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摘要：我国资源缺乏,同时也是世界上能源消耗的大国,混凝土的大量使用,极大地影响了环境,直接影响子孙后代的生活,所以绿色高性能混凝土发展是事在必行。绿色高性能混凝土((Green High Performance Concrete，GHPC)是未来混凝土技术发展的主要方向。绿色高性能混凝土，不仅具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，最重要的一点还具有节能环保性，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。
关键词：绿色；环保；高性能混凝土；施工控制
Abstract: China lacks of resources, and is also the energy consumption of big country, the wide use of concrete, greatly influenced the environment, directly affect future generations of life, so green high performance concrete in development is will do. Green High Performance Concrete ((Green High Performance Concrete, GHPC) future Concrete technology is the main development direction of High Performance Concrete. Green, has not only High durability, High workability, High strength and High volume stability of many good qualities, the most important point also has the energy conservation environmental protection sex, especially suitable for high-rise buildings, Bridges and exposed to the harsh environment building structure.
Keywords: green; Environmental protection; High performance concrete; Construction control
中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：
一、 高性能混凝土产生的背景和研究现状
混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。1998年吴中伟院士首次提出“绿色高性能混凝土”的概念，高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能，如果将高性能混凝土与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来考虑，则成为绿色高性能混凝土（GHPC）。绿色高性能混凝土具有下列特征:(1)更多地节约熟料水泥,降低能耗与环境污染;(2)更多地掺加工业废料为主的细掺料;(3)更大地发挥混凝土的高性能优势,减少水泥与混凝土的用量。绿色高性能混凝土是当今建筑材料研究的热门课题。
因此，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的，绿色环保的。走可持续发展的道路, 绿色高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。
二、绿色高性能混凝土质量与施工控制
2.1绿色高性能混凝土原材料及其选用
2.1.1．细集料。细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂,其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响。
2.1.2．粗集料。高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料,级配符合规范要求。一般粗集料强度应为混凝土强度的115倍～210倍或控制压碎指标值＞10﹪。最大粒径不应大于25mm,以10mm～20mm为佳。粗集料的线膨胀系数要尽可能小,这样能大大减小温度应力,从而提高混凝土的体积稳定性。
2.1.3．细掺合料。配制高性能混凝土时,掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是,加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)等，即提高了混凝土性能，又具有绿色环保性。
2.1.4.减水剂及缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度,且一般混凝土拌合物的坍落度较大(15～20㎝左右),在低水胶比(一般＜0.35)一般的情况下,要使混凝土具有较大的坍落度,就必须使用高效减水剂,且其减水率宜在20﹪以上。绿色高性能混凝土施工时宜采用泵送,故掺减水剂后混凝土拌合物的坍落度损失不能太快太大,否则影响泵送。
2.1.5.矿物掺合料。(1)粉煤灰,粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细微粉末,又称“飞灰”(Fly Ash)，大量的实践证明:掺用粉煤灰的混凝土,其长期性能可得到大幅度的改善,对延长构筑物的使用寿命有重要意义。 (2)硅粉(Silica Fume)又称硅灰,是从生产硅铁或硅钢等合金所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘。在混凝土中掺加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥,结合应用减水剂,可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高,硅粉的适宜掺量为水泥用量的5﹪～10﹪。
2.2配合比设计控制要点
2.2.1设计思路区别：在以往的配合比设计方法中，是按混凝土的强度等级要求计算水灰比，而现在则是按耐久性的要求，首先根据环境作用等级确定电通量指标，由此来选择水胶比、控制胶凝材料最小用量以及掺和料的比例。
2.2.2胶凝材料用量及粉煤灰所占比例：在进行配合比参数设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料总量应处在一个适宜范围内。对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。如我国铁路客运专线使用粉煤灰等矿物掺和料，不仅降低混凝土成本，更提高了混凝土耐久性，特别是可以有效改善混凝土抵抗化学侵蚀的能力（包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等）。
2.2.3．含气量要求：含气量的要求也是高性能混凝土与普通混凝土的重要区别之一。实际上，混凝土中适量的引气，不仅能改善抗冻性，同时可显著减轻混凝土的泌水性，使水在拌合物中的悬浮状态更加稳定，从而提高混凝土材料的均匀性和稳定性。
2.2.4电通量指标：该指标是混凝土耐久性最重要、最具體的指标。目前我国尚无电通量试验的国家标准，铁路行业电通量试验方法是以美国ASTMC1202 快速电量测定方法为基础制定的，其所测指标可以最大程度地区分和评价混凝土的密实度，而密实度正是影响混凝土耐久性最为关键的因素。
2.3绿色高性能混凝土的施工控制
2.3.1.搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量,称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计):胶凝材料(水泥、掺合料等)±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土,采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于2min,也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时,必须采取有效措施控制原材料温度。
2.3.2.运输。应采取有效措施，保证混凝土在运输过程中保持均匀性及各项工作性能指标不发生明显波动。冬季、夏季应对运输设备采取保温隔热措施。
2.3.3.浇筑。(1)混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；混凝土的入模温度一般宜控制在5～30℃(2)混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m，保证混凝土不出现分层离析现象。（3）混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。（4）新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于15℃。
2.3.4．振捣。可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。采用插入式振捣器振捣混凝土时,宜采用垂直点振方式振捣。每点不漏振、不过振。若变换振捣棒水平位置,严禁将振捣棒放在拌合物内平拖。
2.3.5.养护。高性能混凝土早期强度增长较快,一般3天达到设计强度的60%,7天达到设计强度的80%,因而,混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后以带模养护为主,浇水养护为辅,使混凝土表面保持湿润。养护时间≥14天。
2.3.6．质量检验控制。除施工前严格进行原材料质量检查外，在混凝土施工过程中，应对混凝土的以下指标进行检查控制：混凝土拌合物：水胶比、坍落度、含气量、入模温度、泌水率、匀质性。硬化混凝土：标准养护试件抗压强度、同条件养护试件抗压强度、抗渗性、电通量等。
三、 关于推广绿色高性能混凝土建议
3.1.大力发展人造骨料，特别是利用工业固体废弃物粉煤灰、煤矸石生产制造轻骨料；积极利用城市固体垃圾再加工，以代替天然砂石料，减少砂石料的消耗。
3.2.研究和制定绿色高性能混凝土的设计规程、验收标准、施工工艺等。
3.3.制定有关国家法律、政策，以保护和鼓励使用绿色高性能混凝土。
四、 结论
绿色高性能混凝土是混凝土发展的方向,是我国国情的需要,是建筑工程发展的需要,是为了子孙后代造福的需要。建设部部长汪光熹在第2届国际智能绿色节能大会上表示:中国将大力推动以节能、节地、节水、节材和环保为核心的建筑技术发展,逐步提高绿色建筑比重。因此,研发和使用绿色高性能混凝土体现科学发展观,是利国利民,惠及子孙之事。
关键词：绿色；环保；高性能混凝土；施工控制
Abstract: China lacks of resources, and is also the energy consumption of big country, the wide use of concrete, greatly influenced the environment, directly affect future generations of life, so green high performance concrete in development is will do. Green High Performance Concrete ((Green High Performance Concrete, GHPC) future Concrete technology is the main development direction of High Performance Concrete. Green, has not only High durability, High workability, High strength and High volume stability of many good qualities, the most important point also has the energy conservation environmental protection sex, especially suitable for high-rise buildings, Bridges and exposed to the harsh environment building structure.
Keywords: green; Environmental protection; High performance concrete; Construction control
中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：
一、 高性能混凝土产生的背景和研究现状
混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。1998年吴中伟院士首次提出“绿色高性能混凝土”的概念，高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能，如果将高性能混凝土与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来考虑，则成为绿色高性能混凝土（GHPC）。绿色高性能混凝土具有下列特征:(1)更多地节约熟料水泥,降低能耗与环境污染;(2)更多地掺加工业废料为主的细掺料;(3)更大地发挥混凝土的高性能优势,减少水泥与混凝土的用量。绿色高性能混凝土是当今建筑材料研究的热门课题。
因此，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的，绿色环保的。走可持续发展的道路, 绿色高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。
二、绿色高性能混凝土质量与施工控制
2.1绿色高性能混凝土原材料及其选用
2.1.1．细集料。细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂,其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响。
2.1.2．粗集料。高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料,级配符合规范要求。一般粗集料强度应为混凝土强度的115倍～210倍或控制压碎指标值＞10﹪。最大粒径不应大于25mm,以10mm～20mm为佳。粗集料的线膨胀系数要尽可能小,这样能大大减小温度应力,从而提高混凝土的体积稳定性。
2.1.3．细掺合料。配制高性能混凝土时,掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是,加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)等，即提高了混凝土性能，又具有绿色环保性。
2.1.4.减水剂及缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度,且一般混凝土拌合物的坍落度较大(15～20㎝左右),在低水胶比(一般＜0.35)一般的情况下,要使混凝土具有较大的坍落度,就必须使用高效减水剂,且其减水率宜在20﹪以上。绿色高性能混凝土施工时宜采用泵送,故掺减水剂后混凝土拌合物的坍落度损失不能太快太大,否则影响泵送。
2.1.5.矿物掺合料。(1)粉煤灰,粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细微粉末,又称“飞灰”(Fly Ash)，大量的实践证明:掺用粉煤灰的混凝土,其长期性能可得到大幅度的改善,对延长构筑物的使用寿命有重要意义。 (2)硅粉(Silica Fume)又称硅灰,是从生产硅铁或硅钢等合金所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘。在混凝土中掺加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥,结合应用减水剂,可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高,硅粉的适宜掺量为水泥用量的5﹪～10﹪。
2.2配合比设计控制要点
2.2.1设计思路区别：在以往的配合比设计方法中，是按混凝土的强度等级要求计算水灰比，而现在则是按耐久性的要求，首先根据环境作用等级确定电通量指标，由此来选择水胶比、控制胶凝材料最小用量以及掺和料的比例。
2.2.2胶凝材料用量及粉煤灰所占比例：在进行配合比参数设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料总量应处在一个适宜范围内。对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。如我国铁路客运专线使用粉煤灰等矿物掺和料，不仅降低混凝土成本，更提高了混凝土耐久性，特别是可以有效改善混凝土抵抗化学侵蚀的能力（包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等）。
2.2.3．含气量要求：含气量的要求也是高性能混凝土与普通混凝土的重要区别之一。实际上，混凝土中适量的引气，不仅能改善抗冻性，同时可显著减轻混凝土的泌水性，使水在拌合物中的悬浮状态更加稳定，从而提高混凝土材料的均匀性和稳定性。
2.2.4电通量指标：该指标是混凝土耐久性最重要、最具體的指标。目前我国尚无电通量试验的国家标准，铁路行业电通量试验方法是以美国ASTMC1202 快速电量测定方法为基础制定的，其所测指标可以最大程度地区分和评价混凝土的密实度，而密实度正是影响混凝土耐久性最为关键的因素。
2.3绿色高性能混凝土的施工控制
2.3.1.搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量,称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计):胶凝材料(水泥、掺合料等)±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土,采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于2min,也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时,必须采取有效措施控制原材料温度。
2.3.2.运输。应采取有效措施，保证混凝土在运输过程中保持均匀性及各项工作性能指标不发生明显波动。冬季、夏季应对运输设备采取保温隔热措施。
2.3.3.浇筑。(1)混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；混凝土的入模温度一般宜控制在5～30℃(2)混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m，保证混凝土不出现分层离析现象。（3）混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。（4）新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于15℃。
2.3.4．振捣。可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。采用插入式振捣器振捣混凝土时,宜采用垂直点振方式振捣。每点不漏振、不过振。若变换振捣棒水平位置,严禁将振捣棒放在拌合物内平拖。
2.3.5.养护。高性能混凝土早期强度增长较快,一般3天达到设计强度的60%,7天达到设计强度的80%,因而,混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后以带模养护为主,浇水养护为辅,使混凝土表面保持湿润。养护时间≥14天。
2.3.6．质量检验控制。除施工前严格进行原材料质量检查外，在混凝土施工过程中，应对混凝土的以下指标进行检查控制：混凝土拌合物：水胶比、坍落度、含气量、入模温度、泌水率、匀质性。硬化混凝土：标准养护试件抗压强度、同条件养护试件抗压强度、抗渗性、电通量等。
三、 关于推广绿色高性能混凝土建议
3.1.大力发展人造骨料，特别是利用工业固体废弃物粉煤灰、煤矸石生产制造轻骨料；积极利用城市固体垃圾再加工，以代替天然砂石料，减少砂石料的消耗。
3.2.研究和制定绿色高性能混凝土的设计规程、验收标准、施工工艺等。
3.3.制定有关国家法律、政策，以保护和鼓励使用绿色高性能混凝土。
四、 结论
绿色高性能混凝土是混凝土发展的方向,是我国国情的需要,是建筑工程发展的需要,是为了子孙后代造福的需要。建设部部长汪光熹在第2届国际智能绿色节能大会上表示:中国将大力推动以节能、节地、节水、节材和环保为核心的建筑技术发展,逐步提高绿色建筑比重。因此,研发和使用绿色高性能混凝土体现科学发展观,是利国利民,惠及子孙之事。