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混凝土新材料新技术与新工艺变革与创新黄翔

摘要：混凝土是十分重要的建筑材料。为强化混凝土性能，追求新材料新技术与新

工艺的创新成为很多人关注的焦点。常见的高性能及超高性能混凝土在矿物质粉体与减水

剂的技术升级中得到发展，而采用自密实混凝土技术后超高性能混凝土将在材料工艺

得到创新变革。本文将首先介绍超高性能自密实混凝土的研制及性能，并对新技术及工艺

的创新应用展开研究，体现混凝土技术的变革创新。

关键词：超高性能自密实混凝土；新材料；新工艺

混凝土作为十分重要且典型的建筑材料，可大量用于完成建筑结构的建设。通常，

混凝土是由骨料、水泥、水等物质搅拌粘合而成，骨料通常为不同规格及类型的砂石、砾

石等，包括碎石、矿渣、沙子、砾石等。市面常见的水泥称之为硅酸盐水泥，国外也称

波特兰水泥。在混凝土生产应用初期，多以较强流动性为特点，在技术与工艺的不断突破

下，经历干硬性、半干硬性等状态，如今又呈现出具有突出大流动性的流态。世纪70

年代，硅粉被掺入混凝土拌料，出现高性能混凝土；80年代，日本凭借先进技术优势，

相继研发出强度100MPa、200MPa的混凝土，定义混凝土的超高性能参考值；90年代，

免振动自密实混凝土诞生。进入本世纪以来，中、新两国合作研发出超细矿粉，从而加强

超高性能混凝土的技术创新与工艺变革，在高强度预应力管桩的配制方面显现出巨大优

势。近年来，各方技术研发团队不断突破，在混凝土的材料、技术与工艺创新收获较大，

如贵州企业研发亚纳米超细粉；某学者团队研发纳米微珠超高性能混凝土等。在混凝土的

配制工作中，减水剂也有巨大的技术变革，初期所用的木钙、纸张废液等物质不断进化

为萘系减水剂，进而出现聚羧酸减水剂。从全球的混凝土研发应用看，欧美国家的混凝土

应用强度已突破300MPa，日本保持在200MPa，国内工艺条件下的混凝土强度居于100-

150MPa区间，尚有巨大的发展空间。

1混凝土材料变革创新的基本思路

从现阶段看，混凝土材料在技术与工艺方面要突破创新，仍会坚持一定的基本思路，

首先是关注水灰比值变化，进而从几方面来扩大提升混凝土的性能。（1）流动性：混凝土

拌料仍需要持续增加强其流动性，并实现流动性的技术可控要求，从而可合理改善流动性。

（2）强度：混凝土主要用于建筑结构的搭建与填充，因此应持续提升其强度，保障在干硬

状态下体现超高性能的强度指标。（3）使用寿命：混凝土建筑应保持超长预期的使用寿命，

应从材料属性、技术、工艺等诸多方面加以改进。（4）环境协调性：无论是混凝土的自有

材料，还是在建筑结构施工中的技术应用，都应与周围环境保持协调，做到绿色、环保、

清洁、无害。基于以基本思路，混凝土材料才能更科学、更健康地完成高性能及超高性

能变革创新。

2混凝土材料的典型创新技术——超高性能自密实混凝土

超高性能自密实混凝土如今已经在国内外诸多领域得到推广应用。如在我国深圳京

基大厦的施工中就研发配制并应用超高性能自密实混凝土，其核心技术主要是结合粉体

技术、高效减水剂复配技术等完成，主要选配材料为水泥、微珠、海砂、硅粉、石子和水。

整个混凝土材料的配制强度达到150MPa，泵送高度超过500m，坍落度在250mm以，

保塑时间超过三小时，经过性能测定，三小时内的扩展度、倒筒时间并无明显变化，保塑

效果良好。当然，在该工程中，为增强超高性能自密实混凝土的流动性与保塑性，采用

萘系+氨基系复配减水剂，同时还掺入微珠、超细矿粉、偏高岭土超细粉等新型粉体，通过

不断调试与试验得到具备更优越性能的超高性能自密实混凝土。

在该工程，微珠作为球状玻璃体物质，是超细粉煤灰的特别工艺处理后产物。在微

珠的扫描电镜图谱中，能够看到其球体的粒径极其微小，多数颗粒的粒径保持在1.0μm。

从比表面积和平均粒径看，水泥分别为