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混凝土裂缝控制新技术,让建筑寿命再延长30年
发布时间:2023-08-21 11:11:38  浏览次数:2088

自己住的房屋最烦人、最普遍的质量问题是什么?漏水、渗水!专家指出:与过去相比,现在房屋的渗漏率居高不下,甚至不降反升,根本原因是混凝土结构的开裂问题比之前严重了。混凝土裂缝的普遍存在,严重降低了建筑的服役寿命。

有效地、低成本地控制混凝土裂缝,是全世界工程师孜孜以求的目标。中劲公司研发的蒸压硅酸盐功能骨料(绿能珠)为这一世界性难题提供新的解决方案,让建筑寿命延长30年。


混凝土开裂成为房产老化的隐患

房屋几乎是大多数老百姓最贵的资产,很多人积攒一辈子,才购入一套房,都希望自己的房子不仅能够安心住上一辈子,还能传给儿女子孙。

目前我国建筑设计标准,民用建筑的设计使用寿命至少是50年。而50年寿命保障与混凝土的特性、自然条件影响、后期使用维护等密切相关。如果建筑质量不好,不仅在居住时出现墙体和楼板开裂,屋顶或侧墙渗水漏水等问题,严重影响了房屋的使用功能,从长远看,还会缩短建筑寿命,导致资产财富显著缩水。可以说,高品质的房屋建筑,不仅是人们居住环境的要求,也是财富保值增值的基础。国家提出的高质量发展,对于与老百姓切身利益和长远利益直接相关的房屋建筑质量问题,更是必须得到贯彻实行,迫切需要加以改进。为什么很多古代的房子能传承百年,现代的钢筋混凝土房子却住得闹心?根本问题还是混凝土质量问题,其中最为突出的还是混凝土开裂问题。


混凝土的开裂难题

专家指出:钢筋混凝土建筑替代了中国传统的土木建筑,并且从结构上来讲,钢筋混凝土建筑更坚固。但是,由于现代混凝土收缩普遍增大、施工过程难以做到及时和充分的保温和保湿养护,使得混凝土开裂成为普遍现象。甚至有业内人士说“混凝土裂缝是不可避免的”。虽然大部分的收缩裂缝不影响结构的承载力,但会影响建筑的耐久性。可以说,有效的、低成本控制混凝土开裂,是一个世界性难题。

 


新一代混凝土骨料——绿能珠

传统的混凝土采用天然砂石作为混凝土的骨架,而水泥浆填充其间。多少年来,混凝土用天然砂石做骨料从未改变。南京理工大学崔崇教授团队依托国家863项目,研发了一种用蒸压工艺制备的骨料,它用85%以上的固废作为原料,仅用烧结工艺能耗的15%,在蒸压条件下(气压约1MPa,温度180~220℃),通过水热合成形成了稳定的托贝莫来石为主要成分的人造骨料,其抗压强度可达20-30MPa,表观密度为1850~2050kg/m³。

崔崇教授的科研成果,经过浙江中劲环保科技有限公司的转化,打通了从实验室到工厂化生产的技术关隘,实现了规模化量产,为粉煤灰、炉渣、钢渣、赤泥、气化渣、石材锯泥等大宗工业固废的高价值和规模利用开辟了一条全新的道路。



 

【中劲蒸压工艺制备骨料生产线】


这种骨料曾被命名为“云砼石、云砼砂”。这种水热合成的人造骨料,能不能替代天然砂石?在混凝土中能否发挥与天然砂石不一样的作用?中国建筑学会建筑材料分会副理事长兼秘书长、北京工业大学周永祥教授团队通过系统的研究发现,如在每立方米混凝土中掺入这种功能骨料150~200kg,同时降低混凝土单方用水量10~20kg,水泥用量可降低30~60kg;利用这种骨料粒形和级配改善效应,可保证混凝土拌和物良好的工作性能,混凝土的密度、强度、弹性模量可以维持不变,甚至可以在混凝土后期强度上获得大幅度提升;同时,这种骨料还具有一个巨大的性能优势——内养护,内养护的存在可以有效改善混凝土内部的水化环境,同时大幅度降低了混凝土自收缩。周永祥指出,这种骨科具有一般天然砂石不具备的功能,能够显著提升混凝土的综合性能,可以说是混凝土的一种功能性原材料。

基于这种认识,崔崇教授和周永祥教授共同为这种骨料给出了学术上的命名——蒸压硅酸盐功能骨料(“绿能珠”则是它的新的商品名)。周永祥教授则进一步提出,功能骨料有望成为普通混凝土原材料构成中除水泥、砂、石、水、外加剂和掺和料之外的第七组分,将开辟新一代混凝土材料体系,功能骨料成为改进混凝土技术性能的一条新途径。


新一代自养护抗裂混凝土问世

在现代混凝土配合比基础上,用功能骨料替代混凝土骨料总体积的10%~30%,置换出普通砂石,通过相应配合比参数的调整,就可以配制出一种自养护抗裂混凝土。其抗裂作用的实现,主要是基于以下技术原理:

1. 改善了骨料的级配和粒形,可以进一步降低混凝土的浆骨比(混凝土中浆体体积与骨料体积的比,这个比值越低,混凝土收缩越小);

2. 改善了混凝土流动性,可以进一步降低混凝土用水量和水胶比,从而可以适当降低水泥用量,增加粉煤灰等掺合料用量,这样就可以降低水化热,减少温度裂缝,减少水泥水化带来的一系列收缩;

3. 功能骨料具有较大的吸水率和巨大的内比表面积,具有吸水-蓄水-释水的机制,在混凝土中可以发挥良好的自养护作用,保证了混凝土中毛细管的相对湿度保持在较高水平,混凝土自收缩得以显著降低,同时为水泥和粉煤灰等胶凝材料的长期持续水化创造了条件。

此外,掺加了功能骨料(绿能珠)的混凝土流动性非常好,这就可以避免传统混凝土常见的蜂窝、麻面、孔洞等质量通病。

因此,添加了功能骨料(绿能珠)的混凝土,收缩显著降低,混凝土开裂风险显著降低,为建造高品质、少开裂、少渗漏、长寿命的建筑提供了理想的绿色低碳建筑材料。

【功能骨料微观结构】


功能骨料可用于结构混凝土,对于高强混凝土、自密实混凝土、自养护混凝土、自防水混凝土、高抗裂混凝土、钢管混凝土等方面具有广阔的应用前景,相关的标准规范正在有序推进中。

一条100万吨产线所生产的绿能珠,用于第五代低碳高性能混凝土中,大致可以消纳150万吨固废。当前预拌混凝土每年使用量30亿立方左右,需要绿能珠4亿吨左右,每年可以消纳掉6亿吨固废。每吨绿能珠的生产成本大约60元,中劲公司按每吨120元回购,加上运输成本,每吨258元销售给混凝土公司,第五代低碳高性能混凝土每立方的配合比综合成本,可以比之前下降5%左右。

【宁波工厂】                                                                           【福鼎工厂】


目前功能骨料生产线已经在浙江宁波、福建福鼎成功投产。据中劲环保公司总经理朱国云在第十亚洲粉煤灰大会演讲中介绍,目前中劲环保公司已在陕西神木与陕煤集团合作建设了一条年产60万吨绿能珠生产线,预计年底可投入生产。明年将在这一地区与所有搅拌站合作,推广第五代混凝土。同时,还将分别在山西朔州、内蒙鄂尔多斯、宁夏宁东工业区、河北邯郸、山东临沂、河南平顶山、贵州六盘水、安徽淮南等区域,完成八个原材料供应基地建设。

【陕西榆林工厂】


随着中劲环保公司推出的绿能珠在全国布局投产,将为我国房屋建筑的高质量发展和城市更新工程提供新一代优质混凝土。我们的愿望是——让老百姓不再为房屋的开裂渗漏而烦恼,让我们拥有的房屋成为优质的财富载体传承更久,让我们的世界更加绿色低碳。我们期待这样一个愿景:①让中国房屋寿命再提升30年!②让中国碳排放再降低20%!③让建筑综合成本再降低5%!助力我国绿色建筑、低碳减排、固废利用向纵深发展。




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