高性能混凝土_HPC_的发展趋势与问题

1高性能混凝土的发展趋势

十多年来,高性能混凝土(H i g h Perform ance C on2 crete,以下简称HPC)在国内外均得到迅速发展,在高层建筑、大跨桥梁、海上建筑、公路等建设中采用愈来愈多。其代表性工程如下。

(1)高层建筑

上海金茂大厦C60混凝土(1998)

深圳地王大厦C60混凝土(1996)

美国西雅图双联广场C135混凝土(1998)

美国芝加哥311瓦克大楼C85混凝土(1990)

上海东方明珠电视塔C60混凝土(1995)

首都机场新航站楼C60、C65混凝土(1996)

首都机场停车楼C50、C60混凝土(1997)

此外我国还有较多高层建筑成功地应用HPC,例如:北京西客站C60混凝土,北京静安中心大厦C80混凝土,辽宁物产大厦C80混凝土,北京航华中心C60混凝土,南京邮电中心C60混凝土和长春国际商贸城C55混凝土等。

(2)大跨桥梁

广州虎门大桥C50混凝土(1997)

上海杨浦大桥C50混凝土(1993)

法国诺曼底大桥C60混凝土(1994)

万江大桥钢管混凝土(内外用)

C60混凝土(1996)此外,京津塘高速公路桥,北京某些立交桥、高架桥使用了C50～C60混凝土,日本明石跨海大桥使用了C40混凝土。

日本采用免振自密实混凝土超过80万m3,北京采用C30～C60自密实混凝土约1万m3。

今后发展趋势是,HPC将大量代替常规混凝土应用在各种工程中,故有“21世纪混凝土”之称。

为了使HPC在我国得到较快的、健康的、持续的发展,并对各类基建工程尤其对环保作出贡献,必须对下列4个问题有正确的认识。

1.1HPC的目的和要求

自1990年美国首先提出HPC这一名词以来,各国由于认识和实践不同,对HPC的定义、目的、主要要求等还未能统一,现分述如下。

1.1.1要求高强度(HSC/HPC)

几十年来,混凝土科技发展遵循低强、中强、高强、超高强、高性能、超高性能的过程。

这与长期以来只重视强度的传统观念有关。现在

第29卷第1期

V ol.29N o.1

建筑技术

Architecture T echnolo gy

高性能混凝土(HPC)的发展趋势与问题

吴中伟

摘要常规混凝土向高性能混凝土发展已是必然趋势,它可获得多方面利益。从能源消耗与环境破坏的角度来看,波特兰水泥与常规混凝土是不可持续发展的材料,故在我国发展绿色高性能混凝土实属当务之急。绿色高性能混凝土的特征是,能更多地节约熟料水泥,更多地掺加以工业废渣为主的细掺料,减少环境污染,更多地发挥高性能的优势,以降低水泥及混凝土的用量。

关键词高性能混凝土绿色高性能混凝土细掺料水泥

分类号T U528.31

DEVE LOPMENT PR OSPECTS AN D PR OB L EMS OF HIGH PERFO R MAN CE CO N CRETE(HPC)

WU Zhon g wei

Abstract T he ordinar y concrete turnin g into hi g h p erform ance concrete has been an assured trend and it w ould have certainl y a g reat variet y of benefits.In v iew of ener gy consum p tion and env ironm ental dam a g e.the P ortland cem ent ordinar y concrete ou g ht not to be develo p ed random l y and continuousl y as buildin g m aterials.T herefore,in our countr y the m ost ur g ent task is to develo p the g reen hi g h p erform ance concrete,which p ossesses the uni q ue features nam el y:1,m ore sav in g of cem ent clinker,2,m ore industrial scra p as m a j or m aterial for m akin g of fine adim ixture and3,m ore su p eriorit y to brin g hi g h p ro p ert y concrete into full p la y.As a result,the comsum p tion v olum e of cem ent and concrete w ould be g reatl y reduced.

K e y w ords hi g h p erform ance concrete,g reen hi g h p erform ance concrete,fine adim ixture,cem ent

吴中伟,中国建筑材料科学研究院,中国工程院院士,100024,北京

收稿日期:1997-11-05・9・1998年第1期

欧洲有高强高性能混凝土的提法(HSC/HPC)。

1.1.2要求高耐久性与高强度

由于对耐久性的认识在近几十年内有了很大提高,且高强度主要是通过低水胶比与低加水量来实现的,而不是依靠增多水泥或提高水泥标号,因此在实际工程中混凝土的耐久性大为提高。

1.1.3要求高工作性

这一要求以日本为代表,主要由于日本超塑化剂性能有了提高。HPC必须是低加水量并掺加活性细掺料,后者的加入对工作性、耐久性、经济、环保均有益,对持续发展有特殊意义,促使HPC得到大发展,也是使HPC进入高技术的主要组分。

本文提出HPC较全面的定义供讨论。

HPC是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术,选用优质原材料,除水泥、水、集料外,必须掺加足够数量的活性细掺料和高效外加剂的一种新型高技术混凝土。根据不同用途和目的,除对HPC的工作性、耐久性、强度、体积稳定性、经济合理性等性能有一定的高要求外,必要时对某些性能还应给予重点保证,以提高其适用性。在上述诸性能中,对强度需要加以说明。过去早期强度高的混凝土,后期常有强度倒缩问题,因此有人曾提出既要求早期强度高,后期强度也不倒缩。HPC一般早期强度均不低,除抢修等特殊需要外,早期强度也不要求太高, HPC因掺有大量粉煤灰、矿渣等活性细掺料,后期强度有较大增长,如90d比28d强度可能提高15%, 180d可能提高20%。对建设工期长的结构,如果利用其56～90d的后期强度,将能得到较大的经济效益。

HPC的原材料要求如下。

水泥:不小于525号普通硅酸盐水泥(波特兰水泥)。

水:饮用水。

集料:干净、坚硬、连续级配(C60以上限定最大粒径不大于25mm)。

活性细掺料:磨细水淬矿渣(4000cm2/g以上)、优质粉煤灰、硅灰等,以及复合化高效外加剂(超塑化剂、引气剂等),还可根据需要掺加膨胀剂、缓凝剂、防冻剂等。

复合化HPC中,原材料选用品种,质量是否均匀,配量多少,都十分重要,因此对试验、生产、施工均有较高要求。

1.2HPC细掺料的应用

细掺料首先是磨细水淬矿渣、优质粉煤灰、硅灰、细磨沸石粉,以及待发展的稻壳灰等。1.2.1正确认识细掺料

50年代初以来,我国学习苏联,在水泥中大量掺加矿渣混合材,以后生产矿渣、火山灰、粉煤灰等3种硅酸盐水泥,对某些性能也进行了改进,目的首先是节约熟料,满足建设需要,用户经历了由不习惯到习惯的过程,北京对400号矿渣水泥还“情有独钟”,但因粉磨细度不足,矿渣潜活性没有得到发挥而造成浪费。细磨矿渣不仅潜在活性好,对强度、耐久性、低水化热甚至工作性都有利。粉煤灰水泥在国内未大量采用,所用粉煤灰混合材也因质量不高,降低了水泥强度等性能。实际上Ⅰ、Ⅱ级优质粉煤灰,尤其Ⅰ级灰的性能还是十分优越的(例如内蒙古赤峰元宝山电厂Ⅰ级灰)。在国外,硅灰使用很普遍,高强混凝土都必须掺加硅灰,但因价格较高,国内只少量采用,若能与矿渣、粉煤灰复合掺加,掺量少,性能好,经济效益十分显著。

稻壳灰中氧化硅含量高,易磨细,适于作HPC细掺料。国外现在只用来制作低标号水泥,我国目前虽尚无工厂生产,但很有发展前途。

总之,必须将混合材的旧观念转移到高活性细掺料上来,它是发展HPC必不可少的胶凝材,其用量不亚于熟料水泥,因此意义很大。

1.2.2用细掺料代替大量熟料

(1)细磨水淬矿渣。日本新RC研究计划对磨细矿渣作了系统研究,在HPC中可替代熟料50%～80%,流动性、耐久性、长期强度均有提高。日本内川浩用细度6000、8000cm2/g的磨细矿渣替代50%熟料,抗压强度分别提高7%～10%与18%～25%。英国斯华美(R.N.Sw am y)用细度4530、7860、11600cm2/g的磨细矿渣替代50%熟料制得60～110MPa的HSC/HPC。我国在这方面也进行了不少研究,同济大学用宝钢与湘钢磨细矿渣替代50%熟料,制得C50以上HPC,清华大学、中国建筑材料科学研究院、冶金部建筑研究总院均取得了类似的研究成果。首都国际机场等工程用细度4000～6000cm2/g的矿渣替代30%～50%熟料,制得C60 HPC。目前需要解决的是低能耗的粉磨工艺与设备问题。

(2)优质粉煤灰。1985年以来,加拿大能源矿产部(CAMET)开发了高掺量粉煤灰混凝土(HFCC),粉煤灰占胶凝材的55%～60%(过去仅占25%～30%)。我国粉煤灰年产量已超过1.25亿t,其中有不少优质灰。长江三峡大坝工程采用Ⅰ级灰,北京首都国际机场等大量采用元宝山电厂Ⅰ级灰制作C60HPC,这种灰的需水率只有90%左右。掺加高效减水剂(减水率20%)可制成水胶比≤0.30的HFCC,不仅高强,工作性、抗掺性、

高性能混凝土(HPC)的发展趋势与问题・10・建筑技术第29卷

耐久性均有提高,且水化热低,若将其长期强度加以利用,经济效益明显。

(3)硅灰。因其价格高,目前在我国尚未大量推广,在特种工程(如特高强、抗冲击、耐磨)中使用有显著效果。今后可与矿渣、粉煤灰等复合代替熟料,只用少量硅灰(3%～5%)就能起到极好效果。

(4)稻壳灰。可望接近硅灰的功效,用于HPC还须进一步解决生产供应问题。

此外还有沸石岩、石灰石、石英等细粉可用作HPC的细掺料。

1.2.3复合细掺料与复合外加剂

复合化是建材技术进步的重要途径,玻璃纤维增强塑料就是范例,其研究思路为超叠加效应,即“1+2绝对大于3”。

俄罗斯多年来开发低需水量水泥(BH B),如BH B-50中熟料50%、石英粉25%、磨细矿渣与粉煤灰25%,能配制60～100MPa的HPC。

日本用平均粒径10μm的粉煤灰10%、磨细矿渣30%代替熟料40%,制成强度更高的HPC,用水量与超塑化剂量还可略微减少。

用5%矿渣或优质粉煤灰取代5%硅灰,其效果与纯硅灰(10%)相近,北京城建集团混凝土公司已有研究结果。两种以上外加剂以适量配比复合应用,可提高功能与效率,这些都是超叠加效应。

细掺料在HPC中大量节代熟料的更大价值是环保效益,其意义将超过节料、节能、降低成本与改善HPC性能。因水泥熟料形成时,伴生大量温室气体C O2,估计生产1t熟料将排放1t CO2。报载各国水泥工业排放CO2量可占该国CO2总排量的7%～10%。我国年产水泥(80%以上为小水泥)4.9亿t,CO2排放量可能达到3.5亿t,对世界气候变暖有较大影响。细掺料节代熟料,能减少水泥工业排出的CO2量,又因HPC性能好,如强度高,结构截面面积小,安全使用期长,以及可延长更新或拆补周期,因此混凝土相对用量减少,少用混凝土也就是少用水泥,减少温室效应、有害粉尘与气体,从而使水泥与混凝土成为可持续发展的材料。

1.3试验、生产、施工的结合

HPC比常规混凝土复杂,技术与质量要求高,因此试验、生产、施工三者必须密切结合,相互协调,以保证HPC的制作与应用成功。

试验工作必须面向生产与施工,除全部满足后二者的要求外,必须随时根据生产施工的情况进行必要的调整,并及时通知后二者。生产与施工是主体,试验必须牢牢树立为生产施工服务的思想;同样,生产为施工服务的思想也必须明确。应随时了解施工效果,根据使用情况进行调整,对试验提出要求。也应认识到试验室的结果与施工常会出现较大差异,这时必须按使用效果作出调整,甚至全部改变。

施工是关系到混凝土质量与工程质量的最终与关键的环节,必须把好HPC的最后一关。施工单位必须主动与生产和试验单位联系,随时提出要求,并听取他们的建议。

HPC在计量、测试、质检等方面内容多且复杂,要求精度高,故监理工作要认真,严格把关,积极主动提出改进意见与要求,并建立一套制度,以保证HPC满足预期要求。应提倡团结,互相关心,避免互推责任及互提不合理要求的现象发生。

1.4造价问题

当前阻碍HPC广泛采用的主因是造价高。由于材料中超塑化剂和细磨掺料的价格较高(后者在粉磨技术解决后价格会降低),质量控制要求较严和不习惯等原因,HPC比常规混凝土价格高出30%～50%,因此常说HPC既是高质量又是高造价。由于混凝土成本在整个工程费用中所占比重较小,从整个工程经济效益考虑,采用HPC是合理的,业主应从耐久性、安全性和延长使用期、增加使用面积等方面综合考虑。采用HPC其施工进度与劳动条件也往往优越于常规混凝土施工,因此HPC已从早期的比较方案,发展成为当今的首选方案。例如美国高速公路桥梁由于耐久性差而遭受破坏,已成为特大问题,其损维修失已与造价一样被视为同等重要。用HPC造桥有五大优点:增大跨度和梁间距,减小构件厚度,耐久性好、力学性能好。因此美国公路桥梁专家提出今后修复老桥与建造新桥均必须采用HPC。

综合算总帐,采用HPC在经济上还是合算的,加上考虑与环境的相容性问题,HPC逐步代替常规混凝土用于重要结构物中,已成定局。我国过去仅从算材料帐出发,长期妨碍了外加剂的推广,近年虽有改善,但也不应“愈贵愈用”。若决策层能够正确认识这一问题,对HPC的合理选用将起推动作用。

综上所述,HPC的加速发展已成为必然趋势。我国近几年也发展较快,我们应努力保持这一势头,避免因失误造成挫折。有些科技问题要加快解决,例如脆性问题。C80以上高强混凝土的脆性随强度提高而发展很快。目前钢管混凝土已开始推广,对改善脆性・11・1998年第1期高性能混凝土(HPC)的发展趋势与问题

效果明显,采用钢纤维增强也是一个有效的办法。

当今国外HPC的强度还在不断提高,已出现超高性能混凝土(UHPC),例如加拿大、法国的活性粒混凝土(RPC)强度已达200MPa与800MPa,其中RPC-200已开始应用,它能改变构件尺寸与形状,减轻自重1/2至2/3,可节省大量钢筋和混凝土以补偿造价的增加。以加拿大休布洛克人行桥为例,该桥单跨长70 m,桥面宽4.2m,当地气候恶劣,湿度高,冬季气温低达-40℃,必须洒盐化冻,根据耐久性要求,钢管混凝土必须用RPC-200,桥面板仅厚300mm,腹杆直径150mm,采用厚3mm的不锈钢管内填RPC-200。

表1列出30MPa常规混凝土、60MPa HPC与RPC-200的材料用量,供对比。

可以预见,UHPC将制成型材,与金属、聚合物叠合,代替RC结构与钢结构。也可利用UHPC的超高性能作为镶面材料,提高表层混凝土的抗冲击、耐磨、耐蚀、抗气渗等性能。这样,土建工程的功能和面貌将发生巨大变化,因此,HPC的前景将是十分光明的。

2高性能混凝土发展中的几个问题

在我国加速发展HPC,使大量的水泥成为可持续发展的绿色建筑结构材料,对国民经济与环保都有十分重大的意义。下列科学技术问题必须认真解决。

2.1关于绿色高性能混凝土(G HPC)

人类的生存繁衍与各种活动不能超越地球生态系统有限的调节能力。近几十年来人口膨胀,生产发达,地球承受的负担剧增,尤以资源枯竭,环境破坏,物种绝灭最为严重,极大地威胁着人类的生存与发展,因此绿色事业受到普遍重视。绿色的涵义可概括为:(1)节约资源、能源;(2)不破坏环境,且更有利于环境;(3)可持续发展,既满足当代人的需要,又不危及后代人的利益。其中前两条为第三条的保证。

水泥混凝土作为当代最大宗的人造材料,预计到2000年世界水泥年产量将超过15亿t,混凝土将超过40～50亿m3(100～120亿t),对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大。混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料,关键在于能否成为绿色材料,因此G HPC是混凝土今后的发展方向。提出G HPC的目的在于加深人们对绿色意识的重视,要求混凝土工作者更自觉地加大混凝土的绿色度,节约更多的资源、能源,将其对环境的破坏减小到最低限度,这不仅是混凝土与建筑工程的健康发展的需要,也是人类社会生存与发展所必需的,是大有可为的。

作为绿色材料的G HPC应具有以下3个特征。

2.1.1更多地节约熟料水泥,减少环境污染

生产波特兰水泥产生大量温室气体CO2,因此必须改进工艺以大幅度降低能耗并研究改变水泥品种。近期比较容易实现的有效途径则是从应用技术上发展G HPC以代替常规混凝土。在G HPC中,磨细水淬矿渣等活性细掺料已成为胶凝材料的主要组分,使波特兰水泥中熟料用量节减50%以至更多,从而使CO2排量减少50%以上。

2.1.2更多地掺加以工业废渣为主的细掺料

采取这种做法不仅可节代熟料,也能改善环境,减免二次污染,节省土地与石灰石等资源,完全符合绿色要求。我国年产水淬矿渣约8000万t,过去大部分用作水泥混合材料,由于细度不足,潜在活性远未发挥,实属浪费资源。随着火电事业的高速发展,适用于G HPC的质优价廉的分级粉煤灰将大量产出,硅灰和稻壳灰等的应用也将逐渐增加,两种以上细掺料的复合,以及细掺料与高效外加剂的复合作用,将在

G HPC中发挥更大作用。

2.1.3更大地发挥高性能优势,从根本上节减水泥与混凝土的用量

无论利用高强度、高抗渗等来减小截面面积,还是利用高耐久性以及各种抗性等来保证和延长安全使用期,都能节减水泥与混凝土用量,降低生产与运输的能耗、料耗,并减小对环境的破坏。

我国是最大的水泥生产国,产量超过世界总产量的1/3,预计到2010年产量超过8亿t,接近世界总产量一半,相应混凝土用量将大幅度提高。因此在我国扩大G HPC的生产与应用,比其他国家更迫切,效果将更明显。

现在多数国家将HPC的强度下限定在50～60MPa,大大了HPC的扩大使用。仅将HPC用于大跨度桥梁、高层建筑的下层柱子、海上平台以及某些高强度、高抗性构件与部位,其数量是很有限的,许多优越性能,尤其是绿色优势远未能得到发挥。建议将G HPC的强度下限从现在的50～60MPa降到30MPa 左右,根据工程与环境条件合理选用。由于耐久性与

计算等效截面厚度(mm)混凝土体积(m3)

单方胶凝材用量(k g/m3)单方熟料水泥用量(t)集料用量(t)

500

126

350

44

230

400

100

400

40

170

150

33

705

27

60

RPC-200

HPC-60

NC-30

项目

表13种混凝土的材料用量对比・12・建筑技术第29卷

各种抗性不好,近二三十年已在混凝土建筑物中引发出大量问题,造成巨大损失。降低G HPC的强度下限应以不损及混凝土内部结构(如孔结构、界面区结构、水化物结构等)的随龄期发展为度。例如水胶比不应低于0.40～0.42,胶凝材料总量不应少于250～300k g/m3,外加剂掺量应适当,这样,为数众多的工程(例如大体积水工建筑,以及对强度要求不高,但对耐久性、工作性、均匀性、低温升、体积稳定性等有很高要求的结构)应选用G HPC。随着材料性能和生产工艺以及应用技术的研究开发和结构设计的进步,G HPC的强度下限必将不断提高,但如果现在就过高规定G HPC的强度指标,必将阻碍HPC向G HPC的转化,使世界HPC的用量停留在百万立方米数量级,仅及水泥和混凝土总产量的千分之几,将使水泥与混凝土这种最主要的建筑结构材料愈来愈成为不可持续发展的材料。

2.2关于加强科研工作

为不断提高G HPC的性能和应用效果,必须加强科研工作,包括某些基础性研究与应用技术研究。目前国内外正纷纷采用HPC,形势很好,但科研工作却做得较少,尤其是基础性研究、生产工艺和设备的进步与HPC的发展不相适应,这将HPC的进一步扩大应用,也将妨碍HPC向G HPC转化。

由于HPC的低水胶比和掺加大量活性细掺料与高效外加剂,尤其后两者的复合作用,与传统的常规混凝土(包括掺混合材水泥混凝土)有着本质上的区别,因此性能与功能极为悬殊。至今还有不少人提出疑问,认为HPC与常规混凝土同样用水泥、水、集料、矿渣或粉煤灰、减水剂等外加剂,只是换个名称而已。法国巴黎路桥研究中心对两者的微观结构与内部水分变化的研究成果,能够较好地说明由于两者间的巨大差异,致使在体积稳定性、抗裂性等方面有较大区别,也决定了它们正确的应用技术,像这类研究,我国也应抓紧开展。巴黎路桥研究中心将内部水量变化用相对湿度来表示,由于HPC的水胶比低,用水量少以及水化作用不同于常规混凝土,HPC中由于水化引起的自收缩率大大超过常规混凝土。以试件内部相对湿度(R h)的下降来比较:HPC在加水拌和后3个月,R h 降到75%,6个月降到72%,1年降到69%,而收缩率不受外界湿度变化的影响。将6个月的自收缩试件移置于相对湿度为53.5%的环境中,待收缩达到稳定,测得总收缩率和干缩率,证明HPC的测值低于常规混凝土,这与HPC的密实性、内外湿度梯度等有关。这一研究成果表明,必须十分重视HPC的早期养护,早期失水开裂在低水胶比的高强HPC中尤为常见,早期裂缝(包括肉眼看不见的微裂)对后期抗裂性与早强高强HPC的脆性也有很大影响。

该中心的亚微观与微观结构研究结果证明,HPC 中由于大量活性掺料的存在,使水泥石的组分结构发生很大改变。HPC水泥石中氢氧钙石只有3.5%,而在常规混凝土水泥石中常高达25%。当HPC水化程度只及常规混凝土60%时,两者中水化硅酸钙凝胶量却相近。HPC水化程度提高,凝胶数量增加,使强度、密实性继续提高。常规混凝土水泥石的孔分布集中在100～200A°,以半径20～50A°的孔较多,而HPC水泥石的孔,其孔径在20A°附近,总孔体积也小于常规混凝土水泥石。通过计算得出常规混凝土中凝胶孔隙率为26.7%, HPC中凝胶孔隙率为18.8%,充分说明HPC有很高的密实性。

以上研究试验是以硅灰作为活性细掺料,以萘系高效减水剂作为外加剂的,试验的数量与规模均不大,只是初步提出一些数据,还应进行更多工作,有目的地解决G HPC的一系列问题。在我国应多掺磨细矿渣、优质粉煤灰等细掺料,并须扩大强度、耐久性、工作性等的上下限,以扩大应用范围。因此,有很多基础研究性工作亟待进行,必须加强科研工作来加快G HPC在我国的发展。

2.3关于增加品种

G HPC因使用条件和工程要求不同,可发展多种新品种。由于建筑物减轻自重能带来很多好处,尤其是海工建筑与大跨度桥梁,要求轻质高强。过去轻质高强度混凝土的指标多低于密度1900k g/m3,抗压强度一般为45～50MPa。HPC技术问世以后,不仅能够满足海工建筑对耐久性、耐蚀性等的要求,而且轻质HPC已能做到C70的高强度。1994～1995年法国在刚果油田建成N’K ossa囤船,尺寸为140m×42m×17m,是当前世界上最大的混凝土浮式结构,共用C70轻集料高性能混凝土200m3,其造价低于半浮式或基础式混凝土结构。挪威在1993～1994年建成长度为1245m的N ord hor dland浮桥,用C70轻集料HPC9000m3,密度1900k g/m3。挪威在1993～1994年在北海建成H eidrun浮式结构,用轻集料HPC65000m3,密度1940k g/m3,强度75MPa。英国于1995年在北海建成H ardin g F ield基础,用轻集料HPC35000m3,强度为54MPa。近5年来,发展轻质或次轻质(在集料中掺加部分轻集料)HPC,用于海工建筑或其他浮式结构已引起广泛兴趣。在HPC中用多孔轻集料要求水泥石更密实,因此必须重视早期湿养护。如・13・1998年第1期高性能混凝土(HPC)的发展趋势与问题

拌制时用含水轻集料,为水化不断提供补给水分,能够提高密实性,减少早期裂缝。轻质、次轻质G HPC的使用范围还会得到扩大,是一种有发展前途的新品种。2.4超细磨工艺与设备

当前阻碍G HPC发展的关键是成本高于常规混凝土,其中细掺料与高效外加剂的价格是成本高的主因。除就近能取得优质粉煤灰之外,其他细掺料均有超细磨问题(硅灰不必细磨,但售价高,来源少),尤其是最常用的细掺料水淬矿渣,细度必须在比表面积4000cm2/g以上(最好是6000～8000cm2/g)。我国目前是用球磨机对矿渣进行细磨。球磨机的能量利用率很低(不到10%),而矿渣易磨性比水泥熟料差得多,因此提高了磨细矿渣的能耗与成本。德国生产矿渣波特兰水泥,采用熟料与矿渣分别磨细,矿渣用辊压磨终粉磨,熟料(掺10%石膏)用辊压磨与球磨磨细,再以1∶1混合成矿渣波特兰水泥。所用辊压磨的生产数据为:辊压磨规格 1.7×10m,辊压磨传动功率2×850kW,产量40.8t/h,细度比表面积5145cm2/g,电耗46.4kWh/t(比球磨省50%)。

高长明建议:矿渣经辊压磨后进入一级选粉机,粗料回辊压磨,细料(比表面积1800～2400cm2/g)入球磨,经二级选粉机得到细磨矿渣粉。如用大辊压机配单仓球磨,能进一步降低电耗。

矿渣和其他细掺料的粉磨工艺与设备问题的解决,关系到G HPC能否大量开发,希望水泥工艺与设备专家给予协助,更希望将来有水泥厂生产熟料水泥与超细矿渣粉或其他细掺料,或两种以上细掺料的复合成品,供应预拌混凝土工厂来制作G HPC。这种新型胶凝材料可命名为环保型水泥或环境相容水泥,对我国G HPC的推广将起到很大的促进作用,也为波特兰水泥成为可持续发展材料开辟一条新路。

3结论

(1)常规混凝土向高性能混凝土发展,已是必然的趋势,能够获得多方面的利益,而环境效益更为重要。

(2)从能源、资源的消耗与环境破坏等角度来看,波特兰水泥与常规混凝土均是不可持续发展的材料,笔者在1994～1995年首先提出“环保型高效水泥基材料”,后来改称为“绿色高性能混凝土”(G HPC)。在我国发展G HPC,实属当务之急。

(3)G HPC的特征是:更多地节约熟料水泥,更多地掺加以工业废渣为主的细掺料,更大地发挥高性能的优势,以节减水泥与混凝土的用量。

(4)近期内,G HPC的强度下限可定在30MPa,以利于扩大应用。

(5)必须加强科研工作,增加品种(如开发轻质

G HPC等),及早解决超细磨工艺与设备问题,进一步降低能耗和成本,以利推广。

参考文献

1吴中伟.环保型高效水泥基材料.混凝土,1996,(4)

2内川浩.高性能环境共存型混凝土用先进胶结材料.日本秩父小野田研究报告.1996

3G Carette et al.M echanical p ro p erties of concrete incor p oratin g hi g h v olum es of ash.ACI M aterials F ouinal,1990,(6)～1991,(11)

4V Baro g hel-Boun y et al.M icrostructure M oisture Pro p erties of H i g h P erform ance C oncrete4th Im ternational S y m p osium U tilization of HSC/ HPC.1996

中国建筑学会建筑材料学术委员会’97年会暨

第六届委员会成立大会会议在上海召开

中国建筑学会建筑材料学术委员会’97年会暨第六届委员会成立大会于1997年11月11～14日在上海召开。来自全国各地的科研、设计、大专院校、施工、生产企业等部门共130人出席了会议。本次年会的主题是“促进建材工业科技进步,加快科技成果转化,推动建材产品发展”。与会者围绕年会主题进行了广泛而深入的学术交流,会议交流论文73篇。会议采取主会场和分会场形式进行学术交流,著名专家吴中伟院士、唐明述院士、吴科如教授作了特邀报告,他们的报告体现了我国混凝土材料科学研究的最高水平,受到与会者的高度重视。各专业委员会主任委员或特派代表,分别作了关于本专业领域的科技成果、生产与应用现状以及今后展望等方面的专题报告。会议评选出19篇优秀论文。会议还组织参观了上海浦东开发区、东方明珠电视塔,以及优秀企业上海汇丽(集团)公司等。

会议选出中国建筑学会建筑材料学术委员会第六届委员会委员共73人,何星华任主任委员,戎君明、陶有生、吴科如、冯葆纯、陈作璋、姚燕、耿大纯任副主任委员,甄景泰任秘书长。

建材学术委员会下设7个专业委员会,分别是:新型墙体材料专业委员会,挂靠北京市建筑材料科学研究院,主任委员陈作璋;粉煤灰综合利用专业委员会,挂靠上海市建筑科学研究院,主任委员沈旦申;轻骨料及轻骨料混凝土专业委员会,挂靠陕西省建筑科学研究设计院,主任委员陈烈芳;建筑砌块专业委员会,挂靠四川省建筑科学研究院,主任委员孙氰萍;混凝土基本理论及应用专业委员会,挂靠同济大学材料科学与工程学院,主任委员王新友;建筑防水专业委员会,挂靠北京市建筑工程研究院,主任委员叶林标;建筑装修专业委员会,挂靠中国建筑科学研究院装修研究部,主任委员孟小平。(甄景泰)