摘要：簡要介紹了綠色建材的發展和綠色混凝土的概念，著重討論了綠色高性能混凝土、再生混凝土、生態混凝土的概念及其發展和應用。
關鍵詞：綠色混凝土 綠色高性能混凝土 再生混凝土 生態混凝土
綠色建材是土木工程建筑材料發展的方向。近20年來，國際上主要工業發達國家和地區對綠色建材的研制開發都非常重視，德國是世界上最早推行環境標志的國家，1978年發布了第一個環境標志。我國的環境標志是于1993年10月公布的，1994年在6類18種產品中首先實行環境標志，綠色建材在國內得到了大力發展，但從總體上看，綠色建材在我國的發展還很不平衡，在開發應用上還沒有得到廣泛重視，存在起步較晚、產品種類單一，應用范圍不夠廣等問題。現代混凝土的使用已有一百多年歷史，是目前最大宗的建筑材料，且仍將是未來100～200年內主要的建筑材料，但傳統的混凝土材料對人居環境有諸多負面影響。目前，我國混凝土年用量已超20億t，這其中約需水泥4億t ，細骨料6億t ，粗骨料9—10億t ，資源、能源的消耗量巨大，環境問題日益突出，混凝土的可持續發展勢必受到制約。因此，積極地開發利用綠色混凝土，最大限度地綜合利用自然資源和能源，降低能耗和物耗，減少對環境的負面效應，走可持續發展之路對于綠色建材的發展很重要。
1 綠色混凝土的含義
對綠色混凝土的概念目前學術界還沒有統一的定義，一般說來，綠色混凝土應具有比傳統混凝土更高的強度和耐久性，可以實現非再生性資源的可循環使用和有害物質的從低排放，既能減少環境污染，又能與自然生態系統協調共生。“綠色”的涵義可理解為：節約資源、能源；不破壞環境，更有利于環境；可持續發展，既滿足當代人的衡求，又不危害子孫后代，且能滿足其需要。
2 綠色混凝土的發展和應用
2.1 綠色高性能混凝土
高性能混凝土的研究是當今土木工程界最熱門的課題之一，高性能混凝土具有普通混凝土無法比擬的優良性能，如果將高性能混凝土與環境保護、生態保護和可持續發展結合起來考慮，則成為綠色高性能混凝土（GHPC）。在1997年3月的“高強與高性能混凝土”會議上，吳中偉院士首次提出“綠色高性能混凝土”的概念，并指出：GHPC是混凝土的發展方向，更是混凝土的未來。
真正的綠色高性能混凝土應該是節能型混凝土，所使用的水泥必須為綠色水泥。普通水泥生產過程中需要高溫鍛燒硅質原料和鈣質原料，消耗大量的能源。如果采用無熟料水泥或免燒水泥配制混凝土，就能顯著降低能耗，達到節能的目的。如堿礦渣水泥利用工業廢渣與某些堿金屬化合物發生化學反應，替代水泥膠凝材料，可將硅酸鹽水泥生產工藝的“兩磨一燒”簡化為“一磨”，是一種低能耗、低成本的綠色水泥。
綠色水泥工業是指研究開發、改進水泥生產工藝及技術裝備，循環利用生產和生活中的廢渣和廢料，提高資源利用率和二次能源回收率，達到節能、節約資源的目的。如哈爾濱水泥廠6號窯每天生產2500t高質量綠色水泥的同時，可處理包括毒鼠強、廢棄電池等特種垃圾在內的城市可燃垃圾和工業廢棄物400t，由于回轉窯內氣體溫度達l500 ℃ 左右，可使垃圾中99.99%以上的有機有害成分分解，實現了低成本、易實施、無再生垃圾、完全徹底地處理城市垃圾，是城市垃圾處理的最佳途徑之一。
2.2 再生混凝土
世界上每年拆除的廢舊混凝土、工程建設產生的廢棄混凝土、混凝土預制構件廠排放的混凝土等均會產生巨量的建筑垃圾，全世界從1991—2000年的10年間，廢混凝土總以超過10億t 。我國每年施工建設產生的建筑垃圾達4000萬t，產生的廢混凝土就有l360萬t ，清運處理工作量大，環境污染嚴重。
為了更好地回收利用廢混凝土，可將廢混凝土經過特殊處理工藝制成再生骨料，用其部分或全部代替天然骨料（砂石）配制成再生混凝土。利用再生骨料配制再生混凝土已被看作是發展綠色混凝土的主要措施之一，也稱再生骨料混凝土，可節省建筑原材料的消耗，保護生態環境，有利于混凝土工業的可持續發展。但是，再生骨料與天然骨料相比，孔隙率大、吸水性強、強度低，因此再生骨料混凝土與天然骨料配置的混凝土的特性相差較大，這是應用再生骨料混凝土時需要注意的問題。
另外，利用工業固體廢棄物如鍋爐煤渣、煤礦的煤石、火力發電廠的粉煤灰等工業廢料作為骨料，變廢為寶，采取一定技術措施制備的輕質混凝土，密度較小、相對強度高、保溫、抗凍性能好，還降低了混凝土的生產成本，是另一種形式的再生混凝土。在混凝土中添加以工業廢液如黑色紙漿廢液為主要原料改性制造的各種外加劑，采用磨細礦渣、優質粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料等方法也可配制再生混凝土。再生混凝土的強度一般不高，可用于基礎、路面和非承重結構，若能夠嚴格控制混凝土配合比和再生骨料的摻合量，也可配置強度較高的再生混凝土，滿足承重結構混凝土的要求。
綜合利用工業生活廢料生產再生混凝土的途徑是多種多樣的，它較好地解決了建筑垃圾和其他廢棄物的出路問題，既變廢為寶，節約了資源，又減少了對環境的污染，產生了良好的生態效應。但總體而言，我國建筑業應用再生混凝土的總量仍然很少，技術水平較低，各類廢棄物的綜合回收利用率也較低，再生混凝土的研究和應用需要得到進一步重視和發展。
2.3 生態混凝土
傳統混凝土材料的密實性使各類混凝土結構缺乏透氣性和透水性，調節空氣溫度和濕度的能力差，產生“熱島現象”，地溫升高等，使氣候惡化。大量鋼筋混凝土建筑物和混凝土道路使綠化面積明顯減少，降雨時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，造成生態系統失調。水利、鐵路、公路工程中的護坡廣泛使用混凝土砌塊，甚至直接用混凝土澆注成硬質斜坡或地坪，既不能長草，又不能下滲雨水，缺乏生態功能。另外，混凝土材料顏色灰暗，給人以粗、硬、冷、暗的感覺，缺乏藝術的美感。因此，開發應用既可作為建筑材料，又能與周圍自然生態環境融為一體的新型生態混凝土材料具有重大意義。如利用一些金屬廢渣作為摻合料配制彩色混凝土，可以改善混凝土的觀感，增加藝術效果；開發能夠適應綠色植物生長，進行綠色植被的混凝土及其制品；研制可以吸收噪音和粉塵，滿足吸聲、保溫等功能需求的混凝土等。根據使用功能的不同，目前開發的生態混凝土的品種主要有透水性混凝土、植被混凝土和景觀混凝土等。生態混凝土的開發和應用在我國還剛剛起步，隨著人們對生活要求的提高和對生態環境的重視，混凝土結構的美化、綠化，人造景觀與自然景觀的協調成為混凝土學科的又一個重要課題，生態混凝土必將成為混凝土發展的一個重要方向。
2.3.1 透水性混凝土
隨著現代化水平的提高，地表不斷被鋼筋混凝土建筑和不透水混凝土路面所覆蓋，目前我國城市的道路覆蓋率己達到7-15%，混凝土路面給人們的生產生活帶來了極大的方便，但也給生態環境帶來了諸多負面的影響。因此，研究開發透水性路面材料具有重要的社會意義和廣闊的應用前景。與傳統混凝土相比，透水性混凝土最大的特點是具有15-30%的連通孔隙，具有很好的透水、透氣性，將這種混凝土用于公園、道路、停車場以及各種體育場地，能增加地表的透水、透氣面積，調節空氣溫度和濕度，減少熱島效應，城市的高熱環境可以得到一定的改善。透水性混凝土還有利于雨水下滲和植物生長，維持地下水位和生態平衡。透水性混凝土使用的原材料一般和普通混凝土相同，但材料的配合比不同，使用的外加劑也不同。
2.3.2 植被混凝土
植被混凝土，也就是能長草的混凝土，它利用具有特殊配合比的混凝土內部相互連通的微孔空間，并采用化學和生物技術，施工時，只要在混凝土塊的孔隙中充填腐植土、種子、緩釋肥料、保水劑等混合材料，草籽就可生根、發芽，并穿透到土壤中生長。植被混凝土一般由水泥、碎石、減水劑、水、肥料和保水材料等組成，若加人特殊的合成纖維，可使混凝土的強度和耐久性都有不同程度的改善，抗壓強度可達到15MPa-18MPa。植被混凝土可作為固沙、固土、固堤護岸材料，用于保護和綠化河道堤防、城鎮人行路面、建筑物墻壁和屋頂綠化、停車場等，使綠化與硬化完美地結合起來，達到與大自然和諧的美觀效果，還能夠吸收噪聲和粉塵，對城市氣候的生態平衡起積極作用，是一種環境效應顯著的綠色建材。植被混凝土可采用建筑垃圾、工業生活廢棄物作混凝土骨料，減少了天然原材料（砂石）的開采量，保護了生態資源，據估算每立方米造價可比普通混凝土節省投資20%-30%。植被混凝土可根據需要做成任意形狀，施工簡單，綠化方便，在它的表面可以采用涂料，根據周圍環境進行色彩的選擇和搭配，也可以拼出各種各樣的圖案，改變混凝土材料灰暗的舊面孔，充滿了綠色的生機。目前我國已有專用混凝土構件成型機制作植被混凝土構件。
植被混凝土的孔隙率高達40%以上，具有高透水性，孔隙自構件頂表血可蜿蜒通至地面，有利于排水。植被混凝土還具有高透氣性，在很大程度上保持了被保護土與空氣間的濕熱交換能力。植被混凝土由于草根的錨固作用，護坡安全性更能得到保證，經實測，對邊距離45cm的六角形植被混凝土構件，原重準30kg，長草生根后被拔起時的拔出力為160kg。近來上海從日本引進的一種新型植被混凝土，首次在嘉定西虬江護坡上亮相，河道護砌的混凝土上長滿郁郁蔥蔥的嫩草，既可滿足河道護坡的硬度要求，又能夠為河道景觀添綠。
3 結語
目前，綠色混凝土在我國剛剛起步，得到了一定的發展，有關部門應加快研究制定綠色混凝土的設計規程、施工工藝、質量控制方法、驗收標準等，并加大在廣大工程技術人員中的宣傳力度，鼓勵使用綠色混凝土。根據實際需要，科技人員應開發出更多新品種的綠色混凝土，擴大其應用范圍。開展大范圍的 工程調查，弄清目前在綠色混凝土研究和應用過程中存在的主要問題，吸取必要的經驗教訓，制訂相應的對策和計劃，以更好地推廣使用綠色混凝土。
