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绿色高性能混凝土的理念与实践宋少民BUCEA现代混凝土产业和技术正处于变革时期现代混凝土是一个崭新的世界在外加剂技术创新和发展的强大推动下，现代混凝土技术的内涵和产业的面貌正发生着深刻的变化。现代混凝土对于胶凝材料的要求现代混凝土对于砂石骨料的要求现代混凝土科学和技术的新范式近年来，混凝土产业面临许多困难，可谓山雨欲来风满楼；鲁迅先生在《呐喊》中的经典语录：不在沉默中爆发，就在沉默中灭亡。国家目前正积极鼓励产业和技术转型升级，推进供给侧改革。国家领导层开始关注高性能混凝土技术的广泛应用。在保护生态环境，合理利用资源，推进低碳可持续发展的大背景下，我们混凝土产业和技术发展的方向和途径，是值得认真思考的重大课题。困境中的思考2017年，不到一个月的时间里，《人民日报》两次发文诟病“最低价中标”，实为罕见！建设工程质量因“最低价中标”问题频发，使得整个行业怨声载道，也在给业内人士敲响警钟：“最低价中标”原则一天不变，行业就很难有什么工匠精神，更不要说什么中国品牌！”“最低价中标”在人民日报牵头下成众矢之的，是转型升级的拦路虎。来自人民日报的好声音助长以次充好，言行不一，导致优汰劣胜引发低质烂价，赶工期甚至埋下安全隐患影响企业提高质量和创新研发的积极性混凝土的道德混凝土的大道在自然中领悟，找到正确的成长之道和长久之道，实现循环之道；混凝土的大德，在人心中追求，要德配天地，有敬天之德，惠人之德，做到天人合一。优质优价、合理工期是前提和正确方向推进绿色高性能混凝土技术是正确途径秉承新理念，建立新体系和模式是任务高性能混凝土的定义指南关于高性能混凝土的定义：以工程设计和施工对混凝土性能的特点要求为总体目标，合理选用优质常规原材料，掺加外加剂和合理掺量的矿物掺和料，采用较低的水胶比并优化配合比，通过绿色和预拌生产方式及严格的施工措施，具有优异综合性能的混凝土。绿色高性能混凝土以较低硅酸盐水泥熟料体系粉体为胶凝材料，充分利用工业固体废弃物和低品质天然资源为原料组分的高性能混凝土。理解高性能混凝土1、高性能混凝土不是混凝土的一个品种又是一个品种；2、高性能混凝土不是混凝土搅拌站可以独立生产的；3、高性能混凝土是在结构中实现的目标；4、高性能混凝土可以提高原料成本，延长工期；5、高性能混凝土必须高匀质性；6、高性能混凝土不一定高强；7、特定环境中良好的体积稳定性和耐久性；8、高性能混凝土制备中注重控制浆骨比；9、施工是实现高性能混凝土最后、最重要的环节；10、高性能混凝土要有工程所需要的特定高性能；11、高性能混凝土注重配合比优化。HPC制备技术关键是实现对用水量的控制绿色高性能混凝土是一场从材料到结构的科学革命，是基于现代混凝土技术平台，需要建立新的范式；我们不要辜负现代混凝土新技术平台带给我们的机会；没有一成不变的真理，只有与时俱进的认知。需要我们有新理念、勇气和行动。打造新技术体系和平台BUCEA绿色高性能混凝土理念和技术要点大胶凝材料的理念胶凝材料不再是以水泥为唯一组分或绝对组分，而是由水泥和掺和料组成，掺合料也不一定都有活性。我们需要树立大胶凝材料的理念。一个“大”代表格局。现代混凝土的格局，这其中有丰富的内涵，需要对现代混凝土的深刻理解和大视野。高性能混凝土和高标号水泥同时出现在文件中我们小学第九册课本中的课文《刻舟求剑》，这个故事比喻事物已经发生变化，仍静止地看待问题。情况变化了，解决问题的方法、手段也要随之变化，否则就会失败。现实中、行业中其实刻舟求剑之人并不少。强度等级高的水泥质量更好高强水泥对于高性能混凝土更有利，是保障措施这种做法的背后观点大胶凝材料的理念在低水胶比下粉体的填充与堆积拉近了粒子间距增大了分子间力水化后生成的纳米级大小的凝胶粒子群和钙矾石等水化产物的胶凝性强度的构成混凝土强度对胶凝材料活性依赖大大降低大胶凝材料的理念策尼特设备制砖的启示大胶凝材料的理念序号水胶比砂水水泥粉煤灰硅灰石灰石粉钢渣炉渣钢纤维外加剂10.16125015449525016500851602320.161396134351250140101001601730.161396134279250140977201601740.16139613418027014010014801601750.1613961349935615899126016017大掺量矿物掺合料活性粉末混凝土研究的启示大胶凝材料的理念水泥279kg/m3组强度达到R140在5000倍和15000倍电镜下，我们可以看到骨料与水泥基凝胶体结合非常紧密。界面的粘结完美，堪称“融为一体”大胶凝材料的理念MixC*FA*GL**TotalBinderAggregate(MaxSize18mm)kg/m2Water(kg/m3)Admixture(%bytotalbinder)W/CWC+FAWC+FA+GL(kg/m3)VMASuper-plasticizerA152—38153317881530.0381.141.011.010.29B1535131952317921540.0391.301.010.760.30C15110125450617771520.0401.661.010.610.30D15115119249417781520.0412.041.010.510.31*C=PortlandCement;FA=FlyAsh;GL=GroundLimestone;TotalBinder=C+FA+GL大胶凝材料的理念活性的要求和易性的要求稳定性的要求混凝土对胶凝材料的多元要求对于粉体组分的作用需要重新审视和定位固体废弃物微粉可以构成现代胶凝材料的组分之一大胶凝材料的理念超细石灰石粉的掺加对RPC拌和物黏度的影响60000180002500045000500105002050030500405005050060500705000%8%17%26%超细石灰石粉掺量黏度（mPa·S）大胶凝材料的理念大胶凝材料的理念目前，我们的许多标准中对于胶凝材料的定义基本是指水泥和矿物掺合料；而我们掺合料的定义是包括非活性矿物粉体的，所以说顺理成章，非活性掺合料应该是胶凝材料组分之一。因此我们没有必要在胶凝材料之外再搞个“粉”，也就是说不要再搞水粉比了。大胶凝材料就是说粉体即胶凝材料，否则我们水胶比和强度的对应关系，将很难继续维系。石灰石粉成为混凝土矿物掺合料5%GBT51003矿物掺合料应用技术规范(旧标准)石灰石粉成为混凝土矿物掺合料GBT51003矿物掺合料应用技术规范(新标准)矿物掺合料家族中已经有了非活性掺合料的身影石灰石粉不是好东西吗？有专家认为石灰石粉影响混凝土和易性石灰石粉活性低，会影响混凝土强度石灰石粉会影响混凝土抗硫酸盐性能石灰石粉会影响混凝土抗抗冻性石灰石粉影响混凝土体积稳定性技术优势石灰石粉可以提高混凝土流动性石灰石粉可以降低和控制水化温升石灰石粉对混凝土强度影响不大石灰石粉和低品质粉煤灰的复合石灰石粉显著降低高强混凝土粘性其实这个世界上难有放之四海皆准的材料，也难有没有缺点的技术。在强调资源合理利用，保护生态环境的时代要求下，在现代混凝土新技术平台上，我们应该秉承采用合适之法，将材料用到合适之处的理念。必须强调的是石灰石粉不是泥，它可以和水泥、粉煤灰等组分协同形成硬化结构。我的几个观点关于硫酸盐腐蚀应用技术原则大量掺加后期强度增长率低，适量掺加影响不大。低温硫酸盐环境须警惕，关键是水胶比和掺量。和其他掺合料复掺，阈值是25%，控制水胶比。关于强度我的几个观点大胶凝材料的理念积极推动新型低碳胶凝材料的研发、标准化建设、生产和实践，必须考虑除强度外的技术性能，如标准稠度和开裂敏感性。需要抑制水泥不断追求高强而忽略其他技术性能的倾向，全行业树立水泥必须为混凝土服务的意识。胶砂试验配比0246810123d7d28d56d强度/MPa龄期/d胶砂抗折强度0%S10525%S10530%S10550%S10575%S105100%S105S105矿渣粉等量替代水泥使胶砂的早期抗折强度有所降低，但是后期抗折强度明显提高，28d以后，所有掺S105矿渣粉的胶砂组（替代率为100%组除外）的抗折强度远高于基准胶砂组。随着S105的加入，除S105矿渣粉替代率为25%的组以外，胶砂的3d抗压强度有所降低，但是7d以后，替代率在50%以内的所有组的抗压强度都高于基准组。S105矿渣粉替代水泥替代率为75%的胶砂组的抗压强度低于基准组。用S105矿渣粉完全替代水泥的胶砂组的抗压强度基本为零。在低熟料胶砂体系中，超细矿渣粉的作用是显而易见的随着S105矿渣粉替代水泥掺量的增加，在替代率为75%以内，混凝土的抗压强度呈增长趋势。所有掺量S105矿渣粉的混凝土组的各个龄期的抗压强度都要高于基准组。掺量为75%的28d强度为40MPa，满足强度要求随着S105矿渣粉替代水泥的替代率的增加，C50混凝土的抗压强度先增长后下降，在替代率为50%时抗压强度最大。在替代率为50%时C50混凝土的28d强度接近80MPa，替代率为75%时，28d抗压强度下降为68.8MPa，虽略低于基准组，且能满足C60混凝土强度要求。高品质骨料的理念建筑砂石质量问题已经严重制约现代混凝土技术效果，成为影响混凝土技术进步和工程质量的瓶颈。不解决砂石质量问题，难以叩开绿色高性能混凝土之门。现代混凝土技术和产业发展的两大物质基础，一是粉体，二是骨料。粉体有了大视野，骨料就要追求高品质。高品质骨料的理念•推进高性能混凝土是解决混凝土产业和技术转型升级，保证和提高建筑工程质量的重要的抓手和途径，也是砂石骨料产业转型升级的重要机会和方向。是我们适时提出高品质骨料的概念，编制高性能混凝土用骨料标准的直接背景。•《中国大百科全书》（第三版）骨料部分增加的主要条目机制砂高品质骨料再生骨料高品质骨料的理念高品质混凝土骨料骨料的高品质包括品性和质量，如颗粒级配、颗粒形状、坚固性、吸水率等主要技术指标优于已有国家标准中的Ⅰ类砂、石要求，以满足高性能混凝土拌和物良好施工性能要求的前提下，控制较低的浆骨比以稳定混凝土体积，降低开裂敏感性，满足耐久性要求。高品质骨料的理念高品质骨料的理念也是石灰岩的图片高品质骨料的理念不要认为粗骨料不重要粗骨料是混凝土配制技术的上游中的上游，也就是说混凝土制备是由堆石子开始的。要更严格控制粗骨料的颗粒形状提出不规则颗粒概念和检测方法要保证粗骨料有良好的级配分仓储存，分别计量，低空隙率坚固性和吸水率是重要指标明确坚固性差、吸水率过高的问题高品质骨料的理念高品质骨料的理念做好机制砂是核心问题大自然馈赠我们很多河流和砂子，我们太贪心，用完了砂子，毁了河道。不论我们是否愿意，我们必须面对使用机制砂建设的新时期。机制砂问题多多，关键是级配问题、粒形问题以及石粉问题没有解决好。机制砂质量问题直接影响着在混凝土中的广泛应用，是必须解决的课题。高品质骨料的理念人工砂是指机制砂和混合砂，混合砂是指将天然砂、尾矿砂与机制砂混合形成的细骨料。钙质机制砂以碳酸钙为主要成分的砂。相对效果比较好，石粉也好用。硅质机制砂以二氧化硅为主要成分的砂。情况比较复杂，差异很大。高品质骨料的理念高吸附性机制砂机制砂尤其是150μm以下颗粒具有较高吸附性，石粉亚甲蓝值大于1.4，导致混凝土制备过程中外加剂用量显著增大，拌和物和易性不良的硅质机制砂。➢砂的比粒度Specificgranularity将砂看做球形，相同质量的每一粒级砂的粒径均比相邻粒级砂的粒径相差1/2，称作比表面积指数①。比粒度即各粒级分级筛余与相应响应比表面积指数的乘积。51高品质骨料的理念52附注：①以2.36-4.75mm粒级的表面积指数为1计算②砂子比粒度按下表计算粒径＞4.75mm2.36-4.75mm1.18-2.36mm0.6-1.18mm0.3-0.6mm0.15-0.30mm比表面积指数1/2124816分级筛余（%）a1a2a3a4a5a6砂子比粒度=(1/2)a1+a2+2a3+4a4+8a5+16a6高品质骨料的理念骨料的技术要求（粗骨料）➢粗骨料粒形要求