令人耳目一新的混凝土新技術

    近年來，新型混凝土層出不窮，其施工技術也取得了很大的發(fā)展，對建筑業(yè)的發(fā)展起到了不可估量的促進作用。下面對有關技術作一介紹。

1 　新型混凝土生產技術

1.1 　纖維加固多孔混凝土

    纖維加固多孔混凝土是加固合成纖維與多孔混凝土的合成體。多孔混凝土就是主要組成部分間有些小氣孔。常規(guī)水泥是纖維加固多孔混凝土的主要組成部分，可用白水泥或灰水泥。為了增添藝術色彩或物理作用效果還可用著色水泥，水與水泥和成的泥漿膏通常體積會漲大到原來的兩倍，之后要加入一種特殊的聚丙烯纖維混合，多年來聚丙烯纖維一直用來加固常規(guī)混凝土。

    與普通加固混凝土路面相比，纖維加固多孔混凝土固體物中加入的纖維是它的10倍，纖維加固多孔混凝土這種專有的制作程序產生了令人驚奇的效果：每立方英寸的加固線居然達到了2000 條，這也是纖維加固多孔混凝土具有極佳的彈性和韌性的秘訣之一。聚丙烯纖維屬于惰性體，所以無害———實際上，它們甚至可用來做嬰兒的尿布。美國材料實驗協(xié)會將1 號波特蘭水泥混凝土，含有1 %聚丙烯纖維的固體物，還有一些膨脹材料的泥漿混合物放入模子的鑄件，放入模子的材料大約是模子容積的一半。經過特殊程序后，它們將膨脹并占滿整個模子。

1.2 　高強混凝土

    以前高強混凝土一般是指強度等級在C45級以上的混凝土。隨著科學技術的發(fā)展，高強混凝土是指強度等級在C60 級以上的混凝土。我國在六十年代初開始研制高強混凝土，并已試點應用在一些預制構件中。那時的高強混凝土為干硬混凝土，密實成型時需強力振搗，故推廣比較困難。八十年代后期，高強混凝土在現(xiàn)澆工程中采用，主要在北京、上海、遼寧、廣東等一些高層和大跨(橋梁) 工程中應用，強度等級相當于C60 和600 號。C80 及C80 以上等級的高強混凝土，目前正處于試驗研究階段，其中有些城市正醞釀在工程中使用C80 級混凝土。

    高強混凝土有四大優(yōu)越性：(1) 在一般情況下，混凝土強度等級從C30 提高到C60 ，對受壓構件可節(jié)省混凝土30%～40%； 受彎構件可節(jié)省混凝土(10—20) %。(2) 雖然高強混凝土比普通混凝土成本要高一些，但由于結構自重減輕，這對自重占荷載主要部分的建筑物具有特別重要意義。再者，由于梁柱截面縮小，不但在建筑上改變了肥梁胖柱的不美觀的問題，而且可增加使用面積。以深圳賢成大廈為例，該建筑原設計用C40 級混凝土，改用C60級混凝土后，其底層面積可增大1060m2 ，經濟效益十分顯著。(3) 由于高強混凝土的密實性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土，因此，國外高強混凝土除高層和大跨度工程外，還大量用于海洋和港口工程，它們耐海水侵蝕和海浪沖刷的能力大大優(yōu)于普通混凝土，可以提高工程使用壽命。(4) 高強混凝土變形小，從而使構件的剛度得以提高，大大改善了建筑物的變形性能。

1.3 　綠色混凝土

    綠色混凝土也稱環(huán)?；炷?，是一種能長草的混凝土，它是利用特殊配比的混凝土形成植物根系可生長的空間，并通過采用化學和植物生長技術，創(chuàng)造出能使植物生長的條件。

    混凝土上能長草，這是天津市水利科學研究所研究開發(fā)出的一項新的科研技術。此項科研成果在全國尚屬首例。長期以來，河道護砌大多采取漿砌石護坡，對工程建設與生態(tài)綠化相結合考慮得少。近年來，護坡綠化有了一定發(fā)展，但多是利用方塊格混凝土填土種草，經不起風吹雨打。為了改變傳統(tǒng)工藝，天津市水利科學研究所科研人員從既要使護砌起到加固堤防的作用，又要保持生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、防止水土流失方面考慮，潛心研究開發(fā)新科學技術，在掌握植被生物學特性，生長發(fā)育規(guī)律的基礎上，根據(jù)混凝土的特點，采用技術手段，在混凝土中創(chuàng)造適宜植物生長的環(huán)境。成型后經過一段培育，形成綠色植被，由于這種能長草的混凝土具有不怕雨水沖刷、不怕碾壓、快速綠化等特點，不僅可以用于水利工程建設中的護坡和美化，還可以廣泛適用于城市住宅小區(qū)停車場等公共設施綠化，從而形成工程建設與環(huán)境保護完美結合的綠色植被混凝土面。這種新型混凝土是集巖土工程力學、生物學、土壤學、材料學和環(huán)境生態(tài)學于一體的綜合環(huán)保技術。該項新技術在實驗室獲得成功后，又在天津市外環(huán)河治理中制成合成的混凝土板塊進行河道護坡，目前，綠油油的小草長勢良好，經現(xiàn)場實驗該科研項目獲得成功。這項新型科研成果，對美化環(huán)境、水土保持、凈化大氣、調節(jié)小氣候具有良好的調節(jié)作用。

1.4 　礦渣混凝土

    合肥鋼鐵集團精建建材有限公司研制的用10 %的礦渣超細粉替代等量水泥配制水泥混凝土技術，可以增加水泥混凝土的流動性，提高混凝土的密度和強度，還可以降低水泥混凝土的綜合成本，給企業(yè)帶來良好的經濟效益。作為混合材，礦渣粉的作用已被水泥業(yè)內人士所熟知。直接用磨成細粉的礦渣來配制水泥混凝土卻是一種新的技術。據(jù)測算，該技術可使每立方米混凝土節(jié)約費用5～10元。同時，其抗?jié)B和抗腐蝕效果也相應提高。對鐵路隧道、橋梁和高速公路的建設具有特殊效果。

    由于礦渣超細粉在我國經過大量的研究、試驗和應用已取得了明顯的成效，國家為此也頒布了相應的標準。因而礦渣超細粉的進一步推廣應用，可以提高企業(yè)處理工業(yè)廢渣的能力，變廢為寶，保護環(huán)境，改變商品混凝土的諸多性能，并延長其使用壽命。隨著新技術、新工藝的不斷發(fā)展，礦渣可以磨制得更細，其應用前景也日益看好。

1.5 　塑料混凝土

    人造大理石又被稱為“塑料混凝土”，是一種新型的建筑裝飾材料，它是以不飽和聚酯樹脂作粘合劑、石粉、石渣作填充料，當不飽和聚酯樹酯在固化過程中把石渣、石粉均勻牢固地粘接在一起后，即形成堅硬的人造大理石。

    由國家電力公司華東勘測設計院研究開發(fā)的優(yōu)質聚合物混凝土是采用PBM 系列的樹脂將石子、砂子、粉料(包括水泥、粉煤粉、石粉等) 膠結在一起，形成性能優(yōu)越的混凝土，它具有固化快、強度高、抗沖擊、耐磨性能優(yōu)越等特點，不僅在干燥條件下，而且在水下都快速固化，時間可在數(shù)分鐘至數(shù)小時內調節(jié)，因此這類材料可以被用于大壩、橋梁、高速公路、隧道、地鐵、給排水等工程的快速修補和加固。該產品運用范圍廣，沒有地域性限制，而且見效快。

    日本一家公司為防止大橋墊片等混凝土剝離、脫落，開發(fā)出一種有效的方法，即采用表面呈凹凸形狀的聚丙烯樹脂纖維作為混凝土的增強材料。由這種纖維增強的混凝土塊，通過耐久性試驗，已確認混凝土片沒有脫落。這種摻在混凝土中的纖維，是長度為3cm 的聚丙烯樹脂纖維，因為纖維表面加工成凹凸形狀，所以具有容易摻混于混凝土中的性質，纖維可在混凝土中均勻地混合，在施工時，與不摻纖維的混凝土同時施工。

    北京城建集團混凝土公司開發(fā)的聚丙烯纖維抗?jié)B防裂混凝土是通過采用膨脹劑(或防水劑) 和國產改性聚丙烯單絲纖維相結合配制出用于有抗?jié)B防裂要求的預拌泵送混凝土，可使混凝土抗拉、抗折強度有所提高，抗沖擊韌性明顯改善，抗?jié)B、防裂、防潮、護筋性能良好，有效地改善了混凝土的耐久性，并具有成本低、工作性能好的特點，適合于抗?jié)B防裂要求較高的混凝土工程。采用該項技術生產的混凝土先后在北京大運村、百郎園、中關村西區(qū)、以色列駐華大使館等工程中應用，拆模后混凝土表面無裂縫，收縮小，表面清潔，混凝土強度滿足設計要求，這些工程有的已獲北京市結構長城杯。有關專家認為，該項技術通過采用膨脹劑(防水劑) 增強了混凝土的密實性，通過外加纖維增加了混凝土的抗延伸性，剛柔相濟，在抗?jié)B防裂的技術途徑上具有鮮明的創(chuàng)新性。

1.6 　廢玻璃混凝土

    日本的一家工業(yè)研究所與福井大學等單位共同合作，開發(fā)出用廢玻璃瓶粉碎后，制造混凝土磚塊等建材產品的技術。該技術是將廢棄帶色玻璃瓶收回，破碎成5mm 以下3 種型號的玻璃砂。將玻璃砂與天然砂按比例摻混于水泥中，加工成擋土墻磚塊和側溝磚塊等混凝土二次產品。玻璃碎片相互磨擦除掉棱角，制成球狀，即使用手指觸摸也不會刺傷。據(jù)說，這種再生建材磚塊已在日本全國專賣經銷。

1.7 　耐酸性混凝土

    日本的熊谷科研小組開發(fā)出耐酸性能優(yōu)異的混凝土。由于下水管道中的污水及污泥產生的硫酸會使下水管道設施混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生反應，生成硫酸鈣和鈣礬石之類膨脹性物質造成管道腐蝕。新開發(fā)的耐酸性混凝土，因混凝土中的氫氧化鈣含量極少，其特點能抑制膨脹物質生成，并因其耐腐蝕性強，在下水管道設施中修補使用，可省去用樹脂類防腐被復處理。另外，這種耐酸性混凝土，即使在腐蝕性很強的地方也能起到樹脂類被復的襯底層作用，可使被復層抗損傷達到最好的效果。

2 　混凝土施工新技術

2.1 　混凝土快速施工技術

    三峽工程大壩混凝土快速施工技術已處于國際領先水平。三峽大壩混凝土澆筑工程量大，工期緊、任務重，質量要求高。為確保大壩澆筑質量，三峽建設者非常重視施工新技術的應用和集成。他們選定的以塔帶機連續(xù)澆筑為主、以大型門塔機和纜機為輔的施工方案， 在2000 年創(chuàng)造了548 萬m³/ 年、55.35 萬m³/月、2.2 萬m³/ 日的混凝土澆筑世界紀錄，自1999 年以來連續(xù)3 年混凝土澆筑總量達1400萬m³ 。為實現(xiàn)砂石料的優(yōu)質和特高強度生產和供應，他們采用了國際先進的成套生產加工設備，充分利用大壩基礎開挖石料，使用巴馬克9000 與棒磨機聯(lián)合制砂的新工藝，有效地保證了混凝土施工需要。他們還建立了一整套確保工程質量的混凝土快速施工工藝和現(xiàn)代施工管理體系，形成了有三峽工程特色的混凝土快速施工方法，并首創(chuàng)了塔帶機大規(guī)模連續(xù)澆筑四級配混凝土。同時“， 混凝土生產輸送澆筑計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)”實現(xiàn)了混凝土施工全過程的實時監(jiān)控、動態(tài)調整和優(yōu)化調度。“混凝土澆筑施工計算機模擬系統(tǒng)”突破了傳統(tǒng)的經驗決策模式，對施工方案和施工計劃進行了科學的選擇和安排，有助于提高混凝土施工效率。他們首創(chuàng)的二次風冷骨料新技術，解決了混凝土制冷系統(tǒng)規(guī)模大帶來的施工場地不足、系統(tǒng)難以布置的問題，是一項先進可靠的混凝土預冷工程技術。在原材料方面，他們采用具有微膨脹性能的中熱525 號硅酸鹽水泥，選用品質優(yōu)良的高效減水劑，通過縮小水膠比，加大粉煤灰摻量，控制原材料中的堿含量和混凝土總堿量，以滿足大壩混凝土耐久性要求。

2.2 　鋼混新技術

    20 世紀90 年代以后，隨著我國鋼材質量的不斷提高，鋼—混凝土組合結構在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，其中，壓型鋼板與混凝土組合樓板是最常用的組合結構樓蓋。但在生產中，很多建筑部門發(fā)現(xiàn)這種組合樓板還存在一些不足之處，如單向受力、平面適應性差，極限跨度小，經濟技術指標不夠顯著等。

    貴州工業(yè)大學空間結構研究所馬克儉教授首先對國內外通用的各種鋼筋混凝土組合板進行了各種力學結構分析，進而創(chuàng)造性地提出了組合空腹夾層板建筑體系的思路。經過3 年多的研究，該技術首先在廣東用于體育館建設，在試驗成功的基礎上日臻完善。為此，課題組先后獲得了國家自然科學基金貴州省科技基金、貴州省省長科技基金的資助，并先后開展了鋼- 混凝土組合空腹夾層板與鋼管混凝土組合板柱結構體系研究、鋼筋混凝土正交異性填蕊輕質板柱結構研究、鋼筋混凝土空腹夾層板結構破壞機理與特性等研究。

    這種鋼—混凝土新型組合板外觀看起來類似井字梁結構，但是它的肋在兩個方向間距相近，組合的空腹夾層板雙向受力，剛度比單向受力板大為提高，特別適用于跨度較大(超過20m) 的建筑。由于組合空復夾層板將每條肋的中間部位挖空，只在兩條肋的交匯處作為實心，所以樓板的自重大為減輕，而受力性能基本未受損，這種建筑模式尤其對高層建筑與地震區(qū)建筑具有重要意義。另外，這種組合夾層板還具有節(jié)約模塊、減少鋼筋的制作與安裝等優(yōu)點，同時，由于板層下肋呈網格狀幾何形，因此一般無需吊頂。除具有以上特點外，運用該技術可比傳統(tǒng)技術節(jié)約鋼材量35 %以上。到目前為止，應用這種技術建筑的多層與高層及大跨度建筑超過100余萬m² 。為便于推廣應用，課題組同時還研制成功了預應力鋼網格結構CAD 軟件。

2.3 　超級混凝土結構

    日本清水建設公司2003 年8 月推出一種名為超級混凝土結構的新型結構建筑材料。這種混凝土結構較之鋼筋混凝土結構具有3～10 倍的強度和黏度，而材料的尺寸只有鋼筋混凝土的1/ 3 。該公司從1996 年起開發(fā)的這一材料的首要目的是要把它應用在百層以上的高層建筑上。該結構由作為建筑物支柱材料等的圓形鋼管和混凝土組合而成。其主要特點是在鋼管內壁涂上一層瀝青類的隔離料，然后再填入混凝土。這種鋼管和混凝土雖然在形狀上是相連的，但是從結構上來說則是分離的。由于內壁涂上了一層隔離料，混凝土所承受的縱向壓縮力就傳遞不到鋼管，而由混凝土獨自承受了。

2.4 　混凝土防離析裝置技術

    長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司完成了混凝土布料機管路防離析裝置試驗研究。目前，已有多個工地采用了該裝置，并取得了理想效果。專家認為，該試驗研究課題通過長期的探索試驗，摸清了混凝土布料機和泵車的管路磨損與堵管規(guī)律，解決了泵送混凝土澆灌施工中的一個國際性難題。工程澆注時，在輸送管下落段，混凝土沿管壁滾落，砂漿與骨料不可避免產生分離，影響工程質量。

    研究防離析裝置，就是要使混凝土在下落段同樣充滿輸送管路，而不沿管壁滾落。國外曾研制了一種橡塑材料的防離析裝置，但耐磨、卡料和彈力調整這三個關鍵問題沒有很好解決，未被市場接受。中聯(lián)重科通過反復試驗研究，成功地解決了這三個關鍵問題。

2.5 　混凝土切割無噪聲電鋸技術

    瑞士一家公司針對使用風鎬或其它空氣壓縮工具切割混凝土時，轟鳴聲太大，對環(huán)境造成嚴重噪聲污染的問題，開發(fā)出一種用于切割混凝土的無噪聲電鋸，可保持混凝土切割現(xiàn)場安靜、無噪聲。這種無噪聲電鋸，是在人造金剛石基礎上研制的，采用電動液壓法。在切割混凝土板塊或墻壁時，既準確、快速、又不會發(fā)出噪聲，可廣泛用于建筑業(yè)。