高性能混凝土(HPC)在我國(guó)的應(yīng)用
自上世紀(jì)90年代初,中國(guó)開(kāi)始對(duì)HPC拉開(kāi)了研發(fā)和應(yīng)用的序幕之后,高性能混凝土開(kāi)始在全國(guó)各地發(fā)揮出其多面手的優(yōu)秀作用。其中,最為著名的案例,源自中國(guó)“西部大開(kāi)發(fā)”的重點(diǎn)項(xiàng)目之一——青藏鐵路的鋪設(shè)。當(dāng)年,在為青藏鐵路的鋪設(shè)作籌劃的時(shí)候,“多年凍土、高寒缺氧、生態(tài)脆弱”三大難題就擺在技術(shù)人員面前,這給施工帶來(lái)一系列的技術(shù)困擾。在這之前,沒(méi)有現(xiàn)成的案例可供參考。經(jīng)過(guò)不懈努力,技術(shù)人員在高原寒冷、風(fēng)沙強(qiáng)烈等較為惡劣的自然條件下,通過(guò)提高高性能混凝土的耐久性指標(biāo)和配制方式,使高性能混凝土在多種惡劣環(huán)境下順利施工并應(yīng)用,完成了青藏鐵路的鋪設(shè)任務(wù)。HPC承受住了各種極端考驗(yàn),與當(dāng)?shù)貧夂?、資源、動(dòng)植物生長(zhǎng)等自然環(huán)境和諧交融,經(jīng)受住了一次偉大的考驗(yàn)。而事實(shí)上,青藏鐵路僅僅是HPC在中國(guó)得以應(yīng)用的案例之一,在此之前,高性能混凝土早已經(jīng)在中國(guó)展現(xiàn)了風(fēng)采,其中,尤以橋梁的修建最為輝煌。
中國(guó)第一座海上建設(shè)的特大橋梁——東海大橋,就是采用高性能混凝土來(lái)抵御海水的侵蝕。正是因?yàn)镠PC的密實(shí)度和高穩(wěn)定性,基本杜絕了混凝土裂縫的產(chǎn)生,同時(shí),因?yàn)閾饺敫咝p水劑,減少了混凝土固化后的水孔隙,進(jìn)一步加強(qiáng)了HPC的體積穩(wěn)定性。位于江蘇連云港區(qū)的苗嶺1號(hào)高架橋,地處連云港集裝箱碼頭前,與黃海毗鄰,常年刮著海風(fēng),風(fēng)力非常大,容易引起普通混凝土干縮裂縫。技術(shù)人員利用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的兩種石子——片麻巖、玄武石和少量的水泥等原料配制的高性能混凝土,澆筑后不但滿(mǎn)足了橋梁強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求,也徹底杜絕了干縮裂縫的可能性。作為世界最大跨徑的斜拉橋——江蘇大橋,同時(shí)擁有著世界最高的橋塔,也是由優(yōu)質(zhì)粉煤灰(工業(yè)廢料)和高效減水劑等配制出的高性能混凝土澆筑而成,其浩大的建筑工程和優(yōu)良的HPC研發(fā)和應(yīng)用,為世界矚目。更為可喜的是,HPC在中國(guó)的應(yīng)用,已經(jīng)做到高險(xiǎn)環(huán)境和城市建筑兩條腿走路。在一些著名的城市建筑上,如上海金茂大廈、北京靜安中心大廈、遼寧物產(chǎn)大廈、南京希爾頓國(guó)際大酒店、長(zhǎng)春國(guó)際商貿(mào)城等,也都有優(yōu)質(zhì)的HPC發(fā)揮著舉足輕重的作用。
“讓所有的綠色建筑輕松活到100歲,甚至更長(zhǎng),這是高性能混凝土的發(fā)展方向。”一位混凝土行業(yè)的專(zhuān)家道出HPC是綠色建筑“高壽命”的有力保障。70年,是中國(guó)老百姓對(duì)中國(guó)居住建筑壽命難躍的一道坎??梢蕴岣呓ㄖ勖腍PC,倘若廣泛應(yīng)用到普通家居建筑上,或許未來(lái)70年的建筑,應(yīng)該還充滿(mǎn)著壯年氣概,再也不是普通住宅建筑的夢(mèng)魘。要想達(dá)到百年建筑,在今天這個(gè)時(shí)代,最需要耐久性強(qiáng)的建筑材料,因?yàn)楹凸沤ㄖ煌?,現(xiàn)代建筑以高層建筑為主,要使高層建筑能在百年的歲月滄桑中屹立不倒,用HPC構(gòu)筑建筑的堅(jiān)毅骨骼,絕非妄言。但畢竟,中國(guó)在研發(fā)和應(yīng)用高性能混凝土的歷程,不過(guò)十幾年。而高性能混凝土對(duì)配比設(shè)計(jì)的要求,要按照不同建筑和不同環(huán)境進(jìn)行適合的配比,程序復(fù)雜,需要的是技術(shù)和設(shè)計(jì)能力強(qiáng),且人數(shù)龐大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)支撐,因此,短時(shí)間內(nèi),高性能混凝土很難形成相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。此外,對(duì)其性能的進(jìn)一步加強(qiáng)并擴(kuò)大其多性能特征,同時(shí)擴(kuò)充HPC的社會(huì)應(yīng)用范疇,尤其是著力對(duì)綠色高性能混凝土的研究與應(yīng)用,使之符合甚至超前于中國(guó)對(duì)綠色建筑的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)和要求,都是未來(lái)高性能混凝土的待解之題。
產(chǎn)能過(guò)剩和高污染,至今都是橫在中國(guó)水泥行業(yè)面前的兩道坎。高性能混凝土倘若能形成一個(gè)生機(jī)勃勃的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,或許也會(huì)為遏制水泥產(chǎn)能過(guò)剩和實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)綠色化進(jìn)程帶來(lái)曙光。近些年,越來(lái)越多有實(shí)力的水泥企業(yè),已經(jīng)開(kāi)始向普通商用混凝土領(lǐng)域延伸產(chǎn)業(yè)鏈,使得企業(yè)自身的水泥過(guò)剩,得到了一定程度的緩解。那么,在此基礎(chǔ)上繼續(xù)探索高性能混凝土和綠色高性能混凝土,或許會(huì)帶來(lái)更大的轉(zhuǎn)機(jī)。正是因?yàn)镠PC或GC在原材料配比中,強(qiáng)調(diào)的就是低水泥量的應(yīng)用。這不僅僅是出于對(duì)節(jié)資降耗的環(huán)??紤],更因?yàn)樵贖PC中摻加過(guò)量的水泥,會(huì)降低HPC的耐久性和穩(wěn)定性,更會(huì)減小混凝土本應(yīng)有的強(qiáng)度。如果水泥企業(yè)大量發(fā)展高性能混凝土產(chǎn)業(yè),水泥產(chǎn)量自然而然得到抑制。
高性能混凝土是在普通混凝土的基礎(chǔ)上研制而成,但是,HPC與商品混凝土之間的特性指標(biāo)并不相同。普通商品混凝土到目前為止,其配比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的唯一特征指標(biāo)是對(duì)抗壓強(qiáng)度的考量,高強(qiáng)度的商品混凝土曾被認(rèn)為是最好的混凝土。如今,普通商品混凝土產(chǎn)業(yè)也逐漸龐大,但更多的行業(yè)專(zhuān)家也看到了普通商品混凝土在性能上的劣勢(shì),比如其耐久性偏低,導(dǎo)致很多建筑、橋梁或道路,用不了幾年,就要重新返修,甚至可能出現(xiàn)突然斷裂崩塌的現(xiàn)象,無(wú)形中造成自然資源和生產(chǎn)成本的極大浪費(fèi),常年破土翻修,也會(huì)讓生活環(huán)境接二連三遭受污染,最可怕的是,一旦崩塌和斷裂,會(huì)造成嚴(yán)重的傷亡事件。
以往,人們認(rèn)為出現(xiàn)這些問(wèn)題是因?yàn)榛炷恋膹?qiáng)度不夠所致,當(dāng)高性能混凝土被研制和應(yīng)用起來(lái)后才了解到,真正延長(zhǎng)建筑物壽命的混凝土特征,并非強(qiáng)度,而是耐久度。如果將普通商品混凝土和HPC放在一起對(duì)比,HPC基本是針對(duì)普通商品混凝土的弱勢(shì)進(jìn)行彌補(bǔ)和增強(qiáng),更像是普通商品混凝土的升級(jí)產(chǎn)品。比如,HPC最強(qiáng)的3個(gè)特點(diǎn):耐久性、工作性和高體積穩(wěn)定性,也正是普通商品混凝土缺失的3方面。而對(duì)于普通商品混凝土高強(qiáng)度的特征和優(yōu)勢(shì),HPC在其基礎(chǔ)上將之兼顧并加以完善。因此,從普通商品混凝土向高性能混凝土產(chǎn)業(yè)的過(guò)渡,是21世紀(jì)混凝土產(chǎn)業(yè)的大勢(shì)所趨。但是,剛剛發(fā)展不過(guò)20年的高性能混凝土,也存在著自身弱點(diǎn),比如,HPC雖然耐久性高,但是脆性也相對(duì)較高,在應(yīng)用過(guò)程中,早期的穩(wěn)定度和工作性不如后期強(qiáng)勁。也就是說(shuō),很有可能剛剛用于建筑上的HPC會(huì)產(chǎn)生突然開(kāi)裂,要想確保百年建筑夢(mèng)想成真,就要給HPC和建筑物留有一段“試用期”。最關(guān)鍵的是,當(dāng)HPC才剛剛嶄露頭角,全新的GC概念隨即應(yīng)運(yùn)而生。
那么,綠色高性能混凝土是否也是高性能混凝土的升級(jí)產(chǎn)品?GC與HPC之間,尤其在綠色化考量中,究竟存在著哪些明顯的區(qū)別或延伸?這無(wú)疑讓高性能混凝土產(chǎn)業(yè)剛剛興起便站在一個(gè)十字路口上,但幸運(yùn)的是,但凡能夠站在這個(gè)十字路口上,也就意味著,我們已經(jīng)進(jìn)入了綠色環(huán)保的領(lǐng)域,往后所作的任何選擇,都是在這個(gè)領(lǐng)域里追求更好更強(qiáng)。而從水泥到商品混凝土再到HPC(包括GC)的產(chǎn)業(yè)鏈延伸,也是一條由黑到綠的漸變過(guò)程。誰(shuí)又能斷定,這樣一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),不會(huì)成為這個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)的綠色起點(diǎn),水泥工業(yè)將由此一直“綠”下去。
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