挪威混凝土创新中心

　　一个以混凝土行业为攻关对象的研究型创新中心 

　　混凝土创新中心是挪威研究委员会倡导组建的14个研究型创新中心之一。这些研究型创新中心的主要目的是，通过研究型企业和著名研究小组紧密结合，通过长期科研攻关，提高行业的创新能力。

　　混凝土创新中心的愿景是，不仅在美观方面，而且在功能性、可持续性、节能、室内气候、工业化施工、良好的工作环境以及整个使用周期的成本效益等方面，营建更具吸引力的混凝土建筑和结构。为了完成这个美好的愿景，混凝土创新中心希望结合更环境友好型的材料生产，在先进胶凝材料、有效的施工技术以及新颖的设计理念等方面，实现一个重大的飞跃。

　　研究背景和意义

　　混凝土行业面临的重大挑战似乎是个悖论，一方面，混凝土是一种最基本的必用建筑材料，但是，另一方面，混凝土的公众形象甚差。因此，混凝土行业为其产品开创一个更为现实和积极的正面形象，是至关重要的。同样重要的是，使混凝土建筑更有吸引力，使其在开发商、建筑师、承包商和公众中，获得更强势的地位，从而提升其市场占有率，特别在住宅市场。为此，就必需提高混凝土产品的质量，并使其更具成本效益和更环保。

　　十年来，由于多种原因所致，施工行业的生产率增长，与其他行业相比，相距甚远。技术改造大大降低了对劳工的需求，而且这个趋势还将继续。为了进一步提高产品质量、生产率和工作环境，行业日益增长的发展趋势必将是：定制各种性能要求、室内预制程度更高和更强调预拌产品。
近阶段内，政治家仍将大力宣传可持续发展。建筑和结构的可持续性将对设计和施工选择产生重大的影响，此外，还应对建筑的整个使用周期进行评估。

　　近期的研究显示，利用混凝土高蓄能性进行保温的建筑，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。混凝土行业还面临环境影响、资源枯竭和能耗等挑战。使用混凝土要消耗大量原材料，因此，行业正面临日益增长的全球环境保护的需求和资源供应的挑战，迫使混凝土行业寻求其他解决途径。这些解决途径应包括：降低废料排放，能耗和对自然资源的影响，在维持现有市场份额的条件下，提高混凝土行业的可持续性。

　　过去，骨料是来自自然资源—采石场，而现在越来越多的骨料产自破碎岩石和二次原材料，诸如建筑垃圾，因为自然资源已消耗殆尽，或由于环境原因，不得使用。在全欧洲，开采石矿甚至已面临环境法的制约。

　　中心及研究项目简介

　　混凝土创新中心成立于2007年，计划到2014年结束，为期八年。迄今为止，中心的主要工作是，选定研究领域，组织和编写二十余篇具有当代顶尖水平的研究报告。目前，中心约有25名研究员，分别对五个不同研究项目开展工作。这些研究人员来自：挪威工业及科学研究基金会（SINTEF）—挪威研究型创新中心的主管机构、研究合作伙伴—挪威技术大学（NTNU）和行业合作伙伴。此外，每年约有8-10名博士研究生、5-10名硕士研究生和若干国际客座研究员参与各项研究工作。

　　这些研究项目都事先经过探讨，与社会、环境和行业有密切关系。在实施过程中，合作伙伴会提出这些科研项目的攻关目标，然后，在混凝土创新中心召开一次为期两天的研讨会，对项目进一步深化。在科研攻关过程中，采用ECO伺服网络进行控制。这是由欧洲共同体开发的网络管理体系，目的是为了满足欧洲施工行业，对行业产品和生产过程，包括水泥、骨料和混凝土生产的可持续性要求。以下简要说明中心正在开展的五个研究项目：

　　先进的胶凝材料和混凝土外加剂

　　本该研究项目的目的是：提供基础材料的技术知识，主要采用化学手段，开发先进的胶凝材料和混凝土外加剂，项目分成五个分项，分别是： 

　　●    降低CO2 排量—以降低熟料含量为依据，开发出一种通用性水泥，使其产生的CO2 排量，至少下降30%。

　　●    控制水化发展过程—找到能控制波特兰水泥凝结和硬化，能控制火山灰活性的化学外加剂，特别要开发出能获得混合水泥早强的外加剂。

　　●    减少裂缝—生产表面无裂缝的混凝土，至少达到用肉眼看不到分布在混凝土表面的裂缝。

　　●    火山灰代用材料—开发出能用作混凝土掺合料的火山灰代用材料。

　　●    低孔隙率/低渗透性—通过重点控制胶凝材料的堆积密度，生产具有较低孔隙率和渗透性的混凝土。

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　　改良施工技术

　　本研究项目的目的是：完成混凝土创新中心愿景中，关于使混凝土建筑和结构更具吸引力。研究重点是：外观设计和美观性、工业化生产、有效的产品加工工艺、降低成本、降低劳务强度和对环境的影响。项目也分成五个分项，分别是：

　　●    改良施工技术—通过提高生产力和产品质量，提升价格创造，开发更合理的生产工艺。

　　●    增强纤维—优化增强纤维的百分比含量，优化增强纤维的种类和生产技术，使承重结构构件中，含高量增强纤维，而不必配钢筋。

　　●    质量和美观—开发高质量，表面无裂缝和美观的混凝土。重点是材料的影响作用、生产工艺和造型设计。

　　●    工作性—研究混凝土的流变性能（特别是自密实混凝土）与泵送性之间的关系。重点开发测试技术，评估泵的类型和拌合物的作用，建立泵送过程模型。

　　●    机制骨料—生产用于混凝土的，并具有最佳特性的机制骨料。开发用于混凝土的，对生产机制粗、细骨料有重要影响作用的知识，诸如：地质学、矿物学、生产技术和混合比例等影响作用。

　　创新的施工理念    

　　本研究项目的目的是：对新混凝土材料和新混合材料在新领域中的应用，展开调查研究。项目分成三个分项，分别是：

　　●    增强纤维—提高在结构承载部位，采用增强纤维获得足够安全性方面的知识、施工技术、检测技术及其验证技术。

　　●    超轻骨料和混凝土—开发广泛应用于高性能轻混凝土的骨料。这里所指的高性能，是适用于强度-密度关系、抗冻性、低渗透性或韧性，特别是密度低于1000kg/m3 的轻骨料混凝土在夹芯板中的应用。

　　●    混合结构和结构构件—提高设计和施工技术，提升混凝土的竞争力，形成一个新的应用领域，诸如设计无保护措施的抗水磨损结构。

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　　使用寿命设计

　　本研究项目的主要目的是：根据不同毁损机理的基础知识，开发可靠的使用和服务寿命模型与耐久性相关参数之间的定量检测方法。研究项目的具体目标包括：

　　●    对新推出和原有检测临界氯化物含量的方法，进行试验室和现场检测研究。

　　●    建立一个根据Fick’s辅助扩散法则, 应用于使用寿命方法相关输入数据的数据库。

　　●    建立与钢筋腐蚀有关的抗腐蚀和使用寿命之间重要的和缺失的相关性，以此，开发出包含抗腐蚀性的各种使用寿命模型。提出用于检测抗腐蚀性的标准方法，把抗腐蚀性作为一个评定质量的依据。

　　●    把各种试验室在高温和高湿养护条件下与现场条件作对比，提高对快速碱骨料反应影响作用的认识。该知识对于利益相关者是否同意采用灵活的解决方案，来应对未来性能的检测理念是至关重要的。

　　●    研究各种暴露在会诱发腐蚀的物质环境条件下，混凝土结构使用寿命的预防措施，诸如采用表面保护，采用低锈蚀钢筋和涂防锈剂等。

　　●    为在各种极限状态下，包括：混凝土开裂、剥落和坍塌，钢筋正处在锈蚀过程中，建立混凝土结构剩余寿命和承载能力的预测，并建立相关模型。

　　节能和舒适

　　本研究项目的主要目的是：开发建筑设计知识，使具有保温活性的建筑物获得最大的节能效果、良好的室内气候和美观的建筑造型。为这样的建筑物，开发出相关的新战略、新方法和新产品，并对其进行检测验证。项目分成三个分项，分别是：

　　●    节能建筑—建立相关的建筑模型和模拟建筑，研究采用不同战略进行冷暖保温的能耗效果。

　　●    舒适建筑—研究相关保温材料对室内环境的影响作用，包括：保温性、舒适度、视觉质量和空气质量，还需特别强调隔音性能。
●    试点建筑—在挪威不同地区建造的一批试点建筑中，采用不同战略方法进行冷暖保温，并对其进行检测验证。

　　研究经费，合作伙伴和相互沟通

　　混凝土创新中心从2007年到2014年，为期8年的科研开发费预算共四千万美元，由挪威研究委员会（40%），行业合作伙伴（45%）和SINTEF 和NTNU（15%）共同出资。财团合作伙伴代表行业的价值链，其中包括材料供应商、承包商和用户。他们的代表，主要是水泥和营建业的跨国公司，通力合作，开展联合科研项目攻关。除非有一个或一个以上的合作伙伴认为存在知识产权问题，不然，所有研究成果均将在著名的国际性学术杂志上公开发表，并在国际学术会议上公开介绍。目前的出版物、财团合作伙伴和混凝土创新中心国内外研讨会和学术会议的一揽子相关信息资料，可上www.coinweb.no 网站查阅。

　　可通过注资，与混凝土创新中心建立相互关系和资源共享。中心将协助行业的合作伙伴，面对混凝土行业所面临的挑战，共同开发各种应对技术。通过这些技术，使行业保持现有的市场份额，并提高混凝土行业的可持续性。

　　（ 顾耀臣 译自 美国《Concrete International》杂志Dec. 2008 P.51-54）