商品混凝土企業發展綠色高性能混凝土研究

陳江涌

（華新水泥股份有限公司，湖北 武漢 430073）

隨著結構復雜、質量要求高的基礎設施和高層建筑的迅速發展，商混行業對混凝土性能提出了更高的要求，高性能混凝土就在這種背景下應運而生。《高性能混凝土應用技術規程》（CECS207-2006）定義高性能混凝土是“采用常規材料和工藝生產的能保證混凝土結構所要求的各項力學性能，并具有高耐久性、高工作性和高體積穩定性的混凝土。” 如果將高性能混凝土與環境保護、生態保護和可持續發展結合起來考慮，則成為綠色高性能混凝土（GHPC）。在人們傳統觀點中，認為高性能混凝土就是高強度混凝土，其實并非如此，高性能混凝土更看重混凝土的工作性能和耐久性指標，低強度混凝土也能成為高性能混凝土。

1 發展綠色高性能混凝土對商品混凝土企業的意義

商品混凝土企業是混凝土的主要生產者，發展綠色高性能混凝土，對于商品混凝土企業而言，其意義主要體現在如下幾個方面：

1.1 順應行業環保的要求

混凝土是資源消耗型產業，在國家加快轉變經濟增長方式，大力發展低碳經濟的大背景下，環境保護要求越來越嚴，商品混凝土企業進行產業升級已迫在眉睫。發展綠色高性能混凝土對商品混凝土企業來說，意義重大。

1.2 提高企業核心競爭力

綠色高性能混凝土利用粉煤灰及高爐礦渣取代混凝土中30%～40%的水泥，使生產成本降低；可減少工程結構混凝土總用量，減少結構混凝土的自重和體積，增加建筑工程的實用面積，減少地下基礎部分建設費用，因此可較大幅度的降低建筑工程的綜合成本；隨著綠色高性能混凝土的使用，建筑物的耐久性也有所提高，這些都增強了企業在市場上的競爭優勢，提高了企業核心競爭力。

1.3 滿足企業轉型升級的需要

商品混凝土企業的主要產品從普通混凝土轉化為高性能混凝土，對原材料采購、生產工藝、運營管理、高端銷售模式都會帶來一系列的影響，會深入影響到這個行業發展的格局，使企業能夠實現轉型升級。從長遠來看，將推動企業從一個普通工業企業向高新技術企業轉型，對商混行業的發展將會產生深遠的影響。

2 國內外商混企業發展綠色高性能混凝土情況

國外的商品混凝土行業巨頭十分重視綠色高性能混凝土的發展，西麥斯(CEMEX )在建筑行業成為首家為客戶提供主要產品全面碳含量信息的公司，為發展綠色預拌混凝土產品創造了條件，并于2011 年4 月向市場推出其首個全球預拌混凝土品牌——Promptis，2012 年1 月推出第二個全球預拌混凝土品牌——Hidratium，分別為早強型、能夠快速拆模的混凝土和免養護混凝土，已經在法國、英國、愛爾蘭、西班牙和克羅地亞等國家得到應用。拉法基（Lafage）研發的新一代綠色混凝土兼備低熱傳導性和高力學強度，抗壓強度6 至8 倍于普通混凝土，抗折強度10 倍于普通混凝土，在耐久性方面100 倍于標準指標。這些新型綠色混凝土所具有的熱工性能提高了住宅舒適度，減少了空調和采暖的使用，在可持續發展建筑解決方案中發揮了顯著作用。

國內商品混凝土企業中建商砼在綠色高性能混凝土研究方面走得較早，取得了一定成績。該公司打造了全國首家“中國建筑綠色混凝土產業示范基地”，將生產各環節有機的結合在一起。該公司通過大力開展科技創新及科技成果轉化工作，已建立綠色高性能混凝土減水劑配套產業、綠色高性能礦物超細粉配套產業及環保型混凝土生產基地。

3 商混企業發展綠色高性能混凝土關鍵技術

對于商混企業，要有效地發展綠色高性能混凝土，要在原材料性能質量控制、配合比設計、變形和開裂防治等方面做具體研究。

3.1 原材料控制

3.1.1 水泥

水泥性能對綠色高性能混凝土影響重大，主要在于水泥熟料礦物組成和水泥細度等方面。

水泥熟料主要礦物組成情況在早期水化熱、與減水劑相容性等方面直接影響了高性能混凝土性能。從耐久性角度分析，應盡量降低C3A 和C3S 的含量，適當增加C2S 的含量。

在水泥細度上，人們往往存在一個誤區，認為水泥越細，混凝土強度越高。但實際上，水泥磨的越細，早期強度發展越快，但馬上就被耗盡，后期強度反而提高不快；而且越細的水泥需水量也越大，與外加劑相容性越差，水化熱越大，混凝土容易開裂，因此高性能混凝土對于水泥細度的要求也應是適可而止。

3.1.2 骨料

骨料是混凝土的主要組分，一般天然骨料的強度，對于目前常用的混凝土強度等級（C50 以下）來說其實是足夠的，高性能混凝土更加看重骨料顆粒級配和粒形。

此外，骨料的其他性能如吸水率、熱膨脹系數等對混凝土耐久性有著重要影響，所以配制高性能混凝土的骨料要綜合考慮各方面情況。

骨料的有害雜質，如泥土、細屑、硫酸鹽和有機雜質等，必須及時處理，對于重要工程的混凝土所使用的粗骨料，應進行堿活性檢驗，降低堿——骨料反應的發生概率。

3.1.3 摻合料

高性能混凝土中，摻合料的使用起到至關重要的作用。如果在高性能混凝土中加入磨細礦渣、優質粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料，就可以減少水泥用量，減少碳排放，并有效改善混凝土耐久性。

但是粉煤灰等摻合料在使用過程中，也要根據不同混凝土的強度等級、水膠比、結構尺寸等要求來制備不同活性的礦物摻合料。

未來，綠色高性能混凝土需要的摻合料將向高細度、低需水比、低活性方向發展。

3.2 高性能混凝土配合比設計

高性能混凝土配合比設計是高性能混凝土技術的關鍵。具體要做到采用低水膠比、大流動性設計指標和廣泛應用高性能外加劑和礦物超細粉。國內外對于高性能混凝土配合比有吳中偉院士提出的簡易配合比設計方法，臺灣科技大學黃兆龍教授提出的致密配比方法，清華大學廉慧珍教授提出的據以飽和面干骨料的配合比設計方法，中國礦業大學王棟民教授及武漢理工大學陳建奎教授提出的全計算配合比設計方法等。

其實選用哪種配合比設計方法都不重要，重要的是考慮和常規混凝土配合比設計不同，重點針對高性能混凝土的耐久性指標（抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性、抗堿骨料反應、抗氯離子滲透性）進行全面分析，此外還要對現行的《普通混凝土配合比設計規程》進行合理調整，加大粉煤灰和礦渣粉應用的比重。

3.3 高性能混凝土變形和開裂的防治措施

高性能混凝土在具體應用中，著重要解決好由于采用較高的水泥用量引起的混凝土干縮問題、進一步水化造成的裂紋問題、由于高強度帶來的脆性問題等。

為了抵御高性能混凝土變形，在混凝土強度設計時要嚴格按規范考慮短期荷載作用下變形和長期荷載作用下變形（徐變）的影響因素，這樣可以降低混凝土內部溫度應力和收縮應力，減弱混凝土開裂現象；此外對于商品混凝土應用到工程部位之后，必須告誡和督導施工單位實行及時和充分的濕養護，減少混凝土早期開裂。

4 對商混企業發展綠色高性能混凝土建議

4.1 樹立長遠觀念

商混行業中，盡管大量強度低、性能差的混凝土充斥其間，短時間內獲得了較大收益，但長遠來看，綠色高性能混凝土才是商品混凝土的主要發展方向。未來商品混凝土企業之間的競爭，將主要是技術優勢和管理優勢之間的競爭，而技術優勢的競爭具有不可復制和不可替代性。因此需要廣大的商混企業高屋建瓴，克服思想狹隘觀念，積極主動發展綠色高性能混凝土。

4.2 提高研發能力

發展高性能混凝土不能僅僅依靠大學和科研機構，還要依靠廣大的商品混凝土企業。商混企業有第一線使用綠色高性能混凝土的有利條件，最了解用戶需求和產品特點，最有可能在產品研發上標新立異。未來的商品混凝土企業要逐步提高研發能力，推出不同性能的產品，提高產品的適用性。

在高性能混凝土研發過程中，最關鍵的是要緊緊和市場需求聯系在一起，這是商混企業和科研機構研發的重大區別，其次商混企業研發還要注重產品的經濟性，綜合考慮產品的投資收益。

4.3 開展行業協作

商品混凝土企業之間主要是競爭的關系，但也有合作的關系。對于綠色高性能混凝土這一新生事物而言，更需要廣大的商混企業之間互相交流，互通有無。

通過行業協會能把各個企業的力量凝聚在一起，使綠色高性能混凝土的推廣應用有更廣泛的支撐，使其發展駛入快車道。