1.2　水泥与混凝土的发展趋势

1.2.1　胶凝材料发展趋势

自硅酸盐水泥发明以来，经过长期的试验研究，其化学组成已最佳化，通过对硅酸盐和铝酸盐矿物，以及水泥在水化过程中加入石膏作用的深入研究，硅酸盐水泥已成为熟知的矿物反应系统。但近年来，随着全球性气候变暖，对于节能及减少温室气体的排放，已成为人们的共识和努力的目标。在今后硅酸盐水泥生产中逐步加入各种矿物外加剂作为辅助胶凝材料，其主要有粉煤灰、磨细矿渣、硅灰以及一复合的掺合料等，它们既可改善混凝土的力学性能和耐久性，又能大量利用各种工业副产品。因此，除了可从这些工业副产品获益外，使用辅助性材料还降低了水泥熟料的消耗，其相应的效益是节省了原材料和能源，并减少水泥熟料生产时CO2的排放，每节约1t水泥熟料，可减少约1t CO2的排放。由于辅助胶凝材料是工业副产品，其化学组成具有多变性，因此增加了化学反应系统的复杂性，丧失了其在水泥体系中最初研究化学组分的最佳化。为了适应变化，在胶凝材料系统中加入相应的化学外加剂，以补偿辅助胶凝材料化学组成变化的影响，由于加入化学外加剂的方法比调整水泥的矿物组成更加方便有效，这种方法将会得到重视，将会有力地推动化学外加剂的发展。

1.2.2　混凝土技术的发展趋势

（1）混凝土材料性能

就改善混凝土材料性能而言，经大量试验研究，采用复合方法，已经取得了相当大的进步，对一些重要问题已获有效的解决，如：

① 运用高效、高性能减水剂和加入矿物外加剂来降低孔隙率，提高混凝土的抗压强度和抗渗性；

② 使用引气剂，改善混凝土的抗冻融性能；

③ 加入阻锈剂或防水剂，降低混凝土中钢筋的锈蚀；

④ 使用碱-集料反应抑制剂，使碱-集料反应破坏减小到最低程度；

⑤ 使用补偿收缩剂、减缩剂、养护剂和最适宜的养护措施，以减少混凝土的干缩裂缝；

⑥ 使用化学外加剂和矿物外加剂控制水泥的水化反应速率和放热速率，减少大体积混凝土的早期放热引起的开裂；

⑦ 通过提高耐久性、抗裂和抗冻融性来提高混凝土的使用寿命。

（2）混凝土的生产、输送和浇筑工艺

提高周转率和减少劳动人员的需求，在很大程度上推动了混凝土生产和运输方面的发展，今后，这仍将继续促进混凝土技术的发展。如大流动性（或可泵性）混凝土、自密性混凝土、干硬性混凝土（即碾压混凝土，浇筑干硬性混凝土）、水下施工的抗冲散混凝土、喷射混凝土等，在所有这些应用中，严格的要求对新拌混凝土性能（流变性、离析）产生影响，这些只能通过化学外加剂相应的复合来解决。

目前商品混凝土在混凝土应用中得到大力发展。商品混凝土在拌和过程除加入外加剂外，混凝土的生产也日益采用高速、高剪切拌和系统，商品混凝土用搅拌输送车将混凝土拌和物从搅拌站运输至工地，由于市区交通非常繁忙拥挤，运输时间多在1h以上。在这种条件下，尤其在热的天气下，即使加入一些外加剂，也不能有效地防止坍落度损失。因此，有时在工地向混凝土中“加水重塑”，以恢复其初始的工作性。“加水重塑”会对混凝土的力学性能和耐久性产生明显的副作用。因此，应在足够的时间内保持新拌混凝土性能（坍落度、匀质性、含气量等）不变而避免现场调整。实际上，对化学外加剂来说，这仍将是今后主要的挑战。

（3）其他因素的影响

① 环境影响　燃煤或原油工厂排放相关的环保条例日益严格，例如NOx的排放。为符合该条例，工厂的操作条件发生变化，这必将显著影响燃煤灰（粉煤灰）的物理化学性能，在有些情况下，生成含碳高的粉煤灰，后者能与化学外加剂相互反应（例如引气剂）而干扰其作用，化学外加剂必须能与其相适应，或者对辅助胶凝材料的性能变化予以补偿。

② 原材料市场　由于原材料市场面临全球化，促进了熟料和辅助性胶凝材料的全球贸易，因此，水泥生产者能够用各种原料来磨制（或混合）生产水泥，这种做法可导致生产出的混合水泥性能有较大的变动性。很可能就要求在干拌或混凝土拌和过程中加入化学外加剂以起到减轻混合水泥任何缺点的作用。

③ 混凝土的使用条件　目前气候波动已显示出温度史无前例的变化，这可能引起人们对暴露混凝土的相应保护措施的重视，将增加化学外加剂的用途，如为了提高混凝土抗冻融性能而使用的引气剂。

另外，暴露在强热条件下混凝土的性能（如发生在火灾时），目前已引起广泛重视，尤其是对于高性能混凝土，这些材料极低的孔隙率造成释放局部热膨胀应力及体积内形成气体逸出的作用较低，面对这种形势可能需要开发新型的外加剂、革新外加剂组合和混凝土工艺。