绿色混凝土建筑材料的可持续发展

罗兴华

（宜宾通泰商品混凝土有限公司，四川 宜宾 644100）

1 引言

混凝土作为建筑工程领域中应用较为广泛、使用量较多的建筑材料，与其他建筑材料相比，具有价格低廉、适用范围广且耐久性好等优势，并且可以作为工业固体废物进行循环再利用。然而，随着混凝土的大量使用，其对我国的自然环境造成了一定程度的破坏，致使资源和能源的开发面临巨大危机。基于此，在我国建设可持续发展、环境友好型社会的背景下，绿色混凝土应运而生，绿色混凝土也成为建筑行业的必然选择。因此，相关部门应该充分发挥绿色混凝土的积极作用，使绿色混凝土朝着保护环境、节约能源和资源的方向发展，从而促进绿色混凝土与自然生态的协调发展，不断深化与落实可持续发展的理念。

2 绿色混凝土的含义及分类

2.1 绿色混凝土的含义

现阶段，绿色混凝土在学术界没有统一的定义。具体来说，1998年吴中伟院士首次提出绿色高性能混凝土的概念，并对其性能、特点进行了讨论。通常认为，绿色混凝土是材料科学与技术的进步和社会可持续发展的必然产物，是具有环境协调性和自适应特性的先进土木工程材料，能够满足混凝土可持续发展的要求，有效减少对环境的污染，促使混凝土与自然生态系统协调发展。与传统混凝土相比，绿色混凝土具有更高的强度和更好的耐久性，并且具有丰富的资源可供选择，其可以利用大量废弃的工业资源，实现可再生资源的循环利用，减少有害物质的排放，实现低碳减排目标。应用绿色混凝土的建筑适合人们居住，对人体的危害较小。除此之外，吴中伟院士对绿色发展进行了简单阐述，其不仅可以节约资源和能源，而且不会破坏环境，有利于人与环境和谐共处。其除了能够满足当代人的需要，还能够避免危害子孙后代的利益，满足可持续发展的需要。只有满足上述具体条件的混凝土，我们才能说其是真正意义上的绿色混凝土。

2.2 绿色混凝土的分类

2.2.1 绿色高性能混凝土

绿色高性能混凝土的概念由吴中伟院士于1998年首次提出，其性能是传统混凝土无法比拟的。绿色高性能混凝土一经提出，就成为建筑工程行业的热门话题。绿色高性能混凝土是指一种能够有效保护环境和生态资源，符合我国可持续发展目标的高性能混凝土。真正的绿色高性能混凝土应属于节能型混凝土，所使用的水泥必须为绿色水泥，其主要特点是可以节约水泥和处理电厂废弃物，有利于节约能源和资源，改善温室效应，为人类带来更多的经济和环境效益。

2.2.2 再生骨料混凝土

再生骨料混凝土是指将废混凝土、废砖块、废砂浆作为骨料，加入水泥砂浆拌制的混凝土。虽然再生骨料混凝土具有节约资源和能源的效果，但再生骨料相比于天然骨料在孔隙率、吸水率和强度等方面存在一定的差异，且再生骨料混凝土具有一定的使用年限，达到一定的使用年限后需要及时修复或拆除，否则会产生一定的危害。在此过程中，可以对许多建筑垃圾进行回收利用。在对拆除后的建筑材料进行分类挑选后，其可以作为再生材料再次用于建筑建设。通过这种循环利用的形式，不仅可以有效地解决建筑建设产生的废弃材料问题，还可以减少运输量和对天然材料的使用。因此，再生骨料的运用成为绿色混凝土可持续发展的措施之一。

2.2.3 环保型混凝土

传统混凝土生产对产品密度的要求较高，这极易导致混凝土结构的渗透性不足，在生产中消耗大量能源和资源，并产生大量有毒气体，导致城市热岛效应不断加剧，人类生存环境日趋恶劣，对人类赖以生存的环境构成严重威胁。因此，研发一种既能节约资源和能源，又能平衡生态环境和经济发展的新型环保混凝土势在必行。应用环保型混凝土，有利于有效地解决环境问题，满足人们对建筑结构材料的要求，同时，避免传统混凝土造成的环境污染，这是目前混凝土发展的方向之一。

3 普通混凝土存在的问题

3.1 消耗大量资源

传统混凝土的主要材料是水泥，水泥在生产中需要大量的骨料，这将消耗大量的煤炭资源和电力资源。全世界混凝土年使用量大约为70 亿吨，每1 m3的混凝土需要0.40～0.45 t 水泥，对自然界中物质和能量的消耗较大。

3.2 对环境产生负面影响

长期以来，水泥厂大量的污染物排放带来了较为严重的环境污染问题。在生产水泥的过程中会产生大量的有害气体，极易对环境造成污染。其中，二氧化碳的排放量较大，水泥生产过程既包括过程本身的二氧化碳排放，也包括所有所需能源的额外二氧化碳排放。二氧化碳是造成温室效应的主要因素，制造水泥这一建筑材料所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的7%，是制造温室效应的主要源头。

3.3 混凝土的耐久性不足

混凝土自身的耐久性是影响其可持续发展的一个重要因素。现阶段，国外因混凝土耐久性不足而造成的各类问题越来越多。美国现存的全部混凝土工程的价值约6 万亿美元，每年用于维修的费用高达300 亿美元，混凝土的耐久性差已成为建筑行业的重要问题之一。因此，如何实现传统混凝土的绿色发展已成为现阶段亟待解决的问题，只有解决传统混凝土存在的问题，才能真正促进绿色混凝土的可持续发展。

4 绿色混凝土生产与应用的必要性

绿色混凝土作为当前建筑工程行业发展中的“新宠”，是建筑业发展的必然结果，绿色混凝土的广泛生产和应用对建筑工程行业的发展十分必要。

首先，绿色混凝土的应用满足了现阶段建设环境友好型社会的实际需求。随着工业生产规模的扩大，其对环境的破坏日益严重，造成大面积的环境污染，自然灾害频发，对人类的生存环境造成巨大破坏。鉴于此，人们开始意识到保护自然环境是保护人类生存的基础。因此，环境友好型社会这一概念被提出，其也成为我国当前发展的一个重要方向。绿色混凝土的应用可以有效减少污染物的排放，节约能源，其对环境保护具有深远的意义，满足可持续发展及建设环境友好型社会的需要。

其次，绿色混凝土的生产和应用可以有效地引导建筑工程的环保化和创新性开展。在混凝土尚未成为建筑工程领域广泛使用的建筑材料之前，应用建筑材料进行施工带来的环境问题非常严重，在创建生活空间的同时，为生态环境带来了负面影响。建筑工程与环境保护之间的矛盾日益突出，使得建筑工程行业只有走创新和环保之路，才能缓解矛盾。绿色混凝土的生产及其在建筑工程中的广泛应用可以有效地发挥行业示范作用，它不仅可以缓解当前建筑工程行业对环境造成的破坏和污染，还可以促进建筑工程朝着环保和创新的方向不断发展，促进和谐社会的构建。

最后，绿色混凝土的生产和应用是建筑工程发展的必然趋势和结果。近年来，建筑工程行业的发展耗费了大量的资源，破坏了生态环境，这些问题已经成为阻碍环境友好型社会构建的难题。使用绿色混凝土不仅可以充分发挥其所有功能和作用，而且可以解决资源浪费、建材浪费和环境污染等问题。通过对工业废料的回收利用，能够达到降低成本、提高效益的目的，为建筑业行业创造更多的经济效益。

5 绿色混凝土建筑材料可持续发展的策略

5.1 加大绿色混凝土的推广力度

可持续发展战略是我国结合基本国情和发展实际提出的，关系到国家和社会的发展。

首先，政府部门应在践行这一战略的过程中发挥引导作用，促进绿色混凝土材料的发展，淘汰高能耗、高污染材料，严格禁止市场上不合规的环境污染材料的生产和流通，加大对违法企业的处罚力度，提升执法效能，减少相关污染材料的生产。

其次，加大对绿色混凝土材料的支持力度，借助供给侧结构性改革支持新材料市场的优化发展，增加环保材料补贴，提高环保材料在市场中的份额。

最后，鼓励开发商使用高性能绿色环保材料，在施工现场加大对绿色环保和可持续发展重要性的宣传力度，使绿色混凝土在建筑工程领域的各个环节得到充分重视，在绿色混凝土的生产和应用中推动可持续发展理念的贯彻落实，加快环保材料的推广，实现可持续发展的战略目标。

5.2 人工集料替代天然骨料

在混凝土的生产过程中，需要添加大量骨料，且骨料主要来自大自然。众所周知，地球所拥有的自然资源是有限的，而且大多数是不可再生资源，大自然无法承受常年无节制的资源索取，否则会给环境带来无法估量的危害。例如，生产混凝土需要大量的砂石，砂石的来源是开山取石和挖取河砂，长期不加控制的挖掘和开采活动将对自然环境造成严重破坏，导致许多地方的砂石枯竭。基于此，市场上开发了大量新型人工骨料，因为人工骨料中的原材料来源比较广泛，不仅包括天然原材料，而且包括城市垃圾、工业废料和下水道的污泥等。通过对废弃物的回收利用，可以有效减少对自然环境的破坏和对自然资源的消耗，促进人与环境建立更加友好的关系，推动人与自然和谐共处。

5.3 大量使用矿物掺合料

研制与生产绿色混凝土能够明显地改善传统混凝土的性能，加之生产绿色混凝土所需的矿物掺合料不仅收集渠道广泛，而且价格较为低廉，耗水量相对较小，活性较高，具有较强的硬度，具有较为明朗的应用前景。此外，这些矿物掺合料不仅收集渠道广泛，而且价格较为低廉，耗水量相对较小，活性较高，具有较强的硬度。因此，矿物掺合料可以取代水泥并在绿色混凝土生产中发挥相应的作用，大量添加矿物质可以节约水泥的用量。同时，由于这些矿物质是对工业废渣的循环再利用，因此，其具有很好的环保性能，能够有效减少对环境的污染。

5.4 合理应用减水剂

减水剂是混凝土生产中的重要添加剂，其可以有效地提高混凝土的性能，节约能源和资源。在冬季的混凝土施工中应用减水剂可以创造更多的经济效益。

首先，在混凝土中增加减水剂，能够保证混凝土从生产到施工现场的运输中流动性不损失与和易性不变；其次，将减水剂融入混凝土中能够改善混凝土的和易性，适当性地增加混凝土的粘聚性和保水性，有效杜绝混凝土出现堵管现象；最后，在混凝土中应用减水剂可以满足不同条件下混凝土早期强度、抗冻性和抗渗性的生产要求，提高混凝土的耐久性。但是由于氨基磺酸盐与萘系减水剂等传统减水剂的使用会对室内环境造成严重污染，对人体健康造成极大危害。鉴于此，目前使用的减水剂是聚羟基酸高性能减水剂，可以解决传统减水剂对环境的污染问题。聚羟基酸高性能减水剂具有较为显著的优势，能够满足绿色混凝土的应用要求，促进其可持续发展。因此，有必要在我国建筑工程行业推广和应用聚羟基酸高性能减水剂。

5.5 提高混凝土的耐久性

常用的普通混凝土通常具有耐久性不足的缺点，建筑的使用年限为50～100年，然而其中部分建筑项目经过10～20年的使用就需要进行维修、重建等，造成了大量资源、能源和财力的浪费。在当前阶段，混凝土应具有较长的使用寿命，以更好地提高资源和能源的利用效率，从而减少对环境和生态的影响，落实可持续发展战略。鉴于此，在生产绿色混凝土时，一是注重绿色混凝土配制参数的合理选择和配制过程中主要技术的有效应用；二是合理选择和应用外加剂，减少碱集料反应，延长混凝土的使用时间；三是科学设计混凝土保护层的厚度，增强混凝土的耐腐蚀性；四是合理运用高掺量粉煤灰混凝土的配合比设计方法，配制低收缩、无裂缝、耐久性混凝土。通过采取上述措施，在应用绿色混凝土的过程中可以在一定程度上减少收缩和裂缝问题，确保生产的混凝土具有较高的耐久性。

6 结语

综上所述，混凝土以其自身的优势在建筑业中占有重要地位。为满足社会和工业发展的需要，绿色混凝土的生产与应用已成为时代发展的必然趋势和结果。因此，相关单位有必要促进绿色混凝土的可持续发展，因为绿色混凝土的使用不仅是对传统混凝土材料的创新，也是建筑工程行业对绿色环保发展理念的贯彻落实，满足了可持续发展理念在建筑工程行业发展中的具体要求。