淺談混凝土技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

2005-06-16 00:00  留言

摘要：混凝土是當(dāng)代最主要建筑材料，我國混凝土攪拌站建設(shè)與國外相比尚屬起步階段，雖然有些地區(qū)發(fā)展較快，但就全國而言，預(yù)拌混凝土的發(fā)展是不平衡的，在其發(fā)展的同時，暴露出不少問題。目前，高性能混凝(HPC) 發(fā)展迅速，其先進(jìn)性使混凝土的應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大，使混凝土的社會經(jīng)濟(jì)效益不斷增長，在我國當(dāng)前條件下HPC 可采用下列原材料：水泥、集料、活性細(xì)摻料、外加劑，在原材料的現(xiàn)狀和發(fā)展方面應(yīng)有明確認(rèn)識，加以重視。HPC 復(fù)合化將為提高混凝土的性能，取得多方面效益開闊新途徑。

關(guān)鍵詞：混凝土技術(shù)，現(xiàn)狀，發(fā)展

混凝土是當(dāng)代最大宗的人造材料，也是最主要建筑材料。目前，世界水泥年產(chǎn)量已超過12 億t，我國在數(shù)量上占居首位，其產(chǎn)量約為世界總產(chǎn)量的三分之一?；炷聊晔褂昧侩m未見準(zhǔn)確的統(tǒng)計資料，但如以水泥產(chǎn)量推測，估計在我國混凝土年使用量可達(dá)6 億m³ 以上，其工程量之多，社會與經(jīng)濟(jì)意義之大，是人所共知的。針對我國今后發(fā)展的需要，本文擬在三個方面予以論述。

1 預(yù)拌混凝土的現(xiàn)狀與發(fā)展

混凝土的集中攪拌是建筑工程生產(chǎn)管理方面一項意義重大的改革。預(yù)拌混凝土應(yīng)用量比重的大小，標(biāo)志著一個國家的混凝土生產(chǎn)工業(yè)化程度的高低。國外實(shí)踐表明，采用預(yù)拌混凝土之后，一般可提高勞動率200 %～ 250 % ，節(jié)約水泥10 %～ 15 % ，降低生產(chǎn)成本5 % 左右，還具有保證質(zhì)量、節(jié)約施工用地、實(shí)現(xiàn)文明施工等方面的優(yōu)越性。世界上第一座預(yù)拌混凝土工廠出現(xiàn)在德國，建造于1903 年，以后受到各國的重視，得到迅速發(fā)展。到20 世紀(jì)80 年代初，統(tǒng)計結(jié)果表明，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家里，預(yù)拌混凝土的供應(yīng)量，已達(dá)到全部混凝土生產(chǎn)量的60 %～ 80%。

在我國混凝土攪拌站始建于80 年代初的上海、常州兩城市。20 年來，由于建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，尤其是北京和東南沿海地區(qū)一些城市建設(shè)的高速發(fā)展，各級建設(shè)行政主管部門采取了一些扶植政策和措施，使城市的預(yù)拌混凝土產(chǎn)量每年以12 %～ 15 %幅度遞增。上海、北京、廣州、大連、常州等城市應(yīng)用預(yù)拌混凝土量已達(dá)到該城市混凝土總用量的80 %以上，接近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的水平。但是，預(yù)拌混凝土的發(fā)展是不平衡的，就全國而言，預(yù)拌混凝土占現(xiàn)澆混凝土量的比重還不到30 % ，有的地方甚至還沒有預(yù)拌混凝土站，與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相比，我國預(yù)拌混凝土尚屬起步階段。而且我國已建成的預(yù)拌混凝土站，多屬建筑企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)管理，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家預(yù)拌混凝土已成為獨(dú)立的新興行業(yè)，有許多專業(yè)公司專門生產(chǎn)和供應(yīng)預(yù)拌混凝土。

在預(yù)拌混凝土行業(yè)迅速發(fā)展的同時，也暴露出不少需要重視的問題。如：混凝土定價不合理以及混凝土供需雙方配合不密切，出現(xiàn)供大于求而導(dǎo)致降低價格出售，因而無法保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量。這樣惡性循環(huán)不利于預(yù)拌混凝土的長遠(yuǎn)發(fā)展。

為了保證預(yù)拌混凝土的健康發(fā)展，必須注意以下幾點(diǎn)：

1) 加強(qiáng)預(yù)拌混凝土廠的合理規(guī)劃和布置，預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)與當(dāng)?shù)氐慕ㄖ褪袌鲂枨笙嗥ヅ洌?避免盲目發(fā)展，過度集中。

2) 有計劃的組織在職人員培訓(xùn)，提高人員素質(zhì)及企業(yè)的技術(shù)和管理水平，加強(qiáng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳貫徹力度。

3) 規(guī)范市場，加強(qiáng)有關(guān)部門的監(jiān)督，使供需雙方必須遵守合同，增強(qiáng)合同的法律效力; 并制定出合理的預(yù)拌混凝土價格體系。使預(yù)拌混凝土能在正常的競爭條件下得到發(fā)展。

2　高性能混凝土的現(xiàn)狀和發(fā)展

為了弄清當(dāng)前混凝土在不同用途中存在的缺點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，美國于80 年代曾對很多土建工程單位進(jìn)行了廣泛的調(diào)查。從調(diào)查結(jié)果可知，在眾所關(guān)注的抗壓強(qiáng)度以外，亟待改進(jìn)提高的混凝土性能，依次為體積穩(wěn)定性、抗?jié)B性、流動性、抗折(拉) 強(qiáng)度、護(hù)筋性、線膨脹系數(shù)等，當(dāng)然還須降低成本。上述各種性能歸納起來就是強(qiáng)度、工作性和耐久性3 大類，這正符合十幾年來幾個發(fā)達(dá)國家正在研究開發(fā)中的高性能混凝土(HPC)。

HPC 的誕生與發(fā)展是近代工程發(fā)展的需要。例如高層、大跨度、大荷載、特殊使用條件和嚴(yán)酷的環(huán)境(如海上石油鉆采平臺、海底隧道等) 以及對建設(shè)速度、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等有更高要求; 同時也由于混凝土技術(shù)的提高使HPC 成為可行。HPC 的先進(jìn)性使混凝土的應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大，使混凝土的社會經(jīng)濟(jì)效益得到不斷增長。

發(fā)展HPC 的主要途徑有：

1) 高性能的原材料以及與之相適應(yīng)的工藝。2)復(fù)合化：混凝土本身是水泥基復(fù)合材料。HPC 必須有活性細(xì)摻料和外加劑特別是高效減水劑的加入，常常不僅需要二者同摻，有時還必須同時采用幾種外加劑以取得要求的性能，充分發(fā)揮復(fù)合化的作用，將是HPC 取得更大效益的努力方向。

在我國當(dāng)前條件下， HPC 可采用下列原材料：

a) 水泥。以42. 5# 或42. 5 R 硅酸鹽水泥為主，也可選用某些特種水泥如鐵鋁酸鹽水泥，堿—礦渣水泥等，但水泥用量過大或細(xì)度過細(xì)均不利于耐久性。

b) 集料。必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，要求堅潔，粒徑、粒形、級配和強(qiáng)度與工作性有關(guān)，宜先經(jīng)過試驗。工地必須改變不重視集料的壞習(xí)慣。

c) 活性細(xì)摻料。不僅為了節(jié)省水泥更重要的是為了滿足工作性(如易泵性) 與耐久性的要求。因此，優(yōu)質(zhì)活性細(xì)摻料如硅灰或粉煤灰、沸石粉以及磨細(xì)礦渣已成為HPC 的必需組分。二種細(xì)摻料復(fù)合作用，有時能帶來很好的效果。

d) 外加劑。首先是高效減水劑，是HPC 的必需組分。為的是大幅度減水以提高強(qiáng)度與耐久性。使HPC 有足夠的流動性、易泵性和填充性，也使是泌水減到最小。摻加活性細(xì)摻料時必須摻加足夠的減水劑或高效減水劑；為了減少坍落度損失還必須摻加緩凝劑與引氣劑；為了早強(qiáng)，可摻加早強(qiáng)劑或采用早強(qiáng)減水劑；為了預(yù)防早期收縮可摻加適量膨脹劑。所以，外加劑的復(fù)合作用對HPC 滿足各種功能要求是十分重要的。

HPC 的復(fù)合化途徑除已用得很多的活性細(xì)摻料與高效減水劑的復(fù)合使用外，還有優(yōu)質(zhì)粉煤灰與磨細(xì)礦渣的復(fù)合，硅灰與粉煤灰或稻殼灰的復(fù)合，沸石粉與粉煤灰的復(fù)合等。加入多種外加劑的復(fù)合在國內(nèi)也愈來愈普遍。

我國現(xiàn)在已有條件在不同用途上采用HPC。如世界跨度最長斜拉橋—楊浦大橋和亞洲最高的建筑—東方明珠電視塔，以及龍羊峽、葛洲壩等水電站建設(shè)。只要我們掌握好混凝土的基本原理，運(yùn)用已有的經(jīng)驗，經(jīng)過試驗，重視質(zhì)量，我們完全有能力做好和用好不同用途的混凝土，滿足各種工程和制品的要求。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)改進(jìn)提高、不斷創(chuàng)新，在混凝土技術(shù)上、數(shù)量上和質(zhì)量上走在世界前列。

此外，美英日等國近幾年在研究開發(fā)幾種特高性能水泥基新材料。其主要力學(xué)指標(biāo)，大大超過高強(qiáng)度混凝土，而可與陶瓷、鋁、鋼等相比擬。例如抗壓強(qiáng)度可達(dá)300M Pa，抗折強(qiáng)度可達(dá)150M Pa，彈性模量可達(dá)50 GPa。從這些新的發(fā)展，可以說明混凝土性能還有很大潛力，混凝土技術(shù)應(yīng)用方面還有很大開發(fā)的余地，有待我們?nèi)ヅΑ?/DIV>

3 原材料的現(xiàn)狀和發(fā)展

1) 水泥。由于我國水泥工業(yè)發(fā)展太快，粗放型帶來了嚴(yán)重后果，其中經(jīng)過認(rèn)證可用于結(jié)構(gòu)工程的不到三分之一，小水泥廠水泥性較差，且不穩(wěn)定，通過提出“限制、淘汰、改造、提高”八字方針，改變檢驗方法與ISO 接軌。增產(chǎn)42. 5# 水泥和某些特種水泥，來滿足工程需要。

水泥摻加混合材是正確的、必要的，對性能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保均有利。礦渣由于細(xì)度不足，活性未充分利用，應(yīng)研究超細(xì)磨，將能夠節(jié)約更多水泥熟料，用作高性能混凝土。

其他如粉煤灰、磚灰、沸石巖、稻殼灰等活性細(xì)摻料均有利于混凝土性能的提高和經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在國內(nèi)正大力開發(fā)節(jié)能水泥、堿—礦渣水泥，低需水量水泥等，也將取得巨大的社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

2) 集料。集料質(zhì)量對混凝土的性能與經(jīng)濟(jì)十分重要，我國混凝土質(zhì)量不高、不穩(wěn)定，影響工程質(zhì)量與安全使用，這與集料的現(xiàn)狀有一定的關(guān)系。我國除少數(shù)大工地與大城市外，均以分散無計劃開采為主。

優(yōu)良天然集料來源日蹙，資源浪費(fèi)，環(huán)境破壞。因此必須重視集料的計劃生產(chǎn)加強(qiáng)質(zhì)量控制與供應(yīng)工作。否則要普遍提高混凝土工程質(zhì)量與水平是不可能的。我國堿活性集料分布范圍較大，水泥含堿量也高，必須檢驗集料堿活性，及早預(yù)防堿集料反應(yīng)的破壞，對于輕集料、人工集料，再生集料以及海砂利用也應(yīng)重視。

3) 外加劑。半個世紀(jì)以來，外加劑用得愈來愈普遍，我國在解放初即創(chuàng)造引氣劑與減水劑。到如今已發(fā)展到20 類幾百個品種的外加劑。主要有減水劑系列、泵送劑、速凝劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、防凍劑、膨脹劑、防水劑、阻銹劑、引氣劑、消泡劑、著色劑等等。

在混凝土應(yīng)用中，減水劑尤為重要，減水劑又分為普通型和高效型，高效減水劑具有以下特性：

1) 減水率高，可減水18 %～ 20 %。

2) 減少坍落度損失。

3) 在保持強(qiáng)度恒定值時，則能節(jié)約水泥10 %以上。

4) 不含氯離子，對鋼筋無銹蝕作用。

外加劑在混凝土應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)對混凝土的要求，選擇合適的外加劑，外加劑使用中應(yīng)注意摻量以及與水泥的匹配問題，必須先行試驗。

外加劑復(fù)合使用常取得良好效果，不僅二種以上外加劑復(fù)合，還有外加劑與活性細(xì)摻料的復(fù)合，以及細(xì)摻料之間的復(fù)合，都將為提高混凝土性能，取得多方面效益開闊新途徑。

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