美国的混凝土研究及有关标准的制定

第３３卷第４期　２０　０　２年４月　层：｝　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｖ　３３．Ｎｏ　４　ＡＤ瑚．　２００２　文章编号：１００１—４１７９　ｃ２００２｝０４一ＯＯ４４—０３　美国的混凝土研究及有关标准的制定　杨华全　（长江水利委员舍长江耪学院，湖北武汉４３００１０）　摘要：为进一步提高我国的混凝土研究厦施工啦平，对美国的几十有关单位进行了考察，包括伊利诺伊太学先　进水泥基材料中心、建筑技术试验室、联邦套路局特纳一费尔班克高速公路研宄中心、美国材料试验学套、美国　国家标准与技术研究院等。重点介绍其中几十单位的基本情Ｉ兄，研究领域、研究手段和设备，以覆美国制订混　凝土标准的原则和工作程序。　关键词：混凝土研究；研究领域；技术标准；工作程序：美国　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＵ５２８　１慨况　混凝土是当今国内外使用最广泛的工程材料，美国、欧洲等　发达国家在混凝土的研究及应用方面技术领先。为了学习借鉴　术界继续他们的事业：ＡＣＢＭ每年都举行水泥和混凝土技术发　展水平的专题讨论会　参加讨论会的人员来自全国的大学和学　院的教职员工。ＡＣＢＭ建立起了由公司、学会、机构相互协　作的机制，许多公司已采纳和充分运用了由专家和ＡＣＢＭ共同　努力开发的新技术。　ＡＣＢＭ由美国自然科学基金会提供支持．从１９８９～２ＯＯＯ年，　国际先进的混凝土技术，进一步提高我国的混凝土研究及施工　水平，更好地为国内工程服务，进一步促进我国混凝土研究及应　用技术的发展，加强国际交流与合作，经国家建材工业局批准，　由中国硅酸盐学会组团赴美国进行混凝土相关技术考察　考察　的单位有：伊利诺伊大学先进水泥基材料中心（Ｃｅｎｔｅｒ　ｆ０ｒ　Ａｄ—　每年２００万美元，由上述的５个单位分享（伊利诺伊大学和西北　大学占主要部分）。作为国家自然科学基金资助的中心，时间不　能超过１１　ａ，如果超过１１　ａ，就要从工业界和工程领域获得资　助。实际上，ＡＣＭＢ在运作过程中一直得到工业界的支持，提供　研究资金的公司，大部分是水泥制造商，另外还有霰加剂公司　ｖａｎｃｅｄ　Ｃｅｍｅｎｔ－Ｂａｓｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｕｔｒ．ｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＩｌｌｉｎｏｉｓ）、建筑技术试验　室（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＴｅｅｈｎｏｌｏＫｖ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、联邦公路局（Ｆｅｄｅｒａｌ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｉｔｏｎ）特纳一费尔班克高速公路研究中心　（Ｔｕｍｅｒ－Ｆａｉｒｂａｎｋ｝￣ｇ；ｗａｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｃ∞　）、美国材料试验学会　（Ａｍ　ｃａｒ．Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅ￣ｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、美国国家标准与技术研究　院（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｌａｎｄａｒｄｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣）、胡佛坝（Ｈｏｏｖｅｒ　ＤⅢ）等　（纤维、外加剂等），有些是公司＝在波特兰水泥工业中．有　８０％是由公司掌握，与它们的关系是非常重要的．既能从公　司得到资金支持研究．又能将成果应用到工业中去　现在．　ＡＣＢＭ的研究项目只有过去的Ｉ／４　ＡＣＢＭ的战略计划是提供基础性的能被工业界采用的创新　产品和服务，进而在现实的领域获得竞争优势。过去的ｌ０　ａ，　ＡＣＢＭ致力于水泥基材料的研究，现在将应用这些知识，解决一　些决定性的社会问题：改善混凝土的基础结构，碱轻对环境的负　面影响　为此，ＡＣＢＭ和他们的工业界的合作伙伴制定了３个　２伊利诺伊大学先进水泥基材料中心　２．１基本情况　伊利诺伊大学先进水泥基材料中心（ＡＣＢＭ）成立于１９８９　年，主要从事水泥基材料及混凝土的基础性研究工作，并将研究　成果应用到工程领域，还承担重要的教学工作。中心的研究人　员由来自西北太学（Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｎ　Ｕｎｒｉｖｅｒｓｉｂ，）、伊利诺伊大学（ｔｈｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｃｌ＂ｉｌｌｉｎｏｉｓ）、波渡大学（ＰｌＬｒＣｋｌｅ　Ｕｍｖｅｒｓｉｔｙ）、密执根大学　（ｔｈｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ‰｝Ｉｉｇ哪）和美国国家标准与技术研究院（Ｎａｔｉｏｎ．　ａｌ　Ｉｎｓｔｉｍｔｅ　ｏｆ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣，）的科学家和工程师组成，其　中的主要力量来自伊利诺伊太学和西北大学。其特点是将不同　学科的人员集中起来，组成跨学院、跨大学、专业相互交叉和相　互渗透的研究机构。　ＡＣＢＭ现在有３０～４０名研究人员。此外，每年还有许多学　生和访问学者参与中心的研究工作，离开中心后在工业界和学　收稿日期：２００１—１２—２２　主要的研究领域：废物处理和废物利用；混凝土结构的寿命预　测；按结构使用功能设计混凝土。　２．２　ＡＣＢＮ的主要研究领域　２．２．１废物处理和废物利用　（１）水泥一粉煤灰或水泥一矿渣、硅粉相互作用性能的可　预襁ｌ性，使用粉煤灰、水泥窑灰、外加剂的经济战略。　（２）开发水泥窑灰、矿渣复台水泥以提高混凝土的耐久性，　探索含有水泥窑灰的复合水泥在混凝土中的微观结构及其性　能。　（３）新鲜水泥浆中化学外加剂和混台材的相互作用，探索　作者简介：扬华全，男，长江水利委员会长江科学院材料结构研究所副所长，教授叛高叛工程师：　｝｝　｝　｝　｝　；，｛¨ｌ；｛　｛ｉＩ｝　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　橱华垒：美国的混凝土研究及有关标准的制定　４５　古有各种混合材和化学外加剂的新鲜浆体的微观结构和凝结特　（２）桥梁设计与风险，用气流动力学、地震学、水力学进行　性。　桥粱的设计。　（４）混凝土的早期抗裂性，使用成熟度概念，将波特兰水　（３）基础及基础下层的改进。　泥、复合水泥的性能与混凝土早期的应力发展联系起来，建立一　（４）腐蚀和表面处理，研究混凝土结构的防腐措施及钢筋　个预测早期裂缝风险和减少裂缝的混凝土配合比设计模型＝　桥梁的表面处理。　２．２．２寿命预测　（５）沥青路面的研究，超级路面设计、沥青配台比计算机仿　（１）主要研究混凝土的破坏机理及建立能够预测寿命的模　真、改性沥青。　型，基于耐久性试验的科学理论，模型的可靠性，包括经济因素　（６）长期路面性能的跟踪．已收集了２　４００个工地数据．建　的混凝土期望寿命的预测，预测短期的和长期的性能。　立了数据库并进行分析，为改进路面性能提供经验参考。　（２）用无损检测技术测定结构早期硬度和强度的适用性，　（７）使用高速公路长期或高风险研究：　开发一种现场测定新鲜混凝土凝结与硬化的无损检测技术。将　３．２．２波特兰水泥混凝土筑路工作小组　使用ＡＣＢＭ先前已开发的用高频超声波测量混凝土和钢板接触　主要目标是改进波特兰水泥混凝土路面性能、减少服役期　面反射系数的超声波技术。　费用，提高使波特兰水泥混凝土达到预期性能的保证率。在研　（３）氯化物在复台水泥中的传播，开发一种氯化物在混凝　项目有：　土中尤其是在复台水泥混凝土中传播的定量预测模型。　（１）混凝土开裂的预测。影响混凝土开裂有４个方面，即　２．２．３按结构使用功能设计混凝土　设计、配合比、施工及环境。现已开发出初步的软件，只要知道　按结构用途进行配合比设计，使用复合短纤维改善混凝土　上述各方面的参数，输入计算机，就会知道混凝土是否开裂，能　路面的性能，板的强度、韧性、刚度、渗透性以及流变性能。更重　预测７２　ｈ。　要的是提高抗塑性收缩裂缝（包括早期塑性收缩裂缝和长期干　（２）新的试验仪器设备的研制。如干硬性混凝土拌和物工　缩裂缝）的能力。这项工作包括混凝土性能的研究、与纤维相关　作性测试仪器，以及混凝土骨料粒径、级配自动测试仪等。　的微观结构试验研究、纤维的结台及纤维与混凝土性能的关系　（３）新的试验方法的改进。如混凝土的抗拣测试，混凝土　的模型。　耐久性的重要因素是冻融循环次数，冻融循环经过３ＯＯ个周期，　２．３　ＡＣＢＭ的研究手段及设备　要很长时间，现引进新的系数一质量系数，通过测量频率可以快　速得出结论，只要１ＣＯ个周期，大大缩短了测试时间　ＡＣＢＭ的研究手段及设备有：４　５０Ｏ　ｋＮ数字控制闭环加ｓ试　（４）各种混凝土边界气孔含量抗冻耐久性研究。如３％～　验系统，声发射测量，数字成像和定量显微技术，环境扫描电子　显微镜，核磁共振光谱仪，ＢＥＴ表面面积分析，水银孔率计，ｘ一　４％的古气量时，混凝土是否冻融破坏。　射线衍射，氧渗透仪，颗粒粒径分析及分类仪，离子和凝胶渗透　（５）探讨标准、规范规定与性能的关系。过去重视标准、规　色谱仪，彩色成像处理计算机等。　范．而现在强调更应重视混凝土性能，提出混凝士性能指标，由　工程部门采取措施达到，这样工程部门的自主性会得到充分发　３特纳一费尔班克高速公路研究中心　挥。　（６）未来设想：建立电脑网络试验室，目标是取代现有试　３．１基本情况　验，只要上网，就可获得资料并得出结论。　特纳一费尔班克高速公路研究中心（耵ＨＲｃ）隶属美国联邦　公路局。ＴＦＩ－ＩＲＣ的研究者致力于找到与高速公路有关的团体　４美国材料试验学会　面临的问题的革新的解决办法。研究主要聚焦于解决复杂的技　术问题，最终的目的是保证高速公路运输体系的安全可靠。联　４．１基本情况　邦公路局的研究和技术计划直接为运输部（ＤＯＴ）的运输基础结　在美国有９３　Ｏ（３Ｏ个标准，其中制定的标准有４４Ｏ（３Ｏ个，　构投资战略目标服务，鼓励安全可靠的运输，加强环境保护。　私人制定的标准有４９　Ｏ（３Ｏ个，现在越来越多地依靠私人制　ＤＯＴ的研究手段强调台作，信息共享，鼓励国家和地方、学　定标准　在美国有４００多十单位制定标准，包括美国材料试验　术界、私人部门的台作关系，更快、更经济有效地加速新技术、新　学会（ＡＳＴＭ）这样专门制定标准的组织，还有一些行业协会、科　概念和新思想在运输体系、运输过程和服务中的应用。这些研　学和专业机构和一些非正式标准的制定者。　究手段要求研究活动必须适应国家的运输体系和用户的新的需　美国材料试验学会成立于１８９８年，已有１０２　ａ的历史．是世　要，最重要的就是革新：　界上最老　最大的制定标准的团体之一。Ａ　共有１８０个员　３．２研究领域　工，总部设在费城郊外．在华盛顿设有办事处。ＡＳＴＭ的工作经　费主要靠会费，每年约３　Ｏ（３Ｏ万美元　工作人员不是技术专家　Ｉ＇ＦＨＲＣ有两十主要研究水泥和混凝土的小组：基础设施技　而是行政管理及编辑人员，其职责是管理整个程序，让技术专家　术研究与开发小组和波特兰水泥混凝土筑路工作小组。　在一起制定标准。　３．２．１基础设施技术研究与开发小组　ＡＳＴＭ在世界范围内有３２Ｏ（３Ｏ名会员，其中２０Ｏ（３Ｏ名会员真　主要功能（职责）是改进基础设施技术、帮助基础设施研究　正参与协会制定标准。删成员资格向公众开放，生产者、使　与开发产品的推广和应用，并提供技术指导和咨询：目前在研　用者、和其他有关人士如想加入均可申请，目前吸收中国大　的项目有：　陆成员４７个，涉及好几个专业领域。ＡＳＴＭ有１２８个技术委员　（１）高性能桥梁，包括高性能混凝土、高性能钢筋及纤维增　会代表１２８个不同的产业，制定的标准涉及钢筋、混凝土、电子、　强聚合物：　空气质量等诸多方面，这些标准已被全球广泛地采纳和使用。　■　蕊　，　ｌｌ　ｌｉ　｛｛鞠睡貔　ｌ　了—了　维普资讯 http://www.cqvip.com

凡是长　江　２００２生　所有标准至少每５　ａ更新审定】次．以便将新的技术及时采纳进　来。　ＡＳ＇ＴＭ的所有会员１　ａ安排两次集中开会时间，交流情况、　讨论有关的问题。最近建立了电子标准制定论坛，通过因特网　标准．不采取，则应向另一部门报告．解释为什么不用　私有部门的标准：这样做能减少重复努力、重复工作　避免政　府与私有部门制定同样的标准，减少了制定标准的成本费用，节　省时间、资携ｃ。私人、共同努力制定标准，执行起来也　容易。这些标准也能体现最新技术，因要在较长时间更新　标准，而私有部门要　得多。　而设立，成员有口令进人，展开工作，制定或维护标准。通过此　方式可　大大方便美国之外的人士来参加标准的制定。　ＡＳＴＮ的标准大全共７２卷，每年内容更新１次，并且可通过　各种方式获取ＡＳＴＭ标准　＾ｓ　标准库提供方便的光盘检索　版本。　在ＡＳｒＭ，生产者、使用者、和其他有关人士通过自愿　的、协商一致的方法来制定标准、规格、测试方法、惯例、准则和　４．４　ＡＳＴＭ的组织结构　ＡＳＴＭ制定有关水泥和混凝土标准的委员会有两个：Ｃ０１水　泥委员会和０Ｏ９混凝土和混凝土骨料委员会。∞１水泥委员会　有３００个会员，Ｃ０９混凝土和混凝土骨料委员会有８００个会员。　定义。ＡｓＩＭ的１０　０００多个标准综台了来自１００多个国家的　３４　ｏｏｏ＋ＡＳＩ＇Ｍ成员中专家的技术经验。这些标准已被全球广　泛地采纳和使用，它们包括诸如金属、油漆、塑料、纺织品、石油、　４．５美国制定水泥、混凝土标准的组织　在美国制定水泥和混凝土方面标准的组织主要有３家：美　国材料试验学会（ＡＳＩ＇Ｍ）、美国混凝土学会（ＡＣＩ）、美国高速公路　建筑、能携ｃ、环境、消费品、医疗服务与器材和电子等行业：　删的公开制定标准的方式就是为什么众多各行各业的　人士愿意参与ＡＳＴＭ制定标准工作的原因之一　ＡｓｒＭ聚集了　及运输管理铷会（：Ｌ＇￣ＳＨＴＯ），其中，？ＬＳＩ＇Ｍ、ＡＣＩ是非赢利性的私　人机构，ＡＡＳＦＩ＇ＩＯ是由州支持的。　全球的、其专业水平得到认可的专家参与标准的制定工作，　便　使ＡＳＴＭ标准具有很高的技术含量和水平。ＡｓｒＭ除了保持一　个公开和自愿的制定标准的气氛以外，还提供服务，服务范围包　５美国国家标准与技术研究院　５．１基本情况　美国国家标准与技术研究院（ＮＩＳＴ）成立于１９０１年．最初为　括专题会议，专业认可测试课程、各种形式出版物和专业培训课　程，提供有关Ａ洲的功能、采纳和使用知识。　国家标准局．１９８８年改命名为国家标准与技术研究院，隶属美　国商业部，其负责人由总统任命。　４．２　ＡＳＴＭ如何制定标准　４．２．Ｉ原则　在美国制定标准的原则是公开、自愿和各方利益的平衡。　所谓公开、自愿就是买方、卖方、研究者和机构均可参加，各方协　商一致。所谓利益的平衡就是制定标准时，生产方的委员不能　超过５０％。．４￣ＴＭ也遵守这一原则　ＮＩＳＴ是国家性的研究院，每年有８亿美元的预算经费，由美　国国会拨付　主要用作ＮＩＳＴ的工作经费和参与制定标准：另　外还有１Ｏ亿美元经费来自工业界的１　２００，ｒ合作伙伴，他们主　要是和Ｎ１ＳＴ一起进行投资。　ＮＩＳＴ有３　０００多个工作人员．其成员构成比例是：工程师　２５％，化学家１２％，物理学家２２％，计算机２１％，数学４％，其他　１６％。学历构成：博士５。％，硕士２３％．学士２２％，其他５％。　ＮＩＳＩ＂有２　０００多个现场工程师，１　５５０个从各地来的研究人　４．２．２工作程序和主要步骤　ＡＳＩ＇Ｍ制定标准的程序如下：　（Ｉ）首先由任务小组负责起草，形成草案。　员，其中一半来自境外　５．２　Ｎ［ＳＴ的作用　ＮＩＳＴ主要作用是通过和工业界一起工作，开发和应用技　（２）由分委员会进行讨论，工作小组将草案提交分委员会，　人数比工作小组多一些，此阶段必需注意利益平衡问题。每人　均收到一份标准草案，如果分组成员发现草案有技术上缺陷的　地方，体可以反对该标准，但必须书面陈述交分委员会，委员会　术、测量、标准，促进美国经济的发展，提高生活的质量　它通过　４个紧密结合的计划实现这一目标＝　（１）测量和标准试验室　刺激美国经济　改善公共福利．为　开会审议、评论你的陈述论点、理由是否有说服力，如认为有说　服力，则要求重新修改标准，然后再投票，如果没有说服力，则标　准草案通过，提交给主委会。　（３）主委员会讨论，标准化新闻杂志上夹有选票，列出要投　票的标准，由会员进行投票，然后提交标准委员会。　美国工业界不断改进产品和服务需要提供测量和标准的基础数　据以及领先技术。　（２）先进的技术程序。与美国工业界一起，规划、执行和共　同创立高风险技术开发计划，使其为国家剖造就某种意义而言　问接的超过直接的先进技术程序积累所容纳的经济和技术效　益。为美国提供庞大的和（或者）具有战略性的长期的、基础广　阔的经济利益。　（４）最后提交由９人组成的标准委员会进行讨论，标准委　员会由ＡＳＴＭ董事会任命，他们负责检查标准是否都遵循了有　关程序　．　如投了反对票而分委员会认为无说服力，将标准上交给主　委会时，你可以向标准委员会进一步投诉，标准委员会来检查分　（３）延伸制造合作计划：通过提供技术和商务的地区中　网络，延伸基础制造业：加强全国性的服务和支持体系、增强美　国的一般雇员在５００人　下的３８　１００个小型基础制造企业的竞　委员会是否公平。这是一个很长的、也是很好的程序。　４．３　ＡＳＴＭ与的关系　Ａ￣Ｉ＇Ｍ与是台作伙伴，共有２４个机构的１　２００名代　表。１９９６年美国进行了一次创新性，通过了一条新法律：　《国家技术进步法案》，该法案规定不应在自己内部制定标　准，应依靠私人部门所制定的标准（１９９６年以前在内部制　定标准，有些可能在私人部门就制定了）。如果私有部门已有了　争力：弛立的无利润的遍及全美的制造业的延伸中心和办公　室，形成延伸制造合作计划服务和支持基础的核心。提供地方　可　使用的信息、决断支持。　（４）质量优先计划。争取对美国的制造业，服务公司　教育　组织，保健单位进行奖励的由总统签署的Ｍａｌｃｏｌｍ　Ｂａｋｌｒｉｇｅ质量　成就国家奖。　（鳊辑：赵树相）