邢东海

（北京肇倩工程技术有限公司，北京　314002）

研发新型绿色混凝土的技术途径

邢东海

（北京肇倩工程技术有限公司，北京314002）

混凝土转型升级走绿色发展之路势在必行。笔者提出采用超细高强水泥、水泥内掺抗渗粉、利用粉体改性技术掺加无机微纳米材料、适应泵送性提高密实性和利用纳米硅作载体，开发多功能绿色混凝土等方法。为混凝土企业实现绿色混凝土生产提供可选择的途径。

超细水泥；内掺抗渗粉；粉体改性；绿色工程

0　前言

水泥混凝土是世界上最大量的建筑材料，也是最复杂的活性复合材料制品。混凝土的质量关系社会资源消耗、人类生存及生命安全，如何走可持续发展的绿色混凝土道路，是值得高度重视的社会问题。

回顾中国混凝土发展的历程，存在一条波浪式前进的主链，大致是：水灰比学说引起合理用水；浇注成型方法不断改进；化学品辅助改性；掺合料品种增多；减水剂普遍使用；高性能混凝土得到发展；泵送混凝土提高了施工效率；防水抗渗广泛重视；废弃混凝土再生利用；混凝土的本质缺陷即将改变。

对比国外材料变革的发展现象，主链条似较简单：70 年代出现各种混合水泥、化学水泥、聚合物水泥等；90 年代大力推广超细高标号水泥，搅拌和泵送机械率先普及。因为超细水泥的推广应用，混凝土质量和施工效率明显提高，建筑自重减轻……

对比国内外的差距是，国内大量使用传统水泥带来了十分严重的资源环境破坏，混凝土次生灾害严重，危及人类生存安全。面对现实，混凝土行业迫切需要转型升级，争走绿色发展道路。

1　推广采用超细高强水泥

超细水泥指粒度小于10μm 的水泥颗粒占90% 的高标号水泥，水泥标号与细度成正比关系。国内超细水泥发展慢，325μm（45μ）的水泥也称“超细水泥”。90 年代上海浦东高层建筑每年进口超细水泥十几万吨，是国外设计图纸的技术要求。十多年来，东南亚国家的建筑工程已普及采用超细水泥。中国至今只有几家中外合作企业生产少量超细水泥，军工需要一直靠高价进口。

笔者曾发表一篇《水泥混凝土改性增强原理及方法》，全文阐述水泥混凝土结构疏松多孔需要超细补强的长寿观念及方法。水泥的强度主要决定于小于10μm 的水泥颗粒比例，粗颗粒只起填充作用，存在后期活性危害性。水泥超细后，小于10μm 颗粒成倍增长，水泥快硬高强，混凝土的致密性也因此提高，耐久性自然增长。

超细水泥电耗高不是主要问题，笔者研究20 年的难点是设备大型化困难。后来研究出小型化的工艺设备方案，100 万设备费，便可生产2～3万吨/年超细水泥。单位产品电耗不到200 度/吨。与网上投资6亿建50 万吨超细水泥厂的可行性研究报告相比，6亿投资可在搅拌站建600 套小型机组，使产品升级，水泥产能可达1000 万吨以上。

2　使用掺加纳米材料的水泥

水泥的细度仅180 目（88μm），一般不会因为细度而产生表面静电。水泥的碱性特点是化学成份决定的，为提高和易性，减少吸水量，采用减水剂减少用水量，是行之有效的方法。

水泥表面改性目的是提高分散性、和易性、混合均匀性，达到均质减水、密实增强效果。掺加微细粉比表面积大、吸水量大，微粉需改性疏水，有利减水，也缓和速凝。如果使用掺有纳米二氧化硅的水泥，由于流动性改善，水泥颗粒表面极性降低，混凝土的用水量会自然减少。

掺加无机材料需要辅助改性的是极性强、流动性差的微纳米粉体，如纳米二氧化硅，纳米偏高岭石粉等。

试验证明，水泥中掺加2%～3% 的纳米级二氧化硅，水泥混凝土的抗渗标准可提高到 P15以上等级，能彻底解决水泥混凝土渗漏问题。但这种外掺方法存在混合均匀性问题，也给搅拌站操作带来不便。有效的方案是在粉磨站水泥磨前计量配料加入纳米级二氧化硅粉磨。

值得指出，必须加入小于100nm 占50% 以上的纳米级二氧化硅（气相法来达标），才能在磨内起分散作用，提高水泥流动性，既有助磨作用，也有减水效果。对比水泥内掺和混凝土外掺两种添加纳米二氧化硅的方法，超细水泥内掺入少量纳米二氧化硅是理想方案，在传统水泥中掺入2%～3%的纳米二氧化硅则是最方便方案。

添加纳米二氧化硅吸水增稠防泌水，可增加流动性。在油田固井行业，为适应泵送钻探深井操作需要掺加纳米二氧化硅，掺量大至20%～30%，可大大提高流动性，延长稠化时间，又减轻浆料体重方便泵送。

提高密实性的方法较多，如搅拌、振捣、引气、颗粒级配设计，减水剂改性等。改性的原理应掌握粉体酸碱度的特性，按正负电性或粘性调节。合理使用高分子材料交联、整合、渗透，延长硅氧链网构，发挥有机与无机材料相结合的凝固作用，是值得重视研究应用的。

3　尾语

本文简述了与转型升级相关的个人见解，希望能抛砖引玉。笔者认为，混凝土的人性化发展目标是健康长寿，超细微纳米材料的合理使用是解决水泥及混凝土质量的根本方向，群众路线要发动建工建材两大阵营的科技力量联合攻关，有了高质量的超细水泥品种，何苦需要各种添加剂减水、防水、抗渗、抗冻？何必生产专用抗渗剂、纤维网？

纳米二氧化硅的光、电、磁、波、热、力学、化学性能有独异功能，因为带负电，磁性强，可吸收紫外波，是吸光材料、光电材料、储能材料，也是性能稳定的化工催化剂、药物、颜料、金属粉的载体材料。利用多孔高比表面积的纳米二氧化硅作载体，可开发各种多功能材料，如压光、消光、吸波、抗紫外、耐老化、抗菌、自洁、抗静电、防辐射、导电等高性能多功能水泥混凝土。

［通讯地址］北京西城区百万庄子区38号115室（100037）

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邢东海（1941—），男，研究员，主要从事城市粉体材料研究。