在21世紀中,水(shuǐ)泥和(hé)混凝土(tǔ)必須按環境要求,按可(kě)持續發展的(de)途徑進行(xíng)開(kāi)發。混凝土(tǔ)既可(kě)以是一種商品,也(yě)可(kě)以是一種用(yòng)在特種市場(chǎng)上(shàng)的(de)特種材料。我們可(kě)以采用(yòng)多種途徑來生産滿足上(shàng)述要求的(de)混凝土(tǔ)。但(dàn)是,無論采用(yòng)那種途徑,都(dōu)必須确保從每一顆水(shuǐ)泥顆粒中獲得最佳的(de)技術(shù)--社會(huì)--經濟效益,從而使所形成的(de)混凝土(tǔ)結構具有(yǒu)更長的(de)使用(yòng)壽命周期。如(rú)果我們能(néng)實現這一目标,那麽波特蘭水(shuǐ)泥和(hé)混凝土(tǔ)顯然仍将成爲21世紀的(de)建築材料。
目前,混凝土(tǔ)基本上(shàng)仍屬一種商品,其基本特性的(de)改善和(hé)提高(gāo)仍相(xiàng)當緩慢(màn)。但(dàn)是,已出現了若幹種符合特種市場(chǎng)小(xiǎo)批量需求的(de)特種混凝土(tǔ)。當然,要預測這些新型混凝土(tǔ)在市場(chǎng)上(shàng)的(de)發展速度和(hé)市場(chǎng)份額,還尚有(yǒu)困難。
通常,對未來進行(xíng)預測,都(dōu)存在一定的(de)風險性,特别又(yòu)是一個(gè)與人(rén)類行(xíng)爲緊密相(xiàng)連的(de)未來。首先,我們不可(kě)能(néng)預測到(dào)未來的(de)偶然性發現。其次,由于現代社會(huì)的(de)行(xíng)爲日益複雜,很難對最聰慧的(de)人(rén)腦(nǎo)和(hé)最強大(dà)的(de)電腦(nǎo)進行(xíng)分(fēn)析。因此,要對現代人(rén)類社會(huì)的(de)行(xíng)爲進行(xíng)精确的(de)預測,是相(xiàng)當困難的(de)。
但(dàn)是,我們可(kě)以采用(yòng)一種謹慎的(de)方法,即通過對當今混凝土(tǔ)技術(shù)中的(de)最新發現,進行(xíng)一番基本的(de)研究,看一下還有(yǒu)那些潛力尚未被充分(fēn)利用(yòng),就能(néng)很自信地(dì)對未來若幹年,混凝土(tǔ)技術(shù)中的(de)幾個(gè)最強勁的(de)發展趨勢進行(xíng)預測。我們将對早已開(kāi)發研究的(de),或已進展到(dào)開(kāi)發研究高(gāo)級階段的(de)若幹種特種混凝土(tǔ)的(de)成功機會(huì)進行(xíng)分(fēn)析研究,進行(xíng)多種選擇,但(dàn)是,我們的(de)選擇必須建立在對這些開(kāi)發研究的(de)結果有(yǒu)充分(fēn)了解的(de)基礎上(shàng)。
尚待進行(xíng)的(de)選擇
普通商品或高(gāo)性能(néng)産品
長期以來,混凝土(tǔ)行(xíng)業(yè)所生産的(de)混凝土(tǔ),以及設計(jì)人(rén)員根據規範所設計(jì)的(de)混凝土(tǔ),都(dōu)是一種能(néng)适用(yòng)于任何場(chǎng)合下的(de)通用(yòng)型混凝土(tǔ)。其抗壓強度一般在15Mpa-25Mpa。近年來,在有(yǒu)些國家中,混凝土(tǔ)的(de)抗壓強度可(kě)能(néng)略有(yǒu)提高(gāo)。目前,在一些發達國家中,使用(yòng)在結構上(shàng)的(de)混凝土(tǔ)抗壓強度在25-35Mpa之間。 當然這并不是說20Mpa強度的(de)混凝土(tǔ)已不再使用(yòng)。仍有(yǒu)許多應用(yòng)場(chǎng)合(基腳,基礎等),設計(jì)人(rén)員不需要采用(yòng)抗壓強度大(dà)于20Mpa的(de)混凝土(tǔ),但(dàn)是,越來越多的(de)結構,已采用(yòng)抗壓強度更高(gāo)的(de)混凝土(tǔ)。
到(dào)上(shàng)世紀的(de)七十年代,已開(kāi)始制(zhì)定了相(xiàng)應的(de)技術(shù)規範,把強度更高(gāo)的(de)混凝土(tǔ)(40-50Mpa)用(yòng)于高(gāo)層建築的(de)立柱。随後,這些最初所謂的(de)高(gāo)強混凝土(tǔ),逐步轉變爲高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ),其原因是:這些混凝土(tǔ)具有(yǒu)比高(gāo)強度更多的(de)性能(néng)。這些混凝土(tǔ)開(kāi)始被用(yòng)在室外,而且,面對更爲惡劣的(de)環境條件(jiàn),諸如(rú)近海(hǎi)平台、橋梁、和(hé)道路(lù)等。這類混凝土(tǔ)的(de)市場(chǎng),已逐漸不僅限于高(gāo)強混凝土(tǔ)市場(chǎng),而且已更多地(dì)用(yòng)于耐久性混凝土(tǔ)市場(chǎng)。目前,耐久性混凝土(tǔ)市場(chǎng)已占混凝土(tǔ)總市場(chǎng)的(de)三分(fēn)之一。
最近,在現有(yǒu)的(de)工(gōng)藝技術(shù)水(shuǐ)平下,使用(yòng)更少(shǎo)的(de)水(shuǐ)泥,在某些情況下,隻需使用(yòng)三分(fēn)之一的(de)集料,就可(kě)配置出能(néng)承受所需結構荷載的(de)普通強度混凝土(tǔ),。這是一種比普通混凝土(tǔ)更具生态友(yǒu)好型的(de)混凝土(tǔ)。此外,高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)預計(jì)的(de)使用(yòng)壽命周期要比普通混凝土(tǔ)長2-3倍,而且,這種高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)可(kě)以在其結構使用(yòng)壽命周期結束時,可(kě)再生循環使用(yòng)2-3次,最後用(yòng)作路(lù)基混凝土(tǔ)的(de)集料。
簡單采用(yòng)低水(shuǐ)/灰比的(de)高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)是一種原始成本很低的(de)經濟型混凝土(tǔ)。其原因是:建造同樣數量的(de)結構,使用(yòng)的(de)模闆較少(shǎo),澆築的(de)混凝土(tǔ)較少(shǎo),使用(yòng)的(de)鋼筋也(yě)較少(shǎo)。加拿大(dà)魁北克運輸部已算出,采用(yòng)強度爲50-6-Mpa的(de)混凝土(tǔ)橋梁,其最初造價比采用(yòng)強度爲30Mpa的(de)省8%,其中還沒有(yǒu)把所增加的(de)橋梁使用(yòng)壽命考慮進去。
接受使用(yòng)高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)的(de)過程很緩慢(màn),但(dàn)是,進展是持續不斷的(de)。而且,這個(gè)進展過程仍将在21世紀初持續下去,因爲設計(jì)人(rén)員和(hé)業(yè)主都(dōu)将意識到(dào)高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)的(de)價值及其耐久性能(néng)。
當然,高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)并非靈丹妙藥,也(yě)不會(huì)限制(zhì)所有(yǒu)其他(tā)種類混凝土(tǔ)的(de)發展。而且,高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)也(yě)有(yǒu)其自身的(de)局限性。但(dàn)是,高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)是一種可(kě)以使設計(jì)人(rén)員和(hé)建築師(shī)超越現有(yǒu)混凝土(tǔ)局限性的(de)耐久性混凝土(tǔ)
特種混凝土(tǔ)
最近已可(kě)以看到(dào),與高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)開(kāi)發研究領域并行(xíng)的(de),應用(yòng)于某些特種市場(chǎng)中的(de)高(gāo)技術(shù)或特種混凝土(tǔ),諸如(rú)纖維增強混凝土(tǔ)、自密實混凝土(tǔ)、滾壓高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)、以及活性細粉混凝土(tǔ)。所有(yǒu)這些混凝土(tǔ)都(dōu)是爲用(yòng)量較小(xiǎo),但(dàn)赢利能(néng)力很強的(de)市場(chǎng)而專門設計(jì)的(de)。這些市場(chǎng)的(de)競争性不大(dà),而且,隻有(yǒu)那些很嚴肅認真的(de)公司才會(huì)參與這些市場(chǎng)。因爲他(tā)們都(dōu)處于這些技術(shù)的(de)領先地(dì)位,有(yǒu)能(néng)力提高(gāo)這些高(gāo)技術(shù)混凝土(tǔ)的(de)應用(yòng)範圍。當然,這些公司也(yě)有(yǒu)能(néng)力提供大(dà)量在進行(xíng)房屋或基礎設施建設時所必須采用(yòng)的(de)普通混凝土(tǔ)。 這些特種混凝土(tǔ)雖然用(yòng)量還不大(dà),然而,随著(zhe)時間的(de)推移,一定會(huì)很快出現一系列特種混凝土(tǔ)。因爲,向承包商提供的(de)新型混凝土(tǔ)方案,與強度爲20-30Mpa的(de)混凝土(tǔ)方案相(xiàng)比,其性能(néng)更優,耐久性更好,經濟效益更大(dà),因此,其價值也(yě)越大(dà)。 采用(yòng)BOOT方式開(kāi)發的(de)工(gōng)程項目,無疑将加速形成新型混凝土(tǔ)的(de)應用(yòng)趨勢。而更爲有(yǒu)趣的(de)是,有(yǒu)些特種混凝土(tǔ)可(kě)獲得當初未曾想到(dào)的(de)意外應用(yòng)市場(chǎng)。我們可(kě)以以自密實混凝土(tǔ)爲例。當初在日本所進行(xíng)的(de)開(kāi)發研究,隻是爲了在鋼筋很密集的(de)結構構件(jiàn)中,方便地(dì)澆築混凝土(tǔ)。而現在,我們已開(kāi)始将其用(yòng)作靜音(yīn)混凝土(tǔ),或無噪音(yīn)混凝土(tǔ)。由于自密實混凝土(tǔ)不需要振搗,因此,可(kě)用(yòng)于夜間或白晝任何時間的(de)澆築作業(yè),又(yòu)不幹擾臨近居民(mín)。當自密實混凝土(tǔ)用(yòng)于預制(zhì)廠(chǎng)時,其噪音(yīn)要比一家迪斯科舞廳還小(xiǎo)。
超高(gāo)強混凝土(tǔ)
在用(yòng)于環境功能(néng)的(de)結構中,混凝土(tǔ)最重要的(de)性能(néng)已不是強度,而是耐久性。但(dàn)我們必須承認,這兩種性能(néng)是緊密關聯的(de)。顯然,抗壓強度仍将支配技術(shù)規範(程)。在混凝土(tǔ)領域中,增加抗壓強度仍是一個(gè)永恒的(de)目标。
研究人(rén)員常常聲稱,他(tā)們已成功配置了強度達數百Mpa的(de)混凝土(tǔ)試塊。但(dàn)是,至今爲止,我們必須承認,所有(yǒu)這些研究工(gōng)作都(dōu)沒有(yǒu)達到(dào)工(gōng)業(yè)應用(yòng)的(de)程度。
集料構架堆積(填實)和(hé)熱(rè)養護的(de)重要性,以及氣密封的(de)益處已廣爲人(rén)知。當我們對活性細粉混凝土(tǔ)進行(xíng)初步設計(jì)時,具有(yǒu)真正創造性的(de)是要把這種技術(shù)訣竅融入到(dào)一個(gè)簡易的(de)工(gōng)業(yè)理(lǐ)念,即在混凝土(tǔ)技術(shù)的(de)開(kāi)發研究中,可(kě)将這一理(lǐ)念付諸實施。
目前,活性細粉混凝土(tǔ)的(de)成本是750美(měi)元/m3。。在不久的(de)将來,其成本可(kě)降到(dào)650美(měi)元/m3。當大(dà)規模生産時,其單價可(kě)進一步降到(dào)500美(měi)元/m3。
在某些應用(yòng)領域,即使活性細粉混凝土(tǔ)的(de)單價在1000美(měi)元/m3,或400美(měi)元/T,它仍能(néng)與鋼材相(xiàng)媲美(měi)。結構鋼材在某些以耐久性和(hé)強度爲重要考慮因素的(de)應用(yòng)場(chǎng)合,其成本在800-1000美(měi)元/T。
對活性細粉混凝土(tǔ)所作出的(de)預測是令人(rén)吃驚的(de),在某些應用(yòng)領域中,它不僅可(kě)以與鋼材相(xiàng)媲美(měi),而且還可(kě)以與鑄鐵(tiě)、鋁、甚至木材相(xiàng)媲美(měi)。
環境問題
另一個(gè)有(yǒu)利于這些新型混凝土(tǔ)發展的(de)哲學或政治問題,是不斷增長的(de),并融入到(dào)21世紀所有(yǒu)人(rén)類活動的(de)可(kě)持續發展的(de)重要性。我們不能(néng)再繼續無休止地(dì)污染和(hé)浪費我們的(de)自然資源,不能(néng)讓我們的(de)下一代繼承一個(gè)他(tā)們不能(néng)生活或呼吸的(de)地(dì)球。在21世紀中,任何一項人(rén)類活動都(dōu)不能(néng)僅僅是爲了使股東更快樂(yuè),而必須以最小(xiǎo)的(de)環境爲代價的(de)情況下,獲取最高(gāo)的(de)技術(shù)--社會(huì)--經濟效益。
在很長的(de)一段時期内,工(gōng)業(yè)世界一直輕視“綠(lǜ)色”理(lǐ)念。“綠(lǜ)色”行(xíng)動一直受到(dào)幹擾,一直被視爲是減少(shǎo)公司利潤的(de)行(xíng)動。 但(dàn)是近年來,世界各國的(de)政治家們已對可(kě)持續發展倍加關注。這無疑對我們未來的(de)生活質量是一個(gè)好消息。
水(shuǐ)泥和(hé)混凝土(tǔ)行(xíng)業(yè)必須迅速适應這一新的(de)哲學理(lǐ)念,即最終的(de)目的(de)是要可(kě)持續發展。從環境的(de)角度來看,就是要使自然資源的(de)利用(yòng)率最高(gāo),而所産生的(de)污染最小(xiǎo),。我們已從最高(gāo)度地(dì)獲取利潤這一哲學理(lǐ)念中解放(fàng)出來,并跨出了一大(dà)步。大(dà)多數國家已實施的(de)ISO14000标準,其目的(de)就在于使所有(yǒu)工(gōng)業(yè)企業(yè),在環境問題上(shàng)都(dōu)處在同一起跑線上(shàng)。
教育
要做好任何一件(jiàn)事,教育是必不可(kě)少(shǎo)的(de)。但(dàn)是,教育是一項長期的(de)投資。必須使人(rén)們認識到(dào),不但(dàn)可(kě)以通過教育學到(dào)知識,而且必定會(huì)在學習(xí)中得益。因爲知識可(kě)以方便地(dì)使各項工(gōng)作做好,并進而轉化成利潤的(de)增長。
通常,對任何傳統方式的(de)改革,在開(kāi)始階段都(dōu)會(huì)産生某種費用(yòng)的(de)支出,這就是金(jīn)融和(hé)技術(shù)上(shàng)很難對其進行(xíng)評估的(de)風險投資。 我們有(yǒu)必要将教育的(de)費用(yòng)與任何一個(gè)國家的(de)國民(mín)總産值相(xiàng)聯系,從中可(kě)以看出,教育和(hé)财富對于一個(gè)國家來說是相(xiàng)輔相(xiàng)成的(de)。對于混凝土(tǔ)行(xíng)業(yè)來說,難道不也(yě)是相(xiàng)輔相(xiàng)成的(de)嗎?
未來的(de)混凝土(tǔ)
在可(kě)持續發展政策下,水(shuǐ)泥和(hé)混凝土(tǔ)工(gōng)業(yè)的(de)發展
水(shuǐ)泥和(hé)混凝土(tǔ)工(gōng)業(yè)應與所有(yǒu)其他(tā)工(gōng)業(yè)一樣,努力減少(shǎo)對環境的(de)污染。根據唯一的(de)從每一顆水(shuǐ)泥顆粒中獲得最佳的(de)技術(shù)--社會(huì)--經濟效益的(de)原則,歸納起來,取決于以下各方面的(de)工(gōng)作。
21世紀的(de)水(shuǐ)泥
21世紀的(de)水(shuǐ)泥将是一種生态水(shuǐ)泥。水(shuǐ)泥熟料中将含有(yǒu)比現在更多的(de)矽酸二鈣。這些水(shuǐ)泥熟料将使用(yòng)一種更高(gāo)量的(de)代用(yòng)燃料進行(xíng)燒制(zhì),并且與各種含量的(de)礦物(wù)組分(fēn)混合而成。但(dàn)是,生産波特蘭水(shuǐ)泥熟料仍将遵循相(xiàng)同的(de)物(wù)理(lǐ)、化學和(hé)熱(rè)動力法則,任何波特蘭水(shuǐ)泥熟料的(de)化學成分(fēn),仍不會(huì)離(lí)開(kāi)CaO-SiO2-AlO3的(de)基本相(xiàng)位。
通過使用(yòng)礦物(wù)化手段,早已能(néng)用(yòng)非常具體的(de)離(lí)子來改變波特蘭水(shuǐ)泥的(de)不同相(xiàng)位,使水(shuǐ)泥熟料在1250-1300。C溫度下燒制(zhì),從而比現在的(de)燒制(zhì)溫度低150-200。C。在實驗室内效果很好,但(dàn)是,它在工(gōng)業(yè)生産規模上(shàng)的(de)應用(yòng),至今尚未被掌握。采用(yòng)這種技術(shù),将使釋放(fàng)到(dào)大(dà)氣中的(de)CO2更少(shǎo),因此很有(yǒu)發展前途。
21世紀水(shuǐ)泥仍将采用(yòng)石灰石和(hé)粘土(tǔ),或頁岩,或不純淨的(de)石灰石來制(zhì)造。但(dàn)是,水(shuǐ)泥中的(de)C3S和(hé)C3A的(de)含量将更少(shǎo),因爲已不必采用(yòng)高(gāo)含量的(de)C3S來獲得初期的(de)高(gāo)抗壓強度。21世紀的(de)水(shuǐ)泥不需要磨得象現在的(de)水(shuǐ)泥一樣細,其原因也(yě)是不必采用(yòng)細度非常細的(de)水(shuǐ)泥來獲得早期高(gāo)抗壓強度,所需做到(dào)的(de)僅僅是使水(shuǐ)泥顆粒相(xiàng)互更緊密,而這是通過使用(yòng)諸如(rú)超塑化劑這種強大(dà)的(de)分(fēn)散劑,通過降低水(shuǐ)/膠比來獲得早期高(gāo)抗壓強度的(de)。
總之,21世紀波特蘭水(shuǐ)泥将是一種礦物(wù)化的(de)貝利特(矽酸二鈣)水(shuǐ)泥,而不是現在我們所使用(yòng)的(de)阿利特(矽酸三鈣)水(shuǐ)泥。在生産一種更生态化的(de)波特蘭水(shuǐ)泥方面将有(yǒu)更多的(de)進展,但(dàn)是,仍必須采用(yòng)一定量的(de)石灰石,并通過加熱(rè)來生産波特蘭水(shuǐ)泥熟料。另一個(gè)水(shuǐ)泥工(gōng)業(yè)對生态環境令人(rén)感興趣貢獻是一種能(néng)對含有(yǒu)豐富硫磺(碳、焦碳和(hé)石油焦碳)的(de)燃料進行(xíng)燃燒。事實上(shàng),在燒制(zhì)熟料過程中,揮發性的(de)堿與硫作用(yòng),形成硫化堿,并留在熟料中,這就可(kě)用(yòng)來解釋爲什(shén)麽現在的(de)熟料中,含更多的(de)硫,通常含1-2%的(de)SO3。而在二、三十年代之前,SO3在熟料中的(de)含量僅0.5%。熟料中S03含量的(de)增加,在某些水(shuǐ)泥和(hé)超塑化劑的(de)兼容性無法控制(zhì)時,會(huì)産生一些問題。
水(shuǐ)泥工(gōng)業(yè)對生态環境的(de)第二個(gè)貢獻是:通過在燃燒窯中的(de)燃燒,有(yǒu)助于消除一定數量的(de)危險産物(wù)。這些危險産物(wù)可(kě)能(néng)含有(yǒu)氯化二苯酚醛(BPC),或甚至會(huì)導緻瘋牛病。事實上(shàng),燃燒窯的(de)溫度很高(gāo),幾乎所有(yǒu)有(yǒu)機物(wù)質都(dōu)将被分(fēn)解燒盡。水(shuǐ)泥工(gōng)業(yè)對生态環境的(de)第三個(gè)貢獻是有(yǒu)助于消除大(dà)量有(yǒu)機廢料,甚至礦物(wù)副産品,包括家庭廢料、清漆溶劑、各種塗料和(hé)油漆,甚至輪胎。有(yǒu)些水(shuǐ)泥廠(chǎng)似乎在出售水(shuǐ)泥前,就通過在其窯中燃燒這些廢料而獲利。
但(dàn)是,水(shuǐ)泥工(gōng)業(yè)最重要的(de)貢獻不能(néng)僅此而已。水(shuǐ)泥工(gōng)業(yè)還必須将其貢獻擴大(dà)到(dào)混凝土(tǔ)領域。因爲水(shuǐ)泥是用(yòng)于生産混凝土(tǔ)的(de)基本材料。在混凝土(tǔ)領域中,水(shuǐ)泥工(gōng)業(yè)對生态環境的(de)貢獻将具有(yǒu)更爲深遠的(de)意義,它可(kě)以促進:
l 廣泛使用(yòng)礦物(wù)組分(fēn);
l 開(kāi)發使用(yòng)外加劑;
l 配置、澆築耐久性混凝土(tǔ),使混凝土(tǔ)結構和(hé)基礎設施的(de)使用(yòng)壽命更長。
換言之,必須學會(huì)如(rú)何配置耐久性更強的(de)混凝土(tǔ)。事實上(shàng),認爲全球水(shuǐ)泥消耗量至少(shǎo)在21世紀上(shàng)半葉将下降是錯誤的(de)。因爲第三世界國家仍将城市化,仍将提高(gāo)其生活水(shuǐ)準,這意味著(zhe)這些國家将使用(yòng)更多的(de)混凝土(tǔ)。
21世紀的(de)混凝土(tǔ)
21世紀的(de)混凝土(tǔ)将是一種生态混凝土(tǔ)。混凝土(tǔ)中将含有(yǒu)比現在更多的(de)外加劑,其水(shuǐ)/灰比,或水(shuǐ)/膠比将更低,強度将更高(gāo),更重要的(de)是耐久性更強,而且還含有(yǒu)一定數量的(de)再生混凝土(tǔ)。
21世紀,将專門爲特殊應用(yòng)領域,開(kāi)發研究一系列特種混凝土(tǔ)。重點提高(gāo)混凝土(tǔ)的(de)某種性能(néng),業(yè)主和(hé)承包商也(yě)應準備爲此支付更高(gāo)的(de)單價。因爲,使用(yòng)這些特種混凝土(tǔ),可(kě)以節省最初的(de)結構造價和(hé)今後的(de)維修費。而且,還可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)混凝土(tǔ)結構的(de)整個(gè)使用(yòng)年限。當然,這并非意味著(zhe)強度20-30Mpa的(de)混凝土(tǔ)不再使用(yòng)。在許多工(gōng)業(yè)應用(yòng)領域中,這類混凝土(tǔ)仍是社會(huì)經濟效益和(hé)生态成本最低的(de)。但(dàn)是,随著(zhe)各種特種混凝土(tǔ)的(de)應用(yòng),目前我們所采用(yòng)的(de)獨一無二的(de),能(néng)應用(yòng)于任何場(chǎng)合的(de)通用(yòng)型混凝土(tǔ)的(de)市場(chǎng)占有(yǒu)率将會(huì)下降。
現已應用(yòng)的(de)特種混凝土(tǔ)
目前我們已能(néng)預言:某些特種混凝土(tǔ),諸如(rú),高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)、自密實混凝土(tǔ)、滾壓高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)、纖維增強混凝土(tǔ)、活性細粉混凝土(tǔ)等,都(dōu)将非常迅速地(dì)開(kāi)發出它們自己的(de)市場(chǎng)。高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)将以其耐久性,以其長久的(de)結構和(hé)基礎設施使用(yòng)年限,以其更強的(de)再生性應用(yòng)潛力,以其節省集料,節省澆築時的(de)人(rén)工(gōng)費,以及能(néng)給混凝土(tǔ)結構帶來的(de)審美(měi)理(lǐ)念,而得到(dào)更廣泛的(de)應用(yòng)。
自密實混凝土(tǔ)的(de)應用(yòng)将使澆築更方便,施工(gōng)作業(yè)更迅速。這類混凝土(tǔ)将用(yòng)于澆築深度更深的(de)現澆構件(jiàn),不會(huì)有(yǒu)産生任何離(lí)析的(de)危險,同時又(yòu)不需要振搗密實。自密實混凝土(tǔ)可(kě)以用(yòng)作一種無噪聲混凝土(tǔ),可(kě)以在任何一個(gè)城市中的(de)24小(xiǎo)時内,進行(xíng)混凝土(tǔ)澆築作業(yè),又(yòu)不會(huì)受到(dào)周圍住戶對噪聲的(de)抱怨,而且可(kě)以使生産率提高(gāo)20%。城市中進行(xíng)夜間混凝土(tǔ)澆築作業(yè)也(yě)代表了一種有(yǒu)經濟效益的(de)生産方式。在美(měi)國和(hé)加拿大(dà)的(de)魁北克地(dì)區,自密實混凝土(tǔ)已在一些非常特殊的(de)工(gōng)程中得到(dào)了應用(yòng)。這種混凝土(tǔ)在夜間運輸很方便,很有(yǒu)規律,先後順序容易控制(zhì),交貨也(yě)方便,又(yòu)可(kě)以避開(kāi)交通高(gāo)峰時間,因此,可(kě)以滿足緊迫的(de)施工(gōng)進度計(jì)劃。
滾壓高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)早已得到(dào)應用(yòng),并且已打開(kāi)了新的(de)應用(yòng)市場(chǎng)。其澆築技術(shù)很簡單,在道路(lù)施工(gōng)中的(de)現代化應用(yòng)工(gōng)藝是具有(yǒu)革命性意義的(de),特别是能(néng)在如(rú)此幹硬性的(de)混凝土(tǔ)中引氣。在混凝土(tǔ)中使用(yòng)鋼纖維能(néng)克服混凝土(tǔ)固有(yǒu)的(de)弱點,即韌性差。目前,由于纖維用(yòng)量不大(dà),使其價格太貴,而且技術(shù)規程也(yě)沒有(yǒu)使混凝土(tǔ)能(néng)充分(fēn)利用(yòng)高(gāo)質量的(de)纖維制(zhì)品。但(dàn)是,這種混凝土(tǔ)的(de)應用(yòng)是一定會(huì)取得進展的(de)。此外,隻使用(yòng)一種纖維的(de)纖維混凝土(tǔ),一定會(huì)被使用(yòng)多種混合纖維增強的(de)混凝土(tǔ)所取代。諸如(rú)Ross 所建議的(de)那樣,可(kě)把長纖維和(hé)短纖維混合使用(yòng)。
就超高(gāo)強混凝土(tǔ)而言,諸如(rú)各種活性細粉混凝土(tǔ),它們代表了一種巨大(dà)的(de)潛力。随著(zhe)進一步的(de)開(kāi)發研究,已有(yǒu)可(kě)能(néng)與鋼鐵(tiě)相(xiàng)媲美(měi),甚至在某些應用(yòng)領域,已能(néng)與木材相(xiàng)媲美(měi)。目前,由于纖維和(hé)矽粉的(de)價格相(xiàng)當昂貴,活性細粉混凝土(tǔ)的(de)成本就成爲其應用(yòng)的(de)主要障礙。但(dàn)是,現已開(kāi)發研制(zhì)成功更爲經濟的(de)方法,通過降低用(yòng)量,達到(dào)降低成本的(de)目的(de),從而大(dà)大(dà)提高(gāo)活性細粉混凝土(tǔ)的(de)競争力。可(kě)以肯定的(de)是:上(shàng)述這些特種混凝土(tǔ),隻是若幹種在21世紀将要進一步進行(xíng)開(kāi)發研究的(de)範例而已。
當前,很少(shǎo)有(yǒu)人(rén)意識到(dào)外加劑對生态環境的(de)貢獻,但(dàn)這恰恰是不容忽視的(de)。事實上(shàng),每使用(yòng)一種減水(shuǐ)劑,或一種超塑化劑時,就能(néng)減少(shǎo)一定數量的(de)水(shuǐ)和(hé)水(shuǐ)泥用(yòng)量。某些外加劑公司甚至可(kě)通過利用(yòng)人(rén)類對可(kě)持續發展的(de)新一輪關注,把衆所周知的(de)外加劑—減水(shuǐ)劑,更名爲減水(shuǐ)泥劑。
引氣劑、抗腐劑和(hé)抗收縮劑也(yě)将以不同的(de)方式,對改善混凝土(tǔ)的(de)耐久性作出貢獻,從而直接節省水(shuǐ)泥。在這一領域中,相(xiàng)信會(huì)有(yǒu)很大(dà)的(de)進展。因爲外加劑是一門新興的(de)學科。
混凝土(tǔ)的(de)耐久性将成爲設計(jì)中的(de)基本要素,其重要性甚至會(huì)超過抗壓強度。當然這兩個(gè)要素是緊密相(xiàng)連的(de)。高(gāo)性能(néng)混凝土(tǔ)的(de)使用(yòng)不是其高(gāo)強度,而是其高(gāo)耐久性。目前,雖然對混凝土(tǔ)耐久性進行(xíng)估算或預測還相(xiàng)當困難,但(dàn)是,越來越多所設計(jì)的(de)混凝土(tǔ)結構,其耐久性擔保期已達到(dào)100年之久。爲了達到(dào)如(rú)此長的(de)使用(yòng)壽命,混凝土(tǔ)的(de)澆築和(hé)養護将比現在更爲謹慎小(xiǎo)心。而且,還必須詳細說明(míng)所要求的(de)混凝土(tǔ)的(de)具體質量要求,并爲此支付合理(lǐ)的(de)價格。
我們不應對混凝土(tǔ)在地(dì)質等級的(de)耐久性問題過分(fēn)樂(yuè)觀。 因爲即使是羅馬的(de)萬神廟,也(yě)總有(yǒu)其歸宿的(de)一天,變成一堆石灰石、粘土(tǔ)或砂子的(de)混合物(wù)。而這些正是用(yòng)來建造羅馬萬神廟的(de)基本材料。因爲這些形式的(de)鈣、矽、鋁、和(hé)鐵(tiě),是地(dì)球上(shàng)最穩定的(de)組成形式。
(月(yuè)球上(shàng)的(de)混凝土(tǔ),未必是這種形式)。
混凝土(tǔ)有(yǒu)未來嗎?
在J.E. Gordon 所著的(de)《結構和(hé)材料科學》一書(shū)中,他(tā)曾問自己,鋼鐵(tiě)這種在19世紀中,靠技術(shù)發展而成的(de)材料,是否是一種罪惡之源的(de)材料。它既易于冶煉,又(yòu)易于焊接,然而它也(yě)易于生鏽。因爲在地(dì)球上(shàng)潮濕和(hé)富氧的(de)環境中,鐵(tiě)的(de)穩定形式不是氧化鐵(tiě),就是氫氧化鐵(tiě)。此外,從技術(shù)的(de)角度看, E / p 和(hé) E /p 這兩個(gè)比例式,(E 代表彈性模量,p 代表密度)可(kě)用(yòng)來表示一個(gè)已知物(wù)質(材料)的(de)力學性能(néng)特征,從中可(kě)以看出,在立柱和(hé)薄殼結構中,普通混凝土(tǔ)的(de)力學性能(néng)特征并非很差。此外,從生态的(de)角度看,鋼的(de)性能(néng)并非最佳。Gordon 的(de)預測似乎将被言中。因爲每年都(dōu)有(yǒu)若幹鋼廠(chǎng)倒閉,原因就是全球的(de)鋼鐵(tiě)耗用(yòng)量不斷下降。
我們也(yě)可(kě)以用(yòng)同樣的(de)問題問一下,已成爲20世紀結構材料的(de)混凝土(tǔ)情況又(yòu)是如(rú)何呢?如(rú)果我們象現在一樣繼續浪費它,那麽答案或許也(yě)将是肯定的(de),即耗用(yòng)量也(yě)将不斷下降。
但(dàn)是,如(rú)果我們在學會(huì)如(rú)何增加其技術(shù)-社會(huì)-經濟含量的(de)同時,又(yòu)降低其對環境的(de)影響,那麽答案或許将是否定的(de),即耗用(yòng)量将不會(huì)下降。
混凝土(tǔ)科學和(hé)技術(shù)的(de)進步是充分(fēn)的(de),展望其未來是樂(yuè)觀的(de)。混凝土(tǔ)的(de)未來将取決與混凝土(tǔ)科學和(hé)技術(shù)是否能(néng)在全球得到(dào)迅速的(de)實施。這與其說是一個(gè)與技術(shù)和(hé)經濟休戚相(xiàng)關的(de)問題,更不如(rú)說是一個(gè)顯而易見的(de)教育問題。