高性能混凝土和外墙外保温材料的未来发展方向

提要:高性能混凝土,简称HPC,在这个世界上诞生的时间并不算长。本文将从高性能混凝土和外墙外保温材料的绿色指向上分别作简单的分析和阐述。高性能混凝土是在普通混凝土的基础上研制而成,但是,HPC与商砼之间的特性指标并不相同。

  中国对HPC的应用实例

  自上世纪90年代初,中国开始对HPC拉开了研发和应用的序幕之后,高性能混凝土开始在全国各地发挥出其多面手的优秀作用。其中,最为著名的案例,源自中国“西部大开发”的重点项目之一——青藏铁路的铺设。

  当年,在为青藏铁路的铺设作筹划的时候,三大难题“多年冻土、高寒缺氧和生态脆弱”摆在技术人员面前,这给施工带来一系列技术困扰。而且,在这之前,没有现成的案例可供参考。

  经过不懈努力,技术人员在高原寒冷、风沙强烈等较为恶劣的自然条件下,通过提高高性能混凝土的耐久性指标和配制方式,使高性能混凝土在多种恶劣环境下顺利施工并应用,完成了青藏铁路的铺设任务。HPC承受住了各种极端考验,与当地气候、资源、动植物生长等自然环境和谐交融,经受住了一次伟大的考验。

  而事实上,青藏铁路仅仅是HPC在中国得以应用的案例之一,在此之前,高性能混凝土早已经在中国广阔的区域里展现了风采,其中,尤以桥梁的修建最为辉煌。

  中国第一座海上建设的特大桥梁——东海大桥,就是采用高性能混凝土来抵御海水的侵蚀。正是因为HPC的密实度和高稳定性,基本杜绝了混凝土裂缝的产生,同时,因为掺入高效减水剂,减少了混凝土固化后的水孔隙,进一步加强了HPC的体积稳定性。

  位于江苏连云港区的苗岭一号高架桥,地处连云港集装箱码头前,与黄海毗邻,常年刮着海风,风力非常大,容易引起普通混凝土干缩裂缝。技术人员利用当地地产的两种石子——片麻岩和玄武石和少量的水泥等原料配制的高性能混凝土,浇筑后不但满足了桥梁强度的设计要求,也彻底杜绝了干缩裂缝的可能性。

  作为世界最大跨径的斜拉桥——江苏大桥,同时拥有着世界最高的桥塔,也是由优质粉煤灰(工业废料)和高效减水剂等配制出的高性能混凝土浇筑而成,其浩大的建筑工程和优良的HPC研发和应用,为世界瞩目。

  更为可喜的是,HPC在中国的应用,已经做到高险环境和城市建筑两条腿走路。在一些著名的城市建筑上,如上海金茂大厦、北京静安中心大厦、辽宁物产大厦、南京希尔顿国际大酒店、长春国际商贸城等,也都有优质的HPC发挥着举足轻重的作用。

  “让所有的绿色建筑轻松活到100岁,甚至更长,这是高性能混凝土的发展方向。”一位混凝土行业的专家用诙谐的语言,道出HPC是绿色建筑“高寿命”的有力保障。

  70年,是中国老百姓对中国居住建筑寿命难跃的一道坎。可以提高建筑寿命的HPC,倘若广泛应用到普通家居建筑上,或许,未来70年的建筑,应该还充满着壮年气概,再也不是普通住宅建筑的梦魇。

  要想达到百年建筑,在今天这个时代,最需要耐久性强的建筑材料,因为和古建筑不同,现代建筑以高层建筑为主,要使高层建筑能在百年的岁月沧桑中屹立不倒,用HPC构筑建筑的坚毅骨骼,绝非妄言。

  但毕竟,中国在研发和应用高性能混凝土的历程,不过十几年。而高性能混凝土对配比设计的要求,要按着不同建筑和不同环境进行适合的配比,程序复杂,需要的是技术和设计能力强,且人数庞大的技术团队支撑,因此,短时间内,高性能混凝土很难形成相对独立的产业化规模。

  此外,对其性能的进一步加强并扩大其多性能特征,同时扩充HPC的社会应用范畴,尤其是着力对绿色高性能混凝土的研究与应用,使之符合甚至超前于中国对绿色建筑的生态标准和要求,都是未来高性能混凝土的待解之题。

  一个新兴产业让水泥工业一直“绿”下去

  产能过剩和高污染,至今都是横在中国水泥行业面前的两道坎。这两道坎无比险峻,足有毁掉一个传统老行业的破坏力。高性能混凝土倘若能形成一个生机勃勃的产业化规模,或许也会为遏制水泥产能过剩和实现水泥工业绿色化进程带来一线曙光。

  近些年,越来越多稍有实力的水泥企业,已经开始向普通商用混凝土领域延伸产业链,使得企业自身的水泥过剩,得到了一定程度的缓解。那么,在此基础上继续探索高性能混凝土和绿色高性能混凝土,或许会带来更大的转机。

  正是因为HPC或GC在原材料配比中,强调的就是低水泥量的应用。这不仅仅是处于节资降耗的环保考虑,更因为在HPC中掺加过量的水泥,会降低HPC的耐久性和稳定性,更会减小混凝土本应有的强度。如果水泥企业大量发展高性能混凝土产业,水泥产量自然而然将得到抑制。

  尽管,仅依靠发展高性能混凝土并非彻底解决产能过剩的良策,但当更多的水泥企业愿意潜下心钻研HPC乃至GC的发展之路时,一定会在很大程度上为全行业努力走出过剩阴影留出足够的时间和空间,更能缓解企业现存的巨大压力。

  高性能混凝土是在普通混凝土的基础上研制而成,但是,HPC与商砼之间的特性指标并不相同。

  普通商砼到目前为止,其配比设计和生产的唯一特征指标是对抗压强度的考量,高强度的商砼曾被认为是最好的混凝土。

  如今,普通商品混凝土产业也逐渐庞大,但更多的行业专家也看到了普通商砼在性能上的劣势,比如其耐久性偏低,导致很多建筑、桥梁或道路,用不了几年,就要重新返修,甚至可能出现突然断裂崩塌的现象,无形中造成自然资源和生产成本的极大浪费,常年破土翻修,也会让生活环境接二连三遭受污染,最可怕的是,一旦崩塌和断裂,会造成严重的伤亡事件。

  以往,人们认为出现这些问题是因为混凝土的强度不够所致,当高性能混凝土被研制和应用起来后才了解到,真正延长建筑物寿命的混凝土特征,并非强度,而是耐久度。

  如果将普通商砼和HPC放在一起对比的话,就像音像世界里早期所用的VCD和如今的DVD之间的关系。HPC基本上是针对普通商砼的弱势进行弥补和增强,更像是普通商砼的升级产品。

  比如,HPC最强的3个特点:耐久性、工作性和高体积稳定性,也正是普通商砼缺失的三方面。而对于普通商砼高强度的特征和优势,HPC在其基础上将之兼顾并加以完善。

  因此,从普通商砼向高性能混凝土产业的过渡,是21世纪混凝土产业的大势所趋。

  但是,刚刚发展不过20年的高性能混凝土,也存在着自身弱点,比如,HPC虽然耐久性高,但是脆性也相对较高,在应用过程中,早期的稳定度和工作性不如后期强劲。也就是说,很有可能刚刚用于建筑上的HPC会产生突然开裂,也因此,要想确保百年建筑梦想成真,就要给HPC和建筑物留有一段“试用期”。

  最关键的是,当HPC才刚刚崭露头角,全新的GC概念随即应运而生。这很像当DVD正将统治音像市场的时候,怎奈很快出现了蓝光DVD、标准BD等升级产品,无论从工艺性能和视觉效果上,都在DVD的基础上实现了补充和跨越。

  那么,绿色高性能混凝土是否也是高性能混凝土的升级产品?GC与HPC之间,尤其在绿色化考量中,究竟存在着哪些明显的区别或延伸?这无疑让高性能混凝土产业刚刚兴起便站在一个十字路口上,但幸运的是,但凡能够站在这个十字路口上,也就意味着,我们已经进入了绿色环保的领域,往后所作的任何选择,都是在这个领域里欲求更好更强。

  而从水泥到商砼再到HPC(包括GC)的产业链延伸,也是一条由黑到绿的渐变过程。谁又能断定,这样一个新兴产业,不会成为这个传统工业的绿色起点,水泥工业将由此一直“绿”下去。

  外墙外保温材料矛盾中披荆斩棘

  关于外墙外保温材料,借用一位行业人士的话就是:这是一个新鲜的命题,也是一个复杂的命题。可能随时都有新品种的诞生,也随时都处于矛盾的状态之中。我们梦想着最好最绿色的外墙外保温材料有一天会诞生,但这个过程或许很长。在这个过程之中,我们必须要面对生命与环保的双重锤炼和考验。

  起源于欧洲的外墙外保温材料,可以说,其近70年实验、研制和发展的历程充满了传奇色彩,经历过战争的磨练,经受过石油危机的考验。

  二战期间,欧洲大量的建筑物受到破损,也给当时正在实验当中的外墙外保温技术留下充足的实践机会。德国人开发出轻质外保温材料,可以迅速应用于破损建筑的修复之中,无形中,使得外墙外保温材料为战争创痛抚平了一丝悲凉,留下了无数温暖。

  上世纪80年代,全球石油危机引发能源紧缺,外墙外保温材料又一次有了大显身手的机会。这一次,也正是此材料被广泛应用的起始,并由此开始从欧美向全世界蔓延。

  近阶段,石油价格的增长,为环境能耗敲响警钟。于是,以欧洲为带头者,加大了建筑物外保温节能的应用力度。外墙外保温材料的传奇人生,才刚刚开始。

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