生态混凝土

生态混凝土的发展

摘要：本文主要介绍了生态混凝土的概念，分类及用途，以及国内外生态混凝土的发展现状，再加以对比。生态混凝土又称环保型混凝土，目的是减少人类的建筑材料多大自然或周围环境造成的破坏，实现人类与大自然的和谐相处。生态混凝土在上世纪90年代被提出以后，快熟发展，形成了种类繁多，功能不仅相同的子类产品，能适应各种复杂环境对其性能的特殊要求。本文还列举了国内外的一些应用生态混凝土的实例，通过这些例子，我们能对生态混凝土的应用与功能加深理解，并对生态混凝土的未来进行展望。

关键词：生态混凝土概念分类应用发展研究

清洁、安宁、宜人的环境是全人类共同的愿望,也是人类可持续发展的基本要求。然而，生活在“混凝土森林”中的人类在享受人类大脑所创造文明的同时，也在遭遇由于制造混凝土给大自然所带来的环境恶化问题。日本大成建设技术研究所进行了连续4年的探索性研究 , 在1993年提出生态材料(Environment Conseious Materials )概念的基础上，1995年日本口夕夕一卜工学协会提出了生态混凝土(Environmentally Friendly Concrete / Ecoeonerete ) 概念。所谓生态混凝土是一类特种混凝土，具有特殊的结构与表面特性。它能减小环境负荷，与生态环境相协调，并能为环保做出贡献。

一、生态混凝土的概念

生态混凝土的名称不一致, 有的还称为环保型混凝土田, 其定义为既能减少给地球环境造成的负荷, 又能与自然生态系统协调共生, 为人类构造更加舒适环境的混凝土材料。生态混凝土具有如下特点: 具有比传统混凝土更高的强度和耐久性, 能满足结构物力学性能、使用功能以及使用年限的要求; 具有与自然环境的协调性, 减轻对地球和生态环境的负荷, 实现非再生型资源可循环性使用; 具有良好的使用功能, 能为人类构筑温和、舒适、便捷的生活环境。生态型混凝土只是生态混凝土的一种 , 即能够适应生物生长, 对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料。有关这类混凝土的研究和开发才刚刚起步, 它标志着人类在生产和使用混凝土材料的过程中, 要保护环境, 维护生态平衡的意识更加强烈, 对自己在建筑材料方面的开发研究工作提出了更高的要求。总而言之, 生态混凝土概念的提出标志着人类在处理混凝土材料与环境的关系中具有更加积极、主动的态度。

二、生态混凝土的分类

目前, 绿色生态混凝土可分为环境友好型生态混凝土和生物相容型生态混凝土两大类。

1.1环境友好型生态混凝土

环境友好型生态混凝土是指可以降低环境负荷的混凝土。目前, 主要通过以下3 种技术途径加以实现:

( 1) 在混凝土生产过程中的降低环境负荷这种技术途径主要通过固体废弃物的再生利用来实现, 例如, 采用城市垃圾焚烧灰、下水道污泥和工业废弃物作原料生产的水泥来制备混凝土。1997年日本秩父小野田公司利用城市垃圾焚烧灰和下水道污泥为主要原料(原料中70%为废弃物, 其中城市垃圾灰占40%～50%, 另补充石灰石原料20%～30%)生产出高强度水泥,并利用再生水泥制备混凝土。这

样不仅有利于解决废弃物处理、石灰石资源,还可以解决有效利用能源等问题。另外, 也可以通过将火山灰、高炉矿渣等工业副产物进行混合等途径生产混凝土,

排放

这种混合材料生产的混凝土有利于节省资源、处理固体废弃物和减少CO

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量。在这方面, 上海的粉煤灰综合利用率、利用量以及利用技术方面均处于国内前列。2003 年的利用量已经超过500万t, 综合利用率连续多年超过100%, 为上海市节约了近10 公顷土地和3亿多元的灰场建设处置费, 无论在社会、经济以及环境方面都取得了良好的效益。

还可以将废弃混凝土粉碎作为再生骨料使用, 随着旧建筑物的解体, 大量废弃物产生出来, 严重污染着人们赖以生存的自然环境。在西欧, 人均年产生废混凝土量约16～19t, 我国每年解体混凝土量约800万m3。仅香港地区，1998年建筑废弃物的排放量每天即高达32710t而这些废弃的混凝土往往被填埋在垃圾场

和地势低洼的地方,很少被利用。而且我国的混凝土年用量超过20亿t居世界之首, 其中骨料含量约占70%,为此要消耗大量自然资源，排出大量温室气体，对自然环境造成极大损害。这种再生混凝土可有效地解决建筑废弃物、骨料资源、石灰石资源、CO

排出等资源和环境问题。

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( 2) 在使用过程中的降低环境负荷

这种途径主要通过使用技术和方法来降低混凝土的环境负担, 使混凝土结构

排放量。中增加更多的“绿色”元素。就相当于节省了资源和能源, 减少了CO

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例如, 通过技术手段提高混凝土的耐久性, 使混凝土结构的使用寿命得到延长

而维修费用得到减少; 通过加强“绿色”设计, 使得混凝土结构得到优化、更趋合理。现在的设计有一种趋向于高安全储备。远远超过规范。要求, 作为结构中的主要受力材料的混凝土也不例外,这样其实是一种资源浪费.应进行安全性绿色设计, 做到有必要的安全即可,不盲目追求高储备;再有, 加强“绿色”施工管理提倡以节约能源、降低消耗、减少污染的产生量和排放量为基本宗旨的“绿色生产”, 对于推行建筑业的可持续发展战略, 推广“绿色建筑”有着不可忽视的作用。

( 3) 通过提高性能来改善混凝土的环境影响

这种技术途径是通过改善混凝土的性能来降低其环境负担。目前研究较多的是多孔混凝土, 也称为无砂混凝土, 它只有粗骨料而没有细骨料, 直接用水泥作为黏结剂连接粗骨料, 这种混凝土内部有大量连续的孔隙。其孔隙特性不同, 混凝土的特性就有很大差别。通过控制不同的孔隙特性和不同的孔隙率, 可赋予混凝土不同的性能, 如良好的透水性、吸音隔音性、蓄热性、吸附气体, 种植植物, 水质净化以及生物的生息。

1.2 生物相容型生态混凝土

这是指能与动、植物等生物和谐共存的混凝土。根据用途,这类混凝土可分为植物相容型生态混凝土、海洋生物相容型生态混凝土、淡水生物相容型生态混凝土以及净化水质用混凝土等。植物相容型生态混凝土利用多孔混凝土的透气、透水等性能, 渗透植物所需营养,生长植物根系这一特点来种植小草、低灌木等植物,用于河川护堤的绿化,美化环境。20世纪90年代初期,日本最早开始研究植被混凝土, 并于2001年发布了关于护岸用植被混凝土的专利公报。我国吉林省水利科学研究院, 水土保持研究院, 水利实业公司等研究单位于1998年开始, 根据水利防护工程的特点, 提出了复合随机多孔型绿化混凝土结构。

海洋生物、水生物相容型混凝土是将多孔混凝土设置在河、湖和海滨等水域, 让陆生和水生小动物附着栖息在其凹凸不平的表面或连续孔隙内,通过相互作用或共生作用, 形成食物链, 为海洋生和淡水生物生长提供良好条件, 以保护生态环境。相关试验通过改变混凝土类型, 孔隙率, 骨料类型和尺寸等,将混凝土