作者：张承志
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
商品混凝土试读：
前言
笔者在上大学时就听说过商品混凝土，但没有见到商品混凝土是什么模样。1983～1986年期间，笔者在北京读研究生，当时北京正在建设一批商品混凝土搅拌站，由于正在建设时期，加之本人对商品混凝土的认识不足，也未能看清它的真面目。研究生毕业后，笔者到当时的国家建材局苏州混凝土水泥制品研究院工作。此时，苏州院正在进行一项国家建材局下达的商品混凝土装备消化吸收项目。笔者有幸接触了商品混凝土，对它开始有所了解，也逐渐产生了兴趣。1996年，笔者博士毕业后再次来到北京，情况已经大不相同了。商品混凝土搅拌站比比皆是，混凝土搅拌车到处可见。笔者大有感慨，十年的时间，商品混凝土发生了如此大的变化，也足以说明这一新生事物具有极强的生命力。
出于对商品混凝土的浓厚兴趣，到了北京以后，笔者经常去商品混凝土搅拌站转转，参与他们的一些工作，有时也跟着搅拌车去施工现场看看，了解一下目前的施工状况，了解一下常出现的问题。在这期间，笔者学到了许多东西，对商品混凝土有了更深刻的认识。同时，也发现了许多问题。对于这些问题，笔者思考了很多年，觉得应该好好地总结一下商品混凝土发展的经验和教训了。因为通过总结可以使我们对商品混凝土有一个更加全面的认识，以推动商品混凝土更加健康地发展。撰写这本书也正是从这一想法开始的。
在写这本书的过程中，笔者一直思考着以下几个问题。
1.如何科学地配制商品混凝土?
笔者参加过三峡主体工程、汾河二库等大型水利水电工程的混凝土配合比的优化设计，也进行过许多商品混凝土搅拌站的混凝土配合比设计，其中有普通混凝土的配合比设计，也有特殊混凝土的配合比设计。在这些工作中发现，现代混凝土绝不应该是以单一强度指标控制的混凝土，而是多性能指标控制的混凝土。混凝土工程中的许多问题的解决也需要多项性能指标的配合，仅靠某项单一指标的改善往往不能取得好的效果。然而，在进行混凝土配合比设计时，这些性能要求之间常常是相互矛盾的，难以兼顾。这就引发出在混凝土配合比设计时如何平衡这些矛盾这样一个问题。根据多年的工作经验，觉得解决这一问题应该从两个方面入手：一是深入挖掘各种原材料的潜力；二是根据各种性能的特征对混凝土配合比进行优化。
挖掘原材料的潜力关键在于对原材料的认识。大量的科学研究已经揭示了各种原材料对混凝土的影响规律。一些研究者和工程技术人员自认为对混凝土的各种原材料已经有了足够的认识。其实不然，人们在产生这些影响的本质原因、各种原材料的潜力所在、如何发挥这些潜力、各种原材料潜力之间的相互作用等方面，注意很少，对各种原材料潜在能力的认识也是不足的。用好原材料是配制商品混凝土的基础，也是配制商品混凝土的技术关键所在。为此，本书用了较大的篇幅对原材料作了较详细的阐述和分析，在后续的有关章节中，对如何利用原材料的潜能也作了介绍。
以前，混凝土的组分较少，而且配制混凝土主要是根据强度指标，因而混凝土的配合比设计比较简单，可调整余地也较小。随着混凝土性能要求的多元化，使得混凝土配合比设计变得更加复杂。当然，这就要求商品混凝土的生产者和使用者对混凝土的各种性能有比较清楚的认识。因此，在本书中对混凝土的一些主要性能作了介绍，介绍的重点侧重于三个方面：一是机理，二是影响这些性能的主要因素，三是改善这些性能的主要技术措施。笔者认为，这些方面的知识对协调混凝土各种性能要求之间的矛盾将会有较大的帮助。另一方面，混凝土组分的增加，使得实现混凝土的某一性能要求可以有很多的技术途径。然而，通过不同技术途径配制出的混凝土，虽然都可以达到这一性能要求，但其他性能却可以有所不同。这就可能使得混凝土的综合性能有很大的差异。如何从这些可行的方案中优选出综合性能最好的配合比，笔者反复地思考这一问题，并在大量的混凝土配合比设计工作的基础上，创造出图解优化方法，在本书中也将介绍给读者。
2.如何正确地使用商品混凝土?
建筑技术的发展是多方位的，这包括建筑设计技术的发展、结构设计技术的发展、材料技术的发展和施工技术的发展。近年来，不同的分支都出现了许多新的技术。然而，这些新的技术必须相互匹配。更明确地说，对于任何一种商品混凝土，必须采用与之相适应的施工技术，用到与之相适应的结构中去，否则不能取得好的效果，甚至可能引发一些问题。由此可见，有一个如何正确使用商品混凝土问题。这也是混凝土商品化的必然结果。对于任何一个商品，都有一个使用在什么场合和如何使用的问题，商品混凝土当然也不例外。在现场搅拌混凝土时期，由于建筑技术水平较低，结构形式、混凝土品种、施工方式都比较简单，而且混凝土不是一个商品，它的制备与使用全部由施工统一考虑。因此，这一问题并不突出。混凝土商品化后，这一问题逐步突出出来。但是，并没有引起人们的注意。在本书相关章节的论述中，对这一问题予以较多的关注。
3.商品混凝土与传统的现场搅拌混凝土到底有什么不同?
这一问题似乎很奇怪，但追随着这一问题，引起了笔者许多的思考。笔者觉得，商品混凝土与传统的现场搅拌混凝土最大的区别在于混凝土制备过程与施工过程的分离。混凝土商品化过程实质上是一个专业化再分工过程，这一分工引起了混凝土制备与使用的分离。这种分离进一步提高了专业化程度，应该说，这对促进混凝土材料技术水平的提高和施工技术水平的提高都是有利的，有着很多的优越性。但是，也应该看到问题的另一面。也正是由于这种专业化的分工，使得混凝土的制备和施工两个过程分开，包括空间上的分开和责任上的分开。然而，混凝土工程的施工具有整体性。这种整体性表现在：①施工过程的连续性。混凝土从制备到浇筑、振捣、抹面、养护是一个连续的过程，中间不允许有较长的间断时间。②工程质量的整体性。混凝土工程的质量既与混凝土材料的制备质量有关，也与施工质量有关。显然，没有好的混凝土材料不可能有好的工程质量。但是，仅仅有好的施工质量也是不行的。专业化的分工恰恰打破了这种整体性。空间上的分开带来了一个交通问题。大量的土木工程集中在城市，尤其集中在一些大城市，而大城市的交通往往比较拥堵。大量的混凝土搅拌车在城市运行增加了城市交通负担，而交通拥堵又影响了混凝土工程的正常施工。责任上的分开引起了质量事故的扯皮问题。混凝土的性能取决于混凝土的配合比，但振捣不密实或养护不好也不可能获得好的性能。对于现场搅拌混凝土，这些过程是由一个单位完成的，当然应该承担全部责任。混凝土商品化后，这些过程由两个单位分别完成，这就带来了质量责任问题。这些是混凝土商品化后带来的新问题，这些问题已在一些工程中有所表现，而且影响了混凝土工程的质量。当然，应该看到商品混凝土的主流，这些问题是商品混凝土发展过程中出现的一些支流。但是，这些问题是客观存在的，有时甚至是很严重的，不能熟视无睹。在本书中用了一定的篇幅讨论这一问题。坦率地说，对于这一问题的许多细节，笔者并没有考虑得十分清楚，希望与大家共同探讨这些问题，更希望能汇同各方面的力量来妥善地解决这些问题，使商品混凝土更加健康地发展。
商品混凝土在我国已经有三十多年的历史。在这三十多年中，无论是从数量上还是从质量上，也无论是从技术上还是从管理上，我国商品混凝土有了很大发展，这是毋庸置疑的。但是，从推广的面来看，还不够广，主要集中在一些大城市和一些经济发达地区；从技术上讲，仍然存在许多问题；从管理上看，与一些发达国家相比，差距甚大。这种差距主要表现在外部管理和社会协调方面。这些问题对于我国的商品混凝土的发展及建筑工程质量的提高产生了相当大的反作用，因此，需要引起广大商品混凝土工作者的注意，并且认真地加以研究解决。
笔者花费了一年半的时间，总结了大量的科研成果及我国商品混凝土发展过程中所遇到的问题，结合笔者多年来的工作经验，撰写了这本商品混凝土方面的专著，并将它献给广大的商品混凝土工作者，包括从事商品混凝土生产、施工的工作人员，以及从事与此有关的管理人员，希望能使从事与商品混凝土有关工作的同志对商品混凝土这一事物及我国目前的状况有一个全面的认识，也希望能给从事与商品混凝土有关的设计、生产、施工的技术人员以技术上的帮助，共同推动我国商品混凝土事业的发展，使我国的建筑水平再上一个新台阶。
本书共分九章。笔者撰写了第一章、第三章、第四章、第五章、第六章、第七章和第八章；北京市建筑材料科学研究院王爱勤高级工程师撰写了第二章和第九章。在本书的撰写过程中得到了唐明述院士的关心与多方指导，并为本书作序；河南大学以及该校的鲍鹏、赵军、白宪臣、杨国忠、王肇嘉等老师给予了大力支持，在此谨表衷心感谢。
当然，由于作者工作经历、知识范围及认识水平的局限性，不足之处在所难免，对此恳请广大读者批评指正。
张承志
2006年1月10日于开封第一章 绪论一、我国商品混凝土的发展历史回顾
商品混凝土在中国已经有30多年的发展历史了。1973年，北京市建工局承建北京饭店东楼，从前捷克斯洛伐克引进了1000L的立轴强制式搅拌机，建立了我国的第一个混凝土搅拌站，开始了我国集中预拌混凝土的历史。当时的设备非常简陋，外部水平运输采用的是自卸式翻斗车，工地内部垂直运输采用的是塔式起重机和外用电梯。1979年，北京的地铁工程以及南京的金陵饭店工程开始采用混凝土运输车作为外部运输，采用泵送技术进行内部运输。这标志着预拌混凝土系统在我国已经形成，并投入实际运行。
1982～1983年间，北京率先建设了第一批混凝土搅拌站，在全国建筑业中产生了巨大的影响；“混凝土商品化”这一新的观念也在建筑业中广为传播，并逐步被人们所认识；商品混凝土这一新生事物也逐步被人们所接受。1985～1986年，北京、上海、广州、天津等一些大城市相继建设了一大批混凝土生产厂，迎来了我国第一个建站高峰。这一批混凝土搅拌站的建成，标志着我国预拌混凝土已经初具规模，标志着我国商品混凝土行业的形成。
20世纪90年代是我国商品混凝土发展最快的一个时期。随着国民经济的发展，迎来了我国大规模基本建设的高峰期。这一时期的到来，也促进了商品混凝土行业的迅猛发展。特别是北京，由于国际化大都市建设的需要，以及奥运工程建设这一契机，商品混凝土行业以惊人的速度发展，商品混凝土企业从20世纪90年代末的几十家发展73到200多家，商品混凝土产量也从1999年的1.5×10m增长到2003年73的3×10m。上海等地也是如此。更值得注意的是，商品混凝土在西部地区也有了较快的发展。陕西、四川、云南、新疆等地也陆续建设了一批商品混凝土搅拌站。我国目前已建成的商品混凝土搅拌站已达83到1000个，设计生产能力超过2×10m/年，实际产量也超过了1×8310m/年，在我国的经济建设和城市化建设中发挥了巨大的作用。二、我国商品混凝土的现状与今后的发展方向
近20多年来，商品混凝土在我国得到了长足的发展，已经初步形成了一个产业。从我国商品混凝土的现状来看，表现出以下一些特征：（1）商品混凝土行业发展较快，但从区域分布看极不平衡性。我国的商品混凝土企业主要集中在一些大、中型城市，特别是集中在北京、上海、广州等一些经济较发达的地区，一些中、小城市商品混凝土企业很少，有些城市甚至是空白，仍然以传统的方式施工。表1-1给出2001年全国28省（市、自治区）商品混凝土生产情况。从表1-1中可以清楚地看到，发展是极不平衡的。沿海地区的产量占全国总产量的80%以上，仅上海、广东、北京三省（市）的实际产量就占全国总产量的一半以上。可以说，尽管从总的情况来看，商品混凝土在我国有了较快的发展，但仅仅局限于沿海的一个狭长地带中，在全国还没有得到很好的发展。表1-1 2001年全国28省（市）商品混凝土生产情况（2）商品混凝土的生产能力较大，但实际产量不高。从表1-1中可以看到，到2001年底为止，我国商品混凝土的设计年生产能力已83达到1.9×10m，应该说具有相当大的规模。但是，2001年的实际产83量不到1×10m，仅为设计能力的52%。从28个省（市、自治区）的统计资料来看，仅有9个省（市、自治区）的实际产量超过设计能力的50%，绝大多数省（市、自治区）的实际产量都不足设计能力的50%，大约50%省（市、自治区）的实际产量徘徊在设计能力的30%～50%之间，有4个省（市、自治区）的实际产量还不足设计能力的30%。由此可见，这种不正常发展现象在全国普遍存在，但产生这种现象的原因却各有不同。（3）商品混凝土企业数量发展较快，但集约化程度较低。在一些大城市中，商品混凝土企业数量较多，且相当一部分企业规模较小。以北京为例，北京目前有商品混凝土企业200多家，最大的企业年产53443量可超过6×10m，小的企业年产量仅为1×10～2×10m，这种小企业在北京还有相当的数量。大企业一般设备较先进，技术力量较强，质量管理体系较健全。小企业普遍设备陈旧，技术力量薄弱，质量管理体系不健全。在产品质量和稳定性上也存在着较大的差别。（4）商品混凝土装备基本上可实现国产化，但配套不完善。经过对国外先进设备的引进、消化吸收，基本上掌握商品混凝土生产设备的制造技术，在国内也可以制造这些设备，但没有很好地配套。有些设备是借用其他行业的设备，与混凝土搅拌站的主机不匹配。（5）主机设备的先进性与生产工艺的粗放性。我国目前商品混凝土的生产设备应该说具有一定的先进性，但生产工艺则是不能令人满意的。商品混凝土企业建设重主机设备，轻工艺布置的合理性。从我国目前商品混凝土企业的投资分析来看，主机设备的投资大约占总投资的12.5%，运输设备投资大约占总投资的50%，混凝土泵的投资大约占总投资的15%，其他投资仅占总投资的22.5%。特别值得注意的是，在原材料的处理方面，很少引起注意，料仓也偏少。这些问题导致了我国商品混凝土的质量波动较大。（6）先进的生产设备与技术力量严重不足。在我国，许多商品混凝土搅拌站从国外进口了成套的生产设备，这些设备的自动控制程度和精度是较好的，这为制备高质量的商品混凝土创造了条件。但是，由于技术力量不足，并没有取得好的效果。据有关资料报道，我国目前平均每一个商品混凝土搅拌站有不到一个混凝土专业的本科以上的毕业生。由于技术力量的严重缺乏，加上对混凝土材料这门学科的不重视，商品混凝土企业的科技人员基本上忙于应付日常生产，没有研发人员，这就导致了我国的商品混凝土企业没有创新能力。（7）较先进的生产缩短与不完善的管理体系。尽管商品混凝土在我国已有近三十年的发展历史，但并没有建成一个完善的技术管理体系。由于这一原因，加上商品混凝土在我国的不正常发展，引发了一些矛盾，特别是商品混凝土搅拌站与施工单位在质量问题上的分歧，导致了商品混凝土在某些地区的畸形发展。
根据这些特征，我国今后商品混凝土的发展应注意处理好以下一些问题：（1）提高设备利用率，提高商品混凝土企业的经济效益。尽管我国目前的商品混凝土的设计能力与我国的混凝土实际需求量相比并不算太大，但从统计资料来看，设计能力远大于实际产量。也就是说，设备的利用率不高。这是导致一些恶性竞争的一个重要原因，也是影响商品混凝土企业经济效益的一个重要因素。因此，在今后的发展中，应从提高设备的利用率入手，努力提高商品混凝土企业的经济效益。当然，由于各省（市、自治区）的具体情况不同，也应采取不同的对策。对于上海、广东、北京等省（市），混凝土商品化的程度已经相当高，设备利用率不高的主要原因是生产能力已经超过了市场需求。对于这些地区，应控制商品混凝土搅拌站的建设规模，原则上不新建商品混凝土搅拌站。但大多数省（市、自治区）的商品混凝土的产量不高的原因并不在于对混凝土的需求较少，而在于商品混凝土在整个建筑混凝土中所占的比重较低。在这些地区，许多建筑工程仍采用传统的现场搅拌混凝土的施工方式。这应该是今后商品混凝土推广的重点区域。在这些区域，应进一步提高人们对商品混凝土的认识，同时，加强政策导向，逐步引导建筑工程由传统的现场搅拌混凝土施工方式转向商品混凝土施工方式。对于江苏、天津、山东等省（市），商品混凝土的生产能力已经具有相当的规模，但由于现场搅拌混凝土施工方式的竞争，这些商品混凝土搅拌站的效益并没有得到很好的发挥。因此，应加强政策导向，充分发挥这些商品混凝土搅拌站的作用。同时，根据基本建设规模，应有控制地发展商品混凝土，避免出现盲目地大量投资建设商品混凝土搅拌站。（2）提高商品混凝土施工体系整体的技术水平。混凝土商品化的一个重要作用是推动建筑业的科技进步。然而，只有不断提高自身的技术水平，才能使这一作用得以充分体现。也只有充分地体现了这一作用，才能推动商品混凝土的发展。因此，不断地提高商品混凝土的技术水平是商品混凝土发展的重要环节。
商品混凝土施工方式是由传统的现场搅拌混凝土施工方式经过专业化分工而演变过来的。在这一专业化分工中，将混凝土的制备与浇筑成型和养护等过程分割成两个部分。但是，这些过程之间有着非常密切的联系，无论是对混凝土的性能还是对施工质量，都会产生相当大的影响。尽管混凝土的商品化将这些过程分开，但是，整个技术体系是不应该分开，也分不开的。因此，应从混凝土施工整体考虑，努力提高商品混凝土施工体系整体的技术水平。从目前的现状来看，我国商品混凝土的制备与应用技术水平并不高。（3）提高商品混凝土施工体系整体的管理水平。由于混凝土施工的专业化分工，给技术管理带来了一定的困难。从商品混凝土的发展过程来看，技术管理对商品混凝土的发展产生越来越大的影响，甚至逐渐成为制约商品混凝土发展的关键环节，对此应该给予高度重视。
从整体上看，我国目前商品混凝土技术管理水平并不令人满意，主要表现在以下几个方面：（1）商品混凝土搅拌站和施工单位内部的技术管理水平不能令人满意。由于商品混凝土的迅速发展，混凝土搅拌站的技术力量明显不足，加之对混凝土这一传统材料的偏见，目前，商品混凝土搅拌站的技术工作主要侧重于应付日常的生产，基本上没有形成一个完善的技术管理系统。混凝土商品化以后，施工单位的技术力量则倾向于施工，对混凝土这一材料的认识减弱。这些现象在许多工程的施工管理中都有所表现。（2）商品混凝土搅拌站与施工单位之间的职责有待于进一步明确与完善。混凝土商品化后，混凝土工程的施工过程划分成两个部分，这两个部分分别由两个不同的企业承担。这一转变将一些企业内部不同部门的职责转变为外部不同企业的职责。因此，有必要加以明确。然而，在这一方面，还存在着许多问题。在目前这种异常的供求关系下，这些问题的存在导致了商品混凝土的不正常发展。因此，这一问题亟待解决。（3）与商品混凝土施工有关的社会协调体系还没有建立。混凝土的商品化带来了一些社会问题，这是不可避免的。这些社会问题影响着混凝土工程的施工质量，制约着商品混凝土的健康发展，需要一个社会协调体系来加以解决。但就目前来说，还没有建立这样一个体系，使得商品混凝土施工中的一些问题得不到妥善的解决，引发了一些社会矛盾，影响了混凝土工程的施工质量。
为了适应和推动商品混凝土的发展，加强商品混凝土施工的技术管理势在必行。更值得注意的是这种技术管理必须是全方位的。商品混凝土搅拌站和施工企业要加强自身企业内部的技术管理，同时还必须采取种种措施加强商品混凝土搅拌站与施工企业之间的技术管理及社会协调工作，使商品混凝土的技术管理纳入科学化、系统化的轨道。三、商品混凝土对我国建筑业发展的推动作用与带来的问题
混凝土的制备是混凝土结构工程中一个十分重要的环节，混凝土制备技术的革命必将引发和推动整个建筑业的革命。因此，商品混凝土这一新生事物在我国的出现和飞速发展，也促进和带动了混凝土施工技术、建筑机械装备水平大幅度的提高，甚至引起建筑结构的变化，使得整个建筑业水平上了一个新台阶。
回顾商品混凝土30年的发展和我国建筑业30年所发生的变化，不难发现商品混凝土的发展对我国建筑业的影响，这种影响包括以下几个方面：（1）商品混凝土的发展使得我国建筑工程质量得到普遍提高。在商品混凝土推广应用以前，我国建筑工程现浇混凝土是由施工单位在施工现场配制的。由于建筑工地一般都是一些临时性设施，条件较差，原材料质量难以控制，也难以按照要求储存。制备混凝土一般采用小型的搅拌机，这些搅拌机没有计量系统，各种原材料的计量只能采用人工称量。每拌一盘混凝土，所有原材料都要分别称量，非常麻烦，也影响工程进度。为了满足工程进度的要求，许多施工单位在制备混凝土时不逐盘称量，而是依靠经验来控制，使得混凝土性能波动很大。而且在这种施工程序中，混凝土不是一个产品，它仅仅是一个中间产物，没有严格的产品标准可循，也没有严格的质量保证体系。因此，质量难以得到保证。商品混凝土推广应用以后，混凝土由专门的工厂生产，提高了混凝土制备的专业化程度。在专业化的混凝土生产企业中都具备了较好的原材料储备设施和原材料控制条件，也具有精确度较高的计量设备，并且采用微机控制，使混凝土配合比能够在大规模生产中得以较好的实现。另外，由于混凝土已经成为一种产品，就必须有相应的产品标准，混凝土的生产企业也必须有严格的质量控制程序和出厂检验制度。这些都有效地保证了混凝土的质量。混凝土质量的提高为保证建筑工程质量奠定了基础。（2）商品混凝土的发展使一些新技术得到广泛的应用。自从商品混凝土推广应用以来，一些新技术得到了较好的应用，如外加剂应用技术、掺合料应用技术、膨胀混凝土抗渗防裂技术、自密实混凝土配制与应用技术等。除了这些技术自身的不断完善和成熟以外，商品混凝土行业的兴起不能不说起了很大的作用。总结近二三十年的新技术推广经验可以发现，在推广应用新技术方面，商品混凝土发挥了以下一些作用：
① 混凝土制备的高度集约化为新技术的推广应用搭建了一个很好的平台。新技术的推广应用是一个由点到面的工作，零散的、作坊式的生产模式给新技术的推广带来了很多的困难，也增加了许多工作量。因此，生产规模是影响新技术推广的一个重要因素。在中国，建筑业是一个非常大的产业。但在20世纪80年代以前，这一产业是非常零散的，规模之小，数量之多，达到无法统计的地步。一个中等城市就可能有近千个建筑企业和混凝土制品企业，上规模的企业则很少。在这样一种生产状况下，要推广一项新技术困难是非常大的，有时甚至是不可能的。商品混凝土的出现使得混凝土生产高度集约化，混凝土的生产集中在为数不多的一些企业中。这使得新技术推广的工作量大大减小，新技术的推广要比以前容易得多。
② 精确的质量控制为新技术的推广应用奠定了良好的基础。新技术的推广应用常常对质量控制提出较高的要求。采用传统的施工方法，原材料靠人工计量，在大规模浇筑时，主要靠经验控制，生产波动较大。采用一些新技术时，由于缺乏经验，以及一些用量很少但对混凝土性能影响很大的组分的引入，生产波动影响了新技术的应用效果，因而得不到很好的推广应用。商品混凝土很好地解决了这个问题。一般商品混凝土制备系统中都配有计量装置，而且生产采用计算机全程自动控制，生产的稳定性有了很大的提高，使得新技术的效果得到较好的体现。混凝土中膨胀组分是对其性能影响较为敏感的一个组分。膨胀组分不足，达不到较好的膨胀效果；膨胀组分过量，又会引起一些问题。在膨胀剂推广应用的初期，采用的是传统的施工方式。由于膨胀组分掺量控制不好，加之搅拌不均匀，导致了一些问题，使人们对膨胀混凝土产生了一些错误的认识，影响了这一技术的推广。采用商品混凝土后，这些问题迎刃而解。目前，许多混凝土中都掺有膨胀剂。
③ 混凝土生产的专业化为新技术的推广应用提供了技术保证。新技术需要训练有素的人员来实现，这不仅是指技术人员，也包括实际操作人员。传统方式施工，没有固定的混凝土制备人员。制备混凝土时，根据需要临时安排。商品混凝土专业化生产使得每一个岗位都有固定的人员，每一个人员也都有固定的岗位。在长期的工作中，他们掌握了所从事岗位的操作技能，积累了相关方面的经验。在新技术的应用过程中，他们有能力保证新技术的实施，甚至还能发现新技术实施过程中存在的问题，提出改进意见。新技术的实施是由操作人员来完成的，操作人员的素质与专业化程度对新技术实施的效果有着重要的影响。从这一点来说，混凝土的商品化为新技术的实施提供很好的保证。
④ 混凝土商品化推动了水泥的散装化。随着商品混凝土的发展，我国水泥的散装化程度不断提高，其原因主要有两个方面：一是散装水泥更适合于大规模的工业化混凝土生产。商品混凝土生产是机械化程度很高的工业化大生产，在这种生产模式中，袋装水泥显然是不方便的，而散装水泥则显示出优越性。二是混凝土生产的工厂化提供了良好的散装水泥储存条件。混凝土的制备由工地转变到工厂后，由于生产地点固定，各种原材料的储存条件也有了改善，特别是水泥这一类粉状原材料，在工地只能堆放在临时的仓库中，因而袋装更便于储存；而在商品混凝土搅拌站中，粉状物料有专门的储仓，便于散装水泥的储存。由于这两个方面的原因，商品混凝土搅拌站大量使用散装水泥，从而提高了水泥的散装化程度。（3）商品混凝土的发展推动了我国混凝土技术水平的提高。20世纪80年代中期以前，我国建筑工程现浇混凝土主要以C20以下的混凝土为主，C30以上的混凝土很少，C60以上的混凝土更是罕见。现在，C30～C40混凝土已经成为商品混凝土的主流产品，C60以上的混凝土应用于现浇混凝土工程已经屡见不鲜，甚至C100以上的混凝土也有一些工程应用实例。实际上，20世纪80年代中期以前，在水泥混凝土预应力多孔板等一些预制构件的生产时已经普遍使用C30混凝土，在混凝土预应力轨枕的生产时也已经使用了C50或C60混凝土，这表明配制C30以上混凝土从技术上已经成熟。但在建筑工程的现浇混凝土时，基本上还是使用C20以下的混凝土。其主要原因是：a.混凝土是由施工单位自行制备，而很多施工单位没有混凝土方面的专业技术人员，从技术上得不到保证；b.混凝土是用小型搅拌机生产的，这种搅拌机没有计量设备，整个生产靠人工经验控制，质量波动性较大；c.混凝土是由施工单位在建筑工地现场制备的，不属于产品，因而没有产品标准可循，也没有严格的质量控制体系。由于这些原因，C30以上的混凝土普遍不敢用于现浇结构工程。商品混凝土的出现使这些问题得到了很好的解决。（4）商品混凝土的发展促进了我国建筑施工水平的提高。20世纪70～80年代，在建筑施工工地上手推车到处可见。砂、石、水泥等原材料靠手推车运入搅拌机，制备好的混凝土靠手推车运到工作面。人来车往，川流不息，手推车成了建筑工地的主要运输工具。物料运输是当时建筑工地的主要工作内容，运输工人则是建筑企业的主要劳动力，施工速度也在很大程度上受到运输能力的制约。而现在，在工地现场工作的工人很少。混凝土制备在工厂中完成，用混凝土运输车运到工地，用泵直接送到工作面，整个过程实现了全程机械化，大大节省了劳动力，施工速度也大幅度地提高。这一比较表明，商品混凝土的推广应用，使得我国的建筑施工水平发生了翻天覆地的变化。（5）商品混凝土的发展使得一些特殊结构得以实现。特殊结构对混凝土的制备、性能和供应方式通常有特殊的要求。采用现场搅拌混凝土，由于生产设备较小，生产波动较大，混凝土制备的技术水平较低，往往不能满足这些特殊的要求，使得难以实施，或者质量得不到保证。采用商品混凝土后，这一状况得到了很大的改善。由于商品混凝土的集约化生产，无论是在制备速度上，还是在混凝土的质量上都有了很大的提高，为这些特殊结构的实施提供了保证。最典型的是一些大型结构的浇筑。传统的施工方式是靠小型的搅拌机现场搅拌，这种方式施工速度很慢，一个大型结构需要很长时间才能完成，而且由于混凝土均匀性较差，施工质量得不到保证，稍有不慎很可能出现施工冷缝。采用商品混凝土后这一问题得到了很好的解决。集约化的大生产实现了大型结构的连续浇筑，并且能在较短的时间内完成，不仅保证了这些结构的实现，而且保证了这些结构的质量。（6）商品混凝土的发展改善了我国建筑施工的文明化程度。建3筑业有两大特点：一是原材料消耗量非常大。1m混凝土大约需要2t多的原材料，对于一个工程来说，一般需要备有上万吨的原材料。二是“工厂”的临时化。建筑业的产品是建筑物，这种产品只能就地制造，因而制造这种产品的工厂只能随工程地点而变化。因此，所有设施只能在工地临时搭建，而且不准备长期使用。因此，建筑工地上一般都是些临时设施，不可能有较好的仓储设施。在这种条件下存放如此多的材料，只能是到处堆放。因此，以前的建筑工地上到处是砂石料，风来满天灰尘，雨来满地泥浆，其文明程度可想而知。采用商品混凝土后，混凝土的制备转移到固定的工厂中完成，大量的原材料储备也随之转移到固定的工厂中去。在商品混凝土企业中，一般都有较好的原材料库，原材料有秩序的堆放着，不会受到气候条件的影响，也不会影响环境。在施工现场，由于不需要存放砂石材料，环境得到了很大的改善，施工的文明程度得到了根本性的提高。
商品混凝土的出现标志建筑业的进一步专业化分工，由于这种专业化分工，促进了建筑业的进一步发展。值得注意的是事物总存在着正反两个方面，这种专业化分工在它发挥有利作用的同时，也带来了一些问题。这些问题主要表现在以下一些方面：（1）专业化分工带来了混凝土质量控制的不连续性。在混凝土的制备方面，商品混凝土表现出极大的优越性，这是无可非议的，这对混凝土质量的提高发挥了相当大的作用。但是，混凝土的质量不仅取决于混凝土的制备过程，还与混凝土的浇筑成型过程、混凝土的养护过程有着密切的关系。以前，混凝土的制备、浇筑成型和养护都是由施工单位负责。采用商品混凝土后，混凝土的制备由商品混凝土公司完成，而混凝土的浇筑和养护则是由施工单位完成。这就将混凝土工程施工的一个完整过程人为地分割成两个部分。显然，这对混凝土质量全过程的控制是极为不利的。特别是在当今社会，经济利益是双方考虑的首要问题，对于质量问题则相互推诿，由此而造成的质量问题和质量纠纷屡见不鲜。（2）专业化分工在一定程度上约束了混凝土工程综合技术水平的优化。对于混凝土工程的施工，混凝土的制备、浇筑和养护这三个过程是相互联系、相互制约的一个整体。从单一过程的技术水平来看，近20年来都有了不同程度的提高。高性能混凝土的发展大大提高了混凝土的制备水平；泵送混凝土普遍运用及自密实混凝土的出现大大提高了混凝土的浇筑水平；各种养护剂的研制及各种养护方法的采用提高了混凝土的养护水平。但值得注意的是每一过程技术水平的提高往往会对其他过程提出新的更高的要求，使得其他过程技术水平的提高受到约束。这种约束可能导致降低了某一过程成本的同时提高了其他过程的成本，甚至可能以损失混凝土的某些性能为代价。从混凝土工程整体来说，应该强调的是整个过程的最优化，混凝土最终性能的最优化。因此，必须注重综合技术水平的优化，而不是单一过程技术水平的提高。然而，由于这种专业化的分工，各方仅仅从本单位的利益考虑，实现本单位工作范围内过程的最优化，而不考虑整个混凝土施工过程的最优化。所谓综合技术水平的优化，就是要平衡性能、经济、施工可行性、对施工现场周围环境的影响等各方面的矛盾，损失小的、次要的方面，保证大的、主要的方面。即丢小保大，达到最终性能、经济的最优化。以传统方式施工，由于利益是单方的，这种丢小保大的优化思路很容易被接受。以商品混凝土的方式施工，由于利益是多方的，利益得失的矛盾往往难以解决，因而丢小保大的优化思路很难被接受。特别是市场不平衡时，往往是一方的利益压倒另一方的利益，即便主动方的利益是小的、次要的，也要让被动方损失大的利益来保证自己小的利益，而被动方为了保全市场，常常不得不做出让步。最终结果综合技术水平不一定得到提高，甚至可能降低。大体积混凝土的施工问题是一个很好的例子。大体积混凝土最突出也最重要的问题是温控防裂问题，这应该是工程的主要矛盾，其他问题应该服从这一问题。解决这一问题的途径很多。从混凝土制备方面来说，可以通过选择优质的集料、采用优质的超塑化剂、优质的粉煤灰来尽可能地降低混凝土的用水量，以减少胶凝材料用量；大掺量矿物外加剂以降低胶凝材料的水化热；采用冷却集料或带冰搅拌等工艺以降低混凝土出机和入仓温度等。这些方法可以在一定范围内降低混凝土的水化热温升。但是，这些方法有些可能会影响混凝土的早期性能，如大掺量矿物外加剂；有些可能提高混凝土的成本，特别是选择优质的集料、采用冷却集料或带冰搅拌工艺等可能较大幅度地提高混凝土的成本，甚至在某些地区可能难以做到。从混凝土施工方面来说，可以延长脱模时间以尽可能地利用混凝土后期强度；采用塔式起重机作为内部运输形式以减小混凝土的坍落度等。这些措施都为配合比设计中减少胶凝材料用量、降低胶凝材料水化放热量提供了很好的条件。也可以在混凝土中预埋冷却水管，通过循环水来降低混凝土的水化热温升。实践证明这些方法都是有效可行的，但在一些工程中则行不通，原因在于这些施工单位考虑自身的施工进度坚持采用大流动度的泵送混凝土而不采用小流动度混凝土，考虑到模板周转坚持一天或更短时间拆模，拼命地追求早期强度，使得许多措施无法采用，结果导致混凝土的成本大量增加，甚至出现严重的开裂。在这些工程中，尽管施工单位采用了先进的泵送混凝土施工技术，但效果却不好，整个工程的技术水平并不高。
不仅大体积混凝土施工存在着整体技术水平的优化问题，应该说所有工程都存在着这一问题。但是，由于这种专业分工给这一问题的解决带来了难度。（3）工程施工与城市交通的矛盾日益突出。混凝土是一种非常特殊的商品，其特殊性主要体现在三个方面：一是商品供应的集中性；二是商品的不可存放性；三是使用地点的不可选择性。正是由于这种特殊性，使得混凝土这种商品常常是在较短时间内大量地集中供应到某一指定的地点。这一地点可能是城郊，也可能是闹市区，甚至可能是交通十分拥挤的地方。这就与城市交通形成了冲突。混凝土搅拌站的混凝土由于交通堵塞而难以按时运到工地，同时城市交通也因接踵而来的搅拌车而加剧堵塞。尽管混凝土搅拌站和工程施工单位常常对此感到头疼，但也无可奈何。一般而言，城市的人口密度越大，交通越拥挤，而建筑工程也越多，因而这一矛盾也就越突出。为了回避这一问题，一些施工单位在大量浇筑时不得不采取夜间施工的办法，避开城市交通高峰。但是，在一些居民区，夜间施工又会带来扰民问题。因此，对于一些人口较密集的城市，混凝土制备的专业化也会带来受城市交通制约和影响城市交通的问题。
诚然，商品混凝土的出现对建筑业的发展起了相当大的推动作用，这是不容否认的。当然，一些问题也是客观存在的。作用与问题共存，这是事物发展的必然规律。可以说，商品混凝土是建筑技术发展的必然产物，也是一个需要大力推广、促使迅速发展的产业。关键在于如何正确地看待这些作用与问题，更充分地发挥商品混凝土的积极作用，认真地分析并有效地解决它所存在的一些问题，使问题向作用方面转化，保证商品混凝土产业能够更健康的发展，在我国的建设事业中发挥更大的作用。四、商品混凝土生产与结构设计和施工的关系
从建筑工程这一整体考虑，结构设计、混凝土的制备和工程施工之间有着密切的关系，它们是相互支撑而又相互约束的。这种关系表现在以下一些方面：（1）材料的发展是结构创新的基础，结构的创新为材料的发展提供应用场所。从建筑技术发展的历史来看，新的建筑结构的出现都与材料的发展有着密切的关系。高性能材料的出现为设计师们提供了更广阔的发挥空间。同时，新型建筑结构的出现常常对材料提出新的要求，这些要求为材料的发展指明了方向。新型建筑结构也为高性能的材料提供了发挥作用的场所，没有新型的结构就不需要新型的材料。（2）新型的材料为新型的施工方式提供了可能性，精良的施工为材料性能的发挥提供了保证。大流动度的流态混凝土的出现使混凝土泵送施工成为可能；自密实混凝土的产生实现了免振捣施工，使一些特殊结构、特殊部位的施工成为可能等。由此可见，混凝土材料的发展对施工技术有着相当大的作用。同样，施工过程对混凝土性能的发挥也有相当大的影响。众所周知，混凝土只有在密实的情况下才能表现出优越的性能，也只有在适当的环境下，混凝土中的胶凝材料才能较好的水化，使混凝土的性能得到较好的发展，这些都必须通过精心的施工来实现。没有好的施工就没有好的混凝土，这是毋庸置疑的事实。（3）结构设计必须通过施工来实现，施工必须满足结构设计的要求。结构设计只能创造出图纸上的建筑物，只有通过施工，才能转变成为现实中的建筑物。可以说，施工是结构设计的延续，只有当这种延续得到顺利进行时，才能创造出一个真正有用的结构。
由此可见，结构设计、混凝土材料的制备、施工过程这三者之间有着非常密切的联系，是不可分割的一个整体。正因为它们之间有着这种密切的关系，必将产生相互的制约，一个过程的不科学性也会导致其他过程的不科学性，影响建筑工程的质量。例如，在结构设计中对混凝土强度的过高要求将导致混凝土放热量的增加；不合理的布筋容易导致一些裂缝的产生；混凝土的不合理配制可能影响其工作性和其他性能，从而影响混凝土的施工，或者导致构件的开裂；过分地要求混凝土的早期强度，或者不注意养护，可能导致混凝土产生各种裂缝等。因此，必须把建筑工程的这三个环节作为一个系统来考虑。进行任何一个环节操作时应该同时考虑对其他两个环节可能产生的影响。这就需要设计单位、商品混凝土搅拌站、施工单位之间密切地配合。这正是混凝土商品化后出现的新问题。对于这一方面的问题，本书将在后续的相关章节中进行详细地论述。
商品混凝土的出现给建筑业的发展、社会进步、城市的文明化带来了许多好处，这是不容抹煞的。但是，混凝土商品化所引起的专业化分工也带来了一些问题，甚至引发一些质量问题，这也是不容忽视的。必须同时从这两个方面来看待商品混凝土，正确地认识商品混凝土这一新生事物。应该充分地肯定商品混凝土的功绩，确信商品混凝土在相当长的时期内是一个发展方向，大力地推广商品混凝土。同时也应正视商品混凝土带来的这些问题，采取有效的措施妥善地解决这些问题，使商品混凝土更加健康的发展。第二章 商品混凝土的原材料
与其他商品一样，原材料是实现混凝土性能的基础，只有控制好混凝土的原材料，合理地利用原材料，才能获得性能优良、成本低廉的混凝土。这一点是大家所公认的。然而，更值得注意的是，混凝土的各种原材料具有各种不同的性能，也蕴藏着各种不同的潜能，只有更有效地发挥这些潜能的作用，才能使混凝土这种商品表现出更高的性价比。在这一方面，目前并没有引起人们足够的注意。要想以最低的成本获得最好性能的混凝土，就必须在挖掘各种潜能上做文章，发现各种原材料的各种潜能，创造条件利用这些潜能来为混凝土的各种性能服务。
当然，利用原材料的潜能首先必须认识原材料的各种潜能，认识原材料各种潜能发挥的条件，以及它在混凝土各种性能中的作用。本章中将注重分析原材料的各种潜能，特别是矿物外加剂，进行较详细地分析，以建立起一种新的思维方法。同时也为后续章节中论述如何利用这些潜能来配制混凝土、如何采取有效的措施来发挥这些潜能的作用奠定基础。第一节 水泥
水泥是商品混凝土的最重要原材料之一，也是决定混凝土性能的最重要部分。水泥的品种很多，有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。从组成上看，不同品种的水泥主要存在着两个方面的差别。一是水泥熟料矿物组成的差别。例如硅酸盐水泥，熟料中以硅酸钙矿物为主；硫铝酸盐水泥，熟料中则以无水硫铝酸钙矿物为主。二是混合材料品种和掺量的差别。例如普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入少量的活性或非活性混合材，其掺量为6%～15%；矿渣硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入一定量的矿渣，其掺量为20%～70%；粉煤灰硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入一定量的粉煤灰，其掺量为20%～40%。也正是由于组成上的这种差别，使得不同品种的水泥具有不同的特性，在选用时应予以注意。一、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥是商品混凝土中最常用的水泥，尤其是普通硅酸盐水泥，可以说绝大多数商品混凝土都是普通硅酸盐水泥制备的。
根据国家标准GB 175—1999，硅酸盐水泥的定义为：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥的定义为：凡由硅酸盐水泥熟料、6%～15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥。
对于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，熟料的矿物组成、少量组分的含量、颗粒组成，以及石膏的形态和掺量对水泥的性能有非常大的影响，混合材的品种和掺量对普通硅酸盐水泥的性能也有一定的影响。因而这些因素也将影响混凝土的性能。（一）硅酸盐水泥熟料的化学组成和矿物组成
硅酸盐水泥熟料主要由四种氧化物组成，这四种最基本的氧化物为氧化钙（CaO）、氧化硅（SiO）、氧化铝（AlO）和氧化铁223[1]（FeO）。经过高温煅烧，形成硅酸三钙（3CaO·SiO），简称为232CS；硅酸二钙（2CaO·SiO），简称为CS；铝酸三钙（3CaO·322AlO），简称为CA；铁铝酸四钙（4CaO·AlO·FeO），简称为2332323CAF。4
在硅酸盐水泥熟料中，CS含量大约为32%～64%。近年来，由3于新型干法窑的大量上马，煅烧条件大大改善，水泥熟料中的CS含3量明显提高。CS的水化速度比CS快，但比CA和CAF慢些，是决3234定硅酸盐水泥强度的最主要矿物之一。它不仅影响水泥的早期强度，也影响水泥的后期强度。CS的水化热比CA低，但比其他两种矿物33高。由于在硅酸盐水泥熟料中CS含量较大，因此，它是决定水泥水3化热的最主要矿物。
在硅酸盐水泥熟料中，CS含量大约为14%～28%。它是水泥熟2料矿物中水化最慢、水化热最小的一种矿物。它主要贡献于水泥的后期强度，其早期强度较低。
在硅酸盐水泥熟料中，CA含量大约为2.5%～15%。它是水泥熟3料矿物中水化最快、水化热最大的一种矿物。由于它具有水化很快这一特点，因此对水泥的凝结特性起着决定性作用。尽管CA的水化较3快，但所产生的强度不高，它对水泥强度的贡献主要在早期，对后期强度的贡献不大。
在硅酸盐水泥熟料中，CAF含量大约为10%～19%。它的水化4速度较快，仅次于CA。因此，它对水泥强度的贡献也主要在早期。3尽管它并不明显影响水泥的水化放热量，但可能影响水泥的水化放热速率。一般来说，CAF含量增加，水泥的水化放热量变化不大，甚4至可能略有降低，但放热速率可能加快。
除了上述四种组分以外，在水泥熟料中还存在着其他一些组分，这些组分虽然含量很少，但对水泥的性能有着不可忽视的影响。在水泥中，对水泥和混凝土性能影响较大的其他组分主要有游离CaO、MgO、SO和碱。3
游离CaO是在水泥生产过程中产生的。如果水泥熟料煅烧不充分，或者冷却速度较慢，生料中的CaO没有完全形成熟料矿物，或者在冷却过程中从已形成的熟料矿物中游离出来，以游离状态存在于熟料中。这种游离状态的CaO可以与水反应，形成Ca（OH），但速度较2慢。在水泥凝结硬化后产生膨胀，导致水泥体积安定性不良。
在水泥熟料中，大部分MgO以固溶形态存在于熟料矿物中。但是，熟料矿物固溶MgO的数量是有限的。当熟料中MgO含量较高时，部分MgO则以游离态存在于熟料矿物中。这种游离态的MgO是经过高温煅烧的，水化较慢，一般是在水泥水化凝结以后。当水泥凝结后，MgO与水反应生成Mg（OH），也会产生膨胀，导致水泥体2积安定性不良。
在水泥熟料中SO是极少的，水泥中的SO主要是来自水泥粉磨33时掺入的石膏。在水泥中掺入石膏主要是为了调节凝结时间。
石膏是一种缓凝剂，它可以调节水泥的凝结时间。研究结果表明，随着石膏掺量的增加，水泥的凝结时间延长。但当石膏掺量达到一定程度后，凝结时间不仅不延长，甚至还可能缩短。需要注意的是石膏对水泥凝结时间的影响与石膏的形态有关。作为水泥的调凝剂，通常
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]