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混凝土技术的发展历程 北京建筑工程学院 原始混凝土创造了古罗马的建筑文明 ⑴ 古罗马的石灰?a?a火山灰混凝土：凝结硬化缓慢，强度较低。但典型建筑经历2000多年的流水、雨雪、海水等自然因素作用至今仍然完整保存。 其性能特点在于： 低强度?a?a高耐久 古代混凝土耐久性好的原因 古罗马建筑混凝土钻芯取样分析发现水化产物中主要是低钙硅比的水花硅酸钙凝胶和类浮石产物。品质好，稳定性好，强度高。 内能低是关键！ 传统水泥混凝土的时代 ⑵ 波特兰水泥混凝土（塑性、干硬性） 以及钢筋混凝土 它最早被世人所知是在1867年的巴黎世界博览会上。此后-1960年间大量的工业与民用建筑依靠波特兰水泥混凝土中低等级居多，耐久性行为不好。 溯本求源：较高的水灰比是关键。 ⑶ 外加剂带给混凝土的变化 1) 大流动性 2) 补偿收缩 3) 防冻 4) 早强高强 5) 阻锈、缓凝 但特定环境下的耐久性问题并没有解决，且带来了频繁的开裂，尤其在高强度时,采用高水泥用量,解决了强度和泵送施工的要求，但是工程病害和耐久性问题十分严重。 混凝土结构耐久性问题图示 混凝土结构耐久性问题图示 混凝土结构耐久性问题图示 混凝土耐久性——进展的50年？ Mehta对混凝土结构耐久性的进展提出质疑： 尽管在认识和控制混凝土劣化的各种物理与化学现象方面有了显著的进展，然而混凝土结构却呈现更加不耐久的相反趋势。 大规模基础设施建设 大规模基础设施建设 大规模基础设施建设 大规模基础设施建设 大规模基础设施建设 我国铁道与交通运输建设的大手笔 截止目前，世界共有9个国家、地区运营或在建高速铁路共约9000km，其中在建线路2660km。分布如下： 我国部分在（将）建高铁项目汇总 钢结构的混凝土基础 试设想：如果筹划论证就花了几十年，正式施工期限又长达17年之久的三峡工程使用50～100年就损坏，届时又要重建，这对未来的社会经济将带来何等重大的影响？！ 当前的大型建设工程――青藏铁路、高速铁路网、南水北调工程等，耐久性问题关系重大。蒲心诚教授提出的?°大中型永久性工程的使用年限应提高到500年，重要的工程应在1000年以上，特别重要的巨型工程应在2000年以上?±的设想既有技术可行性，又有社会、经济迫切性。超耐久性是我们的期望，但绝非空想！经过努力是可以实现的！ ⑷ 矿物细粉的掺加与混凝土的高性能化 1) 矿物细粉的功能 ① 密实结构 ② 胶凝材料低内能 2) 低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量等技术理念得以成功实践 “外加剂使混凝土进入大流态时代,实现泵送，而粉体掺合料使泵送混凝土走向成熟” 混凝土材料满足强度、工作性和耐久性的要求，完成了一次重要的螺旋式上升。 水泥的功与过 女娲未许补残天 弃置荒丘数万年 一朝寻来灵丹药 敢教世界换容颜 水泥之所以如此重要是因为它有优良的胶凝性能。四大类型矿物，可以在短时间内水化形成坚强的石状结构，且在大气、水中稳定存在。是一种高能量的人造材料。经过近两百年的研究、生产与实践，水泥技术已经相当成熟，是人类改造自然，从事建设的有力武器。 ⑵ 水泥之过 1）长期以来，重水泥研究，轻混凝土研究，错误的认为水泥的问题解决了，混凝土的问题就解决了，不认为混凝土本身是一门科学和复杂的技术。 2）认为将水泥作为胶凝材料的唯一组分是混凝土的最佳选择。 3）认为水泥掺加的越多，混凝土的质量越好。 4）水泥带来混凝土高的早期强度，使人们产生错觉，忽略了耐久性问题。 肆无忌惮地大量使用水泥造成很严重的后果： 1）没有解决混凝土的质量问题，相反混凝土的?°富贵病?±导致大量的混凝土的工程病害。 2）优质的天然资源被过快地消耗，生态遭到破坏。 ①优质天然河砂已很少；②据天津某单位的勘测表明我国能生产水泥的石灰石贮量仅为500亿吨，以其作为生产水泥的原料，按目前水泥产量，仅够生产水泥40年；③CO2是主要的温室效应气体，生产1吨水泥熟料约产生近1吨CO2。 1800-2000年CO2排放量 低碳混凝土技术的出路 给水泥在混凝土中重新定位，发挥其作用，克服其缺点，与矿物掺合料形成合理的胶凝材料体系是混凝土高性化过程中必须完成的观念转变。 同时应积极开发和利用高贝利特水泥、EMC水泥等新型高性能水泥，做到低热、低碱、抗侵蚀、低开裂敏感性、