绿色材料与高性能混凝土材料在土木工程中的作用

　　摘    要：　建筑材料作为土木工程中重要组成部分，直接决定着土木建筑的制造成本和工程质量。传统的土木建筑材料的性能不够强大，重要的是还会造成资源浪费和环境污染等现象，不利于土木工程领域的可持续发展。随着科技的进步和环保理念的提升，越来越多的高性能混凝土材料和绿色材料被研发，这些建筑材料具有性能好、绿色环保等优势，将这些材料应用到土木工程中能够发挥重要作用，更有利于土木工程今后的发展。于是文章分别对绿色材料和高性能混凝土材料进行分析；分析了高性能混凝土的特点、配比要求、发展和应用于土木工程中的施工控制；分析了绿色材料的分类、必要性和使用时的注意事项。发现高性能混凝土具有高强度、耐久性、自密实性、体积稳定性等优势，属于当今乃至今后都需要不断进行深入研究的一种建筑材料；发现绿色材料有利于土木工程的可持续发展，能够实现保护环境、节约资源的目的。总之绿色材料和高性能混凝土材料作为建筑材料能够在土木工程中发挥重要作用。

　　关键词： 土木建筑材料; 高性能混凝土; 绿色材料;

　　Abstract：　As an important part of civil engineering,building materials directly determine the manufacturing cost and engineering quality of civil engineering. The performance of traditional civil construction materials is not strong enough.What is important is that it will also cause waste of resources and environmental pollution,which is not conducive to the sustainable development of civil engineering.With the advancement of technology and the improvement of environmental protection concepts, more and more high-performance concrete materials and green materials have been developed.These building materials have the advantages of good performance,green environmental protection and so on.Applying these materials to civil engineering can play an important role and is more conducive to the future development of civil engineering.Therefore,the paper analyzes green materials and highperformance concrete materials separately;analyzes the characteristics,proportion requirements,development and construction control applied to civil engineering of high-performance concrete;and analyzed the classification,necessity and precautions of green materials. It was found that high-performance concrete has the advantages of high strength,durability,self-compacting, volume stability,etc.It is a building material that needs continuous in-depth research today and later;it was found that green materials are conducive to the sustainable development of civil engineering and can achieve the purpose of protecting the environment and saving resources.In short,green materials and high-performance concrete materials can play an important role in civil engineering as building materials.

　　Keyword：　civil construction materials; high-performance concrete; green materials;

　　建筑材料作为土木工程的基础，直接决定着土木工程的发展。且建筑材料经历了漫长发展，最开始时人类私用木材和石材作为建筑材料，随着各种科学技术的发展，后来人类使用人造材料、生铁和熟铁等作为建筑材料，且建筑材料的性能在不断提高，土木工程的发展也越来越好[1]。直至18世纪，发明了水泥，后来又有了钢筋混凝土材料[2]。如今，对土木工程的要求更高，建筑材料不仅要具有高强度、高性能，还需要具备节能环保的要求[3]。所以高性能混凝土材料和绿色材料随之发展，提高了土木工程的质量，促进了土木工程领域的可持续发展。于是文章将对这两种材料在土木工程中进行深入研究。
 

 

　　1 、高性能混凝土概述

　　1.1 、高性能混凝土的特点

　　1.1.1 、高耐久性

　　高性能混凝土本身具有比较好的密实性和抗渗性，所以不容易受到腐蚀物质的影响，相比于普通的混凝土，高性能混凝土具有更好的耐久性。

　　1.1.2、 自密实性

　　由于在配置高性能混凝土材料时使用的水比较少，所以材料的流动性和抗离析性都会比较好，于是材料的填充性能和自密实性能就会比较强。

　　1.1.3、体积稳定性

　　因为在制备高性能混凝土时，其弹性模量处于40～45GPa，即弹性模量比较大，而且配置的混凝土干缩率小于0.04%[4]。所以高性能混凝土的体积不容易发生变化。比如具有较低的温度变形、高强的弹性模量、较低的收缩和徐变。

　　1.1.4 、强度

　　高性能混凝土材料一定具有较好的强度，一般情况其压缩强度要大于200MPa，正是由于该材料具有比较好的强度，所以能够在工程建筑领域中发挥优异作用[5]。

　　1.2 、高性能混凝土配合比原则

　　1.2.1、 含砂率

　　由于高性能混凝土采用的泵送方式，于是在设置含砂率时需要考虑到可泵性的要求，另外，在能够符合施工工艺条件等要求时，需要尽可能高降低混凝土含砂率，然后根据相关的实验确定最佳含砂率。

　　1.2.2 、水灰比

　　水灰比属于一个重要参数，因为可以直接决定着高性能混凝土材料的强度，于是在设计过程中不能根据普通混凝土的设计方式进行，而是要考虑到综合方面的应诉，要根据工程强度等级、组成原材料和相关经验进行确定。

　　1.2.3 、高效减水剂

　　在使用高效减水剂时，需要选择合适的减水剂应用于高性能混凝土的备制中，所以在选择减水剂时需要考虑到耐久性、黏聚性、强度、减水率等因素的影响。另外，在确定高效减水剂的用量时不能过多也不能过少，所以要根据减水率的要求确定合适的高校减水剂用量，其中需要使用到相关的实验分析[6]。

　　1.2.4 、用水量和水泥量

　　在确定高性能混凝土的用水量时可以和普通用水量的确定方式一致，如果用水量过大，造成水泥用量和胶凝材料使用量过多，可以使用减水剂等物质来控制水的掺量。还有一种确定用水量的方式就是首先按照强度和耐久性要求，得出水泥和胶凝材料的初步用量，然后再根据水灰比得到用水量，如果得到的用水量造成混凝土材料流动性比较低，就可以使用掺量或者使用减水剂的物质进行水量控制，从而得到性能更好的高性能混凝土。

　　1.2.5、 掺和料

　　为了得到性能更好的混凝土，在确定掺和料时需要根据混凝土性能指标和掺和料类型进行合理的选择，其中还需要以实验分析为基础[7]。

　　2、 高性能混凝土施工在应用时的施工控制

　　2.1 、搅拌

　　搅拌属于配置高性能混凝土时的一个基础操作方式，将原材料进行准确称量，然后再进行搅拌，使用的搅拌机为卧轴式或者逆流式强制搅拌机，因为这种搅拌机器的力量比较大，会使得搅拌更加均匀，然后搅拌时间也需要控制在2～3min之内。

　　2.2 、运输

　　高性能混凝土在长期的运输过程中会造成其性能发生变化，所以在运输之前，需要确定混凝土的相关参数，使其在运输过程中不会出现性能降低等现象。为了避免温度对混凝土的影响，还需要对运输工具进行隔热处理，另外，还需要采取一些措施避免混凝土中水分流失或者蒸发。

　　2.3、 浇筑

　　高性能混凝土在浇筑过程中对温度的要求比较高，要求温差低于15℃，还要求混凝土倾落高度要低于2m，因为高度过大会造成离析问题，但是有些施工环境中其高度大于2m，于是可以使用漏斗、滑槽等方式进行浇筑[8]。另外，在入模之前需要对高性能混凝土的相关参数进行检测，看其是否符合设计要求。在使用分层连续推移的方式进行浇筑时，其中的间隔时间不能超过90min，也要避免出现施工缝现象。

　　2.4、 振捣

　　高性能混凝土在振捣过程中会存在需要调整其水平位置的情况，此时不能直接水平移动就进行调整，而是需要将其慢慢从混凝土中以竖直方向慢慢抽离出来，然后在将振捣棒进行移动。对每个点进行振捣时需要将其时间控制在30s之内。当混凝土表面没有出现气泡等现象时就可以停止振捣。

　　2.5 、养护

　　高性能混凝土在早期养护时非常重要，因为其早期强度的提升效果非常明显，而处于后期时，其强度的增加就会非常慢，所以做好早期养护，能够很大程度提高混凝土的强度。一般情况下，浇筑完成之后就需要进行养护工作，养护的方式就是进行浇水和施加薄膜，主要目的在于保持表面湿润，然后实现养护目的，养护时间为14d比较合适。

　　3、 高性能混凝土的发展

　　高性能混凝土的优势较多，具有高强度、耐久性、自密实性、体积稳定性等，属于当前性能非常全面的混凝土材料，能够在高层建筑、桥梁等中工程中发挥重要作用，并且其使用频率也比较高。混凝土已经有100年的发展，在不断的优化过程中发展到如今的高性能混凝土，其中经历的很多的变化。在20世纪时，混凝土作为工程结构的首选材料，也是土木建筑中最重要的材料，并且混凝土的使用量很大。随着我国建筑行业的快速发展，其中需要使用的混凝土用量越来越大。进入新世纪以来，建筑行业的发展变得更加迅猛，而且各种科学技术的快速发展，使得人类对混凝提出了新的要求，于是各种新型混凝土不断出现，混凝土的性能也变得更加强大。为了使得混凝土有更好的发展，出现的高性能混凝土因其自身性能优异，能够提高土木建筑的质量。高性能混凝土也是一种发展必然结果，并且也是混凝土的发展趋势。

　　高性能混凝土出现在20世纪80～90年代的发达国家，研究者将混凝土的耐久性作为研究目标，于是可以保证工程具有一百年以上的使用寿命。这种混凝土与传统的混凝土区别在于具有更好的耐久性和强度等。而且从当今的应用效果来看，高性能混凝土材料能够在不同的工程中进行使用，且其使用效果非常显着，能够很好的保证工程安全性和提高其耐久性，并且高性能混凝土的经济性也比较合理，所以该材料属于当前乃至今后的一个发展方向。

　　随着国家对生态环境的重视程度越来越高，土木建筑行业中需要消耗大量的自然资源和能源，所以必然会对环境造成一定的影响，高性能混凝土作为用量较大的材料之一，为了能够使其具备可持续发展，不仅需要要求高性能混凝土材料有很好的性能，在土木建筑中能够发挥良好效果，还需要高性能混凝土有环保性能，分别表现在高性能混凝土不会破坏环境、能够节约资源和能源、具有可持续发展等方面。所以高性能混凝土在以后的发展中，不仅会围绕其性能进行深入研究，而且还会朝着环保高性能混凝土方向进行发展和研究，使得混凝土材料具有更好的可持续发展。

　　4、 土木建筑材料中的绿色材料分析

　　4.1、 绿色材料的分类

　　在土木建筑材料中提出使用绿色材料的时间并不是很长，所以其应用体系还不够完善，在绿色材料的分类上没有一个统一标准。于是文章根据土木建筑材料中的绿色材料特点和定义作为分类依据，将其分为安全型、可循环型、节能型和健康型。安全型表示的是材料的性质非常稳定，在生产环节和使用环节都能够实现安全控制；可循环型主要指的是该类型的绿色材料能够进行重复使用，可以达到节约资源的目的；节能型表示的是该类型的绿色材料具有节能环保作用，在使用过程中能够减低建筑资源的浪费，能够提高材料的使用像效果，不会存在浪费现象；健康型表示的是该类型材料没有毒、不会造成二次污染，对人类的身体健康不会造成任何伤害。

　　还有一种分类方式即按照土木建筑材料的性能特点，可以将绿色材料分为功能型绿色材料、装饰型绿色材料和结构型绿色材料。其中功能型绿色材料必然是具备一定功能性质，在土木工程中进行使用时能够有比较明显的指标优势，比如高分子复合材料就是一种功能型绿色材料；装饰型绿色材料就是在土木建筑中能够具备一定的装饰作用，比如各种涂料、纳米除臭除菌材料和保温材料等；结构型绿色材料主要指的是防水木材、轻型钢材和环保水泥等材料。

　　4.2 、土木建筑中使用绿色材料的必要性

　　随着人类对生态环境的重视程度不断提高，在土木建筑中使用绿色材料的量越来越多，并且绿色材料的应用范围还比较广泛。使用绿色材料能够实现环境保护、节约能源的目的，能够使得土木建筑行业得到更好的可持续发展。接下来将主要对使用绿色材料的必要性进行分析。

　　1）消费者对绿色材料的需求提升：人类在发展的过程中为了提高经济的发展，往往会造成生态环境破坏，如今人类意识到生态环境的重要性。人们的物质生活也已经得到了一定的发挥，对自身的健康也越来越重视，更愿意选择绿色材料作为土木建筑材料，能够实现节能环保和绿色生态。由于消费者的观念发生变化，提高了绿色材料的需求，于是土木建筑材料中绿色材料的使用频率越来越高。正是由于消费者对绿色材料的需求提升，所以才使得在土木建筑中使用绿色材料变得更加的普遍，并且使用绿色材料变得更加有必要性。

　　2）建筑可持续发展的重要实现方式：土木建筑行业为了实现更好的发展，需要实现其可持续发展，为了实现可持续发展的目标，材料作为建筑中重要组成部分，实现材料的可持续发展能够推动土木建筑行业的可持续发展。如今对环保的要求越发重视，所以绿色材料在土木建筑行业中使用可以有效达到保护环境的目的，从而实现自然生态的和谐发展。所以绿色材料的使用是实现土木建筑行业可持续发展的重要实现方式。

　　3）符合国家经济转型的整体要求：我国对节能环保的重视程度已经比较高，建筑行业的发展能够提高我国的经济发展，为了能够保持建筑行业的可持续发展，需要将节能环保的理念应用其中，并且对其提出了更高的绿色发展要求。所以绿色材料作为土木建筑材料，能够有效降低建筑工程中资源浪费现象，有助于提高土木建筑材料的高效利用，更有利于推进土木工程领域的转型发展，也能够符合我国经济转型的整体要求。所以如今需要大力推广绿色材料研发和使用。

　　5 、绿色材料应用于土木工程中的注意事项

　　5.1 、选材方面

　　如今绿色材料的类型非常多，其特点和优势各不相同，在土木工程建设中需要根据建筑自身要求，选择综合性能更加合适的绿色材料。比如在土木工程建设中需要选择一种结构性绿色材料，这些材料可是时木材、粘土砖、石材等，但是这些材料在加工过程中会造成大量粉尘，所以为了解决这个问题，可以选择一种竹制结构材料[9]。总之，在土木工程建设中，只有选择合适的材料，才能提高建筑的整体质量，不然，建筑材料的使用不仅会存在浪费现象，而且还会对建筑质量造成严重后果。所以在选择材料时，需要综合考虑多方面因素，不仅包含土木工程建筑自身要求，还包含材料的自身性能和特点。

　　5.2、 施工方面

　　在土木工程的建设过程中已经选好了合适的绿色材料，于是对其进行应用时也需要非常注意。因为材料的施工效果直接决定着建筑的施工效果，对整个施工成本也会造成一定影响[10]。如今有些企业为了能够提高自身竞争力，在施工上面没有严格进行，导致建筑质量出现问题。所以在土木工程中应用绿色材料一定要严格按照施工要求进行

　　5.3 、验收方面

　　绿色材料凭借其自身优势，能够在土木工程中发挥重要作用。当时由于建筑工程使用材料降多，有些人为了牟利，将某些假材料充当真正的绿色材料，导致材料的性能无法满足设计要求，于是就会影响到建筑的质量。所以在验收过程中，不能因为施工已经完成就可以不必对材料进行检查，恰好相反，在验收阶段为了保证建筑的质量，需要严格对建筑材料进行检查。

　　6 、结语

　　土木工程建设中需要使用大量的材料，从建筑材料的生产，到最终投入到土木工程建设中会严重出现浪费现象和环境破坏现象。于是文章研究的绿色材料和高性能混凝土材料作为建筑材料在土木工程使用能够很好的减少浪费和保护环境的作用，而且还有利于提高建筑的质量。虽然如今的建筑材料种类非常丰富，性能相比以前也有了很大提高，但是土木建筑材料还处于不断发展的阶段，性能和环保节能更好的建筑材料将会不断开发，推动着土木工程向前不断发展。

　　参考文献

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　　[7]王复生.矿物掺和料在高性能混凝土中的作用探讨[J].山东建材学院学报,1996,010(003):21-25.
　　[8]赵筠,廉慧珍,金建昌.钢-混凝土复合的新模式——超高性能混凝土（UHPC/UHPFRC）之二:配制、生产与浇筑,水化硬化与微观结构,力学性能[J].混凝土世界,2013(011):60-71.
　　[9]朱建东,臧慧兰.绿色建筑的新型建筑材料——重组竹[J].新型建筑材料,2011(7):44-47.
　　[10]何水清.新型实用建筑材料施工技术[J].砖瓦世界,2011(10):36-55.