混凝土技術發(fā)展側(cè)記

 

　　高性能混凝土(HPC)是近十幾年來出現(xiàn)的混凝土新品種，是經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，在長期研究與實踐中創(chuàng)造的，至今最完善的混凝土。HPC是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現(xiàn)代混凝土技術制作的，是以耐久性為設計的主要指標，針對不同的用途和要求，在工作性、強度、適用性、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等方面給予重點保證。HPC在性能上對傳統(tǒng)混凝土是一重大突破，而且在節(jié)能、環(huán)保方面都有重要的意義，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，被稱為GHPC。

 

　　混凝土技術的發(fā)展，歸納起來，可以說由初期的大流動性混凝土，發(fā)展到塑性混凝土；二次大戰(zhàn)后，由于機械設備的發(fā)展，提高了混凝土的質(zhì)量，發(fā)展了半干硬性與干硬性混凝土；后來由于勞動力的貴昂，新的高效減水劑的出現(xiàn)，發(fā)展了流態(tài)混凝土；直到今天，由于混凝土技術水平的提高及工程的特殊性能要求，又發(fā)展為高強、高性能混凝土。核心問題都是圍繞著混凝土的質(zhì)量與施工水平的提高而發(fā)展。1984年法國公開發(fā)表了有關高性能混凝土的論文；80年代末日本將一種不振搗的高耐久混凝土應用于實際工程；1990年美國國家標準與技術研究所（NIST）與美國混凝土協(xié)會（ACI）主辦了第一屆高性能混凝土研討會，所以，普遍認為國際上的發(fā)達國家從80年代即開始投入力量從事高性能混凝土的研究。我國從92年開始引進HPC概念，在研究中有了突破性進展，北京先后完成了C60高強混凝土、C80、C100高性能混凝土，磨細礦渣高性能混凝土、自密實混凝土、無熟料水泥混凝土等課題研究，豐富和完善了高性能混凝土制備方法與施工技術，十多年來，已在很多工程中成功應用。例如首都國際機場擴建工程、中華世紀壇、國家大劇院、國家體育中心、國家游泳中心、中央電視臺、奧林匹克國際會議中心等，并將在今后逐漸代替一百多年來普通混凝土在絕大多數(shù)工程中的使用。有學者預言HPC是21世紀的混凝土，是今后最主要的工程結(jié)構材料，也是21世紀混凝土技術的主要發(fā)展方向。美國、日本、英國、法國、加拿大等國都將HPC作為跨世紀的新材料投入大量人力、物力進行研究和開發(fā)。我國也是一樣，北京、上海、廣州、深圳、沈陽、杭州等地起步較早、發(fā)展較快，走在了全國同行業(yè)的前列，保持著領先地位。

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　　泵送混凝土1927年首創(chuàng)于德國，它是歐洲泵送混凝土技術發(fā)展最快的國家。1973年泵送混凝土普及率就達到40～50%，美國是繼德國之后泵送混凝土技術發(fā)展較早的國家。80年代初，泵送混凝土普及率為50%。雖然日本的泵送混凝土技術起步較晚，但發(fā)展卻十分迅速，它開始是從德國和美國引進的技術，現(xiàn)已成為泵送混凝土普及率最高的國家。

 

　　我國真正應用泵送混凝土是70年代末從北京地鐵工程、遂道模工程和上海寶鋼工程開始的，以后在北京、上海、天津、廣州等大城市陸續(xù)建立了混凝土攪拌站，配備了運輸和泵送設備，使泵送混凝土逐步發(fā)展起來。據(jù)統(tǒng)計，1983年泵送混凝土占商品混凝土的百分比為63.5%，84年為80%，85年為83.6%，近年已達到90%以上。

 

　　采用泵送混凝土施工速度快、周期短，適合于大規(guī)模的現(xiàn)代化施工作業(yè)；可以節(jié)省人工，提高功效，不受現(xiàn)場條件限制，施工方便，同時有利于質(zhì)量控制，是現(xiàn)代文明施工必不可少的技術手段。早期由于受到設備和技術條件的限制，高強混凝土粘稠（C50以上），低等級混凝土（C20以下）容易泌水，一般都不宜泵送，多采用吊斗施工；即便是普通等級的混凝土，泵送高度與泵送距離也只有50米和150米左右。隨著外加劑和摻合料技術的發(fā)展，使混凝土工作性能（可泵性）得到了根本性的改善，泵送設備的性能也有了顯著提高，使混凝土運距增加到50公里，一次泵送高度達到380多米，最長泵送距離達到400多米；滿足了現(xiàn)代化、大規(guī)模建筑施工的需要。

 

 

　　隨著混凝土技術的發(fā)展，高效減水劑和優(yōu)質(zhì)礦物摻合料已成為是制備高性能混凝土必不可少的重要組分和功能性材料。外加劑從最初單一的木質(zhì)素類，發(fā)展到萘磺酸鹽、氨基磺酸鹽、脂肪族類，又發(fā)展到聚羧酸鹽類；完成了三次大的升級換代，使外加劑向著低堿、低摻量、高效能、高保塑等方向發(fā)展。聚羧酸高效減水劑已成功地應用于國家大劇院、國家游泳中心、首都國際機場擴建工程和中央電視臺等國家重點工程。

 

　　礦物摻合料可以填充混凝土中水泥石空隙，改善混凝土的微孔結(jié)構和膠材與骨料的界面條件，在相同的水膠比下，提高混凝土的流動性和后期強度，降低水化溫升，減少收縮，改善混凝土的體積穩(wěn)定性。使混凝土的強度、抗?jié)B性能、抗腐蝕能力等耐久性指標都有顯著提高，起著從根本上改變常規(guī)混凝土性能的作用。礦物摻合料從最初單一的粉煤灰逐步發(fā)展為礦渣粉、沸石粉、硅灰、復合摻合料等多組分的礦物摻合料，在功能上也由當初的輔助性材料變?yōu)楦纳苹炷列阅艿墓δ苄圆牧?，由于在混凝土中起著與水泥同等重要的作用，而受到了普遍重視。北京市混凝土協(xié)會先后主持編制了《混凝土礦物摻合料應用技術規(guī)程》和《預拌混凝土質(zhì)量管理規(guī)程》等北京市地方標準，為新技術的推廣應用和規(guī)范預拌混凝土生產(chǎn)與施工起到了積極的推動作用。北京電視中心、世紀財富中心、首都機場擴建工程、中央電視臺等工程底板混凝土的礦物摻合料用量達到40～50%，體積穩(wěn)定性好，工作性能和耐久性能優(yōu)異，創(chuàng)造了混凝土施工技術的范例。為國家標準《礦物摻合料應用技術規(guī)范》的編制提供了參考和依據(jù)。

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　　環(huán)保、節(jié)能和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就是使社會經(jīng)濟同能源、資源、環(huán)境實現(xiàn)良性循環(huán)，是社會活力與自然關系的協(xié)調(diào)與變革。綠色環(huán)保—高性能是今后混凝土技術發(fā)展的主題，近幾年在以下幾個方面有了顯著的進步：

 

      1、企業(yè)更加注重節(jié)約能源、資源和保護環(huán)境；

      2、注重混凝土的耐久性，從設計到施工采取綜合措施，增加混凝土的使用壽命，減少修補或拆除的浪費和污染；

      3、注重減少燒結(jié)熟料用量，大量利用粉煤灰、?；郀t礦渣粉、沸石粉等工業(yè)廢料；

      4、開展了城市中水和工業(yè)廢水的處理和回收利用；

      5、重視對剩余混凝土、廢棄混凝土的分離和再生利用；

      6、加強了生產(chǎn)廠區(qū)綠化，建立了花園式預拌混凝土廠（站）。

 

 

　　由于環(huán)保、節(jié)能方面的要求，促進攪拌站生產(chǎn)工藝設備也不斷改進。因陋就簡，倉促上馬的設備越來越少，取而代之的是經(jīng)過科學系統(tǒng)設計，功能更為完備的攪拌機組。采用液壓自動潤滑系統(tǒng)，噪音小、密封性好，安全、可靠，生產(chǎn)效率高；改進生產(chǎn)工藝，使攪拌站可同時儲存多種原材料，可根據(jù)需要實現(xiàn)不同材料的相互轉(zhuǎn)換和組合，以滿足不同的工程需要。采用液體外加劑，提高計量精度。由于預拌混凝土是集中的工廠化生產(chǎn)，外加劑應杜絕人工添加，避免人為的誤差和錯誤，這是近十年來預拌混凝土企業(yè)發(fā)生的一項重大變化。骨料的儲存方式也逐步改進，過去多為露天堆放，遇有風沙天氣產(chǎn)生揚塵；夏天經(jīng)過曝曬使混凝土出機溫度升高，不利于裂縫的控制；冬季沒有保溫措施，容易結(jié)冰，遇有雨雪天氣含水率變化大，不利于混凝土質(zhì)量控制。人們越來越重視克服這些弊端，為此，新建或改造的攪拌站骨料儲存多數(shù)采用筒倉、地下料倉或封閉式的料場，實現(xiàn)了真正意義上的工廠化生產(chǎn)。

 

 

　　采用先進的工藝和科學的管理是發(fā)展預拌混凝土必不可少的技術手段。智能化自動操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)自動采集、存儲、傳輸系統(tǒng)，車輛自動排位和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)等新技術，已逐步在預拌混凝土企業(yè)中推廣應用，使生產(chǎn)管理更加科學化，隨著技術的不斷進步和管理水平的不斷提高，不遠的將來必將進入更加科學化、規(guī)范化的領域，達到或超過世界同行業(yè)先進水平。