丁抗生
(建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所,北京 100024)
(4)傳統(tǒng)混凝土與其配合比設(shè)計(jì)規(guī)程生死與共。以上對(duì)傳統(tǒng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)規(guī)程其技術(shù)依據(jù)的軟肋進(jìn)行了揭示,其實(shí),最嚴(yán)厲的批判是要認(rèn)識(shí)到它只與傳統(tǒng)混凝土相匹配,它與現(xiàn)代混凝土則遠(yuǎn)不相匹配,現(xiàn)代混凝土總體上不需要也不可能受它的束縛,不需要遵循和沿用它。這種認(rèn)識(shí),就是要求變革規(guī)程的基本認(rèn)識(shí),是很容易理解的。
傳統(tǒng)四組分的混凝土,其最大、最基本的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單少變化。它的實(shí)用性狀,在現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土的場(chǎng)合,就是塑性混凝土,塑性的變化范圍有限,但大體上適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)澆注的工藝(十分原始、簡(jiǎn)陋)條件,這種工作性性能由水泥漿體量及其稠度、以及砂石的組合情況和用量決定;憑藉著 A 定則—B 公式,混凝土的強(qiáng)度可由變更水灰比作有限范圍的變動(dòng);正常施工強(qiáng)度較高的塑性混凝土,其耐久性一般是天然良好的。在工廠化生產(chǎn)構(gòu)件制品,以及筑壩修路造機(jī)場(chǎng)等大型工程,得以采用強(qiáng)制成型和濕熱處理等特殊工藝裝備和措施,而可使用半干硬性混凝土、水工混凝土之類,降低工作性,提高強(qiáng)度。
這些就是傳統(tǒng)混凝土的現(xiàn)實(shí),它缺乏能造成性能變化的內(nèi)在因素,它的四組分配合比只能有三個(gè)變數(shù),在相對(duì)很局限的范圍內(nèi)作些變動(dòng),最終必然只能形成這樣的生產(chǎn)和應(yīng)用格局:通過(guò)調(diào)控水灰比來(lái)調(diào)控混凝土強(qiáng)度;水灰比既定則水泥漿體稠度亦既定,調(diào)控漿體流動(dòng)性的唯有漿體體量的因素了,這也就是調(diào)控用水量(以及水泥量);最后一個(gè)變數(shù)是砂石的組合關(guān)系,通常是選定出優(yōu)化的砂率,輔助完成對(duì)混凝土工作性的調(diào)控。在這里,混凝土的耐久性沒(méi)有可能被專門(mén)應(yīng)對(duì)處理,只能因?yàn)榕c強(qiáng)度、和易性有些關(guān)聯(lián)而被捎帶著設(shè)置了。
傳統(tǒng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)規(guī)程是完全符合這種格局的需要而編制出來(lái)的具體實(shí)施辦法的文件,不追究規(guī)程所收納的內(nèi)容是否完備妥當(dāng),規(guī)程正是傳統(tǒng)混凝土的現(xiàn)實(shí)的寫(xiě)照,它充分、確切地反映了傳統(tǒng)混凝土的現(xiàn)實(shí),也只是傳統(tǒng)混凝土的現(xiàn)實(shí),沒(méi)有什么超越這種現(xiàn)實(shí)的演繹內(nèi)容的存在空間。它與傳統(tǒng)混凝土完全匹配,也只與傳統(tǒng)混凝土相匹配,它與現(xiàn)代混凝土是兩重現(xiàn)實(shí)天地,不需要也不可能相匹配的。
有人承認(rèn)現(xiàn)代混凝土與傳統(tǒng)混凝土在材料組成和性能表現(xiàn)上有很大變化,但卻說(shuō)依據(jù)的基本理論是一脈相承的,配合比設(shè)計(jì)最主要的理論依據(jù)是多孔材料的孔隙率理論,水灰比定則仍然成立云云,一言以蔽之,傳統(tǒng)混凝土與現(xiàn)代混凝土之間沒(méi)有截然的界限,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念—依據(jù)—規(guī)程對(duì)現(xiàn)代混凝土仍然有效。筆者不客氣地說(shuō),這是邏輯紊亂的臆想之論,有點(diǎn)能忽悠人,但不正確。下面筆者來(lái)略作闡述。
誠(chéng)然,多孔材料是大命題、大范疇,傳統(tǒng)混凝土是可歸入其內(nèi)的小命題,特定局部的小范疇。多孔材料的孔隙率與強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)關(guān)系,傳統(tǒng)混凝土則有 A 定則—B 公式的負(fù)線性關(guān)系,這都合乎邏輯。但不能說(shuō)傳統(tǒng)混凝土有水灰比定則,多孔材料就都該有,同屬多孔混凝土材料的鋁酸鹽水泥混凝土就不符水灰比定則,其強(qiáng)度與灰水比或是某種負(fù)相關(guān)關(guān)系,但絕非負(fù)線性關(guān)系。那么從傳統(tǒng)混凝土變化、擴(kuò)展到范疇大為延展的現(xiàn)代混凝土,水灰比定則能隨之外延嗎?按邏輯說(shuō),回答是否定的。
事實(shí)上,或許在現(xiàn)代混凝土的寬廣范疇中,能存在特定的一個(gè)小范疇,相當(dāng)或近似于傳統(tǒng)混凝土的一個(gè)小范疇,其中能成立水灰比定則,但從現(xiàn)代混凝土的全局來(lái)看,不會(huì)這樣。不要忘了,就在傳統(tǒng)混凝土的范疇內(nèi),水灰比定則也是有嚴(yán)格限定的“定義閾”的,哪能“擅越雷池”。誰(shuí)要宣稱水灰比定則對(duì)現(xiàn)代混凝土“仍然有效”,想當(dāng)然不行,邏輯推論是逆向也不行,只有憑藉試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì),重走一趟Abrams-Bolomy 的研究之路,正確揭示現(xiàn)代混凝土范疇內(nèi)的有關(guān)規(guī)律性,給予具體、切實(shí)的論證來(lái),虛張聲勢(shì)不可能弄假成真。
至于本來(lái)就有杜撰意味的所謂需水性定則,在現(xiàn)代混凝土范疇內(nèi)肯定該銷(xiāo)聲匿跡。砂石的組合使用技術(shù)則可能被繼續(xù)沿用,更可能向砂石一體化的方向深入發(fā)展變化??傊?,傳統(tǒng)混凝土與其配合比設(shè)計(jì)規(guī)程是生死與共的關(guān)系,這種規(guī)程與現(xiàn)代混凝土并不搭介、不相匹配,現(xiàn)代混凝土必將擺脫對(duì)傳統(tǒng)規(guī)程“蕭規(guī)陳隨”的錯(cuò)亂局面,創(chuàng)建出契合現(xiàn)代混凝土現(xiàn)實(shí)情況的新規(guī)程來(lái)。
(5)現(xiàn)代混凝土需要形成創(chuàng)新的格局。換角度繼續(xù)討論。在材料組成和性能表現(xiàn)上有很大變化,現(xiàn)代混凝土與傳統(tǒng)混凝土是截然不同的。由于增加了摻合料和外加劑這兩大類組分,能極大影響和改變混凝土的各種性能,使混凝土許多性能的拓展有了現(xiàn)實(shí)可能性,摻合料和外加劑的應(yīng)用簡(jiǎn)單方便,也就是配料控制,易于調(diào)控,成為混凝土性能的新的有效調(diào)控因素。
傳統(tǒng)混凝土缺乏性能調(diào)控因素,弄得只能用水灰比來(lái)調(diào)控強(qiáng)度,用用水量調(diào)控漿體流動(dòng)性,輔以砂石組合的調(diào)控實(shí)現(xiàn)工作性,就只能勉為其難地做到這種程度,別的性能都是順其自然,無(wú)可奈何,所謂考慮耐久性,只是因?yàn)閺?qiáng)度與和易性與耐久性有些關(guān)聯(lián),稍帶著被照應(yīng)了,哪有針對(duì)性的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)?這是筆者反復(fù)揭示的事實(shí),傳統(tǒng)混凝土的現(xiàn)實(shí)格局。
摻合料和外加劑的應(yīng)用才有了充分有效的現(xiàn)實(shí)可行性來(lái)徹底改變這種格局。改變格局的最關(guān)鍵因素是高效減水劑的應(yīng)用,它比用水量更加有效地影響著水泥漿體的流動(dòng)性能,得以用來(lái)對(duì)水灰比和用水量?jī)蓚€(gè)方面都實(shí)施調(diào)控,也就是把漿體的質(zhì)和量都能控制住。而摻合料的使用得以實(shí)現(xiàn)靈活變動(dòng)膠凝材料的組成和性能,從而改變混凝土的諸多相應(yīng)性能,例如可降低膠材的水化熱,這對(duì)大體積混凝土是很重要的,其他諸如此類的情況還有不少。
最應(yīng)受關(guān)注的是這里提供了通過(guò)調(diào)控膠凝材料配料實(shí)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度控制的新的、切實(shí)可行的途徑和辦法。教科書(shū)上一直在說(shuō),水泥強(qiáng)度和水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素,但是過(guò)去似乎只有水灰比可用來(lái)調(diào)控強(qiáng)度,水泥強(qiáng)度是不變的;現(xiàn)在則膠材(水泥)強(qiáng)度變得靈活可調(diào)控,應(yīng)該認(rèn)真考慮如何利用這種新情況,合理變革混凝土強(qiáng)度調(diào)控的格式。
正如人所言,水灰比通過(guò)孔隙率與強(qiáng)度相關(guān)聯(lián),孔隙狀況與抗?jié)B性等耐久性能也是相關(guān)聯(lián)的,這些情況讓人會(huì)有疑問(wèn):改變水灰比(孔隙狀況)對(duì)其他諸多性能是否也影響甚大而不盡可取?!是否該統(tǒng)籌兼顧工作性、強(qiáng)度和耐久性等必備性能來(lái)考慮水灰比的控制?!是否還該一如既往地把水灰比用作調(diào)控強(qiáng)度的先決的、主動(dòng)的手段,或者予以改變?!這種問(wèn)題久已客觀存在,逐漸被認(rèn)識(shí)和重視,應(yīng)彰顯地?cái)[上桌面,尋求解答。當(dāng)然,一時(shí)恐難有正確答案,但已無(wú)可回避地要正視它,解答它需要有勇有謀的、全面深刻的創(chuàng)新思維!這也就是構(gòu)建與現(xiàn)代混凝土的成功實(shí)踐相應(yīng)的生產(chǎn)應(yīng)用模式,用來(lái)實(shí)現(xiàn)名至實(shí)歸的高性能混凝土的規(guī)范化的方式方法,正確反映現(xiàn)代混凝土成功實(shí)踐技術(shù)內(nèi)涵的設(shè)計(jì)規(guī)程等的命題及解答。
現(xiàn)代混凝土是蘊(yùn)含著充分的可動(dòng)用因素,可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)年高性能混凝土的愿想的。許多成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的混凝土新品種都證實(shí)了這點(diǎn)。但在當(dāng)前我國(guó)混凝土的生產(chǎn)應(yīng)用中,確實(shí)存在著偏差和問(wèn)題,主要是普通建筑用混凝土早期開(kāi)裂現(xiàn)象嚴(yán)重又普遍。究其原因,除了粗制濫造、野蠻施工達(dá)到質(zhì)量事故程度的主因之外,從技術(shù)層面來(lái)檢討,也確實(shí)存在混凝土配合比設(shè)計(jì)未必恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題,主要是在過(guò)度追求混凝土的流動(dòng)性時(shí)對(duì)抗裂性能等失控。應(yīng)當(dāng)指出,除了有些陽(yáng)奉陰違的例外情況之外,這些開(kāi)裂的混凝土可都是遵照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》設(shè)計(jì)出來(lái)的,設(shè)計(jì)方案要受到當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)機(jī)構(gòu)按該規(guī)程核查的。普遍出現(xiàn)同樣的質(zhì)量事故,可以和應(yīng)該認(rèn)定,這些開(kāi)裂的混凝土并不是按正確的技術(shù)設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)的“高性能混凝土”,而只是按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》設(shè)計(jì)出來(lái)的大流動(dòng)性混凝土。規(guī)程原本是傳統(tǒng)塑性和半干硬性混凝土適用的,加了兩條采用摻合料和外加劑的算法,就用來(lái)設(shè)計(jì)現(xiàn)代混凝土的新品種,技術(shù)理念和依據(jù)、作法都一如其舊、無(wú)甚革新,這也真夠勉為其難的了,只可惜效果不佳,終究搗弄不出性能優(yōu)良的產(chǎn)品來(lái)。
(說(shuō)到這里,筆者要另外說(shuō)兩句。關(guān)于高性能混凝土的定義上的歧義,不外乎三點(diǎn)。一是指具體的新品種,還是多品種的共名,抑或只是種理念。二是在特定的性能上達(dá)到高水準(zhǔn)就算,還是在多項(xiàng)基本性能要求上綜合體現(xiàn)出“高”度來(lái)。三是究竟對(duì)材料和工藝有無(wú)特殊要求。筆者最關(guān)注第三點(diǎn),認(rèn)為“采用常規(guī)材料和常規(guī)工藝生產(chǎn)制造”的說(shuō)法含糊其辭,引起誤解,才造成盲目實(shí)踐的危害。因?yàn)檫@種說(shuō)法,商品混凝土企業(yè)才會(huì)用《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)泵送混凝土等“高性能混凝土”,濫觴全國(guó),延續(xù)至今。)
當(dāng)前普遍性易開(kāi)裂的大流動(dòng)性混凝土的事實(shí),無(wú)可推諉地證實(shí)用《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》不可能正確駕馭現(xiàn)代混凝土的多元化的技術(shù)調(diào)控因素,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)新品種現(xiàn)代混凝土的生產(chǎn)。這是從失敗中得出的教訓(xùn),告誡人們:現(xiàn)代混凝土急切需要符合自己技術(shù)特質(zhì)的生產(chǎn)技術(shù)模式以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程。這種規(guī)程尚付缺如,但它正潛存于現(xiàn)代混凝土的大量成功的實(shí)踐之中,只待能把它萃取出來(lái)?;仡櫛臼兰o(jì)初幾年間,筆者在商砼企業(yè)做混凝土配合比設(shè)計(jì),一直不按規(guī)程,而用陳建奎的全計(jì)算法,守住了兩條底線:重視石子搭配使用、優(yōu)化其級(jí)配狀況,控制膠材漿體體積 ≤350L,通常≤330L,這樣正常生產(chǎn)和施工的混凝土很少開(kāi)裂。這兩條經(jīng)驗(yàn)或許也是集成現(xiàn)代混凝土的新規(guī)程的點(diǎn)滴素材。
《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》前兩年再度修訂,承認(rèn)了由水泥向膠材的轉(zhuǎn)變,似有開(kāi)悟,但仍堅(jiān)守以兩個(gè)定則為依據(jù)的傳統(tǒng)混凝土的技術(shù)理念模式不變,缺乏深切認(rèn)識(shí)摻合料和外加劑導(dǎo)致混凝土由水泥的變?yōu)樗嗷?,相?yīng)水化機(jī)制和進(jìn)程、結(jié)果都有實(shí)質(zhì)性的變化,需要重新審視包括兩個(gè)定則在內(nèi)的對(duì)混凝土變化機(jī)制與性狀表現(xiàn)的規(guī)律性的認(rèn)知,重新建構(gòu)統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)混凝土各項(xiàng)主要性能要求的路線圖及各項(xiàng)具體實(shí)施辦法的方案,制訂出新思維的設(shè)計(jì)規(guī)程來(lái)指導(dǎo)混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用,煥新現(xiàn)代混凝土的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)。舊規(guī)程看待摻合料只是節(jié)省水泥的廉價(jià)替代物,還怕用了降低強(qiáng)度,想出了“超摻系數(shù)”的辦法來(lái)補(bǔ)救,弄得數(shù)據(jù)紊亂不堪,顯示出十足的表面和片面性,可謂“愚不可及”。冬烘先生們不愿正視摻合料的復(fù)雜性,它并不是水泥,它作為膠材組成成分的強(qiáng)度貢獻(xiàn)和水泥有不同機(jī)制不應(yīng)混同,在需水性能和狀態(tài)穩(wěn)定性方面它呈現(xiàn)出“微細(xì)集料”的性質(zhì)與水泥也是從機(jī)制到結(jié)果表現(xiàn)全然不同的,想把摻合料簡(jiǎn)單化地當(dāng)作水泥,把膠凝材料完全等同于水泥,用個(gè)水膠比定則及相應(yīng)強(qiáng)度公式就把摻合料的應(yīng)用問(wèn)題給“解決”了,實(shí)在太“想當(dāng)然”。對(duì) 2011 年的新版舊規(guī)程,給出了混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C60 時(shí)的水膠比強(qiáng)度公式,又給出了膠凝材料強(qiáng)度 fb=rfrsfce的算式,這兩個(gè)公式成立和適用的條件以及準(zhǔn)確性,是應(yīng)該探討的,應(yīng)用這兩個(gè)公式能否有不同于既往的新創(chuàng)意,亦值得研究。
舊規(guī)程對(duì)待減水劑的應(yīng)用更是簡(jiǎn)單、表面、片面化,對(duì)流動(dòng)性和大流動(dòng)性混凝土,也硬要施用“需水量定則”,“推定”出虛擬的“需水量”來(lái),再用減水劑的減水率把推定的需水量降下來(lái)。冬烘先生們對(duì)需水量定則就那么信奉,無(wú)限制地搬用?對(duì)減水劑的巨大作用就只著眼于這么個(gè)用法?實(shí)在讓人無(wú)語(yǔ)。這是比用“超摻系數(shù)”對(duì)付摻合料更“濫”的對(duì)付外加劑(減水劑)的作法,沒(méi)有實(shí)際意義。也難怪當(dāng)前按這種規(guī)程設(shè)計(jì)出的流動(dòng)性和大流動(dòng)性混凝土普遍容易開(kāi)裂了。要想生產(chǎn)不開(kāi)裂的大流動(dòng)性現(xiàn)代混凝土,不能指望而且需要拋棄《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的無(wú)效指導(dǎo),需要抓緊制訂適合現(xiàn)代混凝土用的新設(shè)計(jì)規(guī)程,能真正指導(dǎo)摻合料和外加劑的正確使用,先草擬個(gè)臨時(shí)用法條例也成。
以上幾段評(píng)議,由談水灰比定則變成談配合比設(shè)計(jì)規(guī)程了,兩者原本緊密關(guān)聯(lián),倒也不算跑題。對(duì)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》這翻新的舊皇歷,曾說(shuō)過(guò)要給予揭示和批判,這次大致說(shuō)了個(gè)梗概,遲早總是要說(shuō)的。說(shuō)得重復(fù)且有些空泛,那是因?yàn)橛行┛捶üP者尚朦朧難寫(xiě),如果展開(kāi)爭(zhēng)論或討論,就具體事項(xiàng)一一道來(lái),是可以清楚明晰的。
回過(guò)頭來(lái)再談水灰比定則。
這次討論中也有仁兄不以生產(chǎn)和試驗(yàn)案例結(jié)果為然,大談水灰比定則以多孔材料的孔隙率理論為背景,認(rèn)證其永遠(yuǎn)正確、繼續(xù)有效,不受使用摻合料和減水劑等的干擾。至于具體的理論內(nèi)涵,大多只空泛地提到“以孔隙率為媒介建立起水灰比與強(qiáng)度的負(fù)相關(guān)關(guān)系”,但也有人具體地說(shuō)“水灰比定則的實(shí)質(zhì)是混凝土中的水分在水化或者揮發(fā)以后在混凝土中留下孔洞,減少了混凝土的有效承載面積,表現(xiàn)出了強(qiáng)度的降低。……”是否還有更具體、深入的闡釋?尚且未聞,只能權(quán)當(dāng)沒(méi)有。
之所以教材中要藏頭藏尾地表達(dá) A 定則—B 公式與孔隙率理論相契合的論斷,是因?yàn)榭紫堵世碚摫簧钊脒M(jìn)行的研究所非議、被淘汰了。對(duì)水泥水化機(jī)制—水化物狀況—水的存在形態(tài)—凝膠和水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)性、全過(guò)程的深入全面、詳實(shí)精細(xì)的研究,一直是水泥化學(xué)追索的主題,并取得令人信服的豐富認(rèn)知,從孔隙機(jī)制來(lái)認(rèn)證強(qiáng)度機(jī)理的理論,勢(shì)所必然地集成和進(jìn)化出上世紀(jì)中期 T.C.Powers 的膠空比理論,原來(lái)“多孔材料的強(qiáng)度理論認(rèn)為,水泥石的強(qiáng)度發(fā)展取決于孔隙率。”至此則“更準(zhǔn)確地說(shuō)決定于水化生成物充滿原始充水空間的程度”,“顯然,膠空比的物理意義較水灰比更為明確”。這樣,新陳代謝下來(lái),孔隙率理論就走向消泯,膠空比理論成為人們真正認(rèn)可的混凝土強(qiáng)度理論。而“水灰比”對(duì)應(yīng)于“原始充水”狀況,水灰比定則只能與孔隙率理論相互對(duì)應(yīng),它不能和膠空比理論融洽一致,不能取得真正翔實(shí)可憑藉的理論依據(jù),這是很尷尬難辦的事,所以教材上才要慎言,力求作淡化的處理。
教材畢竟忠實(shí)于科學(xué)。各種教材在介紹混凝土強(qiáng)度理論時(shí),都與 T.C.Powers 的孔隙理論并列介紹脆性材料斷裂理論,包括 Griffith 與 F.H.Wittmann 等人的界面能理論,以及 A.Ф.Полак 的結(jié)晶接觸點(diǎn)理論等。而且都明確說(shuō)出這些理論對(duì)孔隙率理論的進(jìn)一步非議來(lái)?!锻聊竟こ滩牧稀方滩模谇懊鎰傄龅摹啊ⅰ紫堵省c強(qiáng)度之間的關(guān)系,像鮑羅米的……關(guān)系式,……它在……配合比設(shè)計(jì)中起著理論指導(dǎo)作用。”這段話之后,緊接著就說(shuō):“但按照斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)看,決定斷裂強(qiáng)度的是某處存在的臨界寬度的裂縫,它和孔隙的形狀和尺寸有關(guān),而不是總的孔隙率。因此,用斷裂力學(xué)的基本觀念來(lái)研究混凝土的強(qiáng)度,是一個(gè)新的方向?!绷ⅠR就對(duì)孔隙率理論和有關(guān)公式來(lái)了個(gè)否定。其他教材也都是如此論說(shuō),“應(yīng)該指出,孔隙率對(duì)強(qiáng)度的影響是一個(gè)比較籠統(tǒng)的概念,沒(méi)有考慮到水泥石組分結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。同時(shí),在水泥石中,有不同的孔或微裂縫,其中有些孔或裂縫比其他孔對(duì)斷裂過(guò)程更活躍,因此孔隙率這一個(gè)指標(biāo)太籠統(tǒng)?!边@里是從膠空比理論和斷裂理論共同對(duì)孔隙率理論作出否定。
綜上所述,教材早就明確,水灰比定則只能依托被淘汰的多孔材料的孔隙率理論作解說(shuō),而不能從研究深入發(fā)展所建立的膠空比理論和斷裂力學(xué)理論中求得進(jìn)一步的論證解說(shuō),反面是要受新理論的質(zhì)疑和非議的。這次討論中,有些人居然祭出孔隙率理論作法寶,用來(lái)庇護(hù)水灰比定則不受諸般邪祟侵襲,永保平安,這真叫人不知該作如何看待為好?!或許如上文所述,大家一同重溫教材有關(guān)內(nèi)容并取得共識(shí),是明正視聽(tīng)的唯一辦法。
其實(shí),重溫教材的話,如果關(guān)注原理機(jī)制,應(yīng)該在《混凝土學(xué)》之外再讀讀《膠凝材料學(xué)》教材,更多、更詳實(shí)地知道水泥水化硬化的機(jī)制、過(guò)程、狀況的全程演化情況,取得真實(shí)具體的認(rèn)知,就會(huì)認(rèn)識(shí)到一切因果關(guān)系都是具體形成的,又都是事物變化的內(nèi)因(機(jī)制)和外因(條件)具體結(jié)合著共同作用的結(jié)果,對(duì)于水灰比定則這樣貫通始末、中間經(jīng)歷復(fù)雜演變過(guò)程的因果關(guān)系,能有條件地在一定限定范圍內(nèi)呈現(xiàn)出線性或近似線性關(guān)系的規(guī)律性來(lái),筆者認(rèn)為是難得的機(jī)緣巧合,是波特蘭水泥特有的本性、特有的水化機(jī)制在適當(dāng)環(huán)境(條件)下生成的特例,沒(méi)有理由認(rèn)為這是必然的、常規(guī)的、普適性的結(jié)果。如果能像 Powers 那樣循著水泥水化過(guò)程中的切實(shí)情況步步探查,環(huán)環(huán)相扣理清整個(gè)過(guò)程,最后能定量論證出原始水灰比與硬化后強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系是 A定則—B 公式的話,那也沒(méi)有膠空比理論了,水灰比定則也早就被人罩上“與理論機(jī)制完全符合不容置疑”的黃袍了。
對(duì)比不同膠凝材料,水化礦物性狀、其水化機(jī)制、水化條件、過(guò)程演進(jìn)和結(jié)果性狀都各有不同的具體情況,最初用水量和最終強(qiáng)度之間存在因果關(guān)系的話,通常會(huì)是不同的曲線。像波特蘭水泥那樣呈現(xiàn)出 A 定則—B 公式,實(shí)屬罕見(jiàn),雖然說(shuō)不清個(gè)中原因,但可以認(rèn)定是波特蘭水泥的礦物組成及其水化機(jī)制的獨(dú)特稟賦所致?;炷林鞋F(xiàn)在日益大量使用摻合料和減水劑為主的外加劑,摻合料有不同品質(zhì)性能的粉煤灰、高爐礦渣粉、硅灰、磨細(xì)的巖石粉等,它們和水泥毫無(wú)實(shí)質(zhì)上的共同之處,彼此之間也是屬性全然不同的,唯一共同之處是各以不同機(jī)制與水泥摻合到一起后成為水泥石的混雜成分構(gòu)成水泥石,它們不能像水泥那樣自主水化產(chǎn)生水泥凝膠什么的,若有什么次生反應(yīng)則是和水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2衍生出的、原非水泥所有的機(jī)制過(guò)程,總之,摻合料只會(huì)使得它們與波特蘭水泥摻合而成的膠凝材料偏離波特蘭水泥原來(lái)的水化性狀,及至當(dāng)前現(xiàn)代混凝土大摻量使用多種摻合料的情況下,膠凝材料不知被改性得與純波特蘭水泥的水化特性相去幾何了,設(shè)想 A 定則—B 公式依然成立,依舊好用,真不知道有幾分客觀真實(shí)性?!筆者是大大疑惑的,希望有人能答疑解惑!
至于外加劑,如高效減水劑,則是直接改變水泥水化的機(jī)制和進(jìn)程。像減水劑的吸附分散、解聚釋水機(jī)制,破壞了原來(lái)水泥漿的絮凝結(jié)構(gòu),把原來(lái)對(duì)應(yīng)于毛細(xì)孔水的被束縛水釋放出來(lái),成為游離水,加強(qiáng)潤(rùn)濕和潤(rùn)滑作用,這就完全改變了水泥水化初期水存在形態(tài)的格局,改變結(jié)合水、吸附水、游離水等的比例,相應(yīng)也改變著以后水泥石的孔結(jié)構(gòu)狀況。這明擺著是和強(qiáng)度機(jī)理的內(nèi)涵說(shuō)到一起了,有人卻硬要說(shuō)這些都與 A 定則—B 公式無(wú)關(guān),任你減水劑翻天覆地,我A 定則—B 公式依舊成立,這還是得到理論依據(jù)—模型機(jī)制所保障的,面對(duì)如此執(zhí)拗的說(shuō)法,是否感到有些荒唐?!
外加劑的門(mén)類很多,各具特色,各有一定的作用機(jī)制來(lái)影響和改變混凝土的目標(biāo)性能,效果顯著。它們個(gè)個(gè)會(huì)對(duì)混凝土的常規(guī)機(jī)制有不同的干擾,如果能干擾到強(qiáng)度性能的,多半就會(huì)對(duì)水灰比定則帶來(lái)沖擊。就拿可能是對(duì)水泥水化機(jī)制干擾最小的引氣劑來(lái)說(shuō),其功能不在于改變強(qiáng)度,卻因引入氣泡會(huì)降低混凝土強(qiáng)度,這種強(qiáng)度降低是引氣劑獨(dú)立特行的結(jié)果,有它自己的因果規(guī)律,可以說(shuō)與水灰比定則并行不悖,但對(duì)反映強(qiáng)度結(jié)果的強(qiáng)度公式還是出了難題的:如何表述引氣對(duì)強(qiáng)度的影響?!——剔出去另說(shuō)或許最簡(jiǎn)單省事,但若有人執(zhí)拗地要理論此時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算公式,那又將如何?!
好了,不多說(shuō)了??傊瑢で罄碚撘罁?jù),探索具體、詳實(shí)的原理機(jī)制、過(guò)程演化和結(jié)果狀況,真切地形成對(duì)混凝土生命鏈條的全面、完整的認(rèn)知,正是我們研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的必由之路,我們信奉科學(xué)探索。首先是求真務(wù)實(shí),不要迷信于什么模型、理論、本構(gòu)關(guān)系、終極真理、蝴蝶效應(yīng)之類,那些是捕風(fēng)捉影、虛張聲勢(shì)、忽悠理智,是玄學(xué)而非科學(xué)。
以上說(shuō)了許多,都是為深入討論“減水劑的應(yīng)用對(duì)使用水灰比定則的”的話題,廓清氛圍,排除一些外圍問(wèn)題的阻滯,也提供一些引發(fā)思辨的題材。這些外圍問(wèn)題在別處或許是核心議題很值得討論,但在這里顯然障礙著所議話題向具體、深入、細(xì)致的深層次發(fā)展,使討論“淺嘗輒止”,“半途而廢”、“有議無(wú)案”、“不了了之”,實(shí)際干擾作用甚大,不可忽視。
下面,筆者也對(duì)所議話題給個(gè)答案。