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　　關鍵詞：綠色高性能混凝土，常規混凝土，發展趨勢，可持續發展

　　0 引言
　　
　　從有普通混凝土開始至今已有180余年歷史，隨著科技的發展，人們生活水平的提高，普通混凝土所建的建筑已經遠遠不能滿足人們日益增長的住房和社會發展的需求。至今，我國是世界上使用水泥和混凝土最多的國家，我國水泥的總產量超過全世界水泥總產量的1／2。盡管水泥和混凝土為我國的經濟發展和社會進步做出了不可估量的貢獻，同時也給環境造成了重大污染，對資源也造成了巨大浪費，嚴重影響了我國混凝土行業的可持續發展。綠色高性能混凝土的提出者是吳中偉先生，綠色高性能混凝土簡稱為GHPC(Green High Performance Concrete)。綠色高性能混凝土不僅對建筑的外觀有所改善，對混凝土的耐久性和功能也有很大改善，對環境污染較小，節約資源與能源。因此改善普通混凝土被再一次提上日程，21世紀，混凝土技術的發展面臨著前所未有的巨大挑戰。
　　
　　隨著建筑設計與結構設計的發展，各種超大、超高、超長型混凝土構筑物，以及在極端環境下使用的混凝土結構，比如跨海大橋、海底隧道核反應堆等工程的建造量不斷增加。這些工程施工難度很大，其所處環境惡劣，維修難度大，因此要求其施工性能好，盡量在澆筑時減少缺陷，耐久性能好，其使用壽命長。由于面臨著種種困難，增強混凝土的各種性能已經迫在眉睫。
　　
　　綠色高性能混凝土是近幾年才迅速發展起來的一種新型混凝土材料，其性能的設計理念主要考慮到耐久性、節能環保和可持續發展等諸多考慮因素。在我國，吳中偉先生曾指出：未來傳統混凝土應該是向著綠色高性能混凝土發展。其綠色代表：1)能源消耗少、對環境的破壞和污染少；2)簡化其制作工序，減少二次污染，對廢棄物的重新利用，實現可持續發展。
　　
　　1 發展GHPC的意義
　　
　　目前，我國使用的水泥大部分為波特蘭水泥(PC-Portland cement)和常規水泥(NC-Normal concrete)，其制造過程中均產生大量溫室氣體CO₂和其他有害氣體，比如CO，SO₃，HCl等和其他重金屬物質，比如Pb，Hg等。其中，排放的溫室氣體CO₂是使全球溫度變高的主要元兇。制造1t熟料水泥幾乎需要排放1t的二氧化碳，用這樣的代價來帶動社會經濟的發展和社會的進步，已經嚴重危及到人類的生存和生態環境的破壞，遠遠達不到我們所倡導的可持續發展、資源節約型社會和環境友好型社會。
　　
　　美國國家標準與技術研究院(NIST)和美國混凝土協會(ASI)在1990年5月召開會議，第一次提出了高性能混凝土(HPC—High Performance Concrete)的概念。HPC是由優質水泥，集料，水和活性細摻料與高效外加劑搭配組合而成，它是一種具有優良耐久性、優良工作性、高強度的優良混凝土。但是各國所定義HPC的概念不同，綜合諸多國家的定義，HPC可以定義為一種新型高技術混凝土，大幅度提高普通混凝土性能的前提下，采用現代混凝土科學技術，選取優質材料，在合理的質量管理體系的條件下制作而成的。因此，HPC不僅在性能方面超越NC，在節約資源、能源等方面，特別是在利用工業廢渣、環境保護方面有著不可估量的重大意義，是一種可持續發展的建筑材料。
　　
　　作為一種建筑材料，能夠節約能源和資源已經為人類的可持續發展做出了不小的貢獻，水泥和混凝土是當代產量最高的人造材料，預計到2015年全國水泥產量將超過30億t，混凝土將超過90m3～100m3(225億t一250億t)，對能源資源的消耗和對環境的破壞均十分巨大，混凝土能否成為最主要的建筑材料，其關鍵因素是能否成為綠色建筑材料。因此，GHPC是到目前為止建筑材料的終極目標和方向。所以，GHPC是混凝土的發展方向也是混凝土的未來。發展GHPC是為了人類的生存和發展，也是為了混凝土和建筑工程材料的可持續、健康的發展。
　　
　　2 GHPC的優化設計
　　
　　2.1 GHPC的材料來源
　　
　　為了使配制出來的混凝土可以滿足所使用要求的強度和耐久性，選擇適當的材料和配合比是至關重要的。在這里我舉一個關于GHPC綠色的例子，維持可持續發展近幾十年，我國的建筑行業蓬勃發展，舊建筑的拆除新建筑的興建成為建筑行業的一種必不可少的趨勢。同時，拆除的舊建筑產生了大量的建筑垃圾，據不完全統計，每年產生的建筑垃圾已經遠遠超過1億t。處理這些建筑垃圾，不僅需要大量的人力、物力，同時還需要大量的空間來陳放這些垃圾，減少了人類活動的空間，同時也對生態環境造成了不同程度的破壞。如果能把建筑垃圾使用到新建建筑上，就實現了對其綠色的要求。
　　
　　把建筑垃圾搗碎做成混凝土的骨料，其主要成分為廢棄的混凝土塊和廢棄磚石。和傳統混凝土骨料相比，搗碎后的建筑垃圾離散性較大、骨料粗細不均、成分復雜、裂縫多、含泥量大等。如何選擇可用的再生骨料成為了眾多研究者苦惱的問題。
　　
　　2.2 骨料的分類
　　
　　再生骨料按照尺寸分類可以分為再生粗骨料和再生細骨料。一般把尺寸大于4.75 mm的定義為再生粗骨料，4.75 mm以下的定義為再生細骨料。如果用再生骨料完全取代天然砂石作為骨料，則稱為全級配再生骨料。本文主要研究的為再生細骨料的基本性能。
　　
　　2.3 再生細骨料的基本性能
　　
　　本試驗按照JGJ 52-92普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法執行。實驗內容主要包括：壓碎指標、顆粒級配、表觀密度、含泥量、堆積密度、含水率和吸水率。其骨料為人為篩分而成，其中含70％的廢棄混凝土和30％的廢棄磚。再生細骨料的尺寸大部分為0.070 mm～4.75 mm。利用篩分法對其進行篩分得到其細度模數為2.5，屬于中砂，Ⅱ區級配區，具體如表1所示。

　　
　　天然細骨料的表觀密度比再生細骨料的要大，而吸水率則比再生細骨料的要少很多，其再生細骨料的物理性能見表2。

　　
　　2.4 摻入粉煤灰對GHPC性能的影響
　　
　　1)坍落度
　　
　　水泥用量固定在286 kg／m³的情況下，膠凝材料中粉煤灰的含量越高，坍落度會出現一定的波動，在膠凝材料中粉煤灰的含量為39％時，其擴展度和坍落度均達到最大，擴展度為600 mm，坍落度為240 mm，保水性和粘聚性均良好。在GHPC中摻入粉煤灰可以提高其和易性。
　　
　　2)強度
　　
　　固定水泥用量為286 ks／m³不變，隨著粉煤灰的含量越高，其28 d的強度在26.2 MPa～33.0 MPa變化，總的來說，GHPC 7 d的強度在28 d強度的70％以內，早期強度增加的較慢。
　　
　　3)抗氯離子滲透性
　　
　　隨著粉煤灰含量的增加，其抗氯離子滲透性變化不明顯，因此，其高空隙率是決定混凝土密實度的最主要因素。
　　
　　4)抗碳化性
　　
　　隨著粉煤灰含量的增加，其抗碳化深度變化不大，碳化的深度僅為10 mm～13 mm，雖然抗碳化能力弱，但是可以滿足規定要求。
　　
　　5)抗凍性
　
　　隨著粉煤灰含量的增加，抗凍性能并沒有得到明顯的改善。
　　
　　3 GHPC的工程應用
　　
　　近些年，以低水泥用量、低用水量、低水膠比、大比例的加入礦物摻合料的GHPC技術在國內外得到廣泛的應用。
　　
　　比如，國家游泳中心總建筑面積為6.5萬m²—8萬m²，總造價為1億美元左右。它是北京奧運會三個主要場館的第一個動工項目。其梁結構主要為預應力混凝土梁，大梁的混凝土強度等級為C40，梁板的混凝土強度為C30，其支撐的強度為C50。其中，澆筑的8根預應力混凝土大梁，就屬于大體積混凝土，因為結構面積大，增加水泥用量其放出的水化熱產生的較大溫度變化和收縮作用，因此會產生溫度梯度造成大體積混凝土出現裂縫。為避免出現裂縫并且符合強度要求，不僅需要改進施工技術，改變混凝土的配方比，同時還要加入適量的外加劑，因此采取了GHPC，有效的避免了裂縫的產生，并且可以完全達到其強度的需求。
　　
　　4 結語
　　
　　GHPC是未來混凝土的發展方向，也是我國建設資源節約型社會和環境友好型社會的具體體現。我國的GHPC發展還很不成熟，與西方發達國家和日本等國的研究還有些差距，在他們研究的基礎之上我們再深入研究。因此，在發展和普及GHPC上，我們還有很長的路要走，為我國的發展和混凝土行業的發展做出一份貢獻，使GHPC為我國帶來更大的社會效益和經濟效益。
　　
　　參考文獻：
　　
　　[1] 吳中偉．綠色高性能混凝土與科技創新[J]．建筑材料學報，1998(1)：97-99．
　　
　　[2] 吳中偉．綠色高性能混凝土——混凝土的發展方向[A]．土木工程學會高強與高性能委員會高強與高性能混凝土研討會[C]．1997．
　　
　　[3] 覃維祖．大力發展綠色高性能混凝土[J]．建筑技術，2005(1)：12．

編輯：金哲