張希黔1，王軍2
1.中國(guó)建筑工程總公司施工技術(shù)專業(yè)委員會(huì)；2.中建商品混凝土公司
摘要：依托重大建筑工程項(xiàng)目，綜述現(xiàn)代混凝土技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用現(xiàn)狀，主要包括：C100、C120高強(qiáng)高性能混凝土在超高層建筑工程中的研究與應(yīng)用；超大體積混凝土水化進(jìn)程的研究在典型工程中的應(yīng)用；鋼板剪力墻混凝土裂縫控制的試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用；綠色混凝土的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用；預(yù)拌混凝土綠色化生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代混凝土，建筑工程，研究與應(yīng)用，綜述
1 高強(qiáng)高性能混凝土在超高層建筑工程中的研究與應(yīng)用
1.1 C100混凝土在廣州西塔工程中的研究與應(yīng)用
廣州西塔項(xiàng)目（圖1.1）成功將C100混凝土超高泵送至411米高度。該項(xiàng)目總建筑面積約45 萬(wàn) m2，高度為432 m，地下 4 層，地上103層。主塔樓為鋼筋混凝土核心筒和鋼結(jié)構(gòu)斜交網(wǎng)架組成的筒中筒結(jié)構(gòu)。
C100混凝土為了達(dá)到超高強(qiáng)度、高耐久性要求，單方用水量很低，其流動(dòng)性的產(chǎn)生主要依靠高效減水劑的強(qiáng)吸附分散作用，但由于膠凝材料用量大，W/B低，導(dǎo)致混凝土拌合物的粘性極大，泵送壓力大大超過(guò)現(xiàn)有設(shè)備所能達(dá)到的程度。
配制C100的UHPC（超高性能混凝土）及UHP-SCC（超高性能自密實(shí)混凝土）并滿足超高泵送的技術(shù)要求，必須要解決的問(wèn)題有：
（1） 低W/B與大流動(dòng)性之間的矛盾；
（2） 拌合物高粘度與易流動(dòng)的矛盾；
（3） 高壓泵送與抗泌水、離析分層的矛盾；
（4） 高溫施工、長(zhǎng)距離運(yùn)輸、超高泵送與長(zhǎng)時(shí)間保塑的矛盾；
（5） 泵送設(shè)備研發(fā)等。
圖1.1 廣州西塔效果圖
依托該項(xiàng)目，主要進(jìn)行了以下研究工作：
（1） 通過(guò)進(jìn)行混凝土原材料優(yōu)選及搭配比例的控制、配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化、混凝土力學(xué)性能、耐久性能等內(nèi)容的系統(tǒng)研究，成功研制出大流動(dòng)性C100 UHPC，并采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)配制了自密實(shí)性能良好的C100UHP-SCC；
（2） 研發(fā)了混凝土出口壓力最大達(dá)40MPa的泵機(jī)，成功將上述混凝土進(jìn)行了411m超高泵送；
（3） 對(duì)泵機(jī)的選位、水平泵管的長(zhǎng)度及平面布置、豎向彎頭設(shè)置、單元泵管固定節(jié)點(diǎn)及其他各種特殊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，保證泵送系統(tǒng)合理可靠，避免因非硬件問(wèn)題帶來(lái)堵管、爆管等泵送施工事故，其選用 φ125mm，壁厚 12mm 的耐高壓泵管，泵管設(shè)計(jì)計(jì)算按照 5 萬(wàn) m3壽命考慮，保證泵管一次布設(shè)能完成主塔樓所有混凝土泵送工作。
1.2 C120混凝土在深圳京基金融中心工程中的研究與應(yīng)用
深圳京基金融中心項(xiàng)目（圖1.2）是深圳新的地標(biāo)性建筑，位于深圳市羅湖區(qū)蔡屋圍，項(xiàng)目占地面積4.2 萬(wàn)m2，總建筑面積約60萬(wàn) m2，主樓深圳京基100 大廈高 441.8m，地下4 層、地上100層。
主樓核心筒剪力墻柱和外框鋼柱主要由C60、C80高強(qiáng)高性能混凝土經(jīng)超高泵送而成，其中C60混凝土最高需泵送至 427.33m。
在上述 C60、C80 超高性能混凝土大量應(yīng)用的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)、外混凝土配制及泵送技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)使用常規(guī)商品混凝土所用原材料，進(jìn)行 C120 超高性能混凝土的研制，并進(jìn)行超400 米以上的超高泵送。
圖1.2 深圳京基金融中心
主要進(jìn)行了以下研究?jī)?nèi)容：
（1） 通過(guò)使用商品混凝土攪拌站常用原材料，配合微珠超細(xì)粉技術(shù)來(lái)配制超高強(qiáng)度、高性能混凝土；
（2） 通過(guò)使用聚丙烯纖維以及膨脹劑，提高混凝土的斷裂韌性及耐火性能，以及抑制混凝土收縮；
（3） 通過(guò)使用特種功能外加劑，保持混凝土保塑時(shí)間達(dá)到3h以上，并控制混凝土粘性，使之能夠進(jìn)行400米以上米超高泵送；
（4） 海砂使用技術(shù)研究
通過(guò)使用淡化海砂以及在粉料中摻入氯離子吸附劑，研究海砂資源化的問(wèn)題。研究中使用的海砂為深圳周邊海灘的海砂，由砂廠直接處理后供應(yīng)給商品混凝土攪拌站經(jīng)過(guò)淡化工藝后，海砂的質(zhì)量比較穩(wěn)定，取樣檢驗(yàn)測(cè)得淡化海砂的砂中氯離子含量為0.024%，低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的要求。
2 超大體積混凝土水化進(jìn)程的研究在典型工程中的應(yīng)用
2.1中央電視臺(tái)新臺(tái)址超大體積混凝土工程
CCTV 主樓整個(gè)基坑南北長(zhǎng)292.7m，東西寬219.7m，基礎(chǔ)型式為樁－筏結(jié)構(gòu)。底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40R60；抗?jié)B等級(jí)為0.8MPa。塔Ⅰ底板厚度為4.5m、6.0m、7.0m、10.8m 不等，一次澆筑混凝土量為3.9 萬(wàn)m3；塔Ⅱ底板厚度為4.5m、6.0m、10.9m 不等，一次澆筑混凝土量為3.3 萬(wàn)m3。
該項(xiàng)目主要進(jìn)行了以下研究：
（1） 超大摻量粉煤灰技術(shù)的應(yīng)用研究
為了減少水泥用量，對(duì)粉煤灰取代率分別選擇20%、30%、40%、50%、60%分別進(jìn)行了試驗(yàn)，超量系數(shù)1.1，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)。通過(guò)多輪試拌和試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)針對(duì)工作性能的調(diào)整、篩選后，最終選用基準(zhǔn)配合比如表1所示。
表2.1底板混凝土基準(zhǔn)配合比
水
水泥
砂
石
粉煤灰
減水劑
水灰比
基準(zhǔn)
水泥
砂率
155
200
810
1039
196
3.96
0.41
378
42%
（2） 主樓底板混凝土的溫度及應(yīng)力場(chǎng)分析
通過(guò)采用 ANSYS 軟件對(duì)CCTV 主樓底板混凝土澆注完成后溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬分析計(jì)算，提出基于成熟度方法的溫度場(chǎng)計(jì)算方法，得到不同時(shí)刻的最大溫度應(yīng)力值，底板3d的溫度及應(yīng)力分布情況分別如圖2.1和2.2所示，利用這個(gè)結(jié)果可以預(yù)測(cè)最先出現(xiàn)裂縫的位置，供預(yù)防溫度裂縫來(lái)參考。
澆筑在冬季進(jìn)行，澆筑完成后進(jìn)行收面、抹壓平整之后應(yīng)盡快覆蓋保溫。根據(jù)混凝土保溫方案，首先覆蓋一層塑料布進(jìn)行保濕，然后覆蓋三層阻燃保溫被，最上層覆蓋苫布一層，保證保溫層的整體性。
對(duì)墻柱頭等特殊部位，為保證沒(méi)有冷橋，采取插筋外掛保溫被、內(nèi)部覆蓋的措施，保證節(jié)點(diǎn)保溫。根據(jù)測(cè)溫情況，對(duì)保溫層厚度進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。根據(jù)最終測(cè)溫結(jié)果，塔樓混凝土底板最高溫度為61°，經(jīng)觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生。
2.2天津117工程大底板施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用
天津117大廈底板下口尺寸為86.2m×86.2m,上口尺寸為100.8m×100.8m，超厚底板成倒棱臺(tái)型，底板配筋分為5種，底板混凝土為C50P8。塔樓區(qū)域（D區(qū)）底板厚6.5m，混凝土總量約65000m3，于2011年12月中下旬一次澆筑成型。其主要研究工作如下：
（1）混凝土配合比的設(shè)計(jì)優(yōu)化
在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中采用高摻量礦物摻合料雙摻技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)粉煤灰，礦粉選用 S95 級(jí)礦粉。
配合比的設(shè)計(jì)與計(jì)算到系列配合比的試配，再到配合比的初選和優(yōu)化，在保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度﹑均勻性﹑耐久性和施工要求的前提下，從混凝土的工作性能、凝結(jié)時(shí)間、水化熱等多個(gè)因素綜合考慮，經(jīng)過(guò)連續(xù) 7個(gè)月的反復(fù)技術(shù)論證、試配和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，最終確定施工配合比如表2.2所示。
表 2.2 C50底板混凝土配合比 kg/m3
水泥
粉煤灰
礦粉
砂
石
水
外加劑
250
100
117
697
1090
158
4.7
（2）入模溫度及保溫覆蓋層的確定
通過(guò)熱工計(jì)算，混凝土早期溫度上升很快，2d時(shí)達(dá)到最高溫度的92%，為保證混凝土內(nèi)部的最高溫度不超過(guò)75℃，需控制混凝土的人模溫度不大于10℃。
由于底板比較厚，混凝土中心溫度最高值較高，且由于冬季施工期間，大氣溫度較低，為了能保證混凝土表面溫度與中心溫度的溫差能在25℃以下，保溫材料需采用導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料，最終采用2層薄膜+3層保溫層（草簾被、毛氈被和巖棉被）的覆蓋保溫形式（圖2.2）。
（3）混凝土溫度監(jiān)測(cè)
采用無(wú)線大體積混凝土測(cè)溫儀，布點(diǎn)按平面測(cè)溫點(diǎn)和立面測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行布置。通過(guò)預(yù)埋探頭監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫升，明確混凝土在強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程中，內(nèi)部溫度場(chǎng)分布和溫度梯度變化，分別計(jì)算各降溫階段的混凝土溫度收縮拉應(yīng)力，掌握混凝土在強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程中內(nèi)部溫度場(chǎng)分布情況及應(yīng)力變化情況，合理調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，有效的控制內(nèi)外溫差及降溫速率。底板4號(hào)測(cè)點(diǎn)測(cè)溫曲線如圖2.3所示。
圖2.3 D區(qū)4號(hào)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線
溫度監(jiān)測(cè)結(jié)束后對(duì)混凝土進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫。
2.3深圳京基金融中心大體積混凝土工程
深圳京基金融中心大底板設(shè)計(jì)厚度為4.5 米，長(zhǎng)度為67.5 米，寬度為57.3 米，總面積
3868m2，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50P10。
該工程底板高強(qiáng)大體積混凝土，主要對(duì)以下幾方面進(jìn)行研究，從而保證了混凝土的質(zhì)量。
（1） 大底板混凝土采用90 天強(qiáng)度。為了最大限度地降低混凝土的中心最大絕熱溫升，決定增大混凝土的粉煤灰摻量，充分利用粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)多次試配及專家論證，確定了優(yōu)化后的C50S10 混凝土配合比總的膠凝材料用量為400kg/m3，其中水泥用量?jī)H為200 kg/m3，強(qiáng)度驗(yàn)收齡期為90d。
（2） 采用緩凝技術(shù)使混凝土的初凝時(shí)間達(dá)20 小時(shí)，保證了大面積施工的連續(xù)性和混凝土的完整性。
（3） 為了減少混凝土蓄水養(yǎng)護(hù)對(duì)后期施工的影響，采取了兩層塑料薄膜加兩層麻袋的養(yǎng)護(hù)措施，在控制大體積混凝土溫度的同時(shí)，有選擇地進(jìn)行后期的測(cè)量放線及主體結(jié)構(gòu)施工，與采用蓄水養(yǎng)護(hù)相比，加快了工程進(jìn)度。
（4） 同樣采用溫度監(jiān)測(cè)的方式，對(duì)大體積混凝土進(jìn)行里表溫差及降溫速率的控制，從而調(diào)整養(yǎng)護(hù)覆蓋措施，保證混凝土質(zhì)量的完整性。
3 鋼板剪力墻混凝土裂縫控制的試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用
3.1天津117工程的試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用
該工程主塔樓結(jié)構(gòu)形式為巨型框架-核心筒-巨型斜撐結(jié)構(gòu)，總部辦公樓為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（H型鋼骨混凝土柱）。主塔樓核心筒內(nèi)采用內(nèi)含鋼板（鋼骨）的型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，如圖3.1所示。
鋼板剪力墻由L1～L36、L114M2～TOP，標(biāo)高為0.55m～190.3m、559.5m～596.2m。鋼板剪力墻總高度227米，約占塔樓總高度的2/5；鋼板最厚達(dá)70mm，所有的焊縫均要求全熔透焊，不允許螺栓連接；剪力墻鋼筋直徑大，且非常密集。
鋼板混凝土組合剪力墻體系中的鋼板及型鋼梁、柱剛度大、構(gòu)造復(fù)雜，且早齡期混凝土的彈性模量遠(yuǎn)低于鋼材的彈性模量，鋼材不會(huì)隨混凝土一同收縮變形，這使得組合墻體中的混凝土的收縮受到較傳統(tǒng)剪力墻更大、更富足的約束，因此鋼板混凝土組合剪力墻較傳統(tǒng)剪力墻更易開(kāi)裂，更易形成早期的非結(jié)構(gòu)性裂縫。依托該工程研究了鋼板剪力墻裂縫綜合控制技術(shù)，主要包括設(shè)計(jì)計(jì)算及構(gòu)造措施；低收縮高性能混凝土的研制；保溫、加熱、養(yǎng)護(hù)等施工措施技術(shù)及鋼筋、混凝土、鋼板、栓釘?shù)热轿槐O(jiān)測(cè)技術(shù)。
圖3.1 天津117結(jié)構(gòu)形式效果圖
3.2武漢中心工程的試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用
武漢中心塔樓地上部分88層，總建筑高度438m，地上建筑面積271770㎡，總建筑面積353800m2。武漢中心工程鋼板-混凝土組合剪力墻從地下室底板頂至F12層，核心筒平面形狀為矩形，鋼板-混凝土組合剪力墻在地下室部分其中三個(gè)角有外伸段，在首層樓板處所有外伸段封頭，上部呈現(xiàn)規(guī)則矩形形狀，地上部分總高度54.550m。地上部分組合剪力墻如圖3.2所示。
圖3.2 地上部分組合剪力墻三維圖
武漢中心工程組合剪力墻混凝土墻體最厚為1200mm，組合剪力墻混凝土為C60自密實(shí)混凝土，墻體混凝土強(qiáng)度高、黏度大，鋼筋密集，導(dǎo)致混凝土澆筑困難，同時(shí)在智能型施工平臺(tái)段，帶模養(yǎng)護(hù)的時(shí)間非常短，給墻體養(yǎng)護(hù)帶來(lái)較大的困難。
混凝土的水化熱及自收縮、鋼筋的連接構(gòu)造、鋼板與混凝土間的熱學(xué)性能差異等容易導(dǎo)致墻體開(kāi)裂，如何通過(guò)構(gòu)造措施的優(yōu)化降低墻體開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)是保證武漢中心工程組合剪力墻施工質(zhì)量的難點(diǎn)和關(guān)鍵。需通過(guò)配合比的設(shè)計(jì)確?；炷亮鲃?dòng)性及均勻性，同時(shí)還要降低混凝土的水化熱和自收縮，減小墻體開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
依托該項(xiàng)目，針對(duì)鋼板-混凝土組合剪力墻結(jié)構(gòu)易開(kāi)裂的特點(diǎn)，開(kāi)展一系列對(duì)比試驗(yàn)，研究鋼板-混凝土組合剪力墻開(kāi)裂部分誘因，并結(jié)合工程實(shí)際情況提出具體的控制措施。
針對(duì)自密實(shí)混凝土的制備，結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)原材料優(yōu)選、充分對(duì)比試驗(yàn)等，以低熱低收縮為目標(biāo)，不斷優(yōu)化配合比，制備出符合鋼板-混凝土組合剪力墻的低熱低收縮高強(qiáng)自密實(shí)混凝土。
4 綠色混凝土的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
4.1再生骨料混凝土
再生骨料（圖4.1）是將廢棄混凝土破碎、清洗、篩分分級(jí)且按照一定的比例相互配合后得到的骨料，利用再生骨料制備的混凝土稱為再生骨料混凝土，利用再生骨料制備的植被混凝土稱為再生骨料植被混凝土。再生骨料混凝土的發(fā)展和應(yīng)用不僅可節(jié)省大量廢棄混凝土的清理費(fèi)用和處理費(fèi)用，而且減少了混凝土工業(yè)對(duì)天然砂石的開(kāi)采，從根本上解決了天然骨料日益匱乏和大量砂石開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，保證了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，具有的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
主要研究?jī)?nèi)容如下：
（1） 通過(guò)對(duì)再生骨料的吸水率、壓碎指標(biāo)和孔隙率等基本性能進(jìn)行研究，成功研發(fā)各種強(qiáng)度等級(jí)（C30、C35、C40、C45、C50）的大坍落度高性能再生骨料混凝土。
（2） 對(duì)大坍落度高性能再生骨料混凝土的配制和施工性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)綠色高性能再生骨料混凝土的力學(xué)性能以及彈性模量進(jìn)行測(cè)試和分析，建立軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度之間關(guān)系以及彈性模量與立方體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系。
（3） 通過(guò)電鏡和巖相分析等微觀手段，運(yùn)用現(xiàn)代微觀測(cè)試設(shè)備，對(duì)高性能再生骨料混凝土的水化產(chǎn)物、水泥石與骨料界面過(guò)渡區(qū)的形貌等微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并與高性能天然骨料混凝土進(jìn)行對(duì)比研究，提出了在新舊水泥石界面處，再生骨料混凝土形成一個(gè)由原天然骨料與舊水泥石界面和新舊水泥石界面的雙層界面的觀點(diǎn)。
（4） 通過(guò)試驗(yàn)獲得高性能再生骨料混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)€，建立高性能再生骨料混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變本構(gòu)模型。
（5） 對(duì)高性能再生骨料混凝土的抗氯離子滲透性進(jìn)行試驗(yàn)研究，并將高性能再生骨料混凝土與高性能天然骨料混凝土的抗氯離子滲透性進(jìn)行對(duì)比分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，再生骨料配制的混凝土抗氯離子滲透性能較天然骨料差，但是仍具有較好的抗氯離子滲透性能。
（6） 成功利用再生骨料制備綠色植被混凝土，觀察植物的生長(zhǎng)情況，通過(guò)種植試驗(yàn)驗(yàn)證，植物長(zhǎng)勢(shì)良好。
4.2輕骨料混凝土
輕骨料混凝土是用輕粗骨料、輕砂（或普通砂）配制的混凝土，其密度一般為800～1950 kg/m3，比普通混凝土密度小20～60％，可以顯著降低建筑綜合成本。
輕骨料混凝土的技術(shù)難點(diǎn)主要有：
（1） 其使用的骨料一般為頁(yè)巖、粉煤灰、淤泥等工業(yè)廢料燒制而成，內(nèi)部有很多空隙，密度很?。?00～800kg/m3），在新拌混凝土的水泥漿中極易上浮使混凝土離析、分層，勻質(zhì)性差，密度較小時(shí)表現(xiàn)更明顯（圖4.2和圖4.3）；
（2） 其多孔的特性也容易在泵送過(guò)程中吸入水分導(dǎo)致可泵性差，泵送施工難以實(shí)現(xiàn)，尤其是用于超高層施工；
（3） 由于這種骨料強(qiáng)度遠(yuǎn)低于普通骨料，配制高強(qiáng)度混凝土很困難，這都限制了輕骨料混凝土的推廣應(yīng)用。
其主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
（1）通過(guò)分析和研究輕骨料混凝土的內(nèi)外分層機(jī)理，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上應(yīng)用流體力學(xué)原理推導(dǎo)出輕骨料在混凝土中的運(yùn)動(dòng)方程，探討輕骨料混凝土勻質(zhì)性控制的機(jī)理和方法。
（2）利用地方原材料進(jìn)行了LC7.5～LC50各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的試驗(yàn)研究和優(yōu)化，成功地研發(fā)出基于高吸水率輕骨料的一套完整的全輕高性能混凝土制備技術(shù)，并通過(guò)研發(fā)專用外加劑成功地解決了全輕混凝土的泵送難題；成功研制了抗壓強(qiáng)度達(dá)到55MPa的高性能砂輕混凝土，泵送高度達(dá)到181.4m，解決了超高層建筑砂輕混凝土的泵送施工技術(shù)難題。
在武漢天河機(jī)場(chǎng)航站樓工程，選用0.5h吸水率高達(dá)7%和13%以上的陶粒和陶砂，吸水率指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出5%，應(yīng)用此類材料，配制LC7.5、1400級(jí)超輕混凝土。在武漢世茂錦繡長(zhǎng)江項(xiàng)目，將LC30～LC40級(jí)、密度1900級(jí)輕骨料混凝土泵送至181.4m高處。
4.3其他混凝土
4.3.1重晶石混凝土
某些有特殊要求的工業(yè)與民用建筑，如設(shè)置有直線加速器或射線探傷、放射性同位素治療等類用途的房間，都有屏蔽射線、防止射線穿透的嚴(yán)格要求，這些房間的做法之一是采用普通混凝土或者重混凝土（密度≥2500kg/m3）現(xiàn)澆成加厚的墻、板結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的原材料選擇、施工性能、施工工藝和質(zhì)量控制都有很高的要求；采用重混凝土?xí)r尤為嚴(yán)格。
武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射科及腫瘤科直線加速器機(jī)房工程，采用C25重晶石混凝土澆筑施工，在保證大流動(dòng)性重晶石混凝土密度、強(qiáng)度的前提下，探討和解決了有關(guān)泵送、水化熱、混凝土的體積穩(wěn)定（有害裂縫控制）等一系列難題。
通過(guò)多次試配，克服了重晶石粗細(xì)骨料粒形不好、棱角分明、石粉多、級(jí)配不良的缺點(diǎn)，優(yōu)化了重晶石混凝土配合比，配制出密度、強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，施工性能優(yōu)良的混凝土拌合物。并對(duì)重晶石混凝土的耐久性能（氯離子滲透、收縮率、抗裂性）等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，提出了關(guān)于混凝土耐久性能的相關(guān)參數(shù)，檢測(cè)結(jié)果表明所配制的混凝土耐久性好、收縮率小、體積穩(wěn)定性好。
竣工后的混凝土結(jié)構(gòu)各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)完全符合施工驗(yàn)收規(guī)范要求。經(jīng)過(guò)湖北省衛(wèi)生廳職業(yè)病危害（放射防護(hù)）檢測(cè)，此項(xiàng)工程無(wú)任何射線泄露，完全符合防射線功能要求。同時(shí)，此項(xiàng)工程是國(guó)內(nèi)首例密度≥3500kg/m3，采用泵送施工的大體積重晶石混凝土，也首次對(duì)泵送大體積重晶石混凝土耐久性能進(jìn)行了測(cè)定。
4.3.2自養(yǎng)護(hù)混凝土
隨著高效減水劑和高活性礦物摻合料的普及，混凝土的力學(xué)性能不斷提高，但在配合比設(shè)計(jì)上，水膠比越來(lái)越低，導(dǎo)致水泥水化不充分，混凝土內(nèi)部濕度下降很快，早期自干燥現(xiàn)象嚴(yán)重，由此產(chǎn)生嚴(yán)重的自收縮，導(dǎo)致混凝土容易開(kāi)裂。為探索一種更加有效的降低混凝土自收縮的方法，產(chǎn)生了自養(yǎng)護(hù)的技術(shù)路線。所謂自養(yǎng)護(hù)，又稱內(nèi)部水養(yǎng)護(hù)，即在混凝土拌和過(guò)程中，向混凝土中引入具有儲(chǔ)水釋水功能的材料，在混凝土硬化、自干燥現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)，經(jīng)過(guò)預(yù)吸水處理的自養(yǎng)護(hù)材料可將其內(nèi)部的水分逐漸釋放到混凝土中，緩解混凝土的自干燥，提高水泥水化程度，減小因毛細(xì)孔失水導(dǎo)致的自收縮。
依托武漢摩爾城、武漢銀泰大智嘉園大型工程剪力墻結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了高強(qiáng)混凝土早期自干燥的規(guī)律，水膠比和礦物摻合料對(duì)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度與自收縮的影響規(guī)律，建立了混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度與自收縮的函數(shù)關(guān)系，為通過(guò)調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度抑制自收縮提供了依據(jù)。深入分析了混凝土自養(yǎng)護(hù)機(jī)制，模擬混凝土內(nèi)的相對(duì)濕度條件，研究了不同種類自養(yǎng)護(hù)材料的吸水、釋水規(guī)律，提出了自養(yǎng)護(hù)材料選擇準(zhǔn)則。研究了自養(yǎng)護(hù)材料的種類、摻量和摻加方式對(duì)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度與自收縮的影響規(guī)律，制備出適于商品混凝土的自養(yǎng)護(hù)材料。
5 預(yù)拌混凝土綠色化生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)已進(jìn)入高速發(fā)展區(qū)。建筑行業(yè)占我國(guó)GDP產(chǎn)值的7%左右，而建筑行業(yè)產(chǎn)生的碳排放量卻占到了總排放量的40%左右。造成的建筑垃圾也占到了人類活動(dòng)產(chǎn)生的垃圾總量的40%。在綠色觀念深入人心的今天，可持續(xù)發(fā)展成為時(shí)代主旋律，又為環(huán)保的傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)方式引起了人們的審視。在傳統(tǒng)的混凝土生產(chǎn)工藝流程中，從采掘砂石破壞山林到露天生產(chǎn)過(guò)程中的噪音、粉塵、廢水廢渣排放，污染重，能耗高，碳排放量大，已成為阻礙這一產(chǎn)業(yè)綠色化的難題。與傳統(tǒng)混凝土攪拌站相比，采取現(xiàn)代化環(huán)保建造模式，傾力打造的花園式，環(huán)境友好型混凝土供應(yīng)站，減少了生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境影響，實(shí)現(xiàn)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)全過(guò)程綠色化。
混凝土綠色生產(chǎn)是從預(yù)拌混凝土全生命周期的五個(gè)環(huán)節(jié)：綠色設(shè)計(jì)，綠色選材，綠色生產(chǎn)，綠色施工，綠色產(chǎn)品著手，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)與管理措施，將綠色觀念在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)全生命周期中進(jìn)行系統(tǒng)性體現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)資源利用最大化，環(huán)境污染最小化以及預(yù)拌混凝土的高性能化。實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過(guò)程的綠色化，有利于提高資源利用效率，節(jié)約資源和能源，減少污染，保護(hù)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)混凝土行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。預(yù)拌混凝土綠色化生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)主要包括以下三個(gè)方面。
5.1固體廢渣資源利用最大化關(guān)鍵技術(shù)
粉煤灰、礦渣、干渣、凝渣是具有較高潛在活性的工業(yè)廢渣。常規(guī)的處理方法是進(jìn)行堆放或填埋，不僅占用了寶貴的土地資源，而且對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。預(yù)拌混凝土綠色化生產(chǎn)時(shí)，利用其潛在活性，通過(guò)對(duì)固體廢渣的水化和激發(fā)機(jī)理進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)形成了利用高鈣粉煤灰配制高性能混凝土的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)研究激發(fā)劑，發(fā)氣組分的種類，參量等關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)輕集料性能的影響，開(kāi)發(fā)形成了一種基于減激發(fā)，免燒固體廢渣，自備輕集料的方法。通過(guò)對(duì)輕集料預(yù)處理，勻質(zhì)性控制技術(shù)，泵管布置與泵壓參數(shù)設(shè)計(jì)，養(yǎng)護(hù)工藝等設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工與質(zhì)量控制成套技術(shù)的系統(tǒng)研究，形成了高性能輕骨料混凝土，超高泵送技術(shù)，并將其泵送至垂直高度181.4m。該技術(shù)有效地降低了固體廢渣造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了資源利用最大化。
5.2生產(chǎn)施工過(guò)程環(huán)境污染最小化關(guān)鍵技術(shù)
中國(guó)目前每年生產(chǎn)混凝土超過(guò)30億m3，而每生產(chǎn)1 m3混凝土要消耗潔凈水0.17t，平均產(chǎn)生廢水0.03t。廢水的任意排放，不僅造成了水資源的巨大浪費(fèi)，而且對(duì)土壤和地下水造成了嚴(yán)重的污染。預(yù)拌混凝土綠色化生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)研究沉淀池廢漿水的固體顆粒含量，離子濃度，酸堿度，化學(xué)組成與其分層混凝程度，成化率等參數(shù)的關(guān)系，結(jié)合離子顆粒沉淀吸附動(dòng)力學(xué)模型和高分子聚合物的團(tuán)聚吸附原理，開(kāi)發(fā)形成了用于廢漿水分離的混凝劑和廢漿水沉淀分層及凈化回收利用關(guān)鍵技術(shù)。
預(yù)拌混凝土泵送施工關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)對(duì)預(yù)拌混凝土流體力學(xué)模型及流變機(jī)理分析，泵管潤(rùn)濕和降阻機(jī)理分析，采用有機(jī)高分子聚合物，聚丙烯酰胺和羧甲基纖維素等單體復(fù)合方式，發(fā)明了替代傳統(tǒng)潤(rùn)管砂漿的高分子潤(rùn)管劑。研究了高分子潤(rùn)管劑的粘度剪切速率，流變模型，對(duì)其與泵管的粘滯力，潤(rùn)濕角和界面張力的影響，并應(yīng)用于預(yù)拌混凝土的綠色施工，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境污染最小化。
5.3預(yù)拌混凝土高性能化設(shè)計(jì)與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)
預(yù)拌混凝土綠色化生產(chǎn)時(shí)，針對(duì)目前市場(chǎng)上如萘系脂肪族減水劑存在的性能缺陷，結(jié)合混凝土高效減水劑的減水機(jī)理及有機(jī)高分子合成原理，開(kāi)發(fā)形成了二元醇酸系高效減水劑和聚羧酸系減水劑、反腐劑，該減水劑減水率高達(dá)25%~30%，且受粉煤灰燒失量、需水量比、砂石集料含泥量和石粉含量的影響小，同時(shí)不含游離甲醛，綠色環(huán)保。
結(jié)合流變學(xué)，流變學(xué)數(shù)值模擬和性能檢測(cè)技術(shù)，研究了新拌混凝土的表觀粘度，剪切粘度和屈服應(yīng)力等對(duì)混凝土工作性能的影響，開(kāi)發(fā)形成了用于測(cè)試和評(píng)價(jià)高性能化預(yù)拌混凝土勻質(zhì)性和粘聚性的方法。
通過(guò)對(duì)粉料體系，鈦白粉，彩色顏料與外加劑的試驗(yàn)性研究，進(jìn)行了混凝土的工作性能，外觀質(zhì)量，力學(xué)性能和耐久性的匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，建立了基于絕對(duì)體積法的致密實(shí)清水混凝土的制備關(guān)鍵技術(shù)。開(kāi)發(fā)形成了一種高耐候，高強(qiáng)白色飾面清水混凝土和彩色清水混凝土并形成了成套模板和加固體系，并成功應(yīng)用于成都來(lái)福士廣場(chǎng)和武漢火車站等多項(xiàng)工程。其中，成都來(lái)福士廣場(chǎng)高強(qiáng)度等級(jí)的白色混凝土外飾面達(dá)到6萬(wàn)平方米，創(chuàng)世界白色飾面清水混凝土的建筑體量世界之最。
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作者簡(jiǎn)介
張希黔，中國(guó)建筑工程總公司施工技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主任，教授，博士生指導(dǎo)教師；
王軍，中建商品混凝土公司總工，博士，教授級(jí)高工