刘海波 殷付通 杨易鹏 邵志举 卞潇 胡树威

摘  要：绿色混凝土是一种新兴的混凝土材料，它符合可持续发展的原则，生产制作过程中低排放、低污染。具有较好的适应性、耐久性和环境友好性。绿色混凝土类型多种多样，其不仅具备普通混凝土的各项特性，通过加入外加剂可以实现多种功能。工程中使用绿色混凝土可以减小材料成本，降低工程造价。目前绿色混凝土的研发与应用前景广阔，绿色混凝土是未来混凝土发展的必然方向。

关键词：绿色混凝土;环境友好;材料;应用

中图分类号：TU528        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）27-0176-02

Abstract： Green concrete is a new concrete material， which accords with the principle of sustainable development and has low emission and low pollution in the production process. Therefore， it has good adaptability， durability and environmental friendliness. There are many types of green concrete， which not only has the characteristics of ordinary concrete， but also can achieve a variety of functions by adding admixtures. The use of green concrete in the project can reduce the material cost and the project cost. At present， there are broad prospects for the research and development and application of green concrete， and green concrete is the inevitable direction of concrete development in the future.

Keywords： green concrete; environmentally friendly; material; application

1 绿色混凝土的提出

为了实现其在《京都议定书》中的承诺，丹麥于1998年在全世界范围内首次提出绿色混凝土的概念。但此概念仅停留在减少土木工程施工过程中混凝土材料的使用和碳氧化合物的排放，并不是真正意义上的绿色混凝土材料。紧接着，日本的山本一良教授在1999年提出了“生态环境材料”的概念，阐明了绿色建筑材料的定义和特征，绿色材料和经济社会的可持续发展紧密相连。这一更加清晰的概念在世界范围内得到了广泛的认可。同年，我国清华大学的吴中伟院士[1]提出在混凝土生产和制造过程中注意节约资源和环境友好，并正式提出了“绿色高性能混凝土”的概念，这也是我国最早的绿色混凝土的相关概念的提出。后来又有外国学者提出利用建筑废料和残渣制作生产混凝土材料，这也是一种绿色混凝土的范畴。我国相继在2013和2014年颁布了一些关于绿色混凝土的规定，促进了我国相关领域的技术研究和发展。在资源短缺、生态破坏和环境问题日益严重的今天，越来越多的国家意识到环境问题的重要性。全社会都在倡导低碳生活与可持续发展，发展绿色环境友好型的混凝土工程建设的必然要求。

2 绿色混凝土的概念

绿色混凝土是一种通过改善混凝土原料，添加矿物参合料、再生骨料和其他成分的高性能、高耐久性的混凝土。它必须满足环境友好的要求，符合国家建设可持续发展道路的要求，能够有效地保护环境，提高资源利用率。中国建材联合会给出的绿色建筑材料的定义为：在原材料的选用、开采加工、产品制造、产品应用过程中，能够有效利用废弃物、少用天然资源和能源，资源可循环利用的，不仅性能功能符合建筑物等配置的要求，而且在全生命周期内与生态环境和谐，对人类健康无害的建筑材料[2]。清华大学的廉慧珍教授[3]主张：绿色混凝土应该是从生产、浇筑到使用同时满足工程设计和绿色低排放的相关要求。不能为了混凝土在使用过程中的绿色而造成生产过程中的高污染与高排放。

3 绿色混凝土的分类

3.1 再生骨料混凝土

一般的工业和民用混凝土建筑工程有一定的使用年限，当混凝土建筑物达到设计年限就不能满足承载力使用要求，工程就必须要拆除。混凝土结构物拆除后会产生大量的废弃固体材料，如废混凝土、废砖块和废砂浆等，这些废弃材料可以通过粉碎等机制形成可重新回收利用的混凝土骨料。用再生骨料（废混凝土、废砖块、废砂浆等）部分或全部替代天然骨料加入水泥砂浆拌制的混凝土称为再生骨料混凝土。用建筑物废弃固体材料制成再生骨料代替天然骨料，不仅可以节约资源、保护环境，还能大幅度的缩减工程材料成本，降低工程造价，在很多工程上得到了应用。但是，再生骨料混凝土一些问题，再生骨料无法达到天然骨料良好的级配，外表棱角较多、针状物占比过大、表面有水泥包裹等[4]，这些问题导致了再生骨料混凝土的理化性质明显低于天然骨料混凝土，不适用于要求较高的工程项目中。但在一些对混凝土要求不高的工程中，价格低廉的再生骨料混凝土仍为理想的材料。

3.2 大气净化混凝土

大气净化混凝土是一种含有二氧化钛，在日照和雨水的作用下，能够分解污染的大气中有害物质、净化空气的混凝土。其原理是在混凝土中掺入钛金属的氧化物，其能够在太阳光中的紫外线的照射下与空气中的有害成分反应，如粉尘、CO2、SO2、NOX等，生成性质稳定的化合物，并且混凝土强度随反应进行而提高。一家位于加拿大，名为“碳治疗”的科技公司研发出可吸收空气中CO2的混凝土，混凝土在拌合的时候可以吸收接触空气中的二氧化碳。据了解，部分大气净化混凝土已经在多处的道路工程和绿化建设中得到应用。

3.3 透水混凝土

透水混凝土是调整混凝土的配合比，增大粗骨料比例的一种透水透气性能较强的混凝土[5]。该种混凝土骨料之间由胶凝材料黏结，其成分与普通混凝土基本一致，但常根据使用场合与用途，对所含成分进行调整，从而达到预期的目标[6]。透水混凝土广泛应用于城市道路的铺设中，雨水可直接通过透水混凝土迅速渗透到地下，不仅解决了路面的排水问题，还能够及时补充地下水。透水混凝土在海绵城市的體系中发挥着至关重要的作用。

3.4 机敏混凝土

机敏混凝土是一种智能建筑材料，它是一种能够自主感知损伤并进行自我修复的混凝土。机敏混凝土被认为是智能混凝土材料的初级发展阶段。它在普通混凝土的基础上掺加具有特定功能的高分子材料使混凝土具有一定的自感知、自适应和损伤自修复等智能特性。利用这些特性可以实现预报混凝土损伤、自我检测等，从而防止混凝土的脆性破坏。现有的机敏混凝土包括自修复混凝土、损伤自诊断混凝土和可调温混凝土等。相信在不久的未来将会有更多类型的机敏混凝土的出现[6]。

4 绿色混凝土的特点

通过调节合适的级配和配合比，绿色混凝土可以实现绝大部分高性能混凝土的特点。绿色混凝土的大部分原料来自于建筑固体垃圾和已拆除的废旧建筑物，可以减少天然矿石的开采，减少自然资源和能源的消耗，降低原料的开采与生产成本，进而降低工程造价，对资源的综合利用起到积极的推动作用，实现了建筑材料的循环重复利用[7]。强度也是绿色混凝土一个很重要的指标。在绿色混凝土中添加各种矿物质外加剂可以有效改善绿色混凝土的力学性能，弥补绿色混凝土原材料的缺陷。绿色混凝土一般使用在绿化或者装饰工程中，使用环境的要求较高，因此绿色混凝土必须有良好的耐久性。研究表明，在混凝土拌制过程中加入适量的粉煤灰和高炉炉渣可以有效地提高绿色混凝土的抗冻融性能，控制绿色混凝土中胶凝材料的用量可以提高其耐酸碱腐蚀的能力。孔隙率较大的绿色混凝土上可以生长植物，植物的根系可以穿越其孔隙后由土向四周扩展，有利于更好的紧固混凝土块层。绿色混凝土能够与环境相适应，促进人类与自然和谐共生，减少自然环境的承载能力，是混凝土未来发展的必然趋势。

5 绿色混凝土的应用

5.1 再生骨料混凝土的应用

若将废弃的水泥混凝土块就地回收，经破碎、清洗、分级后作为骨料再生利用全部或部分代替天然骨料配制成再生骨料混凝土，不仅可从根本上解决废弃混凝土的处理问题，还可节约天然骨料资源，缓解供求矛盾，同时还具有显著的社会经济和环保效益。目前在公路养护部门，再生骨料混凝土已经广泛的应用于路基填充、道路修补和部分对于混凝土强度要求不严格的工程中[8]。安徽合宁高速公路的一部分路段采用再生混凝土骨料来浇注混凝土路面。节约了120余万元的材料的运输费用。湖南长沙机场的混凝土工程也采用了再生混凝土，在机场道路的道面、道肩及平行公路上均浇筑了再生混凝土，多年使用后混凝土结构状态良好。

5.2 大气净化混凝土的应用

大气净化混凝土是一种利用含有二氧化钛的添加物，在阳光下结合出氧化氮并转化成无害的硝酸盐的新型产品。这种混凝土铺设在道路上相当于一个空气净化器，吸收有害气体，排除无污染的物质。荷兰的特文特大学开发了一种空气净化混凝土，它能够在阳光下利用钛化物结合汽车废气中的含氮气体，将氧化氮转化成无害的硝酸盐，而被排放出来的硝酸盐，则能被大雨冲刷带走。将污染降到最低甚至是无。由于汽车尾气等空气污染，大气中氮氧化物的含量逐渐增多，很容易形成酸雨、臭氧和烟雾等不良天气，造成环境污染。而空气净化混凝土的出现就是为了解决这一人类难题，它不仅能够减少25%-45%的氮氧化物浓度，净化当地空气，更为人类可持续发展的实现做出重大贡献[9]。

5.3 机敏混凝土的应用

机敏混凝土作为一种智能型的混凝土，它可以对外界的变化做出特定的响应。有一种透明的机敏混凝土材料，意大利在2010年上海世博会上就使用了这种混凝土。这种混凝土中加入了玻璃质地的成分，不仅会根据环境条件自主调节透明度，改变室内的光线条件，还能产生不同类型的颜色变化。这种混凝土的水泥基材料中加入适量的短切碳纤维，这种碳纤维可以让混凝土产生热电效应，进而监控室内温度变化，控制和调节馆内温度。

6 绿色混凝土的发展

绿色混凝土要想更好的发展必须要发展相应的生产与制作设备，实现绿色混凝土生产和制造的规模化，为更大范围应用提供保障。加大对绿色高性能混凝土品种的研究和开发工作，开发更多种类的复合性高性能绿色混凝土。

参考文献：

[1]吴中伟.高性能混凝土-绿色混凝土[J].混凝土与水泥制品，2000（1）：3-6.

[2]周耀旭.绿色混凝土的发展与创新[J].建材发展导向，2019（17）：77-84.

[3]廉慧珍，等.绿色混凝土行动的提出与进展[J].行业关注，2016（87）：14-20.

[4]谢喆敏，等.绿色混凝土的研究现状及发展建议[J].再生利用，2019（2）：36-44.

[5]潘奇俊.从环保角度浅析混凝土的发展应用前景[J].广东土木与建筑，1999（3）：3-5.

[6]谢莉.浅析绿色混凝土的发展与应用[J].科技信息，2010（29）：54-97.

[7]王凯.绿色混凝土的发展运用[J].江西建材，2015（8）：16-18.

[8]孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料[J].混凝土，2004（6）：33-36.

[9]孙泽田.杨树桐.实现绿色混凝土的新途径[J].混凝土，2013（12）：117-119.