冷发光:弄清高性能混凝土推广应用原因

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时间:2015-03-25
摘要:2015年3月20日下午,“全国高性能混凝土新型建材发展论坛”在贵州省毕节市隆重召开。论坛上,中国建筑材料研究总院建筑材料研究所总工程师冷发光博士指出,要想弄清高性能混凝土推广和应用存在的最大“困难”,首先要明白为什么要推广高性能混凝土。
  2015年3月20日下午,“全国高性能混凝土新型建材发展论坛”在贵州省毕节市隆重召开。本次论坛围绕混凝土行业发展,共同探讨行业转型升级新形势、科技创新新趋势、绿色发展新理念和互利共赢新模式。

  众所周知,高品质机制砂对于混凝土、特别是高性能混凝土的生产和应用有着举足轻重的意义。而作为绿色建材,高性能混凝土的大力推广,对发展循环经济、促进技术进步、推进混凝土结构调整等都具有重要作用。去年3月份,两部委组织多方专家和技术力量,联合推广应用高性能混凝土,那么在这过去的一年里,高性能混凝土推广和应用最大的困难是什么?高性能混凝土的质量控制要领主要是哪些?砂石骨料的品质对高性能混凝土有哪些影响?对此,中国建筑材料研究总院建筑材料研究所总工程师冷发光博士指出,要想弄清存在的 “困难”,首先要明白为什么要推广高性能混凝土。冷博士表示,混凝土发展到现在已有将近200年历史,目前已经成为全世界用量最大、用途最广的建筑工程材料,据统计,2014年我国混凝土产量将近40亿立方米,占全球混凝土产量的50%多。而混凝土主要由砂石、水泥、水、外加剂、掺合料组成,其中砂石骨料占混凝土质量的70%-80%。经粗略计算,混凝土和砂浆消耗的水泥、砂石和淡水资源(不含养护和施工用水)将近20亿吨、100亿吨和10亿吨!据专家测算,如果按照这种速度,我国可开采的石灰石等资源将在三十年内消耗殆尽。

  另外,由于我国混凝土行业的生产和施工比较粗放,加上设计、施工和监督等行业分割和一定程度上的缺位,造成目前我国混凝土行业尚存在众多问题:如原材料质量差(尤其是砂石质量比较差);强度等级偏低;产能严重过剩;绿色生产水平不高;基础研究滞后;质量通病多,例如混凝土开裂、麻面、气泡、耐久性不合格等;行业多头管理;过程监督不到位;进入门槛低;混凝土技术人才紧缺等。

  而高性能混凝土是以建设工程设计、施工和使用对混凝土性能的特定要求为总体目标,选用优质原材料,合理掺加外加剂和矿物掺合料,采用较低水胶比并优化配合比,通过预拌和绿色生产方式以及严格的施工措施,制成具有优异的拌和物性能、力学性能、耐久性能和长期性能的混凝土。推广应用高性能混凝土不仅可以强化有关混凝土技术的先进理念(包括设计、生产和施工等各环节),还可以从根本上解决混凝土行业存在的上述众多问题,落实国家环保战略,实现混凝土行业和建筑业的可持续发展。

  2014年8月,住房城乡建设部和工业信息化部牵头,联合发布了“住房城乡建设部工业和信息化部关于推广应用高性能混凝土的若干意见”。由于高性能混凝土的推广应用涉及原材料、设计、生产、施工等各环节;涉及政府、工商、税务、质量监督等多部门;涉及技术、产品、装备等多层次;涉及研究院所、高等学校、企业各主体单位;涉及全国不同地域、资源禀赋条件等;涉及标准规范、政策法规等约束条件,需要各环节、各单位、各链条的相关部门、人员紧密配合,协同工作,才能取得预期成果,达到预期目的。

  因此,在推广应用过程中,有几个问题是必须要解决的:

  明确高性能混凝土的内涵和定义;如何界定其性能指标或者表征方法是什么;如何评价高性能混凝土或者其评价方法和指标;如何跟现行标准和体制融合,是否需要另其炉灶;如何破解多头管理的难题;如何管理混凝土这个系统工程;如何解决混凝土原材料的质量问题;结构设计中如何实现按照耐久性设计;如何贯彻高性能混凝土应有的先进理念;政策如何导向等。

  目前推广高性能混凝土遇到的困难,也是跟这几个问题有关:

  首先是:对高性能混凝土的认识(尤其是内涵的认识)有分歧,如何统一各层次、各领域人士对高性能混凝土的认识是第一重困难;要让大家都认识到推广高性能混凝土的重大意义,需要做艰苦细致的工作。

  其次,高性能混凝土是一个系统工程,包括原材料、结构设计、混凝土配合比设计、混凝土生产、混凝土施工和养护等。其评价指标既包含过程指标,也包括最终的工程实体结果指标。高性能混凝土是在工程验收合格的基础进行评定的,不只是针对搅拌站生产的混凝土拌和物。所以,要实现高性能混凝土,必须各环节均满足相关要求。这么多环节要匹配、协调,确实有很大难处,需要相关部门统筹协调,强力推进。

  第三,我们国家建设规模大,速度快。很多时候来不及按照技术要求做事情。或者说为了赶进度,不按要求做事情。这就很难实现高性能混凝土推广的预期目标。推广高性能混凝土,需要加强过程控制,严把工程质量关。由于建设工程的特殊性,不可能对工程实体的整体进行破坏性检验,只能以控制过程质量、预防质量缺陷的方法来保证最终的工程质量。

  第四,我们国家建设项目采取的是低价中标制度。大家知道,一分价钱一分货。要保证质量、提高耐久性、实现节能环保,必然要付出一定的代价,需要一定投入。但是各环节为了追求各自的最高利润,拼命压低成本。很多时候很难满足质量要求。这就要求我们对成本有一个正确的认识,应该算整个寿命周期的综合成本,不能只算某个环节的成本。这件事情需要政府来强力推动。

  第五,我国这么大规模的经济建设,很多环节的技术人员非常紧缺。很多生产、施工人员对混凝土及其原材料应用技术和知识的掌握非常浅显。比如:认为水泥用量越多越好/越细越好、混凝土越稀越好/坍落度越大越好、过分依赖外加剂来解决工程问题、什么东西都往混凝土中掺等。我们知道,混凝土是人做出来的,人的素质不保证,怎么能保证混凝土质量?

  第六,设计、结构和施工技术人员和专家,对材料和混凝土技术的进展、混凝土知识的了解不够,专业之间缺乏有效沟通和交叉渗透。有些设计参数落后于混凝土技术进步的水平。结构耐久性设计理念、方法和技术有待于更新和提高。

  第七,推广高性能混凝土的一些标准还缺乏,标准体系还需要进一步完善。如施工质量验收规范,应该涉及混凝土的一些重要性能指标。设计规范,应该强化耐久性设计。好在耐久性设计规范正在修订。

  第八,政策引导不够。这方面,国家主管部门,尤其是住建部和工信部正在牵头做这个事情。

  第九,有些应用研究没跟上。材料质量不过关。而有些材料的质量跟装备水平有很大关系。如,我们的砂石骨料。以前的大部分装备档次比较低,生产的砂石骨料不能满足规范要求。原材料、生产、施工应该作为一个系统工程来考虑,工程项目建设过程中,应该由科研院所和高等院校等作为一个重要环节,为工程项目的建设全过程提供技术支撑。

  关于高性能混凝土的技术要点,冷博士指出,高性能混凝土并不是一个多么与众不同的品种,只是对现有的有关环节的操作要求更加规范、更加明确、更加严格。其质量控制要点包括以下几个方面:一、结构设计的质量控制。针对特定工程的混凝土性能要求,在设计阶段要明确、具体;设计参数取值要科学、合理;计算和验算要正确和满足要求;构造要求应同时满足强度、施工和耐久性的需要。设计阶段要针对特定工程,明确其耐久性设计指标和验收要求。二、原材料要求。各种原材料要满足高性能混凝土的最低要求。进场控制要按照有关规范进行。三、配合比设计要根据高性能混凝土不同品种,按照相关要求进行设计。四、生产和施工要满足预拌混凝土生产和施工的相关标准规定。五、检验和验收,按照相关标准进行。六、高性能混凝土评定,要在混凝土工程验收合格的基础上,按照《高性能混凝土评价标准》进行。七、有关高性能混凝土的技术要求,可以参考《高性能混凝土应用技术指南》(2015年1月,建工出版社出版)。

  其实保证高性能混凝土质量最核心的就是几条:(1)配制强度满足要求;(2)耐久性指标满足要求;(3)匀质性有保证(生产控制水平高);(4)坍落度合适;(5)运输时间越短越好,及时浇注;(6)搅拌后不能加水;(7)原材料质量好:水泥细度、强度、凝结时间和安定性合适,中砂或粗砂,粒形好、母岩强度合适且级配连续的石子,外加剂减水率高、相容性好、收缩小、对耐久性无有害影响,掺合料品种和产量合适、相容性好,同时,保证混凝土生产过程中,原材料的品质稳定和均匀性非常重要;(8)生产控制水平稳定,标准差小、变形系数小;(9)配合比事先设计和优化,有备用;(10)监督砂石含水变化;(11)施工分层、振捣、浇注方向、养护都务必严格按照要求进行。

  此外,关于砂石骨料的品质对高性能混凝土的影响问题,冷博士表示,砂石骨料作为混凝土组成材料中占比最大的部分,多年来一直没有得到充分的重视。砂石骨料对混凝土性能的影响非常大,至少包括以下方面:(1)对混凝土工作性能有显著影响:混凝土匀质性、离析泌水、可泵性、自密实性、坍落度损失、凝结时间、含气量、有害物质含量等,都跟砂石质量的高低、品质的好坏有直接或者间接关系。(2)对混凝土力学性能的影响显著:砂石的粒形、级配、母岩品种、母岩强度、母岩的节理特征、含泥量、泥块含量、石粉含量,以及砂石中的有害杂质含量,都会严重影响混凝土的各种力学性能,如:抗压强度、抗折强度、弹性模量、应力应变性能等。(3)对混凝土长期性能和耐久性能的影响。砂石的粒形、级配、母岩品种、母岩强度、母岩的节理特征、含泥量、泥块含量、石粉含量,以及砂石中的有害杂质含量等,同样对混凝土长期性能和耐久性能会有严重的影响。尤其是对混凝土抗裂性能、收缩、抗冻、抗硫酸盐侵蚀、碱骨料反映、抗氯离子渗透等,都有显著影响。(4)高品质的骨料是指针对特定工程应用场合,满足砂石质量标准且满足有关应用技术标准的砂石骨料。品质高的砂石一般具有粒形较好、级配合理、空隙率低、有害物质含量少、母岩强度合适、含泥量低等特点。(5)砂石的品质要放在混凝土整个原材料体系中总体考虑。既要满足相关砂石标准和有关应用标准,又要跟其他原材料相匹配,以降低成本,混凝土质量也才能得到保证。

  冷博士还对高性能混凝土的推广应用进展进行了介绍,表示在前期工作基础上,下一步工作重点主要是落实建标[2014]117号文件提出的有关要求。2015年是关键年份,重点工作主要有以下几项:

  (1)标准:尽快完成并发布实施《高性能混凝土评价标准》;(2)宣传:要利用各种途径,就高性能混凝土推广应用的目的意义、目标任务和实施措施等,在全社会进行广泛的宣传、引导;(3)培训:针对混凝土相关的技术人员、管理人员、质量执法人员等,进行高性能混凝土相关的政策、技术、标准、基础知识等全面、系统和持续的培训;(4)示范和试点:研究制订推广示范方案,选择和落实示范地区、示范工程、示范企业;(5)技术和产品推广:重点包括原材料品质优化;混凝土配合比优化、耐久性设计和试验评价、特种混凝土施工、掺合料应用、外加剂应用、过程质量监督、结构质量检测以及相关产品等。(6)绿色生产星级评价:按照即将发布实施的预拌混凝土绿色生产星级评价标识管理办法,组织针对混凝土生产企业的绿色生产星级评价工作。


编辑:金哲