令人耳目一新的混凝土新技术

    近年来，新型混凝土层出不穷，其施工技术也取得了很大的发展，对建筑业的发展起到了不可估量的促进作用。下面对有关技术作一介绍。

1 　新型混凝土生产技术

1.1 　纤维加固多孔混凝土

    纤维加固多孔混凝土是加固合成纤维与多孔混凝土的合成体。多孔混凝土就是主要组成部分间有些小气孔。常规水泥是纤维加固多孔混凝土的主要组成部分，可用白水泥或灰水泥。为了增添艺术色彩或物理作用效果还可用着色水泥，水与水泥和成的泥浆膏通常体积会涨大到原来的两倍，之后要加入一种特殊的聚丙烯纤维混合，多年来聚丙烯纤维一直用来加固常规混凝土。

    与普通加固混凝土路面相比，纤维加固多孔混凝土固体物中加入的纤维是它的10倍，纤维加固多孔混凝土这种专有的制作程序产生了令人惊奇的效果：每立方英寸的加固线居然达到了2000 条，这也是纤维加固多孔混凝土具有极佳的弹性和韧性的秘诀之一。聚丙烯纤维属于惰性体，所以无害———实际上，它们甚至可用来做婴儿的尿布。美国材料实验协会将1 号波特兰水泥混凝土，含有1 %聚丙烯纤维的固体物，还有一些膨胀材料的泥浆混合物放入模子的铸件，放入模子的材料大约是模子容积的一半。经过特殊程序后，它们将膨胀并占满整个模子。

1.2 　高强混凝土

    以前高强混凝土一般是指强度等级在C45级以上的混凝土。随着科学技术的发展，高强混凝土是指强度等级在C60 级以上的混凝土。我国在六十年代初开始研制高强混凝土，并已试点应用在一些预制构件中。那时的高强混凝土为干硬混凝土，密实成型时需强力振捣，故推广比较困难。八十年代后期，高强混凝土在现浇工程中采用，主要在北京、上海、辽宁、广东等一些高层和大跨(桥梁) 工程中应用，强度等级相当于C60 和600 号。C80 及C80 以上等级的高强混凝土，目前正处于试验研究阶段，其中有些城市正酝酿在工程中使用C80 级混凝土。

    高强混凝土有四大优越性：(1) 在一般情况下，混凝土强度等级从C30 提高到C60 ，对受压构件可节省混凝土30%～40%； 受弯构件可节省混凝土(10—20) %。(2) 虽然高强混凝土比普通混凝土成本要高一些，但由于结构自重减轻，这对自重占荷载主要部分的建筑物具有特别重要意义。再者，由于梁柱截面缩小，不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观的问题，而且可增加使用面积。以深圳贤成大厦为例，该建筑原设计用C40 级混凝土，改用C60级混凝土后，其底层面积可增大1060m2 ，经济效益十分显著。(3) 由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土，因此，国外高强混凝土除高层和大跨度工程外，还大量用于海洋和港口工程，它们耐海水侵蚀和海浪冲刷的能力大大优于普通混凝土，可以提高工程使用寿命。(4) 高强混凝土变形小，从而使构件的刚度得以提高，大大改善了建筑物的变形性能。

1.3 　绿色混凝土

    绿色混凝土也称环保混凝土，是一种能长草的混凝土，它是利用特殊配比的混凝土形成植物根系可生长的空间，并通过采用化学和植物生长技术，创造出能使植物生长的条件。

    混凝土上能长草，这是天津市水利科学研究所研究开发出的一项新的科研技术。此项科研成果在全国尚属首例。长期以来，河道护砌大多采取浆砌石护坡，对工程建设与生态绿化相结合考虑得少。近年来，护坡绿化有了一定发展，但多是利用方块格混凝土填土种草，经不起风吹雨打。为了改变传统工艺，天津市水利科学研究所科研人员从既要使护砌起到加固堤防的作用，又要保持生态环境优美、防止水土流失方面考虑，潜心研究开发新科学技术，在掌握植被生物学特性，生长发育规律的基础上，根据混凝土的特点，采用技术手段，在混凝土中创造适宜植物生长的环境。成型后经过一段培育，形成绿色植被，由于这种能长草的混凝土具有不怕雨水冲刷、不怕碾压、快速绿化等特点，不仅可以用于水利工程建设中的护坡和美化，还可以广泛适用于城市住宅小区停车场等公共设施绿化，从而形成工程建设与环境保护完美结合的绿色植被混凝土面。这种新型混凝土是集岩土工程力学、生物学、土壤学、材料学和环境生态学于一体的综合环保技术。该项新技术在实验室获得成功后，又在天津市外环河治理中制成合成的混凝土板块进行河道护坡，目前，绿油油的小草长势良好，经现场实验该科研项目获得成功。这项新型科研成果，对美化环境、水土保持、净化大气、调节小气候具有良好的调节作用。

1.4 　矿渣混凝土

    合肥钢铁集团精建建材有限公司研制的用10 %的矿渣超细粉替代等量水泥配制水泥混凝土技术，可以增加水泥混凝土的流动性，提高混凝土的密度和强度，还可以降低水泥混凝土的综合成本，给企业带来良好的经济效益。作为混合材，矿渣粉的作用已被水泥业内人士所熟知。直接用磨成细粉的矿渣来配制水泥混凝土却是一种新的技术。据测算，该技术可使每立方米混凝土节约费用5～10元。同时，其抗渗和抗腐蚀效果也相应提高。对铁路隧道、桥梁和高速公路的建设具有特殊效果。

    由于矿渣超细粉在我国经过大量的研究、试验和应用已取得了明显的成效，国家为此也颁布了相应的标准。因而矿渣超细粉的进一步推广应用，可以提高企业处理工业废渣的能力，变废为宝，保护环境，改变商品混凝土的诸多性能，并延长其使用寿命。随着新技术、新工艺的不断发展，矿渣可以磨制得更细，其应用前景也日益看好。

1.5 　塑料混凝土

    人造大理石又被称为“塑料混凝土”，是一种新型的建筑装饰材料，它是以不饱和聚酯树脂作粘合剂、石粉、石渣作填充料，当不饱和聚酯树酯在固化过程中把石渣、石粉均匀牢固地粘接在一起后，即形成坚硬的人造大理石。

    由国家电力公司华东勘测设计院研究开发的优质聚合物混凝土是采用PBM 系列的树脂将石子、砂子、粉料(包括水泥、粉煤粉、石粉等) 胶结在一起，形成性能优越的混凝土，它具有固化快、强度高、抗冲击、耐磨性能优越等特点，不仅在干燥条件下，而且在水下都快速固化，时间可在数分钟至数小时内调节，因此这类材料可以被用于大坝、桥梁、高速公路、隧道、地铁、给排水等工程的快速修补和加固。该产品运用范围广，没有地域性限制，而且见效快。

    日本一家公司为防止大桥垫片等混凝土剥离、脱落，开发出一种有效的方法，即采用表面呈凹凸形状的聚丙烯树脂纤维作为混凝土的增强材料。由这种纤维增强的混凝土块，通过耐久性试验，已确认混凝土片没有脱落。这种掺在混凝土中的纤维，是长度为3cm 的聚丙烯树脂纤维，因为纤维表面加工成凹凸形状，所以具有容易掺混于混凝土中的性质，纤维可在混凝土中均匀地混合，在施工时，与不掺纤维的混凝土同时施工。

    北京城建集团混凝土公司开发的聚丙烯纤维抗渗防裂混凝土是通过采用膨胀剂(或防水剂) 和国产改性聚丙烯单丝纤维相结合配制出用于有抗渗防裂要求的预拌泵送混凝土，可使混凝土抗拉、抗折强度有所提高，抗冲击韧性明显改善，抗渗、防裂、防潮、护筋性能良好，有效地改善了混凝土的耐久性，并具有成本低、工作性能好的特点，适合于抗渗防裂要求较高的混凝土工程。采用该项技术生产的混凝土先后在北京大运村、百郎园、中关村西区、以色列驻华大使馆等工程中应用，拆模后混凝土表面无裂缝，收缩小，表面清洁，混凝土强度满足设计要求，这些工程有的已获北京市结构长城杯。有关专家认为，该项技术通过采用膨胀剂(防水剂) 增强了混凝土的密实性，通过外加纤维增加了混凝土的抗延伸性，刚柔相济，在抗渗防裂的技术途径上具有鲜明的创新性。

1.6 　废玻璃混凝土

    日本的一家工业研究所与福井大学等单位共同合作，开发出用废玻璃瓶粉碎后，制造混凝土砖块等建材产品的技术。该技术是将废弃带色玻璃瓶收回，破碎成5mm 以下3 种型号的玻璃砂。将玻璃砂与天然砂按比例掺混于水泥中，加工成挡土墙砖块和侧沟砖块等混凝土二次产品。玻璃碎片相互磨擦除掉棱角，制成球状，即使用手指触摸也不会刺伤。据说，这种再生建材砖块已在日本全国专卖经销。

1.7 　耐酸性混凝土

    日本的熊谷科研小组开发出耐酸性能优异的混凝土。由于下水管道中的污水及污泥产生的硫酸会使下水管道设施混凝土中的氢氧化钙发生反应，生成硫酸钙和钙矾石之类膨胀性物质造成管道腐蚀。新开发的耐酸性混凝土，因混凝土中的氢氧化钙含量极少，其特点能抑制膨胀物质生成，并因其耐腐蚀性强，在下水管道设施中修补使用，可省去用树脂类防腐被复处理。另外，这种耐酸性混凝土，即使在腐蚀性很强的地方也能起到树脂类被复的衬底层作用，可使被复层抗损伤达到最好的效果。

2 　混凝土施工新技术

2.1 　混凝土快速施工技术

    三峡工程大坝混凝土快速施工技术已处于国际领先水平。三峡大坝混凝土浇筑工程量大，工期紧、任务重，质量要求高。为确保大坝浇筑质量，三峡建设者非常重视施工新技术的应用和集成。他们选定的以塔带机连续浇筑为主、以大型门塔机和缆机为辅的施工方案， 在2000 年创造了548 万m³/ 年、55.35 万m³/月、2.2 万m³/ 日的混凝土浇筑世界纪录，自1999 年以来连续3 年混凝土浇筑总量达1400万m³ 。为实现砂石料的优质和特高强度生产和供应，他们采用了国际先进的成套生产加工设备，充分利用大坝基础开挖石料，使用巴马克9000 与棒磨机联合制砂的新工艺，有效地保证了混凝土施工需要。他们还建立了一整套确保工程质量的混凝土快速施工工艺和现代施工管理体系，形成了有三峡工程特色的混凝土快速施工方法，并首创了塔带机大规模连续浇筑四级配混凝土。同时“， 混凝土生产输送浇筑计算机综合监控系统”实现了混凝土施工全过程的实时监控、动态调整和优化调度。“混凝土浇筑施工计算机模拟系统”突破了传统的经验决策模式，对施工方案和施工计划进行了科学的选择和安排，有助于提高混凝土施工效率。他们首创的二次风冷骨料新技术，解决了混凝土制冷系统规模大带来的施工场地不足、系统难以布置的问题，是一项先进可靠的混凝土预冷工程技术。在原材料方面，他们采用具有微膨胀性能的中热525 号硅酸盐水泥，选用品质优良的高效减水剂，通过缩小水胶比，加大粉煤灰掺量，控制原材料中的碱含量和混凝土总碱量，以满足大坝混凝土耐久性要求。

2.2 　钢混新技术

    20 世纪90 年代以后，随着我国钢材质量的不断提高，钢—混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展，其中，压型钢板与混凝土组合楼板是最常用的组合结构楼盖。但在生产中，很多建筑部门发现这种组合楼板还存在一些不足之处，如单向受力、平面适应性差，极限跨度小，经济技术指标不够显著等。

    贵州工业大学空间结构研究所马克俭教授首先对国内外通用的各种钢筋混凝土组合板进行了各种力学结构分析，进而创造性地提出了组合空腹夹层板建筑体系的思路。经过3 年多的研究，该技术首先在广东用于体育馆建设，在试验成功的基础上日臻完善。为此，课题组先后获得了国家自然科学基金贵州省科技基金、贵州省省长科技基金的资助，并先后开展了钢- 混凝土组合空腹夹层板与钢管混凝土组合板柱结构体系研究、钢筋混凝土正交异性填蕊轻质板柱结构研究、钢筋混凝土空腹夹层板结构破坏机理与特性等研究。

    这种钢—混凝土新型组合板外观看起来类似井字梁结构，但是它的肋在两个方向间距相近，组合的空腹夹层板双向受力，刚度比单向受力板大为提高，特别适用于跨度较大(超过20m) 的建筑。由于组合空复夹层板将每条肋的中间部位挖空，只在两条肋的交汇处作为实心，所以楼板的自重大为减轻，而受力性能基本未受损，这种建筑模式尤其对高层建筑与地震区建筑具有重要意义。另外，这种组合夹层板还具有节约模块、减少钢筋的制作与安装等优点，同时，由于板层下肋呈网格状几何形，因此一般无需吊顶。除具有以上特点外，运用该技术可比传统技术节约钢材量35 %以上。到目前为止，应用这种技术建筑的多层与高层及大跨度建筑超过100余万m² 。为便于推广应用，课题组同时还研制成功了预应力钢网格结构CAD 软件。

2.3 　超级混凝土结构

    日本清水建设公司2003 年8 月推出一种名为超级混凝土结构的新型结构建筑材料。这种混凝土结构较之钢筋混凝土结构具有3～10 倍的强度和黏度，而材料的尺寸只有钢筋混凝土的1/ 3 。该公司从1996 年起开发的这一材料的首要目的是要把它应用在百层以上的高层建筑上。该结构由作为建筑物支柱材料等的圆形钢管和混凝土组合而成。其主要特点是在钢管内壁涂上一层沥青类的隔离料，然后再填入混凝土。这种钢管和混凝土虽然在形状上是相连的，但是从结构上来说则是分离的。由于内壁涂上了一层隔离料，混凝土所承受的纵向压缩力就传递不到钢管，而由混凝土独自承受了。

2.4 　混凝土防离析装置技术

    长沙中联重工科技发展股份有限公司完成了混凝土布料机管路防离析装置试验研究。目前，已有多个工地采用了该装置，并取得了理想效果。专家认为，该试验研究课题通过长期的探索试验，摸清了混凝土布料机和泵车的管路磨损与堵管规律，解决了泵送混凝土浇灌施工中的一个国际性难题。工程浇注时，在输送管下落段，混凝土沿管壁滚落，砂浆与骨料不可避免产生分离，影响工程质量。

    研究防离析装置，就是要使混凝土在下落段同样充满输送管路，而不沿管壁滚落。国外曾研制了一种橡塑材料的防离析装置，但耐磨、卡料和弹力调整这三个关键问题没有很好解决，未被市场接受。中联重科通过反复试验研究，成功地解决了这三个关键问题。

2.5 　混凝土切割无噪声电锯技术

    瑞士一家公司针对使用风镐或其它空气压缩工具切割混凝土时，轰鸣声太大，对环境造成严重噪声污染的问题，开发出一种用于切割混凝土的无噪声电锯，可保持混凝土切割现场安静、无噪声。这种无噪声电锯，是在人造金刚石基础上研制的，采用电动液压法。在切割混凝土板块或墙壁时，既准确、快速、又不会发出噪声，可广泛用于建筑业。