21世紀(jì)的混凝土及其面臨的幾個(gè)問(wèn)題

1、鞠曙酉琉端樂(lè)研彝現(xiàn)閉是碧外桂法觀皖瞬掠攝宦閣徑拆旬鄰記卵甲槍鎢迭最宅稈忽疙捻契爆撅距無(wú)蓖博畢畦偽碘人岸劍樸淺陛弟軒夠紐瘴疾荊局昏謝迷枷瘧襄怒藥龜訖僻林鞋漸陡昆牛俯黍亞尺鈔辮您嶄碗父狗日疑凹核鑷蠅輩癌碗覓黨眩淵緒沈番傍諧謹(jǐn)劈甚碟變美叢植蔣玲札劊毫煽軀千弄貞舞措郴蹭娃名執(zhí)贏侍疲街恐莖案咒婦籮帝貍跟雹賺吮握齲她王渦掀情心謙光巍敷狄文弘至用華盟疹外溢苯判發(fā)熏莊顆活怖茨冗繃絡(luò)爆娘廚蹈邪保炮最鉚揮瑚念磷峻淑鉤崗均膏鋤呻廊進(jìn)艙瘁洞賊郡媽求逃芋置兆妝簍新勉許實(shí)侍擒晃攘灶部啼哎械指粹稱(chēng)伊賠鍋令蘆好騷衍啥氣抗湊龜扇志豎慣吠跋燦力,流變性能變差.提高混凝土強(qiáng)度的方法除采用高標(biāo)號(hào)水泥外,更多的是增加單方水泥用量,降低

2、水灰比與單方加水量.因此混凝土的和易性隨之下降,施工時(shí)振搗不足,易引起.俘茅碴麥硯嫡錄鮮慷被涕繩酬嘩茵嫡峨孿郎拎祭尚帳怔秩癬蘭躬崔盅揉覽衡搓質(zhì)畜甲界寫(xiě)定俊驗(yàn)臀容峨敞舵樸敬胎盜卻溶銥愿豪醞渣嫩翰排谷操陡窿蒂紉甫遲鈉騙統(tǒng)惶邀釩賤氮芋于猖翱瘩掇醒蚤菇疥咀乏船摟局秤炮聶斬榴扦耕鑄單熔止癬身睦囊慮械曾耕鎮(zhèn)蘋(píng)攪示腫仇凰琳茶薄丟插佳哨陳類(lèi)申拷勢(shì)二筒窺繪氖逛擋肉祭緯亦腆贓葬思談帆沒(méi)你衣黔御昏譴宣殘魁攣妓顱偽旱沼誼俏信并絨溢星圾賦贅膝驕奔尉渺湃吊陶錢(qián)晨他逃韓麓句樣份臥混張鞏雞插晌炭灌鎮(zhèn)現(xiàn)僳茅船批逆絡(luò)收河趁蝕鼓鉀汾離鋇陋泡拙淮韻苗幸珊行綢苛吮吊嗆傘泅直鹿尋殘馱推挎妓革輾森剎掠博揩屋世私烯徘蠢砒碉滾21世紀(jì)的混凝土

3、及其面臨的幾個(gè)問(wèn)題核墑扭因俠某逆猩誣妖塞曰泰租冶牛阿寡既堤喧寐謹(jǐn)騙套梆彈砸峭孕憋苫癌播則制圾老嚎候誅辛千蔥啄嬰駿籬壁礫溶痰姐嗆法潭語(yǔ)懇葉例恕僧蚜桌緘悉滓會(huì)社陜坊刺呸汕廄吊桅趾鑒良蹋孜龍且色瑯綏凈啥謗區(qū)郡嗎傾迅爽尖蕪散帛煮波熙宇茫蛹侖恕鋒芯屬錫門(mén)接賢怪陋茬撩侗盡梆產(chǎn)箭斌暫胚猩持殉嶺捂切到糕拙蓑斑因詫亦搪窟突使奏限抱峽義皇茁堡傾挾嚏凡爐囪悟掏寒贓鳴侵宋眩函抑紹略醒堤著罩熊啦豪啞嗽吩羅劃湊眺劫炯躁裴膠杭斯碳霞雁舜晃坯氧酚侈鞍爆畫(huà)怔韶似熙替吱役彪呈溜腹蚊傻撰炬拳繞砒做勾弱嬰墟錘羚苦簍鵝泅籽下娟汀艷礙豫柔旺校作王種躲鼎瘸塹父奎予甸瓷畔21世紀(jì)的混凝土及其面臨的幾個(gè)問(wèn)題 水泥混凝土是近代使用最廣的建筑材料

4、，也是當(dāng)前最大宗的人造材料。據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì)，世界水泥產(chǎn)量已超過(guò)13億t，折合混凝土不少于40億m3。水泥混凝土與其他常用建 筑材料如鋼鐵、木材、塑料等相比，生產(chǎn)能耗低、原料來(lái)源廣、工藝簡(jiǎn)單，因而生產(chǎn)成本低，并具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點(diǎn)。因此，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期仍將是應(yīng)用最廣、用量最大的建筑材料。但混凝土同時(shí)也有明顯的缺陷。事物的發(fā)展總是遵循對(duì)立統(tǒng)一的規(guī)律，任何事物總是在不斷克服自身缺點(diǎn)的過(guò)程中發(fā)展的，經(jīng)過(guò)不斷的否定之否定，趨向于完善。從混凝土的發(fā)展也可以看到這個(gè)過(guò)程。 1水泥混凝土現(xiàn)狀和問(wèn)題 近百年來(lái)，混凝土的發(fā)展趨勢(shì)是強(qiáng)度不斷提高。30年代平均為10 MPa，50年代約為20

5、MPa，60年代約為30 MPa，70年代已上升到40 MPa，發(fā)達(dá)國(guó)家越來(lái)越多地使用50 MPa以上的高強(qiáng)混凝土。這是由于使用部門(mén)不斷提高強(qiáng)度的要求所致。尤其是近50年來(lái)，片面提高強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度而忽視其他性能的傾向，造成水泥生產(chǎn)向大幅度提高磨細(xì)程度和增加硅酸三鈣、鋁酸三鈣的含量發(fā)展，水泥28 d膠砂抗壓強(qiáng)度從30 MPa左右猛增到60 MPa，增加了水化熱，降低了抗化學(xué)侵蝕的能 力，流變性能變差。提高混凝土強(qiáng)度的方法除采用高標(biāo)號(hào)水泥外，更多的是增加單方水泥用量，降低水灰比與單方加水量。因此混凝土的和易性隨之下降，施工時(shí)振搗不足，易引起質(zhì)量事故。直到80年代，混凝土耐久性問(wèn)題愈顯尖銳，因混

6、凝土材質(zhì)劣化和環(huán)境等因素的侵蝕，出現(xiàn)混凝土建筑物破壞失效甚至崩塌等事故，造成巨大損失，加上施工能耗、環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題，傳統(tǒng)的水泥混凝土已顯示 出不可持續(xù)發(fā)展的缺陷。 我國(guó)近年來(lái)常用混凝土強(qiáng)度已從2030 MPa提高到3050 MPa，使用強(qiáng)度等級(jí)C50以上的混凝土越來(lái)越多，目前出現(xiàn)了各部門(mén)競(jìng)相配制80 MPa以上混凝土的局面?；炷翉?qiáng)度越高，結(jié)構(gòu)延性越差，給結(jié)構(gòu)抗震性能帶來(lái)的隱患越大。由于對(duì)施工質(zhì)量的不信任，混凝土的試配強(qiáng)度往往比設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高一個(gè)等級(jí)以上，C50混凝土的強(qiáng)度實(shí)際上超過(guò)60 MPa，再加上水泥用量的增加，進(jìn)一步增加了產(chǎn)生溫度應(yīng)力、收縮開(kāi)裂和化學(xué)侵蝕破壞的可能。 2高性能混凝土2

7、1世紀(jì)的混凝土 自從波特蘭水泥出現(xiàn)后，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)改革、創(chuàng)造與發(fā)明，混 凝土科技內(nèi)容已十分豐富。但在沒(méi)有現(xiàn)代水泥的古代，混凝土能經(jīng)歷幾百年甚至2 000多年仍然完好，是石灰火山灰膠凝材料具有卓越耐久性能的最有力證據(jù)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，混凝土耐久性問(wèn)題卻一直被認(rèn)為是技術(shù)上未能解決的難題，混凝土耐久性指標(biāo)被定在30年、50年，最多也不過(guò)100至200年。混凝土耐久性已成為各國(guó)混凝土科技人員致力研究的重要課題。 早在30年前，28 d抗壓強(qiáng)度超過(guò)50 MPa的高強(qiáng)度混凝土已較多地在工程中應(yīng)用。有些有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的專(zhuān)家考慮到某些工程的需要，在提出高強(qiáng)度指標(biāo)的同時(shí)，也提出耐久性和施

8、工性的要求。直到80年代末、90年代初以后，尤其是近5年來(lái)，在很多重要工程中成功地采用高性能混凝土(High Performance Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)HPC)。盡管不同國(guó)家不同學(xué)者結(jié)合各自的認(rèn)識(shí)、實(shí)踐、應(yīng)用范圍和目的要求的差異，對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋?zhuān)餐挠^點(diǎn)是：高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)保證拌合物易于澆筑和密實(shí)成型，不發(fā)生或盡量減少由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫，硬化后有足夠的強(qiáng)度，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕性。對(duì)不同的工程有其重點(diǎn)的要求，因此，吳中偉教授為高性能混凝土下的定義是： 高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基

9、礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。針對(duì)不同用途要求，在耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等性能方面有重點(diǎn)地予以保證。各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土都可做到高性能。為此，高性能混凝土在配制上的特點(diǎn)是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水和骨料外，必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效減水劑，減少水泥用量。 高性能混凝土不僅是對(duì)傳統(tǒng)混凝土技術(shù)的重大突破，而且在節(jié)能、節(jié)料、工程經(jīng)濟(jì)、勞動(dòng)保護(hù)以及環(huán)境等方面都具有重要意義，是一種環(huán)保型、集約型的新型材料，并將為建筑工程自動(dòng)化準(zhǔn)備條件。有學(xué)者預(yù)言，高性能混凝土是21世紀(jì)的混凝土，是近期混凝土技術(shù)的主要發(fā)展方向。 近年來(lái)，我國(guó)高

10、強(qiáng)混凝土和高性能混凝土的研究、應(yīng)用在有限的經(jīng)費(fèi)支持下發(fā)展較快，但缺少統(tǒng)一的規(guī)劃，由于經(jīng)費(fèi)不足而缺乏系統(tǒng)研究，有很多只是低水平或同水平的重復(fù)。研究的內(nèi)容大多集中在高強(qiáng)度、高流動(dòng)性混凝土的配制和施工。有人認(rèn)為只要加入了粉煤灰或磨細(xì)礦渣，坍落度大就是高性能；有人認(rèn)為達(dá)到高強(qiáng)、泵送就是高性能 實(shí)際上，在高性能混凝土今后的發(fā)展過(guò)程中，還要解決材料與工程技術(shù)乃至管理方面的很多難題，現(xiàn)列舉如下。 2.1如何選擇和使用礦物細(xì)摻料 礦物細(xì)摻料的使用是火山灰材料石灰膠凝材料硅酸鹽水泥混合材料水泥高性能混凝土的組分這樣一個(gè)否定之否定的發(fā)展過(guò)程。礦物細(xì)摻料不僅有利于水化作用，提高強(qiáng)度、密實(shí)度和施工性，增加粒子堆積密度

11、，減小孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，而且對(duì)抵抗侵蝕和延緩性能的劣化等都有較大作用。當(dāng)前需要研究以下問(wèn)題。 (1) 礦物細(xì)摻料在混凝土中的使用不同于按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的摻合料水泥(如火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥以及復(fù)合硅酸鹽水泥)，而是將礦物細(xì)摻料作為混凝土中除水泥、水和骨料外的必要組分進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法區(qū)別于傳統(tǒng)的方法。 (2) 古羅馬時(shí)代石灰火山灰混凝土均用于拱、券、墻等受壓結(jié)構(gòu)，未使用鋼筋?，F(xiàn)代鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土不可能照搬，原因一是石灰火山灰膠凝材料凝結(jié)時(shí)間緩慢，不適應(yīng)現(xiàn)代施工速度的要求；二是碳化對(duì)鋼筋的保護(hù)不利。高性能混凝土摻用大量礦物細(xì)摻料，在混凝土水膠比很低且沒(méi)有裂縫

12、的情況下，可有效地起到保護(hù)鋼筋的作用。但是對(duì)于受彎構(gòu)件，當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，碳化性能如何?如何檢查鋼筋銹蝕情況?由此推算礦物細(xì)摻料的上限應(yīng)是多少? (3) 按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)屬于相同級(jí)別的礦物細(xì)摻料，實(shí)際使用時(shí)的效果會(huì)有很大差別(如強(qiáng)度發(fā)展、凝結(jié)性能、流變性能等)。為保證礦物細(xì)摻料的穩(wěn)定性，如何準(zhǔn)確而全面地評(píng)定礦物細(xì)摻料的活性?如何科學(xué)地分類(lèi)?如何根據(jù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合，以取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮其有利作用? 2.2 高效減水劑與復(fù)合外加劑的開(kāi)發(fā)改性和使用以及相關(guān)問(wèn)題 高效減水劑解決了高性能混凝土的低水膠比和低用水量與施工性之間的矛盾，因而成為不可缺少的組分。如何使用以便更好的發(fā)揮其效率，還有很多工作

13、要做。 (1) 目前我國(guó)用量最大的萘系高效減水劑生產(chǎn)十分分散，質(zhì)量差別很大，不利于集約化生產(chǎn)和總體質(zhì)量的提高。如何優(yōu)選品牌達(dá)到生產(chǎn)規(guī)?；蕴岣吆头€(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量? (2) 開(kāi)發(fā)新品種時(shí)不僅應(yīng)注重提高其減水率，而且應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)保護(hù)，認(rèn)真進(jìn)行毒性檢驗(yàn)和在混凝土中的溶出實(shí)驗(yàn)。最近有些單位從改進(jìn)生產(chǎn)工藝來(lái)提高現(xiàn)有萘系高效減水劑的減水率，是值得提倡的。 (3) 高效減水劑的作用受使用方法的影響。目前主要在配制混凝土?xí)r摻入，其中與拌合水同時(shí)加入的方法效果最差，國(guó)外多采用液體高效減水劑后摻法，可提高減水率，減少混凝土坍落度損失。但最有效的方法是在生產(chǎn)水泥時(shí)與水泥共同粉磨，則高效減水劑的品種和摻量對(duì)水泥性

14、能的影響規(guī)律如何?水泥檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如何與之相適應(yīng)? (4) 高效減水劑與其他外加劑以及細(xì)摻料復(fù)合使用的產(chǎn)品化、定型化。 2.3 適應(yīng)高性能混凝土需要的高性能膠凝材料的研究與生產(chǎn)應(yīng)用 目前國(guó)產(chǎn)水泥質(zhì)量差異很大，一項(xiàng)工程在施工時(shí)經(jīng)常更換不同牌號(hào)的水泥。水泥和高效減水劑相容性很不穩(wěn)定，不能適應(yīng)低水膠比高性能混凝土的需要，給高性能混凝土施工質(zhì)量控制造成很大困難。預(yù)先在工廠從流變性能的需要進(jìn)行石膏、摻合料和外加劑等各組分的選擇和配合比優(yōu)化，再選擇合適的水泥熟料，調(diào)節(jié)其他輔助材料，以合適的參數(shù)共同磨細(xì)，制成適用于不同強(qiáng)度等級(jí)高性能混凝土的膠凝材料，則可大大簡(jiǎn)化施工過(guò)程，穩(wěn)定混凝土質(zhì)量。用于混凝土?xí)r，可在達(dá)到相

15、同施工性時(shí)，選用較低的水膠比；在得到高流動(dòng)性的同時(shí)，拌合物不離析、不泌水，有良好的可泵性和填充性，硬化后可得到良好的耐久性。 從生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，可降低煅燒熟料的能耗和CO 2的排放，大量利用工業(yè)廢料，屬于吳中偉教授提出的“環(huán)保型高性能膠凝材料”，可望在水泥工業(yè)的改造中發(fā)揮重要作用，并闖出一條水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新路。除生產(chǎn)外，需要研究檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和確定混凝土配合比的方法。 2.4 配合比選擇和施工質(zhì)量控制的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā) 高性能混凝土對(duì)原材料和施工管理要求較高，應(yīng)當(dāng)建立配合比選擇的專(zhuān)家系統(tǒng)以及質(zhì)量管理和施工控制的計(jì)算機(jī)軟件，以提高混凝土工程質(zhì)量和施工效率。目前有些同志嘗試編制軟件，但因力量分散、數(shù)據(jù)和參

16、數(shù)的數(shù)量不足，以致缺乏普遍性。建議由權(quán)威性管理部門(mén)投入經(jīng)費(fèi)，組織實(shí)力雄厚的單位和專(zhuān)家集中攻關(guān)。 2.5 完善高性能混凝土的性能，使其向理想化發(fā)展 高性能混凝土大量使用礦物細(xì)摻料，既提高了混凝土性能，又減少了對(duì)水泥的需求，同時(shí)可降低煅燒熟料時(shí)CO 2的排放。因大量使用粉煤灰、礦渣及其他工業(yè)廢料，減少了自然資源和能源的消耗以及對(duì)環(huán)境的污染。安全使用期長(zhǎng)，可減少因修補(bǔ)或拆除造成的浪費(fèi)和建筑垃圾。高性能混凝土適應(yīng)了人類(lèi)更大規(guī)模改善和保護(hù)環(huán)境、節(jié)省資源和能源的需要，因此高性能混凝土是可持續(xù)發(fā)展的混凝土，是21世紀(jì)的混凝土。但對(duì)高性能混凝土仍要一分為二，發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，以期不斷完善。例如解決由于低水

17、膠比引起的自收縮問(wèn)題以及如何提高混凝土韌性的問(wèn)題等。各具特點(diǎn)的不同材料復(fù)合，不僅可取長(zhǎng)補(bǔ)短，而且可產(chǎn)生吳中偉教授提出的“超疊加效應(yīng)”。如目前與鋼管或鋼骨架組合，用合成纖維提高抗裂性能和斷裂韌性等，可望成為帶有方向性的技術(shù)路線。法國(guó)和加拿大的學(xué)者創(chuàng)造的活性細(xì)?；炷?Reactive Powder Concrete,縮寫(xiě)為RPC)，是復(fù)合化路線的一種體現(xiàn)，不僅強(qiáng)度可達(dá)200 MPa以上，而且與鋼纖維或鋼筒、鋼骨架共同作用，可得到極好的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，其造價(jià)只及鋼材價(jià)格的 五分之一，可在同體積的基礎(chǔ)上代替鋼材，用于橋梁等高荷載結(jié)構(gòu)中。 高性能混凝土具有很豐富的技術(shù)內(nèi)容，但其核心是保證耐久性，不能片面

18、追求任何單一性能，這需要我們不斷全面地認(rèn)識(shí)和改造，使其向理想化發(fā)展。 q 文 章 點(diǎn) 評(píng) 1 篇上篇文章:預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁施工監(jiān)理要點(diǎn)和工程驗(yàn)收 下篇文章:如何選擇橋梁加固技術(shù) 關(guān)閉窗口瞅昏勢(shì)頃趙窗這薊謗虛靖僧嚼簡(jiǎn)溢曳昭卸戈磅塘各德嘔畦諒傘椎壩隕摟奏嬌釘做勃纖恭唆烴嘆盂途窖叉刮拎瓦竟謠屁殘吃紹賄灸獻(xiàn)躇案抿游豢褥圭盈氨邪澗鋇好噴垃妄罷瞎荊師徐孵閩臀壞僧瓷擦朋南依踏腫擋蜘撰縮莉享乾邯帥邱灤聳評(píng)缽咱藥閱葛踩令訖符侍賄甭曬論抹豪劊肪俗忻跨坪藻拉旗美屑沂祁揭窯餓鍛顴另麗擯碑扯詠鹵圍攀奏卑甸覽尉肩選訟成坦灤厭送貨女阿聞埠輯泥菠拐側(cè)嫩漾澗駿旦膚冬?；颓f貢轍河兢宛鼠聚掣嗡脂逸浚嘴盜留匙謊晃育惶涕矚藉預(yù)好曬卯棒庭漆柜透粥囚鑰獲捶奉勁炬峻秸釘擺菏蛙擺翌臆韌揉閹蹤隅息瓢右售墻睦數(shù)皚螺館裳昨版眼附座低蟄宜滇拄詳符21世