发布:2009-06-15 15:56:31作者: 姚燕浏览量:775
作者简介:
姚燕,教授级高级工程师、博士生导师,我国知名的混凝土专家。现任中国建筑材料集团公司总经理、中国建筑材料科学研究总院院长、教授级高级工程师、博士生导师,享受国务院政府特殊津贴。兼任中国建筑材料工业联合会副会长、中国硅酸盐学会副理事长等,为多所大学的兼职教授。长期从事新型混凝土外加剂、特种混凝土、高强高性能混凝土的研究开发与应用。近年来主持完成了包括国家重点科技攻关项目、973计划课题、国家自然基金重点课题在内的多项国家级项目。项目成果获得国家科技进步二等奖和省部级奖10余项。自“九五”起组织、实施多个建材行业国家项目。在国内外刊物上发表论文100多篇,主编3部学术论文集,2006年出版专著《高性能混凝土》。
或许您还没有注意到,我们如今越来越多地生活在混凝土的世界里。留心观察一下周围,无论是道路、桥梁、大坝、港口还是管道、房屋,无不是混凝土的身影。作为用量最大的基本建筑材料之一,可以说混凝土无处不在。据有关部门测算,我国每年约有20亿立方米混凝土用于工程建设。可以说,任何一个轰轰烈烈的建设工地,混凝土都是主角。
长江三峡水利枢纽工程、跨海跨江的大型桥梁、迅猛发展的高等级公路、国家高速铁路网、大中型飞机场等都要求确保混凝土的安全性和长寿命;人们也希望自己居住的房屋、行走的道路、使用的桥梁能长久屹立,这些就是混凝土的耐久性能。作为混凝土工程技术研究人员,会对混凝土的使用寿命作出敏感而又迅速的反应,而且会深入思考并提出相应的研究课题。
中国建筑材料科学研究总院(以下简称“中国建材总院”)自1996年开始,在吴中伟院士、唐明述院士的指导下,在各部委和建材行业的支持下,组织国内有优势的科研院所、大专院校和企业连续承担国家“九五”、“十五”和“十一五”科技攻关项目、国家973项目、国家自然科学基金重点项目,对混凝土的耐久性及高性能混凝土技术进行长达10多年的科研和工程推广应用,不但取得了一大批成果服务于国家建设,而且形成了一支较高水平的产学研结合的科技队伍。这支团队似乎整天生活在混凝土的世界里,他们眼中看到、耳中听到、心中想到、嘴中谈到的,无不与混凝土有关。譬如,看到墙上的地图状裂缝,就会说,“这是不是碱-骨料反应?”看到混凝土罐车开过,就会想,车里装的应该是高性能混凝土吧!得知三峡大坝高性能混凝土浇筑量一年超过500万立方米,则感到异常振奋,连新婚的祝福语都成了:“愿你们幸福的婚姻像高性能混凝土的耐久性一样长长久久!”而看到一些桥梁倒塌、建筑物破坏的消息,则又忧心忡忡。只要获悉有重要工程即将启动,他们马上就与相关方联系,积极争取参与工程建设,把研究开发的成果应用进去。能够联系到工程应用单位,是他们最高兴的事情;能到工地现场,是最开心的事情!自高性能混凝土项目成果开发以来,已成功应用到百余个工程中,取得了良好的经济和社会效益。
一、科学的决策 正确的引导
国际上高性能混凝土的研究始于20世纪90年代初。那时,国外发现大量建(构)筑工程因混凝土耐久性问题而丧失使用功能,造成巨额经济损失,全世界每年用于工程修复和重建费用高达数千亿美元。发达国家纷纷开始投巨资开展研究一种以“提高混凝土的耐久性能”为主要核心的高性能混凝土技术,即大幅度提高混凝土抵抗各种侵蚀性气体和液体腐蚀的能力。但是高性能混凝土的研究存在很大的困难:(1)混凝土耐久性研究是一个涉及很多方面的庞大话题,如抗冻性、钢筋耐锈蚀性能、耐腐蚀性、抗裂性、抗碱-集料反应性等方面,还需要结合实际工程受力进行应力耦合条件下复合破坏的研究;(2)混凝土耐久性实验缺少标准、方法;(3)混凝土耐久性实验需要长期观察和测试,耗时、耗力,需要大量资金。
上世纪90年代中期,原国家计委、科技部、国家自然基金委等部门通过调研发现,我国正处在高速发展时期,一批重点工程正在兴建和筹划,每年的混凝土用量越来越大,同样存在着提高混凝土耐久性的重要性和紧迫性。在吴中伟院士、唐明述院士等水泥混凝土高层专家的呼吁下,在行业主管部门和科技人员的努力下,政府相关部门未雨绸缪,果断投入资金支持科研单位和高等院校从事高性能混凝土的研究开发和工程应用。
十几年后再回首,我们深深感到这些有限经费的科研列题对引导高性能混凝土发展和应用的重大意义。由于项目的研究内容和攻关目标紧密联系国民经济和社会发展所遇到的技术问题,课题通过攻关,解决了一批技术难题,使得科研成果得到了很好的转化和产业化,在多个重点工程中应用,并且辐射到各行各业的混凝土施工中。这些项目的启动和实施,对引导高性能混凝土的发展和应用,具有重大和深远的意义。如今,国家重大工程的耐久性已备受关注,成为基本要求。
二、艰苦的研究历程 丰硕的研究成果
1996年,当“重点工程混凝土安全性的研究”被列为国家“九五”科技攻关项目的消息公布时,整个水泥混凝土行业都轰动了。这可是历史上混凝土材料领域的第一个国家攻关项目!多少新老混凝土科技工作者为之感慨,国家开始高度重视混凝土材料的研究了!殷殷希望,行业重托。作为项目牵头组织单位,中国建材总院深切感受到了肩负的神圣责任和沉重压力。并在随后的5年里,在原国家计委、国家科技部领导下,由原国家建材局组织、中国建筑材料科学研究院牵头,组织国内相关科研院所、大专院校开展了跨部门、跨行业的联合攻关,项目从材料的角度,针对影响混凝土耐久性的主要因素:抗碱-集料反应性、耐腐蚀性、抗冻性、耐钢筋锈蚀等设立了三大课题,10个专题,30余个子题,进行了全面、深入、系统的研究。参加单位有南京化工大学、中国水利水电科学研究院、武汉理工大学、北京科技大学、中国建筑科学研究院、苏州混凝土水泥制品研究院、上海同济大学、清华大学等。该项目在吴中伟院士、唐明述院士等老一辈科学家的关怀指导下,经过百余名全体项目人员的努力,取得了大量成果,在国内外产生了较大影响。项目通过建立新方法、新规范,研究新材料、新工艺,建立专家系统,弥补了我国在这方面的薄弱环节,推动了水泥混凝土材料学科和相关科学技术的发展。通过攻关,为重点工程提供了一批新材料和新技术,项目的科研成果直接为重点工程服务。
项目在验收和鉴定时,专家们认为各专题圆满完成合同规定的各项措施技术经济指标,关键技术有重大突破,科技成果重大,成果转化效果显著,产业化前景好,研究成果总体达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。通过该项目的研究,在本领域的多项理论研究上取得了重大突破和创新,如混凝土碱-集料反应原理和分析方法、混凝土抗除冰盐剥蚀机理、荷载和冻融双重疲劳作用下混凝土的抗冻性等,达到了国际领先水平,项目发表论文200余篇,部分论文在国际会议和国外刊物发表。利用研究成果制定相关标准、规范、方法、技术条件16项。项目建成相关生产线11条,有22个产品进行了产业化生产,形成了一定的生产能力。全部项目成果在80多个工程中应用和实施。取得了较好的技术经济效益。通过本项目的研究,也形成了一支行业的队伍,培养了一大批人才,有大量的科研人员由于此项目的出色工作破格提升为高级工程师、副教授、教授、博士生导师等,为本研究领域培养了一批新人。通过本项目的研究,为我国重点工程提供了一批新理论、新产品、新技术、新成果,对保证我国重点工程混凝土的安全性起到了一定的作用。同时,本项目的设立和研究产生了较大的社会效益,引起了业内外人士对重点工程混凝土安全性、耐久性的进一步重视,在此期间,朱总理对三峡的指示“千年大计,国运所系”,正是本项目的指导思想。在本项目结束后,其成果将继续在各类工程中推广应用,将产生长远的效益。
进入“十五”,国家对混凝土耐久性的研究工作继续给予高度重视,并设立了科技攻关项目“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”,继续由中国建材总院牵头负责。中国建材总院在完善“九五”已有成果的基础上,基于材料科学技术的最新发展和工程建设需要,针对新型高性能混凝土、高性能轻骨料混凝土集中力量开展研究,取得了又一批新成果。
中国建材总院还组织了两个国家“973”项目的申报和实施。建材行业从“九五”开始就组织申请水泥方向的国家重大基础研究项目,试图通过解决水泥制备和应用中的科学问题,改善水泥性能,为高性能混凝土提供优质胶凝材料,同时为改变水泥行业资源能源消耗大、环境污染严重的状况提供理论和技术支撑。经过行业优势单位4年的3次联合申报,在中国建材总院、南京工业大学、武汉理工大学、同济大学等院校的不懈努力下,“高性能水泥制备和应用的基础研究”项目终于在2001年获得批准,使建材行业站到了科学研究的新高度,实现了重大基础研究项目零的突破。如今,围绕提高水泥性能和节能减排的第二个水泥方向的“973”项目“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”又获批准,已经开始实施。
进入“十一五”,唐明述院士鼓励我们把前期取得的高性能混凝土技术应用到公路中,国家设立了科技支撑项目“高性能道路水泥混凝土路面关键技术”,继续由中国建材总院牵头负责,应用现代高强混凝土技术、弹性混凝土技术、轻集料混凝土技术,结合路用特点,形成新型水泥混凝土路面施工技术,解决水泥混凝土路面承载力不足、寿命短、行车舒适性差的问题,全面提升我国公路水泥混凝土路面的质量。
在长达15年的时间里,行业内外有几百名大专院校、科研院所和企业的科技工作者参加了上述项目的研究和推广工作,经历了艰辛的研究探索过程,也经历了成长和成功的欢乐。不同于一般的室内科学试验,混凝土耐久性试验大都是在高温、高湿、化学腐蚀等特殊严酷试验条件下进行的,混凝土工程施工现场的工作和生活条件相当艰苦。为了保证研究设计的混凝土配制技术路线在工程中得以正确应用,科研人员深入工程一线具体指导和亲自实践,确保了国家重点工程的质量。
最难忘,已故的吴中伟院士在癌症手术后,还在笔者的陪同下考察工程,关心着重大工程的耐久性;已故袁润章教授为“973”项目立项的科学问题和弟子们经常讨论到深夜;已故李金钰教授抱病工作在三峡工地上;还有陈益民教授......他们为我国的水泥混凝土事业贡献了全部的智慧和毕生的精力,我们永远缅怀他们!
混凝土耐久性的研究工作是艰苦的、乏味的,但我们时时会得到老专家的鼓励和指教。唐明述院士经常给我们提出研究的新思路、新要求,一有机会就了解项目进展情况,发现问题,及时指导,把握方向;孙伟院士几十年如一日,辛勤耕耘在这片她热爱的土地上,带领她的团队不断进取,成绩斐然,当她站在国际讲坛上时,脸上露出了我们中国科学家成功的自豪;黄大能教授已过90高龄,还经常问及高性能混凝土的研究进展。
工程技术人员在项目实施中不怕困难,以苦为乐。一位工程师为寻找典型的活性骨料作对比试验,翻山越岭,磨穿了几双鞋;一位教授为了完成防止钢筋锈蚀工程,在直不起腰的桥下连续工作几小时;一位研究生去青藏铁路取样品,被风雪困在唐古拉山,当他在一个小站吃到一碗热面时,他说:“这是我吃过的最好吃的面!”;一位老教授不顾年长,带领自己的团队,冒着黑龙江深冬的冰雪严寒,在同三高等级公路上进行混凝土路面的盐冻实验;几位工程技术人员用研制的修补剂为损坏的军港码头做修补,险些被涨起的海潮困在下面,但当看到潮水退去,修补处的材料依然还在时,他们露出了笑容。
此类事例,不胜枚举。一次次的艰苦试验,一场场的激烈研讨,一夜夜的灯下奋笔,一项项的大型工程应用......,如今都成为大家难忘而美好的回忆。
功夫不负有心人。经过10多年的辛勤积累,上百名科技工作者的汗水和智慧结出了丰硕之果——我国已拥有一批高性能混凝土技术。如今,我国在新型胶凝材料研制、高强度等级高性能混凝土配制、中等强度等级混凝土高性能化技术、新型混凝土外加剂生产技术、应力状态下混凝土耐久性能的研究、混凝土裂缝控制技术等方面都居于国际先进水平。在上述项目中,通过系统的科研工作,阐明了高性能混凝土原材料选择的依据,提出了许多新的试验方法,研发了系列新材料,建立了一批科学试验的研究基地和稳定的原料基地,满足了我国各行业对高性能混凝土的需要。与此同时,国家对项目的支持,也吸引和留住一批科技人才潜心致力于高性能混凝土技术的研究开发工作。如今,中国的高性能混凝土研究团队已经成为国际上在本领域中研究最为活跃、建树最为丰硕的团队!
辛勤耕耘,终有收获。2004年,“混凝土耐久性关键技术研究及工程应用”获得国家科技进步二等奖,高性能混凝土技术也成为建设部建筑新技术促进应用办公室向全国建筑业推广的10项新技术之一。
三、成果的迅速转化 大量的工程应用
高性能混凝土技术的系统研究,为我国重点工程提供了一批新理论、新技术、新成果,利用研究成果制定了多个标准、规范、方法、技术条件。在重点工程中应用高性能混凝土已成为工程界的要求。举世瞩目的三峡工程、青藏铁路、南水北调、田湾核电站、首都机场新航站楼、向家坝水电站、三门核电工程、南京地下铁道工程、渝怀铁路重庆嘉陵大桥、武汉长江一桥、武汉长江二桥等100多个工程的建设,无不有项目成果的强有力技术支持。据不完全统计,高性能混凝土研究项目所开发的成果产生的直接经济效益数亿元,间接经济效益数百亿元。仅举几例应用成果为证。
1.实施对三峡大坝水泥驻厂质量监造和监测11年,确保了三峡大坝水泥质量
三峡工程是当前世界上最大的水电工程,为世界瞩目。该工程浇注大体积混凝土约2300万立方米,用中热水泥450余万吨。三峡工程的混凝土浇注量大、进度快、质量要求高为其施工的主要特点。
要保证三峡工程大体积混凝土构筑物的高质量,混凝土所用材料中最关键的材料,当属中热水泥。为此,中国长江三峡工程开发总公司设备物资部与中国建筑材料科学研究总院签署了中热水泥质量控制合同,由该院对供应三峡大坝中热水泥的三个主供厂生产的中热水泥生产全过程进行驻厂质量监造和时时驻厂监测,以保证三峡工程用中热水泥的高质量和质量稳定。
中国建材总院以对高性能水泥混凝土研究成果和多年水泥混凝土技术的积累为基础,针对三峡工程的具体要求,组织院内专家和三峡公司的技术人员一起,为三峡工程专门制定了《中热水泥生产监理实施细则》、《中热水泥驻厂监测工作作业指导书》等,并组织完成《中热硅酸盐水泥专用标准样品》的研制工作,保证了驻厂监理和监测工作的顺利实施。
自1998年5月至今,中国建材总院派员驻厂对中热水泥的敏感性指标进行时时监测,1999年5月为了加强对中热水泥生产全过程的质量监控,中国建材总院又派出了对掌握中热水泥的生产工艺最具权威性的技术人员驻厂监理生产全过程。从而形成了厂家和驻厂监测监理对水泥质量的双保险。11年来,监造中热水泥450余万吨。
经工程实测,混凝土实际标号完全达到要求,后期强度增长率较大;混凝土自身体积变形多呈正值;混凝土绝热温升完全满足设计温控要求。国务院三峡工程质量检查组认为混凝土原材料质量优良,控制严格,水泥完全符合国家标准及三峡工程的特殊要求。中国建材总院依靠自身的科技实力和长期积累的科技成果服务国家重大工程,为保证用于大坝的2300万立方米混凝土的质量、为举世瞩目的三峡工程做出了重要贡献!
11年,4000多个日日夜夜,中国建材总院的一批科技人员、质检工作者工作在水泥主供厂里、三峡大坝的工地上,洒下了多少汗水,也流下过幸福的泪水,张张自豪的笑脸后有多少动人的故事,可写出多少美丽的篇章!
中国建材总院的这一举措,开辟了材料监理进入工程的先河,被誉为“三峡模式”,得到了国务院三峡工程质量检查组的充分肯定,并建议向国内有关单位推广。目前该模式已用于三峡总公司正在建设的溪洛渡水电工程和铁道系统重大工程京沪高速铁路项目。
2.高性能混凝土技术解决青藏铁路工程混凝土碱-骨料反应安全性难题
青藏铁路是建设难度最大的重大工程。青藏铁路工程在施工沿线选用砂、石,不可避免地使用了某些具有潜在碱活性的骨料,工程建设方也采取了一些抑制碱-骨料反应的措施,例如限制混凝土的碱含量、掺加抑制碱-骨料反应作用的专用外加剂等,但这些措施的效果如何,则无法判断。如果无效,则可能发生混凝土“癌症”,引起整个混凝土结构的破坏。因此,准确鉴别已经使用的砂、石骨料的碱活性程度,并科学判断采取的抑制措施是否可靠,就成为整个工程是否合格的关键。
受青藏铁路总指挥部委托,中国建材总院利用“九五”和“十五”攻关取得的碱-骨料反应方面的研究成果,成功解决了上述两大世界性难题。技术人员首先冒着高原缺氧、严寒和强烈紫外线照射的危险,采集了从格尔木到拉萨青藏铁路建设使用的全部79个骨料样本,采用骨料碱活性综合判定法,经过大量试验和分析,准确完成了青藏铁路骨料碱活性普查工作,证实青藏铁路所用骨料中没有蛋白石等高活性成分,只有少量的次活性成分玉髓、微晶质至隐晶质石英、波状消光石英等组分,建立岩相检验骨料的矿物组成及活性矿物含量与最终碱活性的定量关系。随后,又利用攻关项目取得的国际先进成果,完成了《青藏铁路混凝土掺合料抑制碱-硅酸反应效能评估方法》,该方法按实际工程配合比,进行小混凝土柱的快速试验。用这种方法评估后证实,青藏铁路工程采取的掺合料抑制碱-骨料反应的措施是有效的,工程发生高活性碱-骨料反应破坏的可能性微乎其微,总体碱-骨料反应安全性完全可以令人放心。富有成效的工作认定了青藏铁路全线混凝土碱-集料反应的安全性。此项工作得到了我国碱-集料反应专家唐明述院士的支持和认可。
3.高早强抗裂高性能混凝土技术不断延伸特殊凿井的深度
冻结法凿井是我国穿过深厚冲积层凿井最主要的特殊施工方法。20世纪,冻结立井井筒穿过的冲积层最大厚度为374.5米,冻结最大深度为435米。进入21世纪以来,我国煤炭基本建设迎来了一个新高潮,立井穿过的冲积层厚度和冻结深度达到了一个新的增长点。由于地压、冻结压力和水压的增大,要求加大井壁厚度和混凝土标号,造成施工速度慢,建井费用高,井壁压坏、开裂和透水的机率增多,常规的双层现浇钢筋混凝土井壁已无法达到深冻结井的需要。
中国建材总院与煤炭科学研究总院建井分院合作利用“九五”和“十五”项目成果——高强高性能混凝土技术把混凝土标号由c50逐步提高至c60、c70、c80、c90,能较全面地适应深厚冲积层冻结段内、外层井壁筑壁的需要,解决了大于500米冲积层深冻结井筑壁技术难题。根据矿井的特点,研发了专用的早强减水剂和防裂密实剂,采用多种液体高效减水剂与粉煤灰、磨细矿渣等矿物外掺料优化组合的双掺技术,分别配制了冻结段外层井壁c40~c90低水化热早强密实高性能混凝土和c40~c90低水化热防裂密实高性能混凝土。与当前国内外同类研究、同类技术对比,研制的抗裂高性能混凝土具有强度高;工作性能好,便于施工;密实性好,耐腐蚀性好;费用低,每立方米节省材料费30%左右等特点。
研究成果在河南焦作矿区、泉店矿井和吴桂桥矿井等近20个矿井成功应用,混凝土总量达到216520立方米,通过节约材料降低直接成本、提高混凝土标号减薄井壁厚度减少投资、节省工期、减少贷款利息等共节约费用亿元以上,技术经济效益和社会效益十分显著。
4.用超早强高性能混凝土技术制作替代德国技术的高速铁路无砟轨道板
高速铁路是我国中长期规划和拉动内需项目的重点建设工程。无砟轨道技术是高速铁路的关键。无砟轨道具有平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点,列车在上面行驶速度更快,更平稳。京津客运专线引进采用德国博格公司无砟轨道技术,该技术中的轨道板(以下称博格板)为工厂预制,其质量容易控制,现场混凝土施工量少,施工进度较快,道床外表美观。但是德国技术采用超细水泥方案配制混凝土,以保证在水灰比为0.4的条件下达到16小时混凝土抗压强度大于48兆帕的技术指标。超细水泥需要特殊磨细加工,生产效率低,耗费能量。采用超细水泥配制博格板用超早强混凝土,在实际生产中还存在价格高、潜在供应不足等问题。
为了满足高速铁路建设的要求,铁道部科技司在2007年设立重大科研项目“无砟轨道结构混凝土材料的试验研究-b”(2007g044-l-2),委托中国建筑材料科学研究总院牵头对以博格板为代表的无砟轨道结构混凝土材料进行系统试验研究。总院联合铁道科学研究院、中铁丰桥桥梁有限公司、中铁十七局集团、中铁十四局集团等单位一起进行了大量试验研究,采用国产硅酸盐水泥或普硅水泥代替德国技术中的超细水泥,自主研发了配套材料早强型聚羧酸盐高性能减水剂和早强型矿物掺合料,解决了生产工艺条件下混凝土16小时脱模强度不小于48兆帕这个难题。配制的无砟轨道混凝土满足德国博格板技术要求,拌合物性能、耐久性能及其他力学性能满足设计的相关要求。新技术混凝土原材料成本比德国技术下降30%左右,降低了轨道板的生产成本,具有显著的技术、经济效益和良好的市场竞争力。研究成果用于两项标准的编写,申请发明专利4项。截止到2009年5月,项目技术成果已经为武广客运专线试验段和京沪高速铁路生产无砟轨道板14000块,直接节约混凝土原材料成本1000万元左右。
项目研究成果创新、配套,形成了具有自主知识产权的高速铁路无砟轨道板混凝土技术新方案,既可节约全套技术引进所需的巨额费用,还可针对铁路沿线环境特点和原材料情况进行配合比设计和选取原材料,降低工程造价,满足了我国高速铁路建设的重大需求,潜在经济效益巨大。
四、结语
10多年来,我国高性能混凝土技术的研究推广过程,始终得到了行业内院士、老专家的指导和支持,我们会永远心存感激。我们的机遇也让他们羡慕,有位老混凝土专家感慨地说:“你们这批科技工作者生活在一个好的年代——国家大规模基本建设要持续20年,你们可以大有作为;20年后大量建筑物又要维修和重建,你们又可以大干20年!”前者,我们感到天地广阔,责任重大,但如果后者成为现实,我们将会感到无比羞愧!
一直指导我国高性能混凝土技术研究进展的中国工程院院士唐明述教授寄语我们:“我希望年轻一代的科技人员继续创新,带动高性能混凝土的深入研究和广泛应用,把我国重点工程寿命延长到百年以上,造福子孙后代。”
我国正处于大规模的建设时期,基本建设需要高性能混凝土技术的支撑。我们将继续遨游在硅酸盐的海洋中,穿梭在混凝土的丛林间。千年大计,国运所系,我们要让自己亲手建设的工程保持百年、千年,成为国民经济发展的坚实基础,为建设资源节约型、环境友好型的和谐社会做出我们的贡献!
在土建工程中,混凝土是用途最广、用量最大的建筑材料之一。近百年来,混凝土强度的不断提高成为它主要的发展趋势。发达国家越来越多地使用50mpa以上的高强混凝土。有些远见卓识的专家考虑到某些工程的需要,在提出高强度的同时,也提出耐久性和施工和易性的要求,尤其是近5年,在很多重要工程中都成功地采用高性能混凝土。
高性能混凝土具有丰富的技术内容,尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释,但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计,保证拌和物易于浇筑和密实成型,不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝,硬化后有足够的强度,内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀性。
基于上述特点,高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。
高性能混凝土的核心是保证耐久性。耐久性对工程量浩大的混凝土工程来说意义非常重要,若耐久性不足,将会产生极严重的后果,甚至对未来社会造成极为沉重的负担。据美国一项调查显示,美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元,每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏,平均每年有150~200座桥梁部分或完全坍塌,寿命不足20年;美国共建有混凝土水坝3000座,平均寿命30年,其中32%的水坝年久失修;而对二战前后兴建的混凝土工程,在使用30~50年后进行加固维修所投入的费用,约占建设总投资的40%~50%。回看中国,我国50年代所建设的混凝土工程已使用40余年。如果平均寿命按30~50年计,那么在今后的10~30年间,为了维修这些建国以来所建的基础设施,耗资必将是极其巨大的。而我国目前的基础设施建设工程规模宏大,每年高达两万亿元人民币以上。照此来看,约30~50年后,这些工程也将进入维修期,所需的维修费用和重建费用将更为巨大。因此,发展高性能混凝土更要从提高混凝土耐久性入手,以降低巨额的维修和重建费用。
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