起，让它们在相互的作用之下将对环境的污染降到最低，同时还能够将它们自身的优势充分的发挥出来。现阶段，在诸多矿物掺合料中，石灰石、粉煤灰以及矿渣是众多矿物掺合料中最为常见，也是运用最为广泛的矿物掺合料。

2.1.1 矿渣对绿色高性能混凝土的作用

所谓的矿渣是高炉在炼铁过程中而产生的废弃渣，一般被称之为粒化高炉矿渣。这种矿渣的化学成分主要包括Fe203、Al203、Si02、以及Ca0等诸多氧化物。当矿渣的形态为融溶时，通过急速的冷水淬处理之后，从而形成的水淬粒化高炉矿渣。水淬粒化高炉矿渣中有一种优良的水硬性矿物掺合料，将此料渗入混凝土中，能够有效的改善混凝土内部的结构，例如，能够改变混凝土内部结构孔径的几何形状以及分布量，进一步提高混凝土的抗氯离子渗透能力。但需要注意的是一定要控制加入的比例，才能够起到最好的效果。

2.1.2 粉煤灰对绿色高性能混凝土的作用

粉煤灰是煤燃烧完之后，所剩下的细灰，可以从烟气中收集，粉煤灰是燃煤电厂排除来最为主要的固体废物。粉煤灰的主要化学成分包括Al203以及Si02两种组合而成。这两种化学成分拥有良好的活性，如果将这两者渗入到混凝土当中，不仅能够有效的抑制硫酸盐而引起的膨胀，而且还能够有效的降低混凝土的收缩性能。

2.1.3 石灰石对绿色高性能混凝土的作用

石灰石与其他的矿物掺合料相比，被称之为一种惰性的矿物掺合料，主要是由于石灰石并不具备水化活性作用，但是石灰石能够有效的改善混凝土结构的抗渗性能与强度。混凝土中石灰石含量较少时，能够提高混合水泥的强度；混凝土中石灰石含量适当时，能够有效的提高混凝土的抗渗性能。同时，还能够增强混凝土的易性，保障混凝土在低温环境下的抗硫酸盐侵蚀性。

2.2 配合比设计对绿色高性能混凝土的作用

在混凝土制作过程中，水泥与水是有一定比例的，混凝土配合比设计是保障混凝土强度的核心因素，并不是水泥的用量越多混凝土的强度就越高。如果混凝土中水泥的用量较多会直接影响到混凝土的综合性能。以至于混凝土会出现开裂以及收缩等现象，如果想要进一步提高绿色混凝土的性能与强度，降低混凝土出现收缩或者开裂的几率，就必须要在确保混凝土耐久性与强度的前提下，在配合比设计过程中尽可能的降低水泥的用量，同时，在混凝土中渗入矿物掺合料不仅能够有效的降低温室气体的排放量，降低混凝土水泥的水化热作用，而且还能够有效的降低水泥的用量，降低混凝土开裂或者收缩的几率，从而提高绿色高性能混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性。

3 高性能混凝土流动性损失问题以及解决途径

造成混凝土流动性损失问题的主要原因是由于水泥与高效减水剂之间不能够有效的相容。水泥颗粒的表面能够吸附于减水剂之上，一旦水泥浆液中的减水剂浓度失去了分散作用之后，当水泥在水热化作用下，水泥浆体的流动性会快速的损失。解决这一问题的方法是通过保持减水剂在混凝土水泥浆液中的残余浓度，可以通过化学途径或者物理途径两个方面来实现。化学途径相对于物理途径的方法较多，例如，复合缓凝剂就能够有效的降低混凝土流动性损失，避免混凝土凝结的速度过快。但是也可能由于混凝土凝固的过于缓慢，而影响了水泥的水化作用等。物理途径的方法主要包括矿物载体缓慢释放方法、多次添加法以及减水剂的后掺法等，但是在工程施工过程中操作多有不便，会影响混凝土的质量。现阶段，高性能减水剂是控制混凝土流动性损失的核心成分，对混凝土的硬化影响较小。

4 高性能混凝土的发展趋势

绿色高性能混凝土是采取运用降低水泥用量，大量工业废渣细掺料的方式，是一种生态型混凝土。通过渗入新型高性能减水剂、加大矿物掺合料的用料等方式，实现了大掺量矿渣、大掺量粉煤灰等免振捣的自密实绿色高性能混凝土。与传统的混凝土相比，绿色高性能混凝土的强度更高，稳定性更好，结构尺寸也较小，在使用过程中的耐久性更好，使用寿命更长，后期的重建费用与维修费用也更少。聚合物纤维增强混凝土、聚合物改性混凝土、聚合物改性砂浆以及钢筋混凝土，都有效的改善了混凝土材料的性能，得到了广大建筑工程的广泛应用。