分析環(huán)保型混凝土的研究現狀及存在的問題

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[摘 要] 混凝土作為人類最大用量的建筑材料，其理論與技術已日趨成熟。然而大量混凝土被應用的同時對人居環(huán)境和生態(tài)系統帶來了負面影響。21世紀對混凝土的研究應從自然、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狀及其存在的一些問題。

1 前言

混凝土技術的發(fā)展與人居環(huán)境的關系日趨惡化，據統計[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水泥和混凝土，且燒制1t水泥熟料需燃燒標準煤178kg左右，消耗了大量的自然資源和能源；生產水泥熟料時還要排放大量的CO2，僅此一項就占全世界CO2排量的1/10，是溫室效應的大戶；而且混凝土在運輸與施工過程中不僅耗能還產生振動和噪音是城市公害的主要來源；現在一些大城市所出現的“熱島現象”也是由于大量密實性混凝土用于建筑群所致；混凝土材料又由多組分構成，分解循環(huán)利用的難度較大，大批廢棄混凝土建筑產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)境造成的負荷，同時又能與自然生態(tài)系統協調發(fā)展，為人類構造更加舒適環(huán)境的混凝土材料，其具有更高的強度和耐久性以滿足物理力學性能、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、高強耐久混凝土、免振自密實混凝土、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)境負荷型混凝土

減輕環(huán)境負荷型混凝土被列為環(huán)保型混凝土行列主要是因為在原材料方面利用工業(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。還因為這類混凝土具有普通混凝土無法比擬的優(yōu)良性能，如高強度、高耐久性等。

2.1.1 高強混凝土

目前各個國家對高強混凝土有著不同的概念，結合我國實際中國土木工程學會與高性能混凝土委員會提出《高強混凝土結構設計施工指南》將強度超過50Mpa的混凝土稱為高強混凝土。目前高強混凝土已普遍應用于工程中，具有強度高、自重輕、建筑構件截面積小、增加建筑使用面積等優(yōu)點。

脆性是高強混凝土的致命弱點，這是目前急需解決的問題。與普通混凝土相比高強混凝土的彈性模量略高，應力-應變曲線的直線段比普通混凝土更長些，達到最大應力時的應變量稍有增大；由于高強混凝土中水泥石的強度較高，與骨料的應力-應變曲線差別較小，因此高強混凝土中內應力分布較均勻，微裂紋的形成與發(fā)展也相應減少，因而混凝土內部應力重分配的能力也減弱，使高強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)定性是高強混凝土存在的特殊問題，其原因主要是高強混凝土的膠凝材料用量比較大，骨料在水泥漿中出現懸浮狀態(tài)使其初始收縮變大。

2.1.2 高性能混凝土