绿色高性能混凝土简述.pdf

I S S E R T A T I O N I I I I论 文 O n D e v e l o p me n t o f G r e e n H i U h p e r f o r ma n c e C o n c r e t e 绿色高性能混凝土简述 口 黄海燕 一H u a n g Ha iy a n 髓 广西城镇建设 # I ,tor l s t r uc t l 0 $ I 摘要】 简要介绍了国内外混凝土材料的发展现状，论述了绿色高性能混凝土的研究现状和发展 趋势以及存在的问题 ，开发和应 用绿 色高性能混凝土的发展展望 ，指出绿色高性能混凝土是 当今 混凝土的发展方 向。 【 关键词】 绿色高性能混凝土；可持续发展： 展望 【 文章编号】 1 6 7 2 7 0 4 5( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 7 2 0 3 【 中图分类号】 T U 5 2 8 【 文献标识码】 A A i t ：Th i s p a p e r d i s c u s s e s o n d e v e l o p m e n t o f g r e e n h i g h p er f o r m a n c e c o n c r e t e b y c o g n i t io n ，t e c h n o l o g y d e v e l o p m e n t ，e n e r g y s a v i n g a n d c o s t r e d u c t i o n t o g e t h e r w it h it s r e s e a r c h s t a t u s K l ll w e ：g r e en ； h i g h -p e r f or ma n c e ； s u s t ain a b le d e v e l o p me n t ； d e v e lop men t 混凝 土作为 当今世界上使 用最多 的人造建筑材料 ，在给人类带来 巨大 物质财富的同时，也使得资源、环境问 题 日益突 出 ，严重制约 了混凝土行 业的 可持续发展。如何使混凝土行业实现可 持续发展 ，已成为一个迫切需要解决的 问题。传统混凝土已不能满足混凝土行 业绿色可持 续发展 的要 求 ，这对混凝 土 性能提出了更高的要求。绿色高性能混 凝土不仅 改善 了建 筑物 外观 、功 能及耐 久性等，且可节约资源和能源 ，保护环 境，符合可持续发展的需要，实现发展 与环保的统一。因此，从可持续发展的 角度考虑，发展新型绿色高性能混凝土 ( G r e e n H i g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e ， 简称GH PC)意义重大，是实现混凝士 环保化 、节约化 的积极有效措施 。 1绿色高性能混凝 土的定义 绿色高性能混凝土是近年来迅速发 展起来 的一种新型 的混凝土材料 ，其设 计和制备的理念考虑到节能环保和可持 续发展等诸多因素。在国内，吴中伟院 士最早对其概念作了阐述 ，他认为：传 统混凝土未来应该是向着绿色高性能混 凝土发展。大量学者研究认为绿色高性 能混凝土应符合以下几个方面： (1)选用符合国家标准的绿色水 泥，尽量减少砂 、石开采过程中对环境 的破坏，减水剂尽可能以工业废液改性 制造或在此基础上研制其他复合外加 剂 ； ( 2) 尽量少用水 泥熟料 ，减少 环境 污染 ，同时 也能大量地降低能耗 ，并掺加更多以工业废渣为主 的活性掺合料，可改善混凝土的耐久性； ( 3) 使高性能混凝十优势得到充分发挥 ，减少 水泥和混凝土用量，达到节约资源 、改善环境目的； ( 4)对废弃混凝土进行重新循环利用 ，发展再 生混凝土。 2 绿色高性 能混凝土的研究现状 2 1 国外 研究现 状 国 外对 用 细 掺 料代 替 水 泥熟 料 进 行 了 大 量 的 研究。日本研究者用磨细矿渣代替5 0 水泥熟料， 使 得高性能 混凝土 的流动性 、耐久性 及强度均 有提 高 。英国研究者用不 同细度磨细矿渣替代水泥熟 料 得到 了6 0 MP al 1 0 MP a 的高性能 混凝土 。加 拿 大能源矿产部开发了高掺量粉煤灰混凝l十 ( 简称 HF C C)，粉煤灰 占胶凝材料的 比例 由2 5 一3 0 增 力 口 至 5 5 6 0 。 国 外学 者 对 高性 能 混 凝 土 的 配合 比设 计 问题 进行了一些研究。美国学者将高性能混凝土中水泥 浆与集料的体积比假定为3 5： 6 5，调整用水量， 从而大大简化了初始配合比试验。日本学者则用最 高用水量设定 ：试配强度5 0 MP a6 0 MPa ，加水 1 6 5 L m 1 7 5 L m” ；7 5 MP a 时为 1 5 0 L m” 。强度每 增加1 5 MP a ，用水量减少1 0 L m 。 法国学者对绿色高性能混凝土的自收缩问题进 行研究后发现：当掺加粉煤灰时，绿色高性能混凝 土的收缩率降低。高性能混凝土水胶 比低水化引起 的早期自身收缩可能造成混凝土的早期开裂。 2 _ 2 国 内研究 现状 牛全林等人分析用超细粉煤灰作为混凝土矿物 掺合料，其试验表明：粉煤灰等量替代2 5 一3 0 水 泥，将石英玻璃砂为骨料的砂浆1 4 d 膨胀率降至0 1 内，能有效抑制混凝土碱骨料反应，并明显降低混 凝土的导电量，提高了其抗C 卜渗透性和抗硫酸盐侵 蚀性。粉煤灰在一定条件下可满足绿色高性能混凝 土的要求。张云升等人在对矿物掺合料混凝土的研 究方面指出：掺加矿物掺合料尤其是双掺粉煤灰和 矿渣的混凝土具有 良好的抗渗和抗冻性能 。双掺 、 单掺矿物掺合料均能改善水泥石后期收缩程度 ，其 混凝土具有明显的抗硫酸盐、抗酸性水及抗海水侵 蚀能力 。 3绿色高性能混凝土存在的问题 3 1 成 本 问题 由于绿色高性能混凝土对原材料、生产线以及 生产 管理水平有 着较 高的要求 ，因此 其造价 也相应 的比普通混凝土成本高出许多 ( 大于5 0 )，从而 制约了绿色高性能混凝土的推广应用 。因此，一方 面要加强科研力度 、降低造价 ，另一方面要大力推 广绿色高性能混凝土的应用。但是绿色高性能混凝 土的性价比要远远高于普通混凝土，所以现阶段更 要加大对绿色高性能混凝土的研究和开发。 3 _ 2 早期 开裂 问题 混凝土开裂早已引起人们的关注，其并不是高 性能混凝土所独有的，而绿色高性能混凝土同样存 在着这个问题。国内外学者研究认为，影响混凝土 早期开裂的因素很多 ，除了各种收缩 、水胶比、矿 物掺合料用量 、极限拉应变 、徐变等因素外 ，还与 蒸发 、降温速度等有关 。 国内清华大学安明哲博士对绿色高性能混凝土 由于低水胶比引起的自收缩问题进行了较为全面的 探讨 ，结果发现：自收缩主要发生在3 d 内，并随龄 期的延长而逐渐变慢。自收缩随水胶比的减小而增 大，以初凝到l d 时最明显。针对这种 白收缩 ，研究 者提出了许多抑制措施。 3 3 技术 、设 备 问题 目前国内在绿色高性能混凝土的应用方面大多 处于尝试阶段 ，缺乏较完整系统的基础应用研究， 且研究仅限于不全面的实验室试验研究 ，与实际工 况的情况相差较大 ，不利于绿色高性能混凝土的推 广应用，在相关的技术规范方面亟待完善。对绿色 高性能混凝土的推广应用价值认识不全面 ，前期投 入到循环利用废弃混凝土的费用比天然材料高，且 技术要求较高 ，生产工艺复杂 ，现有 没备需要更 建筑材料 S S E R I ON ? 7 7 f 新 、改进等。与国外相比，我国在技术方面还有一 定差距 。 4 绿色高性能混凝土发展展望 绿色高性能混凝土可调节生态平衡 、美化环 境 ，对实现人类与 自然协调具有积极的作用。在解 决地球环境问题、转变人类发展观念、改善人居环 境及废物利用等方面 ，比普通混凝土具有更加优越 的条件。因此，研究开发绿色高性能混凝土具有重 要而深远的现 实意义 。 4 1提高对绿色高性能混凝土的认识 目前 ，很多人认为绿色高性能混凝土必须是 高强混凝土，极大地限制了高性能混凝土的应用范 围，阻碍了绿色高性能混凝土的广泛应用。虽然部 分绿色高强高性能混凝土已基本被人们接受 ，然而 由于对造价和性能的认识不足 ，导致中低强度的绿 色混凝 土还没 得到工程技 术人 员的认可 ，使 得 中低 强度绿色高性能混凝土的普及道路障碍重重。事实 上 ，使用量较多的钢筋混凝土建筑物，如低 、高层 房层的上层构件等，对混凝土强度要求较低 ，一般 为C 2 5C 3 0 ，但对耐久性及体积稳定性等有更高的 要求，其必须采用高性能混凝土。 4 2 加快对绿色高性能混凝土相关技术的研 究开发 低水胶 比带来 的绿色高性能混凝土 自收缩 问 题 、进一步水化造成的开裂问题 ，以及高强度带来 的脆性问题等急需解决。 4 3 将绿色高性能混凝土打造为一种绿色建 筑材料 研究绿色高性能混凝土的主要 目的是将其发 展成为一种绿色建筑材料 ，节约能源 ，保护环境。 水泥是一种给资源 、能源及环境带来巨大代价的材 料。每生产1 吨水泥排放出大量的粉尘和温室气体， 因此 ，要提高混凝土的绿色度，必须采取积极有效 的措施来减少水泥的使用量，如在高性能混凝土中 科学地掺加粉煤灰等矿物掺合料。粉煤灰具有火山 灰活性，它能降低混凝土初期水化热，减少干缩， 改善新拌混凝土的和易性 ，增加混凝 土的后期强 度 ，显著提高混凝土的耐久性。充分利用粉煤灰作 为掺合料发展高性能混凝土 ，可节约资源和能源 ， 减少二次污染 ，取得良好的经济效益和社会效益 ， 是对实现我国可持续发展战略的巨大贡献。 4 4 降低高性能混凝土的成本 绿色高性能混凝土的成本比普通混凝土高5 0 以上，严重制约其推广应用。大量试验证明，高性能 混凝土也可以是低成本的。我国每年生产混凝土约 6 亿立方米 ，如每立方米混凝土降,f k 5 元生产成本 ， 每年便可节约3 O 多亿元。推广应用绿色高性能混凝 土的强大动力是低成本高性能混凝土技术发展。 5 结语 绿色高性能混凝土是混凝土产业的发展方向， 是我国建设节约型 、环保型社会发展道路方针的具 体体 现 。当然 ，我 国的绿色高性 能混凝土 的研究还 不成熟，与发达国家相 比还有相当大的差距，任务 艰 巨 ，这就 要求我们 的科研 工作 者加大对 绿色高性 能混凝土的研究，使绿色高性能混凝土创造出更多 的经济效益和社会效益。 【 参考文献】 1 吴英强 ，王长燕 绿 色高性能混凝土综述 J 黑龙江科 技信息 ，2 0 0 8( 2 6)2 6 4 2 冯乃谦 高性能 混凝土 的发 展与应 用 J 施工技术 ， 2 0 0 3 ，3 2( 4) l 6 3 吴 中伟 高性能混凝土 绿色混凝土 J 混凝土与水 泥制品，2 0 0 0( 1) 3 6 4 余峰 绿色高性能混凝土的研究 J 武汉科技学院学报 ， 2 0 0 7 ，2 0( 5)：4 6 4 9 5 牛全林 ，冯乃谦 利用超细粉煤灰提高混凝土耐久性的 试验研 究 J 粉煤灰综合利用 ，2 0 0 3( 5)：2 42 6 6 张 云升 ，孙伟 ，孙青海 绿色高性能混凝土耐久性的研 究 J 低温建筑技术，2 0 0 1( 4) ：l 5 7 周青，刘旦，袁艳君，等 绿色混凝土的研究状况与发 展趋势 J 科技创新导报 ，2 0 0 8( 2 9)-1 1 1 作者简介】 黄海燕 。大学本科 ，工程 师，防城港精欣建筑试验有限公司 技术负责人兼质量负责人。 收稿 日期】 2 0 1 0 1 2 0 6