當(dāng)今混凝土領(lǐng)域中的技術(shù)創(chuàng)新
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前言
很難想象在混凝土領(lǐng)域中有真正的技術(shù)創(chuàng)新，它是一種大約從羅馬時(shí)代就開(kāi)始使用的材料，是一種需通過(guò)一系列的工程應(yīng)用，而非以其材料本身的基本性能來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能的?；炷恋幕窘M分材料經(jīng)歷了一系列的技術(shù)進(jìn)步，其中主要是生產(chǎn)工藝，但是，這些生產(chǎn)工藝的技術(shù)進(jìn)步，還算不上真正的“創(chuàng)新”。 “創(chuàng)新”的定義應(yīng)是：創(chuàng)造出一種具有可重復(fù)性生產(chǎn)的產(chǎn)品，而且，其性能是過(guò)去從沒(méi)獲得過(guò)的，且發(fā)生了重大飛躍。當(dāng)今，在混凝土領(lǐng)域中，還有許多這樣的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。巴斯夫建筑化學(xué)公司正進(jìn)行著我們這里所討論的創(chuàng)新，為提高混凝土這種早已具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的建筑材料的性能，技術(shù)創(chuàng)新已成為該公司制定長(zhǎng)期科研規(guī)劃的一個(gè)組成部分。
水灰比和密實(shí)度
混凝土技術(shù)的發(fā)展使我們懂得，一種混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與兩個(gè)主要因素有關(guān)：一是水灰比，二是密實(shí)度。而這兩個(gè)主要參數(shù)，可用混凝土中的用水量來(lái)控制，因?yàn)橛盟坎坏芸刂苹炷涟韬衔锏某矶龋ㄌ涠龋?，而且還能使其很方便地完全密實(shí)。與二、三十年前相比，當(dāng)今水泥品種的效率有了很大的提高。當(dāng)時(shí)，混凝土強(qiáng)度與水泥用量是相對(duì)應(yīng)的，對(duì)于一定稠度的混凝土而言，其用水量的變化是不大的。自上世紀(jì)三十年代中期以來(lái)，就開(kāi)始使用各種減水劑，混凝土拌合物所用的大多數(shù)原材料也延用至今，這些減水劑在沒(méi)有產(chǎn)生不良的副作用前—諸如緩凝，對(duì)混凝土性能的影響是有限的。
為了使一種混凝土拌合物的用水量產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍，混凝土配合比設(shè)計(jì)工程師應(yīng)使用水量進(jìn)一步降低，同時(shí)，對(duì)稠度又不產(chǎn)生任何副作用。采用密胺系和萘系超塑化劑的混凝土是一個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步，但是，還不能算一種真正的創(chuàng)新。因?yàn)?，使用這些超塑化劑，并不能給用戶提供原來(lái)那些摻或不摻減水劑的普通混凝土所具有的穩(wěn)定性能。
聚羧酸基減水劑
上世紀(jì)八十年代早期，誕生了新一代的聚羧酸基系外加劑（PCEs）。這類外加劑可稱得上是創(chuàng)新型的產(chǎn)品，它們所配制出的混凝土拌合物，其減水率兩倍于木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑。此外，選用聚合物混合，可使混凝土的性能穩(wěn)定，適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，無(wú)論是用于預(yù)制混凝土（快速），還是用于預(yù)拌混凝土（慢速）。
對(duì)于某些水泥化學(xué)而言，材料硬殼層表面細(xì)微裂縫的大小決定了其化學(xué)反應(yīng)的靈敏性，在全球的混凝土行業(yè)中，材料的穩(wěn)定性等級(jí)，存在巨大的差異，因此，混凝土行業(yè)的開(kāi)發(fā)研究工作，也一直沒(méi)有停止過(guò)。當(dāng)前先進(jìn)的外加劑已能配制出具有真正創(chuàng)新的混凝土，即能克服上述的固有靈敏性。
在歐洲，已制定出EN206-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，規(guī)定了實(shí)際應(yīng)用中，能確保具有最高耐久性混凝土所需的參數(shù)。混凝土的稠度等級(jí)已包含在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，以協(xié)助承包商生產(chǎn)出便于完全密實(shí)的混凝土。目前，歐洲用于大多數(shù)重要結(jié)構(gòu)的混凝土最低稠度等級(jí)是S3（120mm坍落度）
在英國(guó)，傳統(tǒng)混凝土訂購(gòu)的要求是稠度（坍落度）等級(jí)—S2。原因是S 2等級(jí)的混凝土價(jià)格比S3的低。但是，當(dāng)前常規(guī)的混凝土稠度等級(jí)都是S3和S4。
這類混凝土從生產(chǎn)、運(yùn)輸、到澆筑作業(yè)，都能最有效地使用能源，即能較快速和方便地?cái)嚢杌炷?，較快速和方便地卸料、攤鋪和搗實(shí)混凝土，從而使混凝土較少出現(xiàn)蜂窩和麻面。數(shù)年來(lái)，幾乎所有歐洲國(guó)家都采用這種創(chuàng)新技術(shù)來(lái)提高和改善混凝土的性能。通常供應(yīng)的預(yù)拌混凝土，其稠度等級(jí)是S 2。如果要求供應(yīng)稠度等級(jí)為S3和S4的混凝土，則需另外加價(jià)。
材料優(yōu)選
多年來(lái)，有許多政府籌資的研究項(xiàng)目，均由最有經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)來(lái)管理，他們一致認(rèn)為, 在常用混凝土領(lǐng)域內(nèi), 缺乏對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)選。當(dāng)今，在混凝土材料的選擇中，對(duì)可持續(xù)性的考慮已變得至關(guān)重要， 而且已取得了顯著的成效。大多數(shù)混凝土行業(yè)中獲獎(jiǎng)的結(jié)構(gòu)都具備了可持續(xù)性發(fā)展的特色，無(wú)論是設(shè)計(jì)師、承包商，還是材料供應(yīng)商都可以獲獎(jiǎng)。這些承包合同，都無(wú)一例外使用了稠度等級(jí)較高的混凝土拌合物，在進(jìn)行可行性研究分析時(shí)，參與各方都會(huì)把滿足審美和經(jīng)濟(jì)方面的最優(yōu)化因素考慮進(jìn)去。
目前，已對(duì)用于水泥和骨料生產(chǎn)的礦物資源的快速消耗，發(fā)出了嚴(yán)重警告。若要進(jìn)一步加工處理，諸如沖洗，還會(huì)增加某些最終材料的生產(chǎn)成本和碳元素形象。然而，還有創(chuàng)新技術(shù)，可使英國(guó)的混凝土，具有更清潔的碳元素形象。通常，使用更綠色的水泥和骨料，意味著性能下降，但是，該性能下降，可通過(guò)準(zhǔn)確的配合比優(yōu)化和使用更有效的外加劑，得以彌補(bǔ)。這在較為專業(yè)化的混凝土應(yīng)用中，已是一種司空見(jiàn)慣的工作，但是，對(duì)于常規(guī)混凝土而言，可能會(huì)由于其成本問(wèn)題而無(wú)人問(wèn)津。然而，實(shí)際情況并非如此。
新開(kāi)工的建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)擴(kuò)大使用可再生的混凝土材料，我們應(yīng)把同樣的熱忱,用在其他主要的組分材料上。
結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工業(yè)是提高大多數(shù)生產(chǎn)工藝和成品性能的能耗有效使用的主要技術(shù)源頭。它在提高保溫性能，提供結(jié)構(gòu)保護(hù)性涂料方面，起到了理所當(dāng)然的作用。因此，它也能為英國(guó)的混凝土工業(yè)，提供同樣的技術(shù)創(chuàng)新。
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| 原作者： 顧耀臣 |
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