绿色建筑砂浆的研究与探讨

绿色建筑砂浆的研究与探讨

庞帅

中国水利水电第八工程局有限公司

摘要：新时期下，人类开展建设活动的规模进一步扩大，对于建筑砂浆的需求也随之而增加，但这与资源日益减少和环境保护之间存在着冲突，在这一背景下产生了绿色建筑砂浆。绿色建筑砂浆就是用消耗能源、资源少的原材料生产出的建筑砂浆，主要是利用废弃的资源进行生产，实现资源的可循环利用，不仅不危害环境，甚至还有利于环境的保护。在建筑的砌砖、修补、抹墙和灌注等环节都在广泛使用绿色建筑砂浆。本文主要对绿色建筑砂浆进行研究和探讨。

关键词：绿色建筑砂浆；工业固体废弃物；研究探讨

引言：现代化进程的不断加快，也促进了城市化进程的深入发展，城市中高楼林立，而且在不断增加，大规模的建筑活动导致了建筑资源的严重短缺和对环境的加剧破坏，威胁到了人类生产生活的环境。在建筑物的过程中，需要用到大量的水泥等建筑的材料，建筑材料使用规模的不断扩大不仅会造成建筑资源的短缺，还会增加对环境的污染，研究绿色环保的建筑资源，对于促进建筑的可持续性发展具有重要的意义。作为一种新型的建筑材料，绿色建筑砂浆一般把消耗能源低、已经废弃不再使用的建筑资源作为生产的原材料，破坏环境的力度小，而且还可以循环使用。

1.传统的建筑砂浆

1.1传统建筑砂浆的原材料

开发利用绿色建筑砂浆时，在原材料的选取上一般需要选择绿色的原材料，才能在后续的配置中生产出没有污染、绿色的建筑砂浆。在传统建筑砂浆的配置中，通常情况下是使用胶凝材料、添加剂、细集料和水进行制作的，把几种成分按照一定的比例配比制作，如果要实现建筑砂浆的绿色化、环保化和节能化就需要使用绿色的细集料和胶凝材料等进行制作生产。传统的建筑砂浆中主要是使用水泥作为凝胶材料，但在水泥投入生产的过程中需要消耗大量的原材料，同时也会排放产生出大量的废气，这显然不利于建筑资源的节约和环境的保护，所以就需要找的新的绿色材料作为水泥的替代品来充当凝胶材料。另外，在细集料的使用上，传统的建筑砂浆一般是使用砂进行生产制作。但是，随着现如今建筑规模的不断扩大，建筑工程的建设量大幅增加，伴随着需要使用更加大量的砂材料，建筑砂浆砂的使用构成大部分为天然砂，大量的过度开采砂资源一定会导致砂资源的枯竭，这不利于建筑砂浆的可持续性发展，需要找的新的建筑砂浆材料来替代天然砂在传统建筑砂浆中发挥的功能和作用。只有在生产的源头上，也就是原材料的使用上保证了建筑砂浆的绿色化，才能制作生产出真正的资源节约型、环境保护型的绿色砂浆建筑材料。随着人们生活水平的不断提高，对于建筑的质量水平也提出了更高的要求，给建筑材料的选取带来了更大的挑战，成功制作生产出绿色建筑砂浆也成为了新时代下社会发展的必然要求。

1.2传统建筑砂浆的生产方式

社会发展进程的加快，人们的经济水平不断提高，对于建筑施工的质量和水平也提出了更高的要求。传统建筑砂浆的制作生产通常情况下是在建筑施工工地上开展的，就会产生大量的扬尘污染空气，降低空气质量，也会带来很严重的噪声污染，对周边的环境带来很大程度上的污染，也会影响周边居民正常的生产生活环境。在建筑施工时，对于建筑砂浆的使用量一般较大，在配置建筑砂浆时，通常情况下是采用估量法，不按照科学规定的比例配置建筑砂浆，就会导致制作生产出的建筑砂浆性能低，质量不合格，不能满足建筑材料的需求。科学规范建筑砂浆制作生产的过程是有效解决这一问题的重要途径，可以取消在建筑施工场地内进行搅拌，采取更加规模化的建筑砂浆制作生产方式，严格要求按照规定的生产比例进行建筑砂浆的配置，这样才可以真正生产中更高质量的绿色建筑砂浆。

2.绿色建筑砂浆的研究和发展状况

2.1绿色建筑砂浆的研究状况

2.1.1绿色建筑砂浆的原材料研究

绿色建筑砂浆制作生产的第一步就是原材料的选择，要求选取出没有污染的绿色原材料，国内外对于绿色建筑砂浆原材料的选择都做出了研究。建筑砂浆的主要成分为凝胶材料、水、细集料和一定量的添加剂。研究者更加倾向于选择粉煤灰以及废渣替代水泥来作为新型的绿色凝胶材料，但是，在研究中也发现了，因为不能充分激发粉煤灰以及废渣的活性，不能实现水泥的完全替代。因此，研究者提出了把粉煤灰以及废渣作为建筑凝胶材料的主要成分，在其中添加一定量的水泥和激发剂来有效提升建筑凝胶材料的性能。在砂浆集成料的选择上，主要是把废料作为天然砂的替代物，比如，矿渣、炉底渣和钢渣等工业废渣，生产出的砂浆性能也很好，还可以提高废渣资源的利用率，实现资源的可重复使用。通过在高分子链的外加剂中引入小分子结构来生产出绿色建筑砂浆所需要的添加剂，与传统建筑砂浆的添加剂相比，可以有效提高绿色建筑砂浆的性能，给绿色建筑砂浆的制作生产提供良好的条件。

2.1.2绿色建筑砂浆的生产方式研究

有一些国内的学者深入研究了绿色建筑砂浆的制作生产，取得了一系列成果。有的学者把粉煤灰当作生产建筑砂浆的原材料，并且在其中加入了一定量的硫酸钠、水泥、石灰和石膏，成功完成了砌筑水泥的配置；还有的学者通过利用粉煤灰以及水玻璃等配置出了有着很强的抗硫酸侵蚀性的建筑凝胶材料。在代替砂浆集料的材料选择上，通常就是选取粉煤灰和矿渣等工业固体废弃物作为天然砂的替代物来制作生产绿色建筑砂浆，可以在保护天然砂资源的同时，改善建筑砂浆的建筑性能。同时，提高尾矿和尾矿砂的再利用程度，利用铁矿尾矿等可以在很大程度上提高抹灰建筑砂浆和砌筑的建筑性能。在混凝土再生砂的可循环利用方面，已经证实对废旧的混凝土进行几道简单的处理工序后可以用其代替天然砂，来配置一些强度较低的建筑砂浆。这些新型的绿色建筑砂浆材料正在进行产业化的发展，同时也已经取得了很好的经济效益。

2.2绿色建筑砂浆的发展状况

绿色建筑砂浆的发展不仅受到了国内外学者的研究，也引起了国家相关部门的高度关注，这是因为随着建筑规模的不断扩大，对于资源的消耗程度也进一步加深，对环境的污染程度也日益提高，环境状况不断恶化，发展出清洁绿色无污染的建筑材料是全社会共同承担的责任和使命。我国的相关部门制定出了一系列的政策来规定建筑所用原材料的选择和建筑材料的制作生产，来为绿色建筑砂浆的合理有效使用提供保障。绿色建筑砂浆在我国很多地区的发展都十分迅速，比如，长江三角洲、珠江三角洲和渤海地区等沿海地区，这些地区有着大量的绿色建筑砂浆生产企业。在现在的建筑施工中，绿色建筑砂浆作为原材料的使用程度不断提高，比如，绿色建筑砂浆材料就是水立方和鸟巢的建筑材料。绿色建筑砂浆的市场规模正在不断扩大，在一些大城市的发展已经十分成熟，是未来建筑材料发展的趋势。

3.绿色建筑砂浆中工业固体废弃物的应用

现阶段，随着社会经济的不断发展，所产生的工业固体废弃物的数量不断增加，而且这些固体废弃物的来源渠道多样，固体废弃物的种类各式各样。如果不能很好地处理这些产生的固体废弃物，就会对环境造成很严重的污染，同时影响人们的身体健康，不利于人们的生存和发展。怎样有效利用这些固体废弃物，把这些固体废弃物转化为有利于人们生产发展的绿色环保物质，实现固体废弃物的再利用，一度成为了社会发展的重要话题。近几年，工业固体废弃物通常情况下被用于现代建筑的领域当中，采取有效科学的手段来把工业固体废弃物转变为可以用于建筑的材料，实现工业固体废弃物的高效、资源、无污染、绿色的应用。建筑砂浆在现代的建筑领域中是消耗很高的建筑材料，被广泛应用于砌筑建筑、修补建筑和装饰建筑等环节。绿色建筑已经成为了当前现代建筑领域发展的主流，绿色建筑砂浆的研究也成为了绿色建筑领域所关注的重要课题。绿色建筑砂浆就是利用废弃的资源制作而成的建筑砂浆，与传统的建筑砂浆相比，可以有效实现废物资源的再利用，很大程度上提高资源的利用效率，也更加有利于资源的节约和环境的保护，有利于在降低能耗的同时促进现代建筑的发展。因此，把固体废弃物用于绿色建筑砂浆的制作生产有着重要的意义。

3.1工业固体废弃物的特征

工业固体废弃物就是在工业领域中，比如，化学、煤炭、冶金等工业生产的过程中产生的物质，这些物质通常情况下为固体和半固体，而且具有以下几个特点。第一，工业固体废弃物的多样性。在工业生产中所产生的固体废弃物数量很多的同时，它的种类也很多样，开发再利用有着很广阔的发展空间。在工业生产发展很快的地区，所产生的工业固体废弃物数量也会因为工业生产发展程度的深入而增加。第二，工业固体废弃物的稳定性。工业生产所产生的工业固体废弃物在物理和化学性质的方面上与普通的建筑材料很接近，工业固体废弃物自身的化学成分有着突出的稳定性，把工业固体废弃物用于建筑的领域中，可以实现固体废弃物资源的再利用，同时也可以对建筑工程的质量形成保障。第三，工业固体废弃物的低成本。根据统计可以看出，重工业是我国工业固体废弃物的重要来源，主要包括采矿废石等。我国的国土面积广大，矿产资源极为丰富，工业固体废弃物产生的来源稳定，产生的成本也很低。在建筑材料中融入工业固体废弃物的使用，可以把原本废弃且会污染环境的废弃物转变为建筑所用的材料，可以有效降低建筑材料生产的成本，提高建筑工程施工的经济效益，实现资源的高效利用，降低我国能源的损耗，促进我国经济的发展。

3.2绿色建筑砂浆中应用工业固体废弃物的意义

工业固体废弃物是一种资源，只是被放错了地方，有效优化工业固体废弃物的处理，把其用于绿色建筑砂浆的制作生产中有着十分重要的作用。首先，可以降低对环境的污染程度，工业固体废弃物通常包括粉煤灰、尾矿砂和矿渣等，如果进入人体，会危害人体健康，同时，工业固体废弃物中的有害物质在雨水的冲刷下进入土壤的话，也会对土壤和水体的环境造成污染，会破坏生态环境，对环境造成污染。把工业固体废弃物作为绿色建筑砂浆的原材料用于建筑行业中，可以有效避免工业固体废弃物对人体和环境产生的影响。其次，可以在很大程度上提高资源的使用效率，减少进一步消耗能源，建筑行业不断发展，建筑规模进一步扩大，在建筑中需要的建筑砂浆的数量也在不断增多，需要消耗大量的建筑资源，建筑资源日益缺乏，在绿色建筑砂浆中应用工业固体废弃物可以有效增加建筑材料的量。最后，提高绿色建筑砂浆的使用性能。工业固体废弃物一般具有很强的稳定性，而且工业固体废弃物的数量大，种类多，可以很好地满足绿色建筑砂浆的需要，在绿色建筑砂浆的制作生产中可以形成互补，很好地提高绿色建筑砂浆的使用性能，促进绿色建筑砂浆的不断优化和发展。

3.3工业固体废弃物用于绿色建筑砂浆的具体实践

3.3.1粉煤灰在绿色建筑砂浆中的应用

粉煤灰是一种灰粒，呈现出粉状，粉煤灰主要是通过以煤粉为燃料的锅炉发出的烟气而产生的，在工业生产中有着很大的排放量。在绿色建筑砂浆的制作生产中，可以把粉煤灰当做掺合料来代替绿色建筑砂浆中的凝胶材料，在建筑材料中，也有着广泛的用途，可作为混凝土掺合料和水泥熟料来使用。另外，粉煤灰本身还有火山灰反应，可以有效优化绿色建筑砂浆的抗侵蚀性，并且可以减少绿色建筑砂浆中C3A的含有量，粉煤灰作为原材料用于绿色建筑砂浆的生产中可以有效提高绿色建筑砂浆的使用性能以及绿色建筑砂浆的强度，降低绿色建筑砂浆中水的比例，使绿色建筑砂浆拥有更高的黏结度，生产出的绿色建筑砂浆具有稳定性好，抗渗性强，耐用时间久的突出优势。

例如，某水泥厂在水泥配置上，主要利用某热电 厂粉煤灰，年均产出硅酸盐水泥 12 万 t，在水泥配置 上利用粉煤灰产出普通硅酸盐水泥，另外产出掺入量 在 15% 以下的矿渣硅酸盐水泥，掺入量在 20% ～ 40% 的粉煤灰水泥等。某绿色建筑工程中，砂浆配制中主 要以粉煤灰作为凝胶材料，利用机械磨细粉煤灰，而 后将水泥、复合激发剂掺入其中，最后对其砂浆组成 与其强度关系进行分析，得出掺入量为粉煤灰 60%、 石膏 5%、硫酸钠 1%、激发剂 10%，得出新型粉煤灰 砂浆抗压强度、抗折强度分别为 32.2 MPa、6.95 MPa。 又如，某建筑工程砂浆配制中，用粉煤灰、矿渣代替 水泥，同时掺入石灰、石膏、激发剂等，基于正交试 验进行配比，对和易性、抗压强度等进行研究，继而 明确混合配比，得出的新型砂浆强度更高和易性更 为突出，较之普通水泥砂浆其保水性更为优良，有利 于提升施工性能，防止出现普通水泥石灰砂浆黏结度 不高、安定性不良、耐水性较弱的问题。

3.3.2尾矿在绿色建筑砂浆中的应用

尾矿本身的成分较为复杂，尾矿物质的颗粒较小，也有着较大的排放量。如果对尾矿进行直接排放，会对大气环境和水体环境产生严重的污染。在绿色建筑砂浆的制作生产中，可以把尾矿作为石灰等建筑砂浆凝胶材料的替代物，降低对大气和水体等自然环境产生的影响，是现代化建筑中配制绿色建筑砂浆的重要材料。

例如，某建筑工程在砂浆制配上，以硅酸盐矿物 为主要成分的银尾矿进行制配，掺入银尾矿而配制出 的砂浆，其各项性能（稠度、含水量、保水性、抗裂性能、抗压强度等）均符合建筑工程施工标准。试验表明， 在砂浆配制上掺入银尾矿的量为 60 kg/m3 时，得出其 抗压强度为 9.40 ～ 13.48 MPa。又如，某建筑工程中以 铁尾矿替代硅酸盐水泥，对不同掺加量进行研究，确 定不同掺加量下，用水量不同，研究其砂浆安定性变化， 最后得出结论，铁尾矿掺入量增加，用水量随之增大， 初凝与终凝时间也随之上升，在掺和量为 10% ～ 50% 时，水泥安定性与规定要求相符。要使凝胶材料强度 复合硅酸盐水泥指标值，可对尾矿掺加量进行适当调 整。有的工程中为确保砂浆达到规定指标要求，利用热 活化法对铁尾矿进行处理，再对其添加量进行调整，从 而符合绿色建筑工程砂浆指标规范。

3.3.3尾矿砂在绿色建筑砂浆中的应用

选矿采矿中会产生大量尾矿砂，对其进行加工， 控制其颗粒级配，从而替代砂浆骨料。某工程中以尾 矿砂作为建筑砂浆，基于《预拌砂浆》（GB/T 25181— 2010），测试尾矿砂颗粒级配、松散与压实堆积密度， 含泥量、泥块含量、坚固性等性能，研究表明，在砂 浆骨料中应用尾矿砂，符合《预拌砂浆》中的有关要 求，可用于制作预拌砂浆，较之水洗河砂，尾矿砂抗压、 抗折强度分别高出 3 MPa、 0.5 MPa。通过烘干尾矿砂， 在筛分后得出最佳级配，制作绿色建筑砂浆，既可以 避免尾矿砂因无法有效处理而污染环境，又可减少建 筑工程中天然砂用量，同时砂浆拉伸黏结强度也有一 定提高。

结束语：随着我国经济的进一步发展，人们对提高居住环境的质量和水平提出了新的要求，建筑领域的相关产业不断向好发展。建筑工程施工的规模不断扩大，所需的建筑资源数量也在增加，在环境保护和资源日益减少的形式下，生产绿色建筑砂浆已经成为现代建筑的发展的必然趋势，可以把工业固体废弃物应用于绿色建筑砂浆的配制，严格把控各个生产环节，全面提高绿色建筑砂浆的质量，更好地服务于建筑事业的发展。

参考文献

[1]黄修林,程铠,黄绍龙,彭波. 绿色建筑评价新标准中节材条款分析及材料优选[J]. 湖北大学学报(自然科学版),2019,41(01):89-94.

[2]薛建华. 铁尾矿砂在土木工程建造领域中的再生利用分析研究[D].西安建筑科技大学,2014.

[3]鄢朝勇,叶建军. 用固体废弃物配制生态建筑砂浆的试验研究[J]. 混凝土,2012,(09):109-111+128.

[4]鄢朝勇,叶建军. 绿色建筑砂浆的研究与探讨[J]. 混凝土,2010,(03):123-125.

[5]鄢朝勇,叶建军. 《土木工程材料学》课程的教学方法研究[J]. 襄樊学院学报,2011,32(08):84-88.