導(dǎo)語：混凝土建筑材料綠色性能評估分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：混凝土是廣泛使用的建筑材料之一，其綠色性能值得被高度關(guān)注。本文從熱性能、耐久性和環(huán)境影響來討論混凝土建筑材料的綠色性能。混凝土良好的熱性能和耐久性，可以在一定程度上降低資源和能源的消耗。但是其在制造硅酸鹽水泥、消耗天然骨料、產(chǎn)生建筑垃圾等方面會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。通過一定的技術(shù)手段，可以減少混凝土對環(huán)境的不利影響，從而增加其綠色性能。

關(guān)鍵詞：混凝土；綠色性能

混凝土具有施工方便、造型能力強、抗壓性強等優(yōu)點，是幾十年來世界上使用最多的建筑材料，其綠色性能值得被高度關(guān)注。對于建筑材料，可以從生產(chǎn)和使用過程中對資源和能源消耗的角度來考慮其可持續(xù)性。混凝土具有較好的熱性能，可以發(fā)揮一定的溫度調(diào)節(jié)功能，從而起到降低能耗的作用。此外，混凝土具有良好的耐久性，具有較長的使用壽命。但是，混凝土在資源消耗、二氧化碳排放以及建筑垃圾處理等方面，會給生態(tài)環(huán)境帶來較大的負面影響。本文主要選擇從以上三個方面——熱性能、耐久性和環(huán)境影響來闡述混凝土建筑材料的綠色性能。

1熱性能

室內(nèi)溫度是影響人體舒適度的重要因素，只要控制在一個適當(dāng)?shù)膮^(qū)間就可以滿足人基本的使用要求。如果一個建筑物內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)為外露的混凝土，則可以起到一定調(diào)節(jié)溫度的作用。根據(jù)熱量計算公式Q=cmΔT=cρvΔT（Q熱量，C比熱容，m質(zhì)量，ΔT溫度變化，ρ密度，v體積），由于混凝土具有較高的比熱容和密度，相較于其他材料，其升高或降低相同的溫度需要吸收或釋放更多的熱量，因此混凝土結(jié)構(gòu)自身溫度更加不易變化，表現(xiàn)出更好的蓄熱能力。混凝土可以在環(huán)境溫度較高時吸收熱能，并在環(huán)境溫度較低時輸出熱能，從而幫助建筑物抵御溫度波動。以辦公樓為例，在早晨的時候，室內(nèi)溫度是偏低的，隨著太陽光的照射，以及人體、計算機、照明和其他設(shè)備產(chǎn)生的熱量，室內(nèi)空氣溫度開始不斷升高。但是混凝土與空氣升高的溫度是不同的，這種差異會一直增加，直到從空氣到混凝土表面的對流熱傳遞達到平衡。因此有一大部分熱量被外露的混凝土結(jié)構(gòu)吸收，從而限制了室內(nèi)溫度升高的速度和數(shù)值，通過合理的設(shè)計可將其控制在人體熱舒適度可接受的范圍內(nèi)。到一天結(jié)束時，隨著熱源的消失以及外部溫度的降低，混凝土所存儲的熱量開始釋放，混凝土結(jié)構(gòu)冷卻下來，為第二天熱量的吸收做好準(zhǔn)備。如果建筑物具有良好的通風(fēng)系統(tǒng)，并能在夜間發(fā)揮作用，可以更有效地帶走混凝土和室內(nèi)空氣中的熱量。使用這種被動式設(shè)計最理想的地理位置是：在冬季主要接收到低角度陽光照射，并配以保溫隔熱措施，以獲得足夠的熱量；在夏季主要接收高角度陽光照射，并配以遮陽措施，以防止獲得過多的熱量。但是，混凝土不具有良好的保溫隔熱性能。鋼筋混凝土（密度2500kg/m3）的導(dǎo)熱系數(shù)為1.74W/(m·K)，聚苯乙烯泡沫板為0.041W/(m·K)?；炷恋膶?dǎo)熱系數(shù)取決于其成分，含有石頭的混凝土比含有珍珠巖、纖維和其他絕緣骨料的混凝土具有更高的導(dǎo)熱性。傳統(tǒng)的做法是對混凝土結(jié)構(gòu)采取外保溫措施，還有一種方法是將傳統(tǒng)泡沫放入混凝土內(nèi)層，不但可以增強混凝土的隔熱性，而且具有更好的蓄熱能力。

2耐久性

耐久性是混凝土綠色性能的一個重要方面，較長的使用壽命可以減少重復(fù)建設(shè)對資源和能源的消耗?；炷两Y(jié)構(gòu)的使用壽命通常在50至100年之間?；炷恋哪途眯钥梢岳斫鉃樗鼘ν獠亢蛢?nèi)部原因?qū)е碌牧踊牡挚鼓芰ΑＭ獠吭虬ɑ炷潦艿降沫h(huán)境和使用條件的影響，例如風(fēng)化、化學(xué)作用和磨損。內(nèi)因是組成材料中的鹽類，特別是氯化物和硫酸鹽的影響[1]，以及組成材料之間的相互作用，如堿-骨料反應(yīng)、體積變化、吸收和滲透。風(fēng)化導(dǎo)致的混凝土劣化，通常是由于溫度變化和交替的潤濕和干燥環(huán)境，導(dǎo)致混凝土內(nèi)自由水的交替凍融和混凝土膨脹和收縮引起的。化學(xué)作用導(dǎo)致的混凝土劣化，主要指的是化學(xué)侵蝕，一般來說，混凝土對化學(xué)侵蝕的抵抗力較低。最常見的侵蝕形式是浸出、碳化，以及與氯化物和硫酸鹽有關(guān)的侵蝕。由于發(fā)生反應(yīng)的主要是硬化水泥漿的某些化合物，因此混凝土對化學(xué)侵蝕的抵抗力主要受到所用水泥類型的影響。此外，混凝土具有較強的抗?jié)B透性，也會增強其抵抗化學(xué)侵蝕的能力。磨損導(dǎo)致的混凝土劣化，主要是由高速流動的水、水中的磨蝕性物質(zhì)和風(fēng)等造成的空蝕效應(yīng)。即使是優(yōu)質(zhì)的混凝土也難以完全抵抗這種劣化，可以通過讓流體變得盡量平滑的方法來緩解空蝕現(xiàn)象。必要時，關(guān)鍵區(qū)域可以襯以具有更強抗空蝕能力的材料。堿-骨料反應(yīng)導(dǎo)致的混凝土劣化，某些天然骨料可以與硅酸鹽水泥中存在的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)這種情況發(fā)生時，這些骨料膨脹或鼓起，導(dǎo)致混凝土開裂和分解。體積變化導(dǎo)致的混凝土劣化，主要原因是水和水泥的化合，以及隨后混凝土的干燥、溫度的變化和干濕交替等。當(dāng)體積變化受到內(nèi)力或外力的阻礙時，就會產(chǎn)生裂紋，其施加的阻礙越大，裂紋越嚴重?；炷林辛芽p的存在降低了其對浸出、鋼筋腐蝕、硫酸鹽和其他化學(xué)物質(zhì)的侵蝕、堿-骨料反應(yīng)和凍融作用的抵抗力，所有這些都可能導(dǎo)致混凝土的破壞。嚴重的開裂會導(dǎo)致混凝土表面完全崩解，尤其是伴隨著交替膨脹和收縮時。通過使用適當(dāng)?shù)慕M成材料和配合比，以及進行充分的養(yǎng)護，可以在一定程度上減少體積變化的影響。吸收和滲透導(dǎo)致的混凝土劣化。吸收性可以理解為混凝土將水吸收進其空隙的能力，滲透性是指水通過混凝土的難易程度。混凝土本質(zhì)上是一種多孔材料，這是由于使用的水超過了水合作用所需的量，并且在壓實過程中難以從混凝土中完全去除所有空氣造成的。容易吸水的混凝土更加容易變質(zhì)破壞。如果空隙是相互連接的，則混凝土變得可滲透。對于大多數(shù)用途來說，經(jīng)過正常養(yǎng)護的混凝土其低滲透性是足夠的。但是在某些情況下，如水工構(gòu)筑物等，混凝土的水密性就變得非常重要。一般來說，完全壓實的混凝土的滲透性隨著水灰比的降低而降低。滲透性還受水泥細度和成分的影響，粗水泥往往會產(chǎn)生孔隙率相對較高的水泥漿，當(dāng)需要具有低滲透性的混凝土?xí)r，優(yōu)選低孔隙率的骨料。同時，澆筑期間組成材料的分離也會對混凝土的抗?jié)B性產(chǎn)生不利影響。為了保障混凝土的低滲透性，應(yīng)選擇合適的組成材料及配比，并應(yīng)仔細澆灌、壓實和養(yǎng)護。綜上，在設(shè)計中，為了提高混凝土的耐久性，不僅僅包括混凝土材料和配合比的選擇，還應(yīng)明確性能要求和指標(biāo)要求，詳細說明對施工細節(jié)、溫度控制、壓實、新拌混凝土的保護和養(yǎng)護的要求，以及相應(yīng)的檢查和檢測要求，將施工缺陷降到最低。

3環(huán)境影響

混凝土對環(huán)境的主要影響是：硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程的能耗和二氧化碳排放、天然骨料消耗、大量產(chǎn)生的建筑垃圾和填埋空間的耗竭?；炷翆Νh(huán)境影響最大的因素是水泥生產(chǎn)。作為混凝土的主要成分，水泥生產(chǎn)過程可排放大量的二氧化碳。據(jù)2011年數(shù)據(jù)，硅酸鹽水泥生產(chǎn)排放的CO2占到了全球人為排放量的7%[2]。這是由于熟料生產(chǎn)過程中石灰石的高能耗和煅燒導(dǎo)致的。平均每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥會排放0.8-1噸CO2。此外，由于混凝土一般是在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的，其運輸能源消耗較低，而且在原料混合生產(chǎn)階段的能耗也很低。混凝土全生命周期中能源消耗主要發(fā)生在水泥生產(chǎn)階段，占到了的80%[3]。因此，減少混凝土對環(huán)境影響的最有效方法是減少硅酸鹽水泥用量并用礦物補充料替代。用礦物摻合料替代硅酸鹽水泥熟料不僅可減少CO2排放還可以減少原材料消耗，并通過利用工業(yè)廢料（如高爐礦渣和粉煤灰）可以使其變得更加綠色環(huán)保。[4]此外，回收廢棄混凝土和生產(chǎn)再生混凝土骨料也是減少混凝土對環(huán)境影響的有效途徑，還可以在一定程度上緩解建筑垃圾問題。再生骨料混凝土是指部分或全部天然骨料被再生混凝土骨料代替。再生骨料混凝土的應(yīng)用在技術(shù)上是可行的，盡管部分性能略低于天然骨料混凝土，但具有非常廣泛的應(yīng)用前景。[5]

結(jié)語

本文從熱性能、耐久性和環(huán)境影響討論了混凝土建筑材料的綠色性能。熱性能方面，在一定的地理氣候環(huán)境下，外露的混凝土結(jié)構(gòu)可以起到一定調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用，從而減少因溫度調(diào)節(jié)產(chǎn)生的能源消耗。耐久性方面，混凝土具有良好的耐久性，可以保障建筑物的使用壽命，減少因重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致的資源和能源消耗。環(huán)境影響方面，目前混凝土的生產(chǎn)和廢棄對環(huán)境有較大影響，主要是硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程的能耗和二氧化碳排放、天然骨料消耗、大量產(chǎn)生的建筑垃圾和填埋空間的耗竭。解決方法主要是減少硅酸鹽水泥用量和使用再生混凝土骨料。研究不足與展望本文對于混凝土綠色性能的研究還不夠全面，包括：1.混凝土在城市中形成的堅硬表面導(dǎo)致的地表徑流，及可能引發(fā)的水土流失、水污染和洪水問題。2.由混凝土產(chǎn)生的城市熱島效應(yīng)問題。3.建筑工人因切割、研磨或拋光混凝土，而導(dǎo)致的患硅肺病的風(fēng)險。4.建筑物因拆除或自然災(zāi)害毀壞，產(chǎn)生的粉塵造成的空氣污染問題。5.混凝土中的某些物質(zhì)，可能產(chǎn)生的毒性和放射性問題等。以上方面還有待進一步研究，以全面評估混凝土建筑材料的綠色性能。

作者：苗彧 單位：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院有限公司