生態(tài)混凝土的研究及應(yīng)用

　　1 引言
　　進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會(huì)面臨前所未有的三大嚴(yán)重問題，即人口急劇增長、資源和能源過度消耗、環(huán)境日益惡化，嚴(yán)重威脅著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人類自身的生存。走可持續(xù)發(fā)展道路已成為全世界的共識(shí)?？沙掷m(xù)發(fā)展的主要方面是:在減少對(duì)環(huán)境污染的同時(shí)，通過保護(hù)和減少浪費(fèi)來更有效地利用能源和材料。

　　作為21世紀(jì)用量最大的建筑材料——混凝土，與上述的資源、環(huán)境問題密切相關(guān): (1)混凝土的生產(chǎn)要消耗大量能源和資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年要開采50億t以上的礦物質(zhì)材料來生產(chǎn)水泥和混凝土，為此將破壞自然景觀，改變河床位置及形狀，造成水土流失或河流改道等嚴(yán)重后果。另外，生產(chǎn)水泥和砂石的開采、破碎及運(yùn)輸過程也都需要耗費(fèi)大量能量。(2)生產(chǎn)水泥時(shí)，會(huì)排放出CO₂等有害物質(zhì)。目前全世界每年CO₂的排放量大約為100億t，其中由于生產(chǎn)水泥而產(chǎn)生的CO₂氣體約占10% ，是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要原因。(3)舊混凝土的循環(huán)利用難度大。與金屬材料、高分子材料相比，混凝土解體再循環(huán)利用難度大，循環(huán)利用成本較高。(4)傳統(tǒng)混凝土材料的密實(shí)性使各類混凝土結(jié)構(gòu)缺乏透氣性和透水性，調(diào)節(jié)空氣溫度和濕度的能力差，產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”，地溫升高等，使氣候惡化。降雨時(shí)不透水的混凝土道路表面容易積水，雨水長期不能下滲，使地下水位下降，土壤中水分不足、缺氧，影響植物生長，造成生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)。

　　由上可見，混凝土工業(yè)要實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展必須節(jié)約資源、能源、減少對(duì)環(huán)境的污染，發(fā)展生態(tài)混凝土;也就是說，不僅要提高混凝土的使用壽命，使其具有優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性，降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷，還要考慮自然循環(huán)、生物保護(hù)和景觀保護(hù)等生態(tài)問題。

　　2 生態(tài)混凝土的概念
　　生態(tài)混凝土的概念是日本混凝土工學(xué)協(xié)會(huì)于1995年提出的。所謂生態(tài)混凝土是通過材料研選、采用特殊工藝制造出來的具有特殊結(jié)構(gòu)與表面特性的混凝土，既能減少環(huán)境負(fù)荷，與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，又能為環(huán)保作出貢獻(xiàn)。

　　生態(tài)混凝土實(shí)質(zhì)上就是把混凝土技術(shù)與自然環(huán)境相結(jié)合，使混凝土生態(tài)材料化。就是從過去對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性要求，進(jìn)一步與環(huán)境問題結(jié)合起來，降低環(huán)境負(fù)荷，與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)，提高與保存環(huán)境景觀。所以，生態(tài)混凝土的特征可歸納如下：(1)具有比傳統(tǒng)混凝土更高的強(qiáng)度和耐久性，能滿足結(jié)構(gòu)物力學(xué)性能、使用功能以及使用年限的要求； (2)具有與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性，減輕對(duì)地球和生態(tài)環(huán)境的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)非再生型資源的循環(huán)利用；(3)具有良好的使用功能，能為人類構(gòu)筑溫和、舒適、便捷的生活環(huán)境。

　　生態(tài)混凝土可分為環(huán)境友好型和生物相容型兩類。環(huán)境友好型是指在生產(chǎn)和使用過程中可降低對(duì)環(huán)境負(fù)荷的混凝土;生物相容型是指能與動(dòng)物、植物等生物和諧共存的混凝土。

　　3 生態(tài)混凝土的應(yīng)用
　　3.1 減輕環(huán)境負(fù)荷型生態(tài)混凝土
　　減輕環(huán)境負(fù)荷型混凝土，是指在生產(chǎn)、使用直到解體過程中，能夠降低環(huán)境負(fù)擔(dān)或通過改善其性能來降低環(huán)境負(fù)擔(dān)的混凝土。從利用高爐礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣作為水泥的混合材料、混凝土的摻合料，到開發(fā)利用高流態(tài)、自密性、高強(qiáng)度、高性能混凝土，從生態(tài)水泥、再生骨料混凝土到具有吸音性、調(diào)溫功能、能夠吸收有害氣體以及能儲(chǔ)蓄熱量的混凝土，均屬于減輕環(huán)境負(fù)荷型混凝土。下面僅介紹幾種。

　　3.1.1 生態(tài)水泥
　　生態(tài)水泥(ECO2Cement)是指采用城市垃圾焚燒灰、下水道污泥和工業(yè)廢棄物作原料，經(jīng)過處理、配料、燒成、粉磨等工藝，制成的一種新型水泥。這種水泥有利于解決廢棄物處理、石灰石資源和減少CO₂排放量等問題。例如，生產(chǎn)1t生態(tài)水泥熟料時(shí)，需要垃圾焚燒灰0.5t (城市垃圾5.5t燒成后產(chǎn)品) 、脫水后的下水道污泥0.3t、補(bǔ)充石灰石等天然原料0.3t。