令人耳目一新的混凝土新技術(shù)

    近年來(lái)，新型混凝土層出不窮，其施工技術(shù)也取得了很大的發(fā)展，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展起到了不可估量的促進(jìn)作用。下面對(duì)有關(guān)技術(shù)作一介紹。

1 　新型混凝土生產(chǎn)技術(shù)

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(shù)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(huì)漲大到原來(lái)的兩倍，之后要加入一種特殊的聚丙烯纖維混合，多年來(lái)聚丙烯纖維一直用來(lái)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(chǎn)生了令人驚奇的效果：每立方英寸的加固線居然達(dá)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(wú)害———實(shí)際上，它們甚至可用來(lái)做嬰兒的尿布。美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)將1 號(hào)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(jīng)過(guò)特殊程序后，它們將膨脹并占滿整個(gè)模子。

1.2 　高強(qiáng)混凝土

    以前高強(qiáng)混凝土一般是指強(qiáng)度等級(jí)在C45級(jí)以上的混凝土。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)混凝土是指強(qiáng)度等級(jí)在C60 級(jí)以上的混凝土。我國(guó)在六十年代初開始研制高強(qiáng)混凝土，并已試點(diǎn)應(yīng)用在一些預(yù)制構(gòu)件中。那時(shí)的高強(qiáng)混凝土為干硬混凝土，密實(shí)成型時(shí)需強(qiáng)力振搗，故推廣比較困難。八十年代后期，高強(qiáng)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(yīng)用，強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)于C60 和600 號(hào)。C80 及C80 以上等級(jí)的高強(qiáng)混凝土，目前正處于試驗(yàn)研究階段，其中有些城市正醞釀在工程中使用C80 級(jí)混凝土。

    高強(qiáng)混凝土有四大優(yōu)越性：(1) 在一般情況下，混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C30 提高到C60 ，對(duì)受壓構(gòu)件可節(jié)省混凝土30%～40%； 受彎構(gòu)件可節(jié)省混凝土(10—20) %。(2) 雖然高強(qiáng)混凝土比普通混凝土成本要高一些，但由于結(jié)構(gòu)自重減輕，這對(duì)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(wèn)題，而且可增加使用面積。以深圳賢成大廈為例，該建筑原設(shè)計(jì)用C40 級(jí)混凝土，改用C60級(jí)混凝土后，其底層面積可增大1060m2 ，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。(3) 由于高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土，因此，國(guó)外高強(qiáng)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(qiáng)混凝土變形小，從而使構(gòu)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)保混凝土，是一種能長(zhǎng)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(zhǎng)的空間，并通過(guò)采用化學(xué)和植物生長(zhǎng)技術(shù)，創(chuàng)造出能使植物生長(zhǎng)的條件。

    混凝土上能長(zhǎng)草，這是天津市水利科學(xué)研究所研究開發(fā)出的一項(xiàng)新的科研技術(shù)。此項(xiàng)科研成果在全國(guó)尚屬首例。長(zhǎng)期以來(lái)，河道護(hù)砌大多采取漿砌石護(hù)坡，對(duì)工程建設(shè)與生態(tài)綠化相結(jié)合考慮得少。近年來(lái)，護(hù)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(jīng)不起風(fēng)吹雨打。為了改變傳統(tǒng)工藝，天津市水利科學(xué)研究所科研人員從既要使護(hù)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(xué)技術(shù)，在掌握植被生物學(xué)特性，生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)混凝土的特點(diǎn)，采用技術(shù)手段，在混凝土中創(chuàng)造適宜植物生長(zhǎng)的環(huán)境。成型后經(jīng)過(guò)一段培育，形成綠色植被，由于這種能長(zhǎng)草的混凝土具有不怕雨水沖刷、不怕碾壓、快速綠化等特點(diǎn)，不僅可以用于水利工程建設(shè)中的護(hù)坡和美化，還可以廣泛適用于城市住宅小區(qū)停車場(chǎng)等公共設(shè)施綠化，從而形成工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)完美結(jié)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(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、材料學(xué)和環(huán)境生態(tài)學(xué)于一體的綜合環(huán)保技術(shù)。該項(xiàng)新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)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(jìn)行河道護(hù)坡，目前，綠油油的小草長(zhǎng)勢(shì)良好，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)該科研項(xiàng)目獲得成功。這項(xiàng)新型科研成果，對(duì)美化環(huán)境、水土保持、凈化大氣、調(diào)節(jié)小氣候具有良好的調(diào)節(jié)作用。

1.4 　礦渣混凝土

    合肥鋼鐵集團(tuán)精建建材有限公司研制的用10 %的礦渣超細(xì)粉替代等量水泥配制水泥混凝土技術(shù)，可以增加水泥混凝土的流動(dòng)性，提高混凝土的密度和強(qiáng)度，還可以降低水泥混凝土的綜合成本，給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。作為混合材，礦渣粉的作用已被水泥業(yè)內(nèi)人士所熟知。直接用磨成細(xì)粉的礦渣來(lái)配制水泥混凝土卻是一種新的技術(shù)。據(jù)測(cè)算，該技術(shù)可使每立方米混凝土節(jié)約費(fèi)用5～10元。同時(shí)，其抗?jié)B和抗腐蝕效果也相應(yīng)提高。對(duì)鐵路隧道、橋梁和高速公路的建設(shè)具有特殊效果。

    由于礦渣超細(xì)粉在我國(guó)經(jīng)過(guò)大量的研究、試驗(yàn)和應(yīng)用已取得了明顯的成效，國(guó)家為此也頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因而礦渣超細(xì)粉的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，可以提高企業(yè)處理工業(yè)廢渣的能力，變廢為寶，保護(hù)環(huán)境，改變商品混凝土的諸多性能，并延長(zhǎng)其使用壽命。隨著新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，礦渣可以磨制得更細(xì)，其應(yīng)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(dāng)不飽和聚酯樹酯在固化過(guò)程中把石渣、石粉均勻牢固地粘接在一起后，即形成堅(jiān)硬的人造大理石。

    由國(guó)家電力公司華東勘測(cè)設(shè)計(jì)院研究開發(fā)的優(yōu)質(zhì)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(jié)在一起，形成性能優(yōu)越的混凝土，它具有固化快、強(qiáng)度高、抗沖擊、耐磨性能優(yōu)越等特點(diǎn)，不僅在干燥條件下，而且在水下都快速固化，時(shí)間可在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)調(diào)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(bǔ)和加固。該產(chǎn)品運(yùn)用范圍廣，沒(méi)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(qiáng)材料。由這種纖維增強(qiáng)的混凝土塊，通過(guò)耐久性試驗(yàn)，已確認(rèn)混凝土片沒(méi)有脫落。這種摻在混凝土中的纖維，是長(zhǎng)度為3cm 的聚丙烯樹脂纖維，因?yàn)槔w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(zhì)，纖維可在混凝土中均勻地混合，在施工時(shí)，與不摻纖維的混凝土同時(shí)施工。

    北京城建集團(tuán)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(guò)采用膨脹劑(或防水劑) 和國(guó)產(chǎn)改性聚丙烯單絲纖維相結(jié)合配制出用于有抗?jié)B防裂要求的預(yù)拌泵送混凝土，可使混凝土抗拉、抗折強(qiáng)度有所提高，抗沖擊韌性明顯改善，抗?jié)B、防裂、防潮、護(hù)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(diǎn)，適合于抗?jié)B防裂要求較高的混凝土工程。采用該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的混凝土先后在北京大運(yùn)村、百郎園、中關(guān)村西區(qū)、以色列駐華大使館等工程中應(yīng)用，拆模后混凝土表面無(wú)裂縫，收縮小，表面清潔，混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，這些工程有的已獲北京市結(jié)構(gòu)長(zhǎng)城杯。有關(guān)專家認(rèn)為，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)采用膨脹劑(防水劑) 增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)性，通過(guò)外加纖維增加了混凝土的抗延伸性，剛?cè)嵯酀?jì)，在抗?jié)B防裂的技術(shù)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(xué)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(chǎn)品的技術(shù)。該技術(shù)是將廢棄帶色玻璃瓶收回，破碎成5mm 以下3 種型號(hào)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(cè)溝磚塊等混凝土二次產(chǎn)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(huì)刺傷。據(jù)說(shuō)，這種再生建材磚塊已在日本全國(guó)專賣經(jīng)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(chǎn)生的硫酸會(huì)使下水管道設(shè)施混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣和鈣礬石之類膨脹性物質(zhì)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(diǎn)能抑制膨脹物質(zhì)生成，并因其耐腐蝕性強(qiáng)，在下水管道設(shè)施中修補(bǔ)使用，可省去用樹脂類防腐被復(fù)處理。另外，這種耐酸性混凝土，即使在腐蝕性很強(qiáng)的地方也能起到樹脂類被復(fù)的襯底層作用，可使被復(fù)層抗損傷達(dá)到最好的效果。

2 　混凝土施工新技術(shù)

2.1 　混凝土快速施工技術(shù)

    三峽工程大壩混凝土快速施工技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。三峽大壩混凝土澆筑工程量大，工期緊、任務(wù)重，質(zhì)量要求高。為確保大壩澆筑質(zhì)量，三峽建設(shè)者非常重視施工新技術(shù)的應(yīng)用和集成。他們選定的以塔帶機(jī)連續(xù)澆筑為主、以大型門塔機(jī)和纜機(jī)為輔的施工方案， 在2000 年創(chuàng)造了548 萬(wàn)m³/ 年、55.35 萬(wàn)m³/月、2.2 萬(wàn)m³/ 日的混凝土澆筑世界紀(jì)錄，自1999 年以來(lái)連續(xù)3 年混凝土澆筑總量達(dá)1400萬(wàn)m³ 。為實(shí)現(xiàn)砂石料的優(yōu)質(zhì)和特高強(qiáng)度生產(chǎn)和供應(yīng)，他們采用了國(guó)際先進(jìn)的成套生產(chǎn)加工設(shè)備，充分利用大壩基礎(chǔ)開挖石料，使用巴馬克9000 與棒磨機(jī)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(zhì)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(jī)大規(guī)模連續(xù)澆筑四級(jí)配混凝土。同時(shí)“， 混凝土生產(chǎn)輸送澆筑計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了混凝土施工全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化調(diào)度?！盎炷翝仓┕び?jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)”突破了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)決策模式，對(duì)施工方案和施工計(jì)劃進(jìn)行了科學(xué)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(fēng)冷骨料新技術(shù)，解決了混凝土制冷系統(tǒng)規(guī)模大帶來(lái)的施工場(chǎng)地不足、系統(tǒng)難以布置的問(wèn)題，是一項(xiàng)先進(jìn)可靠的混凝土預(yù)冷工程技術(shù)。在原材料方面，他們采用具有微膨脹性能的中熱525 號(hào)硅酸鹽水泥，選用品質(zhì)優(yōu)良的高效減水劑，通過(guò)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(shù)

    20 世紀(jì)90 年代以后，隨著我國(guó)鋼材質(zhì)量的不斷提高，鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)樓蓋。但在生產(chǎn)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(yīng)性差，極限跨度小，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不夠顯著等。

    貴州工業(yè)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究所馬克儉教授首先對(duì)國(guó)內(nèi)外通用的各種鋼筋混凝土組合板進(jìn)行了各種力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)而創(chuàng)造性地提出了組合空腹夾層板建筑體系的思路。經(jīng)過(guò)3 年多的研究，該技術(shù)首先在廣東用于體育館建設(shè)，在試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上日臻完善。為此，課題組先后獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金貴州省科技基金、貴州省省長(zhǎng)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(jié)構(gòu)體系研究、鋼筋混凝土正交異性填蕊輕質(zhì)板柱結(jié)構(gòu)研究、鋼筋混凝土空腹夾層板結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理與特性等研究。

    這種鋼—混凝土新型組合板外觀看起來(lái)類似井字梁結(jié)構(gòu)，但是它的肋在兩個(gè)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(guò)20m) 的建筑。由于組合空復(fù)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(shí)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(duì)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(diǎn)，同時(shí)，由于板層下肋呈網(wǎng)格狀幾何形，因此一般無(wú)需吊頂。除具有以上特點(diǎn)外，運(yùn)用該技術(shù)可比傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)約鋼材量35 %以上。到目前為止，應(yīng)用這種技術(shù)建筑的多層與高層及大跨度建筑超過(guò)100余萬(wàn)m² 。為便于推廣應(yīng)用，課題組同時(shí)還研制成功了預(yù)應(yīng)力鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)CAD 軟件。

2.3 　超級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)

    日本清水建設(shè)公司2003 年8 月推出一種名為超級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)的新型結(jié)構(gòu)建筑材料。這種混凝土結(jié)構(gòu)較之鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有3～10 倍的強(qiáng)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(yīng)用在百層以上的高層建筑上。該結(jié)構(gòu)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(diǎn)是在鋼管內(nèi)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(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)則是分離的。由于內(nèi)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(dú)自承受了。

2.4 　混凝土防離析裝置技術(shù)

    長(zhǎng)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(jī)管路防離析裝置試驗(yàn)研究。目前，已有多個(gè)工地采用了該裝置，并取得了理想效果。專家認(rèn)為，該試驗(yàn)研究課題通過(guò)長(zhǎng)期的探索試驗(yàn)，摸清了混凝土布料機(jī)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(gè)國(guó)際性難題。工程澆注時(shí)，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(chǎn)生分離，影響工程質(zhì)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(guó)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(diào)整這三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有很好解決，未被市場(chǎng)接受。中聯(lián)重科通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究，成功地解決了這三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

2.5 　混凝土切割無(wú)噪聲電鋸技術(shù)

    瑞士一家公司針對(duì)使用風(fēng)鎬或其它空氣壓縮工具切割混凝土?xí)r，轟鳴聲太大，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重噪聲污染的問(wèn)題，開發(fā)出一種用于切割混凝土的無(wú)噪聲電鋸，可保持混凝土切割現(xiàn)場(chǎng)安靜、無(wú)噪聲。這種無(wú)噪聲電鋸，是在人造金剛石基礎(chǔ)上研制的，采用電動(dòng)液壓法。在切割混凝土板塊或墻壁時(shí)，既準(zhǔn)確、快速、又不會(huì)發(fā)出噪聲，可廣泛用于建筑業(yè)。