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覃维祖:混凝土领域新发展及对水泥企业快速发展混凝土产业的建议

信息来源:hunningtu.biz  时间:2010-04-30  浏览次数:4277

 
  4月1日,2010年水泥企业发展混凝土产业高峰论坛在北京国际会议中心隆重召开。清华大学土木工程系博导覃维祖教授在的报告中,回顾了世界混凝土的发展史,介绍了混凝土行业的前沿领域、混凝土制备和施工的最新技术,提出了混凝土产业的最新发展――可持续发展,并对水泥企业快速发展混凝土产业提五点建议:重视骨料品质,重视水泥品质的稳定性,重视混凝土用水量的控制,重视水泥、外加剂与矿物掺和料的相容性,重视环境条件变化的影响。以下是报告摘要。
  一、混凝土的发展史
  早在公元前5000年,现今的东欧一带就使用石灰、砂和卵石制成砂浆和混凝土。但是现代意义上水泥的诞生只能追溯到在19世纪30年代发明波特兰水泥,其在19世纪末实现了大规模工业化生产。
  但是,直到20世纪70年代,广泛应用于工程中浇注的混凝土仍然是半干硬性拌合物(坍落度2~5cm);硬化后28d抗压强度低于35MPa 。
  自20世纪70年代起,由于高效减水剂、矿物掺和料和其他组分材料日渐广泛地应用,几十年来,混凝土技术发生了巨变:抗压强度,35MPa→350Mpa;工作度,干硬(半干硬) →自密实;断裂能,100J/m2→2~4×104J/m2耐久性> 500年……
  二、混凝土新技术
  1. 高强混凝土
  高强混凝土作为一种新的建筑材料,以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性,在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高,一般为普通强度混疑土的4-6倍,故可减小构件的截面,因此最适宜用于高层建筑。
  2. 高性能混凝土
  1990年5月,美国国家标准与技术研究院(NIST)和美国混凝土协会(ACI)召开会与,首次提出了高性能混凝土(HPC)的概念,高性能混凝土具有高抗渗性(高耐久性的关键)、高体积稳定性(低干缩低徐变、低温度形变和高弹性模量)、适当的高抗压强度、良好的施工性(高流动性、高粘聚性、自密实性)。
  3.活性粉末混凝土
  法国Bouygues公司最先在施工多个高性能混凝土结构的基础上,通过去除粗骨料、采用低水胶比并掺入适量钢纤维,制备出了界面粘结强度和其他性能优异的活性粉末混凝土(RPC),它是一种具有高强度、高耐久性及良好韧性的新型水泥基复合材料,具有广阔的研究与应用前景。
  4. 大掺量矿物掺和料混凝土
  混凝土中含有超过通常施工所用掺量的辅助胶凝材料即为大掺量矿物掺和料混凝土,并且总体性能仍然完全符合建筑施工的要求。其具有节能资源、环境友好的特性,也是绿色混凝土的发展方向之一。
  5.混凝土制备与施工新技术
  (1)搅拌
  由于混凝土新技术的涌现,也带来一些新问题,一个突出的问题是多元组分、低水胶比与低用水量拌合物在短时间里的充分搅拌,如今国内大部分人还存在“延长搅拌时间可以使拌合均匀”的误区,但是在事实上,可续的实验和实践证明剪切作用差的搅拌机再延长时间也难以达到均匀分布的效果,而且还有加剧拌合物温升,对混凝土性能发展很不利的副作用。
  (2)养护――内养护
  混凝土另一个突出的问题,是早期收缩的增大容易导致开裂,而最有力的改善措施,是尽早对刚浇注的混凝土进行湿养护(喷雾而不能洒水),虽然其在混凝土的上表面较为容易操作,但侧面养护就很困难,因此开发出了预湿轻骨料、添加高倍吸水剂等新技术,其与传统的长时间浇水养护相比,不仅效果明显改善,而且节水作用突出。
  三、混凝土新发展――可持续发展
  混凝土产业的可持续发展包括三层内涵:节约混凝土原材料包括水泥等;混凝土研究与实践整体论;提高混凝土结构的耐久性。在今后新的建筑结构要尽量少用混凝土;混凝土要尽量少用水泥;水泥要尽量少用熟料;在今后20年里,以上三个办法是建材行业降低碳排放的主要工具,其净效应将节约 50%的熟料。
  四、水泥企业快速发展混凝土产业的几点建议
  1.重视骨料的品质
  通常骨料要占混凝土体积的70%以上,因此骨料的品质是决定混凝土质量的关键参数,但目前全国许多地区骨料的资源短缺,甚至接近枯竭,质量得不到保证,尤其表现在含泥量高、级配不好。
  因此,建议在有条件的企业购置粗骨料的细碎设施,以增加5~10mm颗粒,减小孔隙率;生产机制(人工)砂,以保证混凝土生产的质量及其稳定性。
  2.重视水泥品质的稳定性
  现今水泥品质波动的主要表现,是在进入搅拌机时或者温度很高(散装运输),或者刚出磨机不久(新鲜态),引起混凝土用水量陡然增大,有时即使多加30~40kg/m3水,拌合物仍然很干涩,严重影响新拌与硬化后的性能。
  一些水泥厂这种现象尤为突出,每年的初春都会出现一段时间配合比怎么调也不好的现象。
  3.重视混凝土用水量的控制
  除混凝土组分的影响外,加水设施对用水量的影响也十分显著。检测表明:国内搅拌楼用水量波动在15~20kg/m3甚至更大,而用水量对混凝土性能的影响超过水泥品质波动带来的影响。
  4. 重视水泥、外加剂与矿物掺和料的相容性
  水泥、外加剂和矿物掺合料的相容性直接关乎混凝土的质量,而很多小的搅拌站对相容性重视不够,造成了诸多隐患,这也是产业发展中值得重视的一个问题。
  5.重视环境条件变化的影响
  浇注温度受环境影响显著,而它对混凝土各项性能有非常重要的影响,所以在配制和生产混凝土时,必须考虑混凝土浇注时环境条件的变化,例如在降温时应及时调整配合比(尤其是外加剂掺量),否则有可能酿成事故。
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