分析环保型混凝土的研究现状及存在的问题

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[摘 要] 混凝土作为人类最大用量的建筑材料，其理论与技术已日趋成熟。然而大量混凝土被应用的同时对人居环境和生态系统带来了负面影响。21世纪对混凝土的研究应从自然、环境和生态平衡的角度出发。本文论述了几种环保型混凝土的研究现状及其存在的一些问题。

1 前言

混凝土技术的发展与人居环境的关系日趋恶化，据统计[1]仅我国一年就要开采50亿t粘土、石灰石等原材料用于生产水泥和混凝土，且烧制1t水泥熟料需燃烧标准煤178kg左右，消耗了大量的自然资源和能源；生产水泥熟料时还要排放大量的CO2，仅此一项就占全世界CO2排量的1/10，是温室效应的大户；而且混凝土在运输与施工过程中不仅耗能还产生振动和噪音是城市公害的主要来源；现在一些大城市所出现的“热岛现象”也是由于大量密实性混凝土用于建筑群所致；混凝土材料又由多组分构成，分解循环利用的难度较大，大批废弃混凝土建筑产生了大量的城市垃圾，这也是目前混凝土面临的一大难题。由此研究能和自然、环境的生态平衡发展的混凝土就日益受到人们的重视。

2 环保型混凝土

环保型混凝土[1]指能减少给环境造成的负荷，同时又能与自然生态系统协调发展，为人类构造更加舒适环境的混凝土材料，其具有更高的强度和耐久性以满足物理力学性能、使用功能的要求。按其对生态环境发生作用的方式不同又可分为减轻环境负荷型混凝土和生态型混凝土。前者一般包括人造轻骨料混凝土、高强耐久混凝土、免振自密实混凝土、废弃物再生混凝土等，我们常用的将高炉矿渣、粉煤灰等作水泥混合料、混凝土的掺合料等方式配制的混凝土属于这一行列；后者包括生物适应型混凝土、透水性混凝土、绿化景观混凝土、相变温控混凝土等。

2.1 减轻环境负荷型混凝土

减轻环境负荷型混凝土被列为环保型混凝土行列主要是因为在原材料方面利用工业废渣部分替代了水泥，从而减少了水泥的用量，节约了不可再生的粘土、石灰石等原材料。还因为这类混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能，如高强度、高耐久性等。

2.1.1 高强混凝土

目前各个国家对高强混凝土有着不同的概念，结合我国实际中国土木工程学会与高性能混凝土委员会提出《高强混凝土结构设计施工指南》将强度超过50Mpa的混凝土称为高强混凝土。目前高强混凝土已普遍应用于工程中，具有强度高、自重轻、建筑构件截面积小、增加建筑使用面积等优点。

脆性是高强混凝土的致命弱点，这是目前急需解决的问题。与普通混凝土相比高强混凝土的弹性模量略高，应力-应变曲线的直线段比普通混凝土更长些，达到最大应力时的应变量稍有增大；由于高强混凝土中水泥石的强度较高，与骨料的应力-应变曲线差别较小，因此高强混凝土中内应力分布较均匀，微裂纹的形成与发展也相应减少，因而混凝土内部应力重分配的能力也减弱，使高强混凝土在极限载荷作用下变形量较小，并发生脆性突然破坏。此外体积稳定性是高强混凝土存在的特殊问题，其原因主要是高强混凝土的胶凝材料用量比较大，骨料在水泥浆中出现悬浮状态使其初始收缩变大。

2.1.2 高性能混凝土