周永祥：以新觀點(diǎn)和新措施對(duì)待高性能混凝土（一）

   高性能混凝土是以建設(shè)工程設(shè)計(jì)、施工和使用對(duì)混凝土性能特定要求為總體目標(biāo)，選用優(yōu)質(zhì)常規(guī)原材料，合理?yè)郊油饧觿┖偷V物摻合料，采用較低水膠比并優(yōu)化配合比，通過(guò)預(yù)拌和綠色生產(chǎn)方式以及嚴(yán)格的施工措施，制成具有優(yōu)異的拌合物性能、力學(xué)性能、耐久性能和長(zhǎng)期性能的混凝土。理解這一概念，應(yīng)該分兩個(gè)層面上：第一，是理論層面。在這個(gè)層面上，高性能混凝土是滿足工程需求的“個(gè)性化”和“最優(yōu)化”的混凝土，運(yùn)用全過(guò)程質(zhì)量控制的理念，是可持續(xù)發(fā)展思想下的技術(shù)方向。第二，是技術(shù)層面。在這個(gè)層面上，高性能混凝土需要建立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料、配合比、生產(chǎn)、施工、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)指標(biāo)體系?！陡咝阅芑炷翍?yīng)用技術(shù)指南》與《高性能混凝土評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（在編）所做的工作之一就是將高性能混凝土概念從理論層面落實(shí)到具體的、具有操作性的技術(shù)層面。

  1   混凝土的原材料問(wèn)題

  1.1水泥

  現(xiàn)在的水泥有以下四點(diǎn)特征：（1）早期強(qiáng)度高；（2）為保證水泥的高強(qiáng)與早強(qiáng)，水泥熟料被磨得更細(xì)，且其中的C3A、C3S含量偏高，水化熱大；（3）由于上述兩個(gè)原因，導(dǎo)致混凝土抗裂性能差，水泥的長(zhǎng)期性能潛力變小、自愈合能力遭到削弱；（4）堿含量偏高，與外加劑的相容性問(wèn)題突出。

  越來(lái)越多的研究和工程實(shí)踐表明，水泥具有良好的顆粒級(jí)配并且保留一定比例的粗顆粒水泥熟料是保證一般結(jié)構(gòu)混凝土（某些特種混凝土除外）質(zhì)量的重要條件，因此《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》指出：“硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的比表面積不宜大于350m²/kg?！?

  除了水泥熟料粉磨過(guò)細(xì)以外，水泥生產(chǎn)中混合材超摻、混合材成分不明的問(wèn)題十分突出，這些因素都增加了混凝土質(zhì)量控制難度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。因此，《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》鼓勵(lì)使用較粗的P·I或P·II硅酸鹽水泥，外摻優(yōu)質(zhì)礦物摻合料的膠凝材料配制高性能混凝土。

  1.2細(xì)骨料

  近年來(lái)，優(yōu)質(zhì)河砂資源逐漸枯竭，海砂、山砂、特細(xì)砂、再生骨料等地方資源被逐漸開(kāi)發(fā)利用，機(jī)制砂將逐漸成為未來(lái)的主流。其中，海砂與機(jī)制砂的應(yīng)用存在著一些不容忽視的問(wèn)題。

  1.2.1海砂的應(yīng)用

  在我國(guó)東部沿海地區(qū)，人口稠密，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，工程建設(shè)量大，當(dāng)河砂資源出現(xiàn)供給不足時(shí)，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸河砂又會(huì)大大提高工程造價(jià)。與國(guó)外許多國(guó)家走過(guò)的路一樣，在陸砂資源短缺的情況下，人們開(kāi)始將注意力轉(zhuǎn)向了當(dāng)?shù)厣霸础Ｉ啊Ｒ虼?，沿海地區(qū)開(kāi)采利用海砂是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀需要和歷史發(fā)展的必然。然而，海砂應(yīng)用既有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有慘痛的教訓(xùn)。誤用或偷用海砂建成的“海砂屋”，短短幾年就會(huì)出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂、鋼筋銹蝕，甚至導(dǎo)致房屋倒塌，觸目驚心。

  海砂的合理與安全應(yīng)用必須考慮到開(kāi)采與應(yīng)用兩個(gè)方面。

  1）開(kāi)采方面——規(guī)劃有序

  海砂開(kāi)采對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境存在影響。開(kāi)采海砂，可能會(huì)破壞海洋生物群集中的各生物種類的棲息環(huán)境，破壞海底的生態(tài)環(huán)境，影響海水的鹽度、pH值、O₂含量、營(yíng)養(yǎng)鹽等；可能造成海域輸砂量失衡、附近海域流場(chǎng)、波場(chǎng)改變，使得海岸受到侵蝕，國(guó)土流失；在近海大規(guī)模開(kāi)采海砂，可能會(huì)引起近海地質(zhì)環(huán)境的改變，甚至引起局部陸架的地質(zhì)災(zāi)害。有的海砂礦產(chǎn)中含有大量的稀有金屬元素，如可能含有錳、銅、鎳、鈷等多種元素，還可能鐵礦、鈦鐵石與鋯石等珍貴礦產(chǎn)的賦存地。如果此類極具冶金價(jià)值的海砂用于建筑用砂，是極大的資源浪費(fèi)。因此，海砂的開(kāi)采應(yīng)由國(guó)家國(guó)土資源部門(mén)詳細(xì)勘探規(guī)劃，有計(jì)劃、有步驟地開(kāi)采使用。盲目開(kāi)采使用，后果十分嚴(yán)重。

  2）應(yīng)用方面——從嚴(yán)控制

  海砂的應(yīng)用應(yīng)遵循從嚴(yán)控制原則?！逗Ｉ盎炷翍?yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ206-2010中，“海砂混凝土”被定義為采用海砂全部或部分代替細(xì)骨料的混凝土。體現(xiàn)了從嚴(yán)控制的思想。

  《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ206-2010中明確規(guī)定：用于配制混凝土的海砂應(yīng)作凈化處理，且海砂不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土。其中凈化處理技術(shù)即為淡水沖洗。另外，還規(guī)定了配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)檢測(cè)海砂混凝土拌合物的水溶性氯離子含量。由于氯離子檢測(cè)方法的不完善，中國(guó)建筑科學(xué)研究院組織編制了《混凝土中氯離子含量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T322-2013。

  有效的凈化處理是安全使用海砂的關(guān)鍵前提。《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》中規(guī)定進(jìn)一步規(guī)定海砂的水溶性氯離子含量不得大于0.025%，比現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ206-2010規(guī)定的0.03%更嚴(yán)。

  1.2.2機(jī)制砂的應(yīng)用

  機(jī)制砂應(yīng)用中一個(gè)突出的問(wèn)題是“石粉”問(wèn)題。機(jī)制砂的“石粉”含量并非越多越好，也并非越少越好?！笆邸焙康目刂埔笈cMB值相關(guān)——MB值小，石粉含量可適當(dāng)放寬。《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》規(guī)定：石粉含量不大于10%，MB值不大于1.2；石粉含量較高時(shí)，可將部分石粉計(jì)入膠凝材料用量設(shè)計(jì)配合比。

  1.3粗骨料

  《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》規(guī)定，對(duì)配制高性能混凝土的粗骨料各項(xiàng)指標(biāo)要求如下：（1）針片狀顆粒含量不大于10%，有利于改善粗骨料粒型和級(jí)配，增進(jìn)高性能混凝土性能；（2）堅(jiān)固性指標(biāo)不大于8%，有利于骨料的耐久性能，進(jìn)而保證高性能混凝土的耐久性能；（3）吸水率不大于2%，有利于控制混凝土拌合物性能，也有利于硬化混凝土性能；（4）松散堆積空隙率不大于45%，有利于粗骨料緊密堆積，對(duì)混凝土性能和節(jié)約膠凝材料和外加劑具有重要意義。

  未完待續(xù)