一個(gè)以混凝土行業(yè)為攻關(guān)對象的研究型創(chuàng)新中心 

　　混凝土創(chuàng)新中心是挪威研究委員會倡導(dǎo)組建的14個(gè)研究型創(chuàng)新中心之一。這些研究型創(chuàng)新中心的主要目的是，通過研究型企業(yè)和著名研究小組緊密結(jié)合，通過長期科研攻關(guān)，提高行業(yè)的創(chuàng)新能力。

　　混凝土創(chuàng)新中心的愿景是，不僅在美觀方面，而且在功能性、可持續(xù)性、節(jié)能、室內(nèi)氣候、工業(yè)化施工、良好的工作環(huán)境以及整個(gè)使用周期的成本效益等方面，營建更具吸引力的混凝土建筑和結(jié)構(gòu)。為了完成這個(gè)美好的愿景，混凝土創(chuàng)新中心希望結(jié)合更環(huán)境友好型的材料生產(chǎn)，在先進(jìn)膠凝材料、有效的施工技術(shù)以及新穎的設(shè)計(jì)理念等方面，實(shí)現(xiàn)一個(gè)重大的飛躍。

　　研究背景和意義

　　混凝土行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)似乎是個(gè)悖論，一方面，混凝土是一種最基本的必用建筑材料，但是，另一方面，混凝土的公眾形象甚差。因此，混凝土行業(yè)為其產(chǎn)品開創(chuàng)一個(gè)更為現(xiàn)實(shí)和積極的正面形象，是至關(guān)重要的。同樣重要的是，使混凝土建筑更有吸引力，使其在開發(fā)商、建筑師、承包商和公眾中，獲得更強(qiáng)勢的地位，從而提升其市場占有率，特別在住宅市場。為此，就必需提高混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量，并使其更具成本效益和更環(huán)保。

　　十年來，由于多種原因所致，施工行業(yè)的生產(chǎn)率增長，與其他行業(yè)相比，相距甚遠(yuǎn)。技術(shù)改造大大降低了對勞工的需求，而且這個(gè)趨勢還將繼續(xù)。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和工作環(huán)境，行業(yè)日益增長的發(fā)展趨勢必將是：定制各種性能要求、室內(nèi)預(yù)制程度更高和更強(qiáng)調(diào)預(yù)拌產(chǎn)品。
近階段內(nèi)，政治家仍將大力宣傳可持續(xù)發(fā)展。建筑和結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性將對設(shè)計(jì)和施工選擇產(chǎn)生重大的影響，此外，還應(yīng)對建筑的整個(gè)使用周期進(jìn)行評估。

　　近期的研究顯示，利用混凝土高蓄能性進(jìn)行保溫的建筑，可大幅度降低能耗，其中，可降低15%供暖能耗和降低50%制冷能耗?；炷列袠I(yè)還面臨環(huán)境影響、資源枯竭和能耗等挑戰(zhàn)。使用混凝土要消耗大量原材料，因此，行業(yè)正面臨日益增長的全球環(huán)境保護(hù)的需求和資源供應(yīng)的挑戰(zhàn)，迫使混凝土行業(yè)尋求其他解決途徑。這些解決途徑應(yīng)包括：降低廢料排放，能耗和對自然資源的影響，在維持現(xiàn)有市場份額的條件下，提高混凝土行業(yè)的可持續(xù)性。

　　過去，骨料是來自自然資源—采石場，而現(xiàn)在越來越多的骨料產(chǎn)自破碎巖石和二次原材料，諸如建筑垃圾，因?yàn)樽匀毁Y源已消耗殆盡，或由于環(huán)境原因，不得使用。在全歐洲，開采石礦甚至已面臨環(huán)境法的制約。

　　中心及研究項(xiàng)目簡介

　　混凝土創(chuàng)新中心成立于2007年，計(jì)劃到2014年結(jié)束，為期八年。迄今為止，中心的主要工作是，選定研究領(lǐng)域，組織和編寫二十余篇具有當(dāng)代頂尖水平的研究報(bào)告。目前，中心約有25名研究員，分別對五個(gè)不同研究項(xiàng)目開展工作。這些研究人員來自：挪威工業(yè)及科學(xué)研究基金會（SINTEF）—挪威研究型創(chuàng)新中心的主管機(jī)構(gòu)、研究合作伙伴—挪威技術(shù)大學(xué)（NTNU）和行業(yè)合作伙伴。此外，每年約有8-10名博士研究生、5-10名碩士研究生和若干國際客座研究員參與各項(xiàng)研究工作。

　　這些研究項(xiàng)目都事先經(jīng)過探討，與社會、環(huán)境和行業(yè)有密切關(guān)系。在實(shí)施過程中，合作伙伴會提出這些科研項(xiàng)目的攻關(guān)目標(biāo)，然后，在混凝土創(chuàng)新中心召開一次為期兩天的研討會，對項(xiàng)目進(jìn)一步深化。在科研攻關(guān)過程中，采用ECO伺服網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。這是由歐洲共同體開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理體系，目的是為了滿足歐洲施工行業(yè)，對行業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程，包括水泥、骨料和混凝土生產(chǎn)的可持續(xù)性要求。以下簡要說明中心正在開展的五個(gè)研究項(xiàng)目：

　　先進(jìn)的膠凝材料和混凝土外加劑

　　本該研究項(xiàng)目的目的是：提供基礎(chǔ)材料的技術(shù)知識，主要采用化學(xué)手段，開發(fā)先進(jìn)的膠凝材料和混凝土外加劑，項(xiàng)目分成五個(gè)分項(xiàng)，分別是： 

　　●    降低CO2 排量—以降低熟料含量為依據(jù)，開發(fā)出一種通用性水泥，使其產(chǎn)生的CO2 排量，至少下降30%。

　　●    控制水化發(fā)展過程—找到能控制波特蘭水泥凝結(jié)和硬化，能控制火山灰活性的化學(xué)外加劑，特別要開發(fā)出能獲得混合水泥早強(qiáng)的外加劑。

　　●    減少裂縫—生產(chǎn)表面無裂縫的混凝土，至少達(dá)到用肉眼看不到分布在混凝土表面的裂縫。

　　●    火山灰代用材料—開發(fā)出能用作混凝土摻合料的火山灰代用材料。

　　●    低孔隙率/低滲透性—通過重點(diǎn)控制膠凝材料的堆積密度，生產(chǎn)具有較低孔隙率和滲透性的混凝土。

[Page]
　　改良施工技術(shù)

　　本研究項(xiàng)目的目的是：完成混凝土創(chuàng)新中心愿景中，關(guān)于使混凝土建筑和結(jié)構(gòu)更具吸引力。研究重點(diǎn)是：外觀設(shè)計(jì)和美觀性、工業(yè)化生產(chǎn)、有效的產(chǎn)品加工工藝、降低成本、降低勞務(wù)強(qiáng)度和對環(huán)境的影響。項(xiàng)目也分成五個(gè)分項(xiàng)，分別是：

　　●    改良施工技術(shù)—通過提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量，提升價(jià)格創(chuàng)造，開發(fā)更合理的生產(chǎn)工藝。

　　●    增強(qiáng)纖維—優(yōu)化增強(qiáng)纖維的百分比含量，優(yōu)化增強(qiáng)纖維的種類和生產(chǎn)技術(shù)，使承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，含高量增強(qiáng)纖維，而不必配鋼筋。

　　●    質(zhì)量和美觀—開發(fā)高質(zhì)量，表面無裂縫和美觀的混凝土。重點(diǎn)是材料的影響作用、生產(chǎn)工藝和造型設(shè)計(jì)。

　　●    工作性—研究混凝土的流變性能（特別是自密實(shí)混凝土）與泵送性之間的關(guān)系。重點(diǎn)開發(fā)測試技術(shù)，評估泵的類型和拌合物的作用，建立泵送過程模型。

　　●    機(jī)制骨料—生產(chǎn)用于混凝土的，并具有最佳特性的機(jī)制骨料。開發(fā)用于混凝土的，對生產(chǎn)機(jī)制粗、細(xì)骨料有重要影響作用的知識，諸如：地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、生產(chǎn)技術(shù)和混合比例等影響作用。

　　創(chuàng)新的施工理念    

　　本研究項(xiàng)目的目的是：對新混凝土材料和新混合材料在新領(lǐng)域中的應(yīng)用，展開調(diào)查研究。項(xiàng)目分成三個(gè)分項(xiàng)，分別是：

　　●    增強(qiáng)纖維—提高在結(jié)構(gòu)承載部位，采用增強(qiáng)纖維獲得足夠安全性方面的知識、施工技術(shù)、檢測技術(shù)及其驗(yàn)證技術(shù)。

　　●    超輕骨料和混凝土—開發(fā)廣泛應(yīng)用于高性能輕混凝土的骨料。這里所指的高性能，是適用于強(qiáng)度-密度關(guān)系、抗凍性、低滲透性或韌性，特別是密度低于1000kg/m3 的輕骨料混凝土在夾芯板中的應(yīng)用。

　　●    混合結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件—提高設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，提升混凝土的競爭力，形成一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，諸如設(shè)計(jì)無保護(hù)措施的抗水磨損結(jié)構(gòu)。

[Page]
　　使用壽命設(shè)計(jì)

　　本研究項(xiàng)目的主要目的是：根據(jù)不同毀損機(jī)理的基礎(chǔ)知識，開發(fā)可靠的使用和服務(wù)壽命模型與耐久性相關(guān)參數(shù)之間的定量檢測方法。研究項(xiàng)目的具體目標(biāo)包括：

　　●    對新推出和原有檢測臨界氯化物含量的方法，進(jìn)行試驗(yàn)室和現(xiàn)場檢測研究。

　　●    建立一個(gè)根據(jù)Fick’s輔助擴(kuò)散法則, 應(yīng)用于使用壽命方法相關(guān)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

　　●    建立與鋼筋腐蝕有關(guān)的抗腐蝕和使用壽命之間重要的和缺失的相關(guān)性，以此，開發(fā)出包含抗腐蝕性的各種使用壽命模型。提出用于檢測抗腐蝕性的標(biāo)準(zhǔn)方法，把抗腐蝕性作為一個(gè)評定質(zhì)量的依據(jù)。

　　●    把各種試驗(yàn)室在高溫和高濕養(yǎng)護(hù)條件下與現(xiàn)場條件作對比，提高對快速堿骨料反應(yīng)影響作用的認(rèn)識。該知識對于利益相關(guān)者是否同意采用靈活的解決方案，來應(yīng)對未來性能的檢測理念是至關(guān)重要的。

　　●    研究各種暴露在會誘發(fā)腐蝕的物質(zhì)環(huán)境條件下，混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的預(yù)防措施，諸如采用表面保護(hù)，采用低銹蝕鋼筋和涂防銹劑等。

　　●    為在各種極限狀態(tài)下，包括：混凝土開裂、剝落和坍塌，鋼筋正處在銹蝕過程中，建立混凝土結(jié)構(gòu)剩余壽命和承載能力的預(yù)測，并建立相關(guān)模型。

　　節(jié)能和舒適

　　本研究項(xiàng)目的主要目的是：開發(fā)建筑設(shè)計(jì)知識，使具有保溫活性的建筑物獲得最大的節(jié)能效果、良好的室內(nèi)氣候和美觀的建筑造型。為這樣的建筑物，開發(fā)出相關(guān)的新戰(zhàn)略、新方法和新產(chǎn)品，并對其進(jìn)行檢測驗(yàn)證。項(xiàng)目分成三個(gè)分項(xiàng)，分別是：

　　●    節(jié)能建筑—建立相關(guān)的建筑模型和模擬建筑，研究采用不同戰(zhàn)略進(jìn)行冷暖保溫的能耗效果。

　　●    舒適建筑—研究相關(guān)保溫材料對室內(nèi)環(huán)境的影響作用，包括：保溫性、舒適度、視覺質(zhì)量和空氣質(zhì)量，還需特別強(qiáng)調(diào)隔音性能。
●    試點(diǎn)建筑—在挪威不同地區(qū)建造的一批試點(diǎn)建筑中，采用不同戰(zhàn)略方法進(jìn)行冷暖保溫，并對其進(jìn)行檢測驗(yàn)證。

　　研究經(jīng)費(fèi)，合作伙伴和相互溝通

　　混凝土創(chuàng)新中心從2007年到2014年，為期8年的科研開發(fā)費(fèi)預(yù)算共四千萬美元，由挪威研究委員會（40%），行業(yè)合作伙伴（45%）和SINTEF 和NTNU（15%）共同出資。財(cái)團(tuán)合作伙伴代表行業(yè)的價(jià)值鏈，其中包括材料供應(yīng)商、承包商和用戶。他們的代表，主要是水泥和營建業(yè)的跨國公司，通力合作，開展聯(lián)合科研項(xiàng)目攻關(guān)。除非有一個(gè)或一個(gè)以上的合作伙伴認(rèn)為存在知識產(chǎn)權(quán)問題，不然，所有研究成果均將在著名的國際性學(xué)術(shù)雜志上公開發(fā)表，并在國際學(xué)術(shù)會議上公開介紹。目前的出版物、財(cái)團(tuán)合作伙伴和混凝土創(chuàng)新中心國內(nèi)外研討會和學(xué)術(shù)會議的一攬子相關(guān)信息資料，可上www.coinweb.no 網(wǎng)站查閱。

　　可通過注資，與混凝土創(chuàng)新中心建立相互關(guān)系和資源共享。中心將協(xié)助行業(yè)的合作伙伴，面對混凝土行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，共同開發(fā)各種應(yīng)對技術(shù)。通過這些技術(shù)，使行業(yè)保持現(xiàn)有的市場份額，并提高混凝土行業(yè)的可持續(xù)性。

　　（ 顧耀臣 譯自 美國《Concrete International》雜志Dec. 2008 P.51-54）