[原創(chuàng)]“迷霧”后的高性能混凝土：應(yīng)量化指標(biāo) 由市場“培育”

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授吳笑梅

  “高性能混凝土不是一個品種，而是一個概念，用來表示一種性狀。不比泵送混凝土之類，就是某一個特定的具體品種，并且往往是要求其勻質(zhì)性特別好，或者有某些方面的性能特別好等具體要求的一類混凝土”，提及高性能混凝土，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授吳笑梅如是描述。

  今年八月，住建部和工信部發(fā)文推廣應(yīng)用高性能混凝土。文中將高性能混凝土定義為：滿足建設(shè)工程特定要求，采用優(yōu)質(zhì)常規(guī)原材料和優(yōu)化配合比，通過綠色生產(chǎn)方式以及嚴(yán)格的施工措施制成的，具有優(yōu)異的拌合物性能、力學(xué)性能、耐久性能和長期性能的混凝土。

  文件同時強(qiáng)調(diào)，作為重要的綠色建材，高性能混凝土的推廣應(yīng)用對提高工程質(zhì)量，降低工程全壽命周期的綜合成本，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，推進(jìn)混凝土行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重大意義。

  然而，由于對高性能混凝土的基本概念仍未統(tǒng)一，加之評價體系尚未建立，至今仍有不少業(yè)內(nèi)人士對何為高性能混凝土保留了一個問號。

  分歧：高性能混凝土“高”在哪里？

  1950年5月，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）和美國混凝土協(xié)會（ACI）首次提出高性能混凝土的概念。但到目前為止，各國對高性能混凝土提出的要求和涵義完全不同。

  吳笑梅教授介紹，對于高性能混凝土“高”在何處，過去分為兩個派系：日本和歐美。由于日本人工很貴，新建建筑的垂直高度普遍較高，加之日本處地震多發(fā)帶，故而日本派系認(rèn)為工作性能是關(guān)鍵。即高性能混凝土應(yīng)是一種具有高填充能力的的混凝土，在新拌階段不需要振搗就能完善澆注；在水化、硬化的早期階段很少產(chǎn)生有水化熱或干縮等因素而形成的裂縫；在硬化后具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。

  歐美派系則認(rèn)為耐久性是高性能混凝土的關(guān)鍵，即除滿足日常的承受壓力外，還可兼顧使用壽命。是一種易于澆注、搗實(shí)、不離析，能長期保持高強(qiáng)、韌性與體積穩(wěn)定性，在嚴(yán)酷環(huán)境下使用壽命長的混凝土。若用其所造建筑三年五年便出現(xiàn)了問題，便不可稱之為高性能混凝土。

  盡管不同學(xué)者的觀點(diǎn)不一，但綜合各國對高性能混凝土的要求，可以認(rèn)為，高性能混凝土具有高抗?jié)B性（高耐久性的關(guān)鍵性能）；高體積穩(wěn)定性（低干縮、低徐變、低溫度變形和高彈性模量）；適當(dāng)?shù)母呖箟簭?qiáng)度；良好的施工性（高流動性、高粘聚性、自密實(shí)性）。

  中國就在《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS207-2006）中將高性能混凝土定義為：采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求各項(xiàng)力學(xué)性能，具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的混凝土。

  吳笑梅：總體來說，高性能混凝土一定要是機(jī)械方式攪拌、適于施工，并在滿足普通混凝土基礎(chǔ)之上達(dá)到更高要求的一種混凝土。

  糾偏：“高性能”不等同于“高標(biāo)號”

  高性能混凝土是由高強(qiáng)混凝土發(fā)展而來的，但高性能混凝土對混凝土技術(shù)性能的要求比高強(qiáng)混凝土更多、更廣泛。盡管如此，業(yè)內(nèi)仍有將高性能混凝土的“高性能”和“高標(biāo)號”劃等號的誤解。對此，廣東混凝土協(xié)會副秘書長房先宜認(rèn)為，高性能混凝土不一定指高標(biāo)號，滿足某一種所需性能的混凝土也叫高性能混凝土。

  在吳笑梅教授看來，盡管高性能不等同于高標(biāo)號，但高性能混凝土也可以是“高標(biāo)號”，即高強(qiáng)混凝土的高性能。她解釋說：“由于混凝土強(qiáng)度等級越高，脆性就越大，同時其他方面的缺點(diǎn)也會逐一顯現(xiàn)。因而高強(qiáng)混凝土需要基于這些不足考慮如何增韌，在其工作性能上研究如何達(dá)到‘高強(qiáng)混凝土的高性能化’”。

  此外便是普通混凝土的高性能化。按照我國相關(guān)規(guī)定，C50以上才叫高強(qiáng)混凝土。但在實(shí)際運(yùn)用中，高強(qiáng)混凝土在混凝土中占比很少。就我國目前總體情況來看，建筑使用的混凝土平均標(biāo)號并沒有達(dá)到C50以上，目前接觸到最大量的商品混凝土多在C30左右。不同地區(qū)對混凝土標(biāo)號的“偏好”取決于當(dāng)?shù)亟ㄖ膶痈?，有些平均是C25最多，有些則是C30或者C35最多。

  吳笑梅：我們統(tǒng)計過各個地區(qū)混凝土協(xié)會的數(shù)據(jù)，真正在C50或C50以上的混凝土占當(dāng)?shù)鼗炷量傆昧康氖种徊坏剑源罅渴褂玫倪€是普通混凝土。那么現(xiàn)在的問題就是如何把普通型號混凝土的高性能化做好，這對社會的貢獻(xiàn)會更大。

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  觀點(diǎn)：基礎(chǔ)建設(shè)的工程壽命是最大的節(jié)能減排

  高性能混凝土以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等性能重點(diǎn)予以保證。因此，高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的摻合料（礦物細(xì)摻料）和高效減水劑。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在高強(qiáng)度、高施工性、高耐久性等多個方面，但是在建筑施工過程中，不同構(gòu)筑物對混凝土性能又有不同的要求，結(jié)合具體環(huán)境突出不同特性尤為重要。

  談及高性能混凝土對建筑行業(yè)的影響，吳笑梅教授認(rèn)為受益主要在于：若使用的混凝土確保為“高性能”，比如抗?jié)B等級特別高、抗?jié)B防水特別好，建筑的功能也會隨之提高，抑或耐久壽命更長。

  例如常見的路面“斷板”情況，除了和荷載有關(guān)，也和路面使用材料本身的應(yīng)力水平有關(guān)。如果路面混凝土硬化后產(chǎn)生的溫度應(yīng)力較小，往往其抗裂性能好，抗疲勞性能強(qiáng)。高性能混凝土的推廣與應(yīng)用需要工程的設(shè)計方、施工方、混凝土材料的供應(yīng)方互相提高認(rèn)識，互相配合做好各方職責(zé)才能真正實(shí)現(xiàn)對工程、對社會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。首先是從工程設(shè)計的角度，即這一建筑工程在其環(huán)境下需要達(dá)到什么樣的壽命要求等，依據(jù)需求列出混凝土強(qiáng)度及其它相關(guān)性能的具體要求，混凝土供應(yīng)方再根據(jù)具體要求提供相應(yīng)的混凝土材料，施工方再根據(jù)混凝土的需求進(jìn)行施工與養(yǎng)護(hù)。

  吳笑梅教授就在采訪中表示，現(xiàn)在很多道路、橋梁的壽命特別短，如果高性能混凝土得到大面積的推廣應(yīng)用，對全社會建筑的質(zhì)量、耐久壽命、功能都將會是一個很高的提升。包括其高工作性能的自流平、自密實(shí)，避免了人為操作的一些細(xì)節(jié)問題，這對整個的工程質(zhì)量、壽命，甚至施工速度都有好處。

  吳笑梅：我們認(rèn)為基礎(chǔ)建設(shè)的工程壽命是最大的節(jié)能減排，如果能使整個工程的耐久壽命得到延長，甚至不惜于在生產(chǎn)該混凝土或者水泥品種時能耗水平高一點(diǎn)。在我看來，這些能耗從某一行業(yè)來說看似浪費(fèi)和不合理，但對最終的終端產(chǎn)品——建筑工程的壽命來說是非常有意義，很值得去做的，對全社會角度的節(jié)能減排是有貢獻(xiàn)的。

  推廣：應(yīng)量化指標(biāo) 由市場“培育”

  我國正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，以混凝土結(jié)構(gòu)為主的房屋建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模日益增大，預(yù)拌混凝土產(chǎn)量迅速增加，規(guī)模以上企業(yè)年產(chǎn)量已超過10億立方米。由于對高性能混凝土認(rèn)識不足、基礎(chǔ)研究滯后，基本概念不統(tǒng)一，以及評價體系尚未建立等原因，致使高性能混凝土應(yīng)用還不廣泛。同時，混凝土生產(chǎn)普遍存在強(qiáng)度等級偏低、綠色生產(chǎn)水平不高、質(zhì)量控制不嚴(yán)及施工、養(yǎng)護(hù)粗放等問題，制約了高性能混凝土的推廣應(yīng)用。

  針對上述問題，《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部工業(yè)和信息化部關(guān)于推廣應(yīng)用高性能混凝土的若干意見 》中強(qiáng)調(diào)，各地區(qū)要加大對高性能混凝土的政策支持。在住房城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域開展的優(yōu)秀建筑設(shè)計、綠色建筑評定、設(shè)計和工程招投標(biāo)等活動中，將采用高性能混凝土的情況作為參評、獲獎或招投標(biāo)優(yōu)先條件之一。

  “高性能混凝土目前是一個概念，真正要運(yùn)用起來需要出一些量化的指標(biāo)，即能評價它。目前‘高性能’的定義只是一種質(zhì)量水平，而非量化指標(biāo)。但高性能混凝土在某些特殊的指標(biāo)方面是需要量化的，比如需要抗碳化能力特別強(qiáng)，那么需要強(qiáng)到多少、碳化深度不能夠超過多少等，都需要有一類具體的數(shù)值來指導(dǎo)實(shí)際的操作。否則說要買高性能混凝土，其實(shí)就是一個心理滿足，類似采購奢侈品。”出臺具體的量化指標(biāo)，是吳笑梅教授所認(rèn)為的，推廣應(yīng)用高性能混凝土應(yīng)有的前提和具體措施。

  而對于目前高性能混凝土在我國是否普遍適用這一問題，吳笑梅教授認(rèn)為需要一個市場的培育過程。讓“市場”逐步認(rèn)識到高性能混凝土的價值。在這方面，政府投入的項(xiàng)目可以先行推廣，起到帶頭作用。

  吳笑梅：高性能混凝土在推廣上仍需要進(jìn)行大量的普及和宣貫。讓大家了解高性能混凝土及其優(yōu)點(diǎn)，并認(rèn)識到使用高性能混凝土的必要性，對于大型重點(diǎn)工程，如高鐵、高速公路、跨海大橋等項(xiàng)目，從設(shè)計、施工及混凝土的生產(chǎn)均考慮了工程的耐久性或施工的“特殊性”，已經(jīng)部分的應(yīng)用了高性能混凝土。對這些項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)一步跟蹤總結(jié)，將高性能混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會效益很好地推廣到全社會。