分析環(huán)保型混凝土的研究現(xiàn)狀及存在的問題

[摘要] 混凝土作為人類最大用量的建筑材料，其理論與技術(shù)已日趨成熟。然而大量混凝土被應(yīng)用的同時(shí)對人居環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來了負(fù)面影響。21世紀(jì)對混凝土的研究應(yīng)從自然、環(huán)境和生態(tài)平衡的角度出發(fā)。本文論述了幾種環(huán)保型混凝土的研究現(xiàn)狀及其存在的一些問題。

1 前言

混凝土技術(shù)的發(fā)展與人居環(huán)境的關(guān)系日趨惡化，據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]僅我國一年就要開采50億t粘土、石灰石等原材料用于生產(chǎn)水泥和混凝土，且燒制1t水泥熟料需燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤178kg左右，消耗了大量的自然資源和能源；生產(chǎn)水泥熟料時(shí)還要排放大量的CO2，僅此一項(xiàng)就占全世界CO2排量的1/10，是溫室效應(yīng)的大戶；而且混凝土在運(yùn)輸與施工過程中不僅耗能還產(chǎn)生振動(dòng)和噪音是城市公害的主要來源；現(xiàn)在一些大城市所出現(xiàn)的“熱島現(xiàn)象”也是由于大量密實(shí)性混凝土用于建筑群所致；混凝土材料又由多組分構(gòu)成，分解循環(huán)利用的難度較大，大批廢棄混凝土建筑產(chǎn)生了大量的城市垃圾，這也是目前混凝土面臨的一大難題。由此研究能和自然、環(huán)境的生態(tài)平衡發(fā)展的混凝土就日益受到人們的重視。

2 環(huán)保型混凝土

環(huán)保型混凝土[1]指能減少給環(huán)境造成的負(fù)荷，同時(shí)又能與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，為人類構(gòu)造更加舒適環(huán)境的混凝土材料，其具有更高的強(qiáng)度和耐久性以滿足物理力學(xué)性能、使用功能的要求。按其對生態(tài)環(huán)境發(fā)生作用的方式不同又可分為減輕環(huán)境負(fù)荷型混凝土和生態(tài)型混凝土。前者一般包括人造輕骨料混凝土、高強(qiáng)耐久混凝土、免振自密實(shí)混凝土、廢棄物再生混凝土等，我們常用的將高爐礦渣、粉煤灰等作水泥混合料、混凝土的摻合料等方式配制的混凝土屬于這一行列；后者包括生物適應(yīng)型混凝土、透水性混凝土、綠化景觀混凝土、相變溫控混凝土等。

2.1 減輕環(huán)境負(fù)荷型混凝土

減輕環(huán)境負(fù)荷型混凝土被列為環(huán)保型混凝土行列主要是因?yàn)樵谠牧戏矫胬霉I(yè)廢渣部分替代了水泥，從而減少了水泥的用量，節(jié)約了不可再生的粘土、石灰石等原材料。還因?yàn)檫@類混凝土具有普通混凝土無法比擬的優(yōu)良性能，如高強(qiáng)度、高耐久性等。

2.1.1 高強(qiáng)混凝土

目前各個(gè)國家對高強(qiáng)混凝土有著不同的概念，結(jié)合我國實(shí)際中國土木工程學(xué)會(huì)與高性能混凝土委員會(huì)提出《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工指南》將強(qiáng)度超過50Mpa的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土。目前高強(qiáng)混凝土已普遍應(yīng)用于工程中，具有強(qiáng)度高、自重輕、建筑構(gòu)件截面積小、增加建筑使用面積等優(yōu)點(diǎn)。

脆性是高強(qiáng)混凝土的致命弱點(diǎn)，這是目前急需解決的問題。與普通混凝土相比高強(qiáng)混凝土的彈性模量略高，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的直線段比普通混凝土更長些，達(dá)到最大應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變量稍有增大；由于高強(qiáng)混凝土中水泥石的強(qiáng)度較高，與骨料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線差別較小，因此高強(qiáng)混凝土中內(nèi)應(yīng)力分布較均勻，微裂紋的形成與發(fā)展也相應(yīng)減少，因而混凝土內(nèi)部應(yīng)力重分配的能力也減弱，使高強(qiáng)混凝土在極限載荷作用下變形量較小，并發(fā)生脆性突然破壞。此外體積穩(wěn)定性是高強(qiáng)混凝土存在的特殊問題，其原因主要是高強(qiáng)混凝土的膠凝材料用量比較大，骨料在水泥漿中出現(xiàn)懸浮狀態(tài)使其初始收縮變大。

2.1.2 高性能混凝土