中国西部科技 ２０１０年０７月（中旬）第０９卷第２０期总第２１７期 混凝土的生态化 龚 平 （长江大学城市建设学院，湖北荆州４５４０２３） 摘要：本文阐述了混凝土与生态环境的关系，分析了发展生态混凝土的必要性，介绍了混凝土的生态化途径及生态混 凝土的种类、应用，总结了生态混凝土在发展过程中的问题和对策。 关键词：混凝土；生态化；环境负荷 Ｄ０Ｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ６７１－６５９６．２０１ ０．２０．０１ ８ 经过一百多年的发展，混凝土已经成为最重要的土小 工程材料，给现代土木工程带来了极大的便利。但这种坚 硬而致密的人造材料消耗大量的资源和能源，造成了诸如 “热岛效应”、内涝积水、城市绿地日渐缩减等诸多环境 问题。在环境问题日益严峻的当代，人们逐渐意识到混凝 土走生态化道路的重要性，自１９９５年日本混凝土协会提出 生态混凝土（ｅｃｏ—ｃｏｎｃｒｅｔｅ／Ｅｎｖｉｒｏｎ． ｍｅｎｔａｌｌＹ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）的概念后，经过近二十年的发展，生 态混凝土已经由概念变为了实用，在减轻环境负荷、与生 物和谐相生、改善人居环境等多方面发挥着积极影响，混 凝土的生态意义日益显著。 ｌ 混凝土与生态环境的关系混凝土对生态环境的不利 影响主要表现如下方面： （１）混凝土在生产过程中要消耗大量的资源和能 源，排放一系列污染物，对环境负荷增大。据估算，我国 每生产１ｔ水泥熟料需石灰石１．３ｔ、黏土０．３ｔ、煤０．２ｔ，排 放ｃｏ２１吨、有害气体ｓｏｏ．７４ｋｇ、ＮＯｘ１．５１ｋｇ及大量粉尘等 污染物，每生产１ｍ。混凝土除水泥外，尚需砂石骨料约２ 吨。我国目前正处于经济建设的高速发展时期，各种工程 中水泥混凝土的用量十分巨大且在不断增加。据统计，我 国每年要开采５Ｏ亿吨包括黏土、石灰石和砂石等天然矿物 资源用于生产水泥和混凝土。这样巨量地开山、采石与挖 取河砂、卵石，将破坏山体的自然景观与绿色植被，改变 河床位置及形状，造成水土流失或河流改道等严重后果。 ｃ０，的大量排放直接导致地球的“温室效应”，促使地球升 温。（目前全世界ｃｏ，的年排放量约为１００亿吨，其中水泥生 产排放的ｃｏ２约占１０％，是产生温室效应气体的大户），正严 重威胁着人类和生物界：ＳＯ，等气体的排放则会引起“酸 雨”现象，危及农作物收成和植被生长；ＮＯｘ在太阳光照 射下会生成毒性很强的光化学烟雾，是对人体健康危害很 大的污染物。由此可见，传统的硅酸盐水泥混凝土消耗自 然资源巨大，破坏环境、影响地球生态平衡极其严重Ｊ为 此，要考虑降低环境负荷，使其具有优良的环境协调性。 （２）传统混凝土主要作为一种结构材料在工程中使 用，人们更多的是追求高强度及高耐久性，忽略了其环境 收稿日期：２０１０—０６—０４修回日期：２０１０—０７—０６ ４２ ． 特性。长期以来人们一直致力于对其高致密性的研究，在钢 筋混凝土构筑的城市中，缺乏足够的透气性和透水性，也缺 乏足够的温度和湿度调节能力，造成了“热岛效应”、内 涝积水、城市绿地缩减等诸多问题，随着我国城市化进程的 加快，这些问题也愈演愈烈，成为影响人居和谐的主要问 题。 （３）随着人类工业化进程的加快，噪声、电磁等多种 污染源使人类的居住环境日益恶化。普通混凝土设计只能确 保建筑物的强度和耐久性，对各种威胁人类生存的污染 为力。 ２ 生态混凝土的种类及应用 针对上述环境问题，人们开发和研究了多种与环境相协 调的生态混凝土，主要有以下几种技术措施： （１）减轻环境负荷型生态混凝土。针对混凝土生产过 程中资源和能源的高消耗与高排放，通过固体废弃物的再生 利用来实现对环境负荷的减轻。如生态水泥、废弃混凝土粉 碎作为再生骨料使用、固废资源在混凝土中利用等。日本小 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，取得了较好效果。我国也有很多学者对再生 混凝土展开了一系列研究，取得了较大进展。 （２）生物相容型生态混凝土。生物相容型生态混凝土 是指能与动、植物和谐共存，对生态平衡、美化环境、实现 人类与自然协调具有积极作用的混凝土。根据用途，生物相 容型生态混凝土又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和净化水质 型生态混凝土等。 这类混凝土已广泛用于河川护堤的绿化，城市建筑物的 局部绿化、河岸护坡工程、道路、机场、人工礁石、城市污 水处理等多个领域。如无锡市雪浪山Ｂ标复绿工程、关西机 场的护岸工程、辽宁沿海的鲍鱼人工礁石等都是成功应用的 案例。 （３）多功能污染治理生态混凝土。通过技术措施，针 对使用过程中的其他污染问题，研发混凝土的特殊性能，使 （下转第２４页） 中国西部科技 ２０１０年０７月（中旬】第０９卷第２０期总第２１７期 （４）经上述几条的评定，机组背上安放除尘风机是最 （１）可防止风筒出口的净风吸入除尘风机； （２）当 恰当的位置，下面就确定液动除尘风机在机组上背的合理 风简落后于除尘风机排出口时，除尘风机排出的净风，部 放置。①试验前期除尘风机安设位置于机组背上和司机操 分会再次被吹入工作面，在除尘风机附近形成循环风，降 作台平行，但由于１５０ 的除尘风机给机组背下更换管路及 低除尘率。所以，为确保除尘率，风筒末端必须超前除尘 维修造成了不必要的障碍，因此确定所放位置不合适；② 风机。 由于风筒出口必须超过除尘风机的吸入口（在后面说 ５ 除尘风机合理位置确定后的除尘效果 明），因此确定除尘风机必须后移；③最后确定放置在机 经过多次的拆装、测量、试验，除尘风机合理位置的 组上背靠后段，固定机壳和转载上方（见图１），同时为保 确定，在掘进面的除尘率达到了４８％左右（见表３），对员 证除尘风机吸入时不产生风阻，吸入量最大，除尘风机１有 工身心健康和矿井粉尘治理都具重要意义。 １０。～１５。的仰角，除尘风机１、２２．问的距离为０．３ｍ，除尘风 第ｌ敬 纂３冼 触 平均矗 机１尾喷出的水雾，是机组转载点，又一道很好的喷雾防 袋棹对工作蕊慵提 ｌ螵 酬垒位置 机粗后丁－ 尘，同时，除尘风机２的尾罩，给它旋转７Ｏ。喷出的水雾，也 粉釜种樊 攥尘 喷向掘进机转载，这是一举两得。 工谁面随量 蒜样时闻 １分钵 蕊簋距工ｆ乍ｌ鄯ｌ 躲尘风辘嚷＾目酲ｆ＃箍矩鬻 蠼 ｌ垒ｌ朱开寿 ２８４ ２ Ｉ ２ｌ７ Ｓ ２ 查 ｌ尘Ｉ并启后 １４３ ３ ｌ ８２ ｌ ｌｌｌ ２ 镕｝ 砸 ５１ ｓ８＊ ｌ 州 玎０ 度 ｌ吁ｌ朱开君 ８Ｔ艘 ｌ《广—确 ５１ ‘ ｌ尘｛雕尘事 ４＃０１％ Ｊ ｛ｌ＊ ‘ｌ １５ｌ 表３ ６ 液动除尘风机的创新点 图１除尘风机在掘进机组上背安装试意图 液动除尘风机利用掘进机组自身的工作系统进行控 ４ 风简和除尘风机的位置关系 制，在不增加工人劳动强度、不影响工人工作，利用有限 除尘风机安装位置合理固定后，经过多次试验发现风 的空间，合理位置的安装、使用，使掘进工作面煤尘的除 筒末端必须超前除尘风机吸入口（见表２）。 尘率达到４８％。 Ｒ《 日睫 厩篱鼠量 器尘 机蛆 醮尘属祝嚷＾ 生尘 呼暖４三 Ｉ 臣ｌ 鲞 微 蠛部位 ０臣工作萄距喜 髓尘雄 敞尘翠 ７ 产生的社会经济效益 ４８ ，－Ｉｔ 租摄后 ｛ｌ尘 硼 蝣％ 液动除尘风机的使用，很大程度上控制了掘进工作面 ４６ 粉尘，改善了掘进巷的工作环境，保护了员工的身心健 康。同时，也降低了粉尘对矿井安全的威胁，推进了本质 表２ 安全型矿井建设。 （注：１、以上数据为多次测量后的 均除尘率；２、 参考文献：（略） 取割顶部煤煤尘数据；３、炮头割煤时， 定的除尘风机相 对工作面距离在变。） （上接第４２页）其达到防污治污的效果，从而形成特种牛态 件发展的道路，尚需要的鼓励和投入，提高全民生态 混凝土。如应用于高速公路和铁路的吸喋混凝土，通过屏 意识，存生产者、使用者、管理者中达成一致共识，为研 蔽电磁信号来防止建筑内部电磁信号泄漏与外部的电磁干 究者创造更 的科研条件。 扰的防辐射混凝土，能减轻汽车尾气向大气巾的排放量的 ４ 结束语 有害气体吸附混凝土等新型生态混凝土，突破了普通混凝 目前我国正处丁高速发展时期，混凝土的需求量极 土的局限，强化了其特定的功能特性，对人类生活中的其 大。牛态混凝土作为一种新兴的混凝土，对于土木工程走 他污染进行治理，达到人与环境的更高层次的和谐统一。 可持续发展的道路具有重要的意义，在其技术难点攻克 ３ 生态混凝土的问题和对策 后，必将有更好的发展。 生态混凝土的应用日渐广泛，在快速发展中也暴露出 参考文献： 了一些问题。生态混凝土的生态性在强化的同时，往往降 ［１］周宏敏，柴俊等．绿色生态混凝土技术及其研究现状［Ｊ］．混凝 低了其强度和耐久性，如无砂大孔混凝土，综合性能尚有 土，２００８，（５）：９０￣９７． 待提高。较之普通混凝土，生态混凝土往往成本较高，难 ｆ２］周青，刘旦等．绿色混凝士的研究状况与发展趋势［Ｊ］．科技 以推广应用。我国生态混凝土起步晚，研究成果还不 创新导报，２００８，（２９）：１１１． 多．由于国外存在较高的技术壁垒，我国的生态混凝士的 ［３］冯婷，贾亚军．生态护坡技术在城市河道整治中的应用［Ｊ］．中 国给水排水，２００８，（２０）：５８￣６０． 研究尚有许多技术难点需要克服。 而我国生态要走上良 ２４
