摘要:混凝土技術(shù)發(fā)展最突出的表現(xiàn)就是添加高效減水劑制備的“超塑化拌合物”，即用水量較低，而流動(dòng)性還非常好的拌合物，硬化后由于孔隙率小，因而強(qiáng)度高且耐久性優(yōu)異。為使暴露于侵蝕環(huán)境的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)壽命長(zhǎng)久的目的，運(yùn)用阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋和陰極保護(hù)等，也是同期出現(xiàn)，并且已為眾所周知的先進(jìn)技術(shù)途徑。
　　關(guān)鍵詞:混凝土技術(shù) 新進(jìn)展 超塑化拌合物
　　中圖分類號(hào):F062.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
　　文章編號(hào):1004-4914（2012）10-292-02
　　混凝土，作為全世界各種工程建設(shè)首選的建筑材料，這主要是由它的經(jīng)濟(jì)性所決定：原材料來源廣泛、便宜，施工與維修費(fèi)用較低廉。在近幾年來，混凝土技術(shù)發(fā)展最突出的表現(xiàn)就是添加高效減水劑制備的“超塑化拌合物”，即用水量較低，而流動(dòng)性還非常好的拌合物，硬化后由于孔隙率小，因而強(qiáng)度高且耐久性優(yōu)異。為使暴露于侵蝕環(huán)境的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)壽命長(zhǎng)久的目的，運(yùn)用阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋和陰極保護(hù)等，也是同期出現(xiàn)，并且已為眾所周知的先進(jìn)技術(shù)途徑。
　　一、高效減水劑
　　高效減水劑是混凝土技術(shù)的一個(gè)重大突破，它在今后許多年里將對(duì)混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用帶來重大的影響。上世紀(jì)60年代萘磺酸鹽與磺化蜜胺樹脂，是高效減水劑代表性產(chǎn)品。目前，高效減水劑已在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高強(qiáng)、高流動(dòng)性和耐久性的混凝土。但萘磺酸鹽與磺化蜜胺樹脂通常存在坍落度損失快的問題，雖然可以通過在現(xiàn)場(chǎng)后添加的方式來解決，但這樣既費(fèi)錢又費(fèi)事。1986年，日本開發(fā)了長(zhǎng)效的高效減水劑，它是含羧酸鹽、酰胺或羧酸酐的水溶性化合物。硅酸鹽水泥水化形成的堿性溶液逐漸激活高效減水劑，生成水溶性分散劑，有助于坍落度長(zhǎng)時(shí)間維持。含有環(huán)狀聚合物的聚羧酸高效減水劑的開發(fā)，使拌合物能夠同時(shí)具有高流動(dòng)度、坍落度長(zhǎng)時(shí)間保持且高抗離析。萘系與蜜胺系的長(zhǎng)效減水劑商品現(xiàn)在也已問世。
　　二、高強(qiáng)混凝土
　　CBC（化學(xué)粘結(jié)陶瓷）、MDF（無宏觀缺陷）水泥制品和DSP（微粒壓實(shí)產(chǎn)品）是新的一族高強(qiáng)水泥基材料，它們具有很高的抗壓強(qiáng)度和彈性模量，但限于非結(jié)構(gòu)應(yīng)用。為達(dá)到高強(qiáng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的高韌性要求，法國(guó)Richard等人開發(fā)出摻有鋼纖維的活性粉末混凝土，實(shí)際是超塑化的活性粉末砂漿。其水泥用量為1000Kg/m3；細(xì)砂與煅燒石英230Kg/m3；水150～180Kg/m3；和微纖維630Kg/m3。用機(jī)械壓實(shí)的試件經(jīng)400℃熱處理后，抗壓強(qiáng)度可達(dá)680MPa、抗折強(qiáng)度100MPa、彈性模量75GPa。現(xiàn)在預(yù)測(cè)活性粉末混凝土未來的發(fā)展還為時(shí)過早，因?yàn)楸M管它的初始費(fèi)用高昂、加工技術(shù)復(fù)雜，但在建筑業(yè)還是有適當(dāng)?shù)挠猛?，特別是在高侵蝕環(huán)境中，大摻量的微纖維使其抗裂性能提高，保證了它的水密性。
　　三、高性能混凝土
　　所謂高性能混凝土，開始是用于表征具有高工作度、高強(qiáng)度和高耐久性的混凝土。因此高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土的首要區(qū)別是后者強(qiáng)調(diào)高耐久性。Aitcin曾預(yù)言：摻礦渣、粉煤灰、硅粉、亞粘土、稻殼灰和石灰石粉的三元混合水泥除了可以使高性能混凝土的制備更經(jīng)濟(jì)外，還能發(fā)揮它們的超疊作用，改善其新拌與硬化時(shí)的性質(zhì)。高性能混凝土發(fā)展的另一領(lǐng)域是高性能輕混凝土，由于骨料的質(zhì)量不同，密度為2000Kg/m3、抗壓強(qiáng)度在70～80MPa的高性能輕混凝土在一些國(guó)家已經(jīng)商品化并用于構(gòu)件生產(chǎn)。在澳大利亞、加拿大、日本、挪威和美國(guó)，高性能輕混凝土已用于固定式和漂浮式鉆井平臺(tái)；因?yàn)樗酀{和骨料之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度高，它可以不透水，所以在侵蝕環(huán)境中能夠很耐久。
　　采用摻10%～15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土，具有優(yōu)良的粘附力，因此適用于濕噴的噴射混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)修補(bǔ)，這也是高性能混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
　　四、自密實(shí)混凝土
　　技術(shù)工人短缺和節(jié)省施工時(shí)間，是日本開發(fā)和應(yīng)用自密實(shí)混凝土的主要原因。由于這種混凝土要有足夠的粘聚性，以保證其澆注過程不致離析，粉體需用量較大，如果全用水泥，容易導(dǎo)致開裂，因此粉煤灰、礦渣或石灰石粉的摻量通常較高。如日本明石大橋的錨固墩290000方混凝土里均摻有150Kg/m3石灰石粉。在法國(guó)，預(yù)拌混凝土廠生產(chǎn)供應(yīng)自密實(shí)混凝土，作為無噪音產(chǎn)品，可用于城市街區(qū)一帶的混凝土澆注。由于減小噪音、節(jié)約勞力并延長(zhǎng)鋼模板使用壽命，預(yù)制混凝土業(yè)也對(duì)其感到興趣。
　　五、延長(zhǎng)使用壽命的另一些技術(shù)
　　鋼筋銹蝕已使得大量混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)劣化。除了上述高性能混凝土以外，還有一些技術(shù)，包括阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋、陰極保護(hù)和混凝土表面的保護(hù)性涂層，分別敘述如下：
　　1.阻銹劑：目前，常用的阻銹劑主要是以亞硝酸根離子為主體，如：硝酸鈣。最新研究表明：以胺基脂為阻銹劑，不僅有降低氯離子穿透混凝土保護(hù)層能力的作用，還能在鋼材表面形成一保護(hù)膜，其阻銹作用要優(yōu)于以亞硝酸鈣為阻銹劑，用量為20L/ m3的效果。
　　2.環(huán)氧涂層鋼筋(ECR)：美國(guó)在20世紀(jì)70年代就將其用于橋面板；80年代用于停車場(chǎng)坡道。最新研究表明：采用ECR，只能延長(zhǎng)10～15年鋼筋不生銹。對(duì)于ECR在價(jià)格性能比方面，是否適宜作為長(zhǎng)期阻銹的措施下定論還為時(shí)尚早。
　　3.鋼筋混凝土的陰極保護(hù)：陰極保護(hù)技術(shù)包括在相反方向外加電流和犧牲陽(yáng)極來抑制電池電流。外加電流法通常用于受氯鹽污染的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防銹；一些研究者報(bào)道：鋼材與混凝土間粘結(jié)力的劣化，很可能是由于鈉鉀離子的積聚，它造成鋼—混凝土界面的軟化；劣化程度隨外加電流的密度和混凝土中含氯量的增大而加劇。
　　4.表面涂層：運(yùn)用表面涂層保護(hù)鋼筋免于銹蝕的做法，其有效性長(zhǎng)期以來受到疑義，這是由于涂層材料的來源很廣，而類似的涂層的擴(kuò)散特性差異顯著。但高彈性的丙烯酸橡膠涂層，具有優(yōu)異的工程性質(zhì)與非常小的擴(kuò)散系數(shù)，這種涂層改善混凝土耐久性的效果，包括控制有害的堿-硅膨脹的效果已經(jīng)證實(shí)。
　　六、高摻量粉煤灰和礦渣混凝土
　　當(dāng)今全世界粉煤灰的年排量約為4.5億噸，只有0.25億噸，或6%作為混合材用于水泥或礦物摻合料用于混凝土。如果產(chǎn)灰國(guó)將粉煤灰在混凝土里的應(yīng)用加速，那么混凝土對(duì)環(huán)境友好的作用就能大大增強(qiáng)。
　　1.結(jié)構(gòu)混凝土：摻有高效減水劑的混凝土，當(dāng)拌合物的水膠比為0.3或者更低時(shí)，最多可達(dá)60%的水泥用粉煤灰代替，并具備強(qiáng)度與耐久性優(yōu)異的特性。
　　2.碾壓混凝土大壩（RCCD）：自80年代以來，碾壓混凝土筑壩技術(shù)在全世界被廣泛接受，作為建設(shè)中等高度大壩最快也最經(jīng)濟(jì)的施工方法。在碾壓混凝土中通常摻有大量火山灰質(zhì)材料，主要是粉煤灰。
　　3.高摻量礦渣水泥：每年全世界高爐礦渣的產(chǎn)量大約為1億噸，作為膠凝材料的比率很低。根據(jù)Lang等人最近的研究，用一種德國(guó)產(chǎn)含礦渣77.8%的水泥（比表面積為405m2/Kg）制備超塑化混凝土，水泥用量455Kg/m3；水膠比0.28；其1d、3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度分別為13、37、58和91MPa。該混凝土具有良好的抵抗碳化、有機(jī)溶液滲透和凍融循環(huán)能力（不摻引氣劑）和鹽剝蝕。
　　七、混凝土再生骨料
　　由于各種不同的原因，建筑業(yè)將混凝土廢料再利用的重要性在增長(zhǎng)，在許多國(guó)家的研究文獻(xiàn)和近來一些國(guó)際會(huì)議中得到反映。除了環(huán)境保護(hù)以外，天然骨料資源的保護(hù)、廢料堆積場(chǎng)所短缺和廢料堆積費(fèi)用的上升，都是將廢棄混凝土作為再生骨料的原因。
　　廢棄混凝土加工的骨料取決其潔凈度和堅(jiān)實(shí)度，這與其來源和加工技術(shù)有關(guān)。利用預(yù)制場(chǎng)和預(yù)拌混凝土廠剩余混凝土加工的骨料通常比較干凈，性質(zhì)與剛加工的骨料接近；來源于拆除的路面或水工結(jié)構(gòu)的廢棄混凝土，需要篩分去除粉粒。許多實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)研究表明：廢棄混凝土相當(dāng)于粗骨料的顆?？梢杂脕泶嫣烊还橇希M(jìn)行比較試驗(yàn)的結(jié)果是前者作為骨料配制的混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量至少是后者的2/3。
　　八、對(duì)混凝土技術(shù)進(jìn)展的評(píng)價(jià)
　　1.由于復(fù)雜的加工技術(shù)、高昂費(fèi)用和產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的不利影響，看來無宏觀缺陷水泥與砂漿、化學(xué)粘結(jié)陶瓷和活性粉末砂漿總的來說今后只會(huì)對(duì)混凝土業(yè)產(chǎn)生不大的影響。
　　2.超塑化混凝土拌合物（摻或不摻硅粉）、自密實(shí)混凝土將繼續(xù)在混凝土業(yè)應(yīng)用，由于其粘稠和自身收縮大的特性，需要特別注意抹面和養(yǎng)護(hù)，因此對(duì)混凝土業(yè)的影響為中等。
　　3.由于技術(shù)簡(jiǎn)單、初始費(fèi)用低、高耐久性和有益于環(huán)境等原因，超塑化大摻量粉煤灰混凝土未來可望對(duì)混凝土業(yè)產(chǎn)生重大影響。在三元復(fù)合方面，即水泥、硅粉或稻殼灰、大摻量粉煤灰或礦渣，還有大量研究與開發(fā)工作要做。
　　4.對(duì)阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋、外表面涂層和陰極保護(hù)等技術(shù)下定論為時(shí)尚早，與大摻量粉煤灰或礦渣混凝土相比，它們高昂的費(fèi)用和對(duì)環(huán)境的影響是主要缺點(diǎn)。
　　參考文獻(xiàn):
　　1.李鐘華.150MPa超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的試驗(yàn)研究.西北工業(yè)大學(xué)碩