[灵石NO3]绿色高性能混凝土技术研究浅析

混凝土技术的优劣是以强度作为主要依据的。特别是上世纪70年代末，由于减水剂和高活性混凝土掺合料的开发和应用，使高强混凝土的制备进入了一个新阶段，采用普通混凝土施工工艺，已能较容易配制出80～100MPa的高强混凝土。但是，随着破坏造成的结构崩塌事故在各地接连发生，使人们意识到混凝土强度增加带来的脆性问题已影响到高强混凝土的使用安全。特别是诸如海洋、核电站、高层、大跨度建筑工程领域提出的各种苛刻的要求，迫使混凝土朝着高性能化方向发展。目前，混凝土的高性能化已引起各国土木建筑与材料工程界的高度重视。据预测，今后的100～200a内，混凝土将成为最主要的工程结构材料，而高性能混凝土将占主导地位。长期以来，混凝土一直被认为是坚固耐久的材料，但实践证明普通混凝土并不总是耐久的。许多国家当初修建的一些基础设施工程已进入老化期，其维修和更新不仅耗资巨大而且影响社会生产和生活秩序。如何改善混凝土的耐久性和解决混凝土的脆性问题，配制出工作性能优良、使用寿命长于100a甚至达到200～300a的高性能混凝土，成为非常迫切的重要课题。

一、高性能混凝土的定义与特征

1990年5月，美国国家标准与技术研究院（NIST）与美国混凝土协会（CAI）召开会议，首次提出高性能混凝土（HPC）这个名词。对高性能混凝土至今国际上没有一个公认的定义，美国和加拿大的学者强调并侧重的是硬化后混凝土的性能，特别是耐久性；而日本学者则重视混凝土在新拌状态的高流动性与自密实性。综合各国学者的意见，高性能混凝土既然名之为“高性能”，就意味着能体现工程设计和施工所要求的综合的优异的技术特性。具体体现在：1、具有高抗渗性（高耐久性的关键性能）。2、具有高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度应变率和高弹性模量）。3、具有适当的高抗压强度。4、具有良好的施工性能（高流动性、高粘聚性、达到自密实）。

二、混凝土材料发展带来的问题

资料表明，从公元前2世纪采用天然火山灰、石灰、碎石拌制天然混凝土开始，用于一般的民用建筑，到1824年，英国人JAspdin发明了波特兰水泥，即烧制硅酸盐水泥、1861年，法国花匠J.Manier发明了制造钢筋混凝土结构的方法，1867年出现钢筋混凝土结构构件，1940年开始采用了预应力混凝土技术，从此混凝土技术有了突飞猛进的发展，为建造高层建筑和大跨度桥梁提供了物质基础。这个时期的混凝土性能，大多以满足强度要求和如何获得较高强度的混凝土，作为科研和生产的主要工作目标。

进一步的研究成果表明，如今，尚且没有能够完全取代混凝土作为结构材料的其它材料，混凝土材料在今后50年内还将是应用最广、用量最大的建筑材料。目前，全世界水泥年产量达15亿吨以上，我国水泥年产量达5.1亿吨，占世界产量的三分之一。

由水泥作为主要胶凝材料的混凝土，其特殊的性能及施工工艺的简单易行，已成为现代工程建设、影响人们生活方式的主要建筑材料。然而，工业技术的发展源于它的发展基础、且由于同时存在着它自身发展过程的缺欠，存在着人们认识能力的原因等，使得混凝土材料在给我们带来现代文明的同时，也造成许多问题。如资源的无节制的消耗和生产带来的环境污染问题。不能不引起各方面的极大关注和重视。

混凝土结构的耐久性能与其工作环境有关，工程实践表明，在长期环境因素作用下，混凝土构件远低于设计寿命，这不仅是原设计理论估计的不足，也反映了环境变化的复杂性。因此，混凝土构建过早的出现裂缝甚至倒塌。混凝土耐久性达不到要求，要花费大量财力用于工程维修和重建，如在美国，今后混凝土工程维修和重建费用高达3000亿美元。配制新的混凝土和拆除建筑废弃的混凝土，都将增加能源消耗和环境负担。仅美国每年大约有6000万吨废弃混凝土，日本每年约有1600万吨废弃混凝土，我国的情况也未必乐观。可见废旧建筑材料的数量之大，令人惊叹。

综上所述，发展高性能混凝土，必须综合评价和协调混凝土对原材料、土地、水和劳动力等资源消耗、能源消耗和环境付出的代价与经济社会效益和人类生存的长远利益，走可持续发展道路。

三、有关可持续高性能混凝土技术的探讨

可持续发展是人类社会发展中的重要认识成果，其本质是努力应用科学的、技术的和经济的知识，去消除由于无节制的技术发展所造成的负面影响。可持续发展的主要方面是通过保护和不必要的消耗来更有效地利用资源，控制使用资源，使其可达到良性循环，或利用消耗材料的数量达到最小限度。因此，高性能混凝土材料的可持续发展，其出路在于应用现代混凝土的科学技术来增加混凝土的使用寿命，同时提高材料和构件的耐久性，尽量减少造成修补或拆除的浪费，尽可能的利用工业副产品和废弃物，尽量减少自然资源和能源消耗，减少对环境的污染。