當今混凝土領域中的技術創(chuàng)新

前言

很難想象在混凝土領域中有真正的技術創(chuàng)新，它是一種大約從羅馬時代就開始使用的材料，是一種需通過一系列的工程應用，而非以其材料本身的基本性能來實現其功能的?；炷恋幕窘M分材料經歷了一系列的技術進步，其中主要是生產工藝，但是，這些生產工藝的技術進步，還算不上真正的“創(chuàng)新”。 “創(chuàng)新”的定義應是：創(chuàng)造出一種具有可重復性生產的產品，而且，其性能是過去從沒獲得過的，且發(fā)生了重大飛躍。當今，在混凝土領域中，還有許多這樣的創(chuàng)新機會。巴斯夫建筑化學公司正進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特優(yōu)勢的建筑材料的性能，技術創(chuàng)新已成為該公司制定長期科研規(guī)劃的一個組成部分。水灰比和密實度混凝土技術的發(fā)展使我們懂得，一種混凝土結構的耐久性與兩個主要因素有關：一是水灰比，二是密實度。而這兩個主要參數，可用混凝土中的用水量來控制，因為用水量不但能控制混凝土拌合物的稠度，而且還能使其很方便地完全密實。與二、三十年前相比，當今水泥品種的效率有了很大的提高。當時，混凝土強度與水泥用量是相對應的，對于一定稠度的混凝土而言，其用水量的變化是不大的。自上世紀三十年代中期以來，就開始使用各種減水劑，混凝土拌合物所用的大多數原材料也延用至今，這些減水劑在沒有產生不良的副作用前—諸如緩凝，對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生一個質的飛躍，混凝土配合比設計工程師應使用水量進一步降低，同時，對稠度又不產生任何副作用。采用密胺系和萘系超塑化劑的混凝土是一個巨大的技術進步，但是，還不能算一種真正的創(chuàng)新。因為，使用這些超塑化劑，并不能給用戶提供原來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八十年代早期，誕生了新一代的聚羧酸基系外加劑。這類外加劑可稱得上是創(chuàng)新型的產品，它們所配制出的混凝土拌合物，其減水率兩倍于木質素磺酸鹽系減水劑。此外，選用聚合物混合，可使混凝土的性能穩(wěn)定，適用于各種應用場合，無論是用于預制混凝土，還是用于預拌混凝土。對于某些水泥化學而言，材料硬殼層表面細微裂縫的大小決定了其化學反應的靈敏性，在全球的混凝土行業(yè)中，材料的穩(wěn)定性等級，存在巨大的差異，因此，混凝土行業(yè)的開發(fā)研究工作，也一直沒有停止過。當前先進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標準規(guī)范，規(guī)定了實際應用中，能確保具有最高耐久性混凝土所需的參數?；炷恋某矶鹊燃壱寻跇藴室?guī)范中，以協助承包商生產出便于完全密實的混凝土。目前，歐洲用于大多數重要結構的混凝土最低稠度等級是S3 在英國，傳統(tǒng)混凝土訂購的要求是稠度等級—S2。原因是S 2等級的混凝土價格比S3的低。但是，當前常規(guī)的混凝土稠度等級都是S3和S4。這類混凝土從生產、運輸、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攪拌混凝土，較快速和方便地卸料、攤鋪和搗實混凝土，從而使混凝土較少出現蜂窩和麻面。數年來，幾乎所有歐洲國家都采用這種創(chuàng)新技術來提高和改善混凝土的性能。通常供應的預拌混凝土，其稠度等級是S 2。如果要求供應稠度等級為S3和S4的混凝土，則需另外加價。材料優(yōu)選多年來，有許多政府籌資的研究項目，均由最有經驗的大學來管理，他們一致認為, 在常用混凝土領域內, 缺乏對材料進行優(yōu)選。當今，在混凝土材料的選擇中，對可持續(xù)性的考慮已變得至關重要，而且已取得了顯著的成效。大多數混凝土行業(yè)中獲獎的結構都具備了可持續(xù)性發(fā)展的特色，無論是設計師、承包商，還是材料供應商都可以獲獎。這些承包合同，都無一例外使用了稠度等級較高的混凝土拌合物，在進行可行性研究分析時，參與各方都會把滿足審美和經濟方面的最優(yōu)化因素考慮進去。目前，已對用于水泥和骨料生產的礦物資源的快速消耗，發(fā)出了嚴重警告。若要進一步加工處理，諸如沖洗，還會增加某些最終材料的生產成本和碳元素形象。然而，還有創(chuàng)新技術，可使英國的混凝土，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，可通過準確的配合比優(yōu)化和使用更有效的外加劑，得以彌補。這在較為專業(yè)化的混凝土應用中，已是一種司空見慣的工作，但是，對于常規(guī)混凝土而言，可能會由于其成本問題而無人問津。然而，實際情況并非如此。新開工的建設項目應擴大使用可再生的混凝土材料，我們應把同樣的熱忱,用在其他主要的組分材料上。結語化學工業(yè)是提高大多數生產工藝和成品性能的能耗有效使用的主要技術源頭。它在提高保溫性能，提供結構保護性涂料方面，起到了理所當然的作用。因此，它也能為英國的混凝土工業(yè)，提供同樣的技術創(chuàng)新。

原作者：顧耀臣