研究与探索:大力发展绿色高性能混凝土

　　一、绿色高性能混凝土的含义

　　高性能混凝土是一种高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量管理的条件制成的。除了水泥、水、集料以外，高性能混凝土采用低水胶比和掺加足够的细掺料与高效外加剂。高性能混凝土应同时保证下列诸性能：耐久性、工作性、各种力学性能、适用性、体积稳定性和经济合理性。所以高性能混凝土不仅在性能上比普通混凝土大大改进，在节约能源、资源、改善劳动条件，经济合理等方面，尤其在利用工业废渣保护环境方面有着十分重大的意义，因此，将发展成为一种可持续发展的绿色材料。

　　作为一种材料或产业，节约资源也是为了本身能够持续存在和发展，水泥与混凝土为当代最大宗的人造材料，对资源的消耗和环境的影响均十分巨大。混凝土能否长期作为最主要的结构材料，关键在于能否作为绿色材料，所以绿色高性能混凝土的发展方向是混凝土的未来，因它能节约更多的资源能源 ，将对环境的破坏减到最小，这不仅为了混凝土与建筑工程的持续发展，也是人类的生存发展所必需,是大有可为。

　　二、绿色高性能混凝土的特征和发展前景

　　绿色高性能混凝土具有下列特征：

　　1、更多的节约熟料水泥，减少环境污染

　　波特兰水泥生产对环境破坏严重，每生产一吨波特兰水泥就会生产一吨CO2 ，排放的大量CO2是环境代价最高的“温室效应”。但水泥基材料作为主要的建筑结构材料需要与日俱增。因此，除改变波特兰水泥品种，改进生产工艺，降低能耗外，应该在应用技术方面来一次突破。发展绿色高性能混凝土是当前最有效的途径，用大量工业废渣作为活性细掺料代替大量熟料，最多可达60%?80%，在绿色高性能混凝土中不是熟料水泥而是磨细水淬矿渣和分级优质粉煤灰、硅灰等，或它们的复合，成为胶凝材料的主要组分，生产这种与环境相容的胶凝材料，比起波特兰水泥生产，大大减少CO2的排放，也节约能源资源，还可节省大量生产波特兰水泥的工厂的基建投资。

　　2、更多的掺加工业废渣为主的活性细掺料

　　对改善环境，节约资源、节约能源，效果十分明显，我国钢铁厂每年大量排放水淬矿渣多用作水泥混合材料，但因细度不够，在活性未发挥，掺量也较少，只起到微集料作用，实在是一大浪费。我国粉煤灰产量随着火电事业迅速增加，其中适用于高性能混凝土的优质粉煤灰也大量增加，这是我国发展绿色高性能混凝土的有利条件。1995年加拿大能源矿产部开发高掺量粉煤灰混凝土，粉煤灰占胶凝材料总量的55%? 65%。在掺加适量超塑化剂，能制得工作性、耐久性与力学性能均优的高性能混凝土。如将几种活性细掺料复合使用，则效果更好，达到多掺多代节料、节能，改善环境等绿色高性能混凝土的目的，还具有降低温升，改善体积稳定性和耐蚀耐磨等优点。

　　3、更大地发挥高性能优势减少水泥和混凝土的用量

　　利用高性能混凝土的高强早强来减小截面，降低自重，节省模板与工时，在高层建筑与大跨度桥梁中会收到很大效益，减少材料生产与运输能耗，保证和延长安全使用期。

　　三、我国水泥发展中的成绩与问题

　　随着建设的迅猛发展，我国水泥产量增长特快，50年代初，生产不足300吨，1980年达到1亿吨，1985年超过2亿吨，1995年达4.5亿吨，1996年为4.9亿吨，其中3/4为高耗低效，污染严重的小水泥，当产量超过2亿吨时，吴中伟院士就怀疑中国是否需要和是否应该生产这样多的中低标号为主的波特兰水泥。世界环发大会后，尤其1994、1995年我国相继提出可持续发展战略后，吴中伟院士开始研究水泥与混凝土生产带来的环境保护问题，提出“环保型高效水泥基材料”后来改为“绿色高性能混凝土”，呼吁大家重视。

　　但是1997年我国水泥产量超过世界总产量的1/3，现在我国水泥产量已达9亿吨，其中熟料水泥为6亿吨，外掺料为3亿吨，占世界的1/2，则水泥工业为地球大气层增加巨大的CO2积存量，对环境的影响之大无法估量。现在各国政府提出温室气体排放量的限制计划，波特兰水泥与常规混凝土必将受到愈来愈严格的限制，1997年国家建材局提出水泥工业上大改小，对小水泥“淘汰、限制、改造、提高的正确方针，但是没有把发展绿色高性能混凝土作为一项措施，水泥产量仍迅速上升，多生产几亿吨熟料水泥，每年就多排放几亿吨CO2，还多花几亿元的基建投资。

　　虽然建设水泥厂的基建投资在不断降低，根据1997年中国建材的报道新型干法生产使得吨投资高达1000?1200元，建设一个2000吨/日新型干法生产线的总投资高达6?7.2亿元，当时借贷建厂要付高额利息，这对企业无疑是一个沉重的负担，因此，提出创建经济型新型干法生产线，吨投资可降至400元左右，取得很大进步。

　　但早点大力推广绿色高性能混凝土，就可减少2亿吨的塑料水泥厂的建设，即可节约600?800亿元的投资，每年可少排放2亿吨CO2。

　　高性能混凝土与现有的掺混合材水泥混凝土有本质差别，不仅表现在性能的悬殊上。高性能混凝土必须向绿色高性能混凝土发展。

　　绿色高性能混凝土是水泥与水泥基材料走可持续发展道路的正确方向，在我国尤为紧迫，必须加紧科研，不断创新。

　　实现上述设想，需要进行大量组织、协调、推广等工作，还要依靠科技进步，进行下列课题研究：

　　1、对掺合料的超细粉磨技术；

　　2、开发细掺料资源，分类研究与复合化；

　　3、高效外加剂，外加剂复合化与匹配问题；

　　4、基础研究如水泥改型、改性等；

　　5、高性能水泥的研发改性。