《混凝土：你的耐力有多久？》

混凝土，这种现代建筑中无处不在的材料，其耐力令人惊叹。从高耸入云的摩天大楼到坚实的桥梁基础，混凝土以强大的耐力承载着巨大的压力。它的耐力源于其独特的组成，水泥、沙石和水的混合，经过化学反应后形成坚固的结构。在正常环境下，混凝土建筑能屹立数十年甚至上百年。然而，它也面临着侵蚀、老化等挑战。但随着科技的发展，各种添加剂和防护措施不断涌现，致力于延长混凝土的耐力期限，使它能在岁月的长河中持续坚守，承载起人类建设的重量。

    建筑物的寿命到底有多长？带着这个问题，记者采访了中国建筑材料科学研究院姚燕院长。姚燕教授是我国研究混凝土耐久性的专家，她认为尽管影响建筑物寿命的因素有很多，但是混凝土作为最重要的基本建设材料，其耐久性是否经得住考验将直接影响建筑物的寿命。（参考《建筑中文网》）

    我国大量建（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。全世界每年用于混凝土工程修复和重建费用高达数千亿美元。

    由包括三名科学院院士和工程院院士组成的专家委员会在“九五”国家科技攻关项目《重点工程混凝土安全性的研究》鉴定会上曾一致呼吁：“我国是当今世界上基本建设规模最大的国家，混凝土是最重要的基本建设材料，建议对混凝土耐久性继续进行研究，并加大支持力度。”

    当然，混凝土耐久性问题也得到国家科技部的高度重视，为此专门设立了“十五”国家科技攻关项目“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”，对涉及混凝土耐久性的关键技术问题进行深入研究，全面、系统地阐述混凝土耐久性及其控制技术，为我国基础建设和已建混凝土工程维护提供指导。该项目进行了以下几个方面的研究。

    抑制AAR膨胀

    课题一：抑制碱-集料反应评估方法及外加剂的研究

    碱-集料反应（AAR）作为导致混凝土耐久性下降的重要原因之一，半个世纪以来，已在全球范围内造成巨大损失。自九十年代以来，我国也相继发现一些大型混凝土工程因AAR出现破坏。

    近十年来，化学外加剂在抑制碱-集料反应方面的研究也受到工程界的特别关注，国外已经研制成功化学外加剂，但价格昂贵（每立方混凝土要增加百元以上成本），研制新型廉价的化学外加剂对重点工程防止碱-集料反应至关重要。

    该课题以高中低碱活性集料为研究对象，用不同的外加剂进行研究，以保证工程可靠性。提出了具有自主知识产权的矿物外加剂抑制碱-集料反应的评估方法，研制出抑制碱-集料反应专用外加剂。同时，课题还完善了混凝土安全性专家系统。评估和诊断工程混凝土安全性是一件高智力、非常复杂的技术工作，利用计算机技术和已有专业知识建立混凝土安全性专家系统，能使这项工作科学化和普及化，从而有效提高混凝土工程的安全性。专家点评：

    “抑制碱-集料反应评估方法（草案）”是首次提出的具有快速、科学可靠的新方法，对指导和适应现代混凝土工程具有不可或缺的紧迫性。其中对锂盐类化学外加剂长期抑制性能的评价在国际上是首次进行，更重要的是非锂盐的碱土金属盐类外加剂的研制成功，解决了碱硅酸反应（ASR）膨胀问题，为工程混凝土采取措施有效预防碱集料反应提供了经济适用的可能。

    开发高贝利特水泥

    课题二：高贝利特水泥的开发与应用研究

    作为混凝土中的胶凝材料，水泥性能优劣对混凝土性能至关重要。高贝利特水泥具有能源及资源消耗低、有害气体排放少、耐久性优越等特点，符合当今国际水泥工业节能、环保、节资源及高性能和可持续发展方向，呈现出良好的产业化及大规模应用前景。

    该课题实现了高贝利特水泥在新型干法窑的工业化规模生产，形成系统的高贝利特水泥大规模工业化生产关键技术及应用技术。开发研究出了高贝利特水泥高性能混凝土和高抗裂、高抗裂新型大坝混凝土。专家点评：

    针对高性能混凝土和水工混凝土的技术特点和要求，优化和确定了高镁高贝利特水泥的合理矿物组成、适宜煅烧温度等生产技术关键。以高贝利特水泥为主要胶凝材料，研制成功高贝利特水泥高性能混凝土和高抗冻高抗裂的新型大坝混凝土。具有良好性能工作性、物理力学性能、热学性能（高贝利特大坝混凝土的绝热温升要比中热水泥大坝混凝土低3~5℃）和耐久性。

    提升普通混凝土性能

    课题三：新型高性能混凝土的研究和应用

    目前，使用较多的是C50以下的中等强度普通混凝土，如果能实现普通混凝土高性能化，将具有更为重要的技术经济意义和社会效益。已故吴中伟院士指出，对中等强度混凝土和一般混凝土的研究具有更为重要的意义。

    该课题选用磨细矿渣和粉煤灰两种工业废渣作为辅助性胶凝材料，通过降低水泥用量，增加胶凝材料总量和严格的施工管理等措施配制出中等强度高性能混凝土。

    该课题采用掺加化学外加剂和矿物外加剂的技术路线，配合比设计按照耐久性要求进行，配制的混凝土为低水胶比、低硅酸盐水泥用量、结构致密、体积稳定性好、工作性良好、强度符合要求、能满足设计所要求的安全使用寿命的混凝土。专家点评：

    鉴于目前国内建设需要，中等强度混凝土高性能化更具有实用意义。研究表明，利用中低强度等级水泥配制高强混凝土是可行的，拓宽了中低强度等级水泥的应用范围和高强高性能混凝土可选水泥材料的范围，在充分利用现有水泥资源方面具有重要技术意义。

    追求高性能轻集料

    课题四：高性能轻集料混凝土的研究与应用

    轻质高强多功能和良好的施工性能永远是材料科学始终追求的目标，若在该领域取得技术突破，将对建筑设计和施工带来革命性影响。

    高性能轻集料混凝土比传统混凝土比强度高，质量轻20%%以上，而且更耐久，在建造大跨度桥梁和超高层建筑时，结构自重会大幅度减轻，相应的材料用量会减少，基础荷载也会降低，建筑总造价降低5%%~20%%，此外节能效果显著，这些都会提高工程的使用性能，降低工程总造价。

    该课题对低吸水率的新型火山岩质高强轻集料进行了较为系统的研究，掌握了这种“高性能轻集料”的生产工艺和制备技术；对高性能轻集料混凝土进行了较为全面系统和深入的研究；同时提出了组成高性能轻集料混凝土各原材料组分的技术条件；提出了高性能轻集料混凝土的工作性能测试方法和评价指标及高性能轻集料混凝土施工方法。专家点评：

    采用高性能轻集料和普通优质轻集料两条技术路线制备成功高性能轻集料混凝土，成功解决了轻集料混凝土施工性能差、轻集料易上浮等关键技术难题，在高性能轻集料混凝土的配合比优化设计、工作性测试方法和评价指标等方面具有创新性，形成了高性能轻集料混凝土制备、生产、施工等成套技术。高性能轻集料混凝土已应用于国家重点工程，取得了显著的社会经济效益。

    来源：科技日报

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200604/4300.htm