綠色高性能混凝土的工程實(shí)際應(yīng)用

□孫中一

混凝土材料是支持現(xiàn)代人的生活，尤其是城市功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。但傳統(tǒng)的混凝土材料給人居環(huán)境又帶來(lái)諸多負(fù)面的影響?；炷恋氖褂冒l(fā)展至今，一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)十分值得我們注意。在今后20年內(nèi)，美國(guó)每年用于全國(guó)混凝土基建工程的維修費(fèi)用將高達(dá)750億美元。其它發(fā)達(dá)國(guó)家也不是很樂(lè)觀。目前雖無(wú)我國(guó)的相關(guān)數(shù)字統(tǒng)計(jì)資料，但通過(guò)一些媒體報(bào)道、混凝土協(xié)會(huì)反面教材、及親眼目睹的若干案例:有不少機(jī)場(chǎng)跑道混凝土面層，在投入使用不足10年即嚴(yán)重破壞;很多水泥混凝土公路，尤其是鄉(xiāng)村混凝土路面，齡期在3～5年內(nèi)損壞情況頗為嚴(yán)重;立交橋、港口、碼頭短壽命工程也為數(shù)不少。近來(lái)我國(guó)專家已反復(fù)強(qiáng)調(diào)必須重視耐久性，提出延長(zhǎng)橋梁、公路等混凝土工程的設(shè)計(jì)壽命。重視高性能混凝土的研發(fā)、設(shè)計(jì)與使用，力保重要混凝土構(gòu)件20～30年內(nèi)不大修。

高性能、綠色混凝土(GIPC)之概念于1997年，由中國(guó)工程院院士吳中偉首先提出后，得到業(yè)界廣泛認(rèn)同，理論性研究發(fā)展迅速。但目前，綠色高性能混凝土在我國(guó)屬于起步階段，還沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程、施工工藝、質(zhì)量控制方法、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)各類資料綜述，其本質(zhì)特征基本上有三點(diǎn):一是高性能:具有比傳統(tǒng)的混凝土材料更優(yōu)秀的強(qiáng)度和耐久性，即滿足結(jié)構(gòu)和力學(xué)要求、使用功能以及使用年限的要求。二是綠色:具有與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性，減輕對(duì)地球環(huán)境系統(tǒng)的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)非再生性資源的可循環(huán)使用，節(jié)省能源，以及有害物質(zhì)的“零排放”。三是發(fā)展目標(biāo):能夠?yàn)槿祟愄峁└訙睾汀⑹孢m、便捷的生存環(huán)境。

發(fā)展綠色高性能混凝土，改善“人居環(huán)境”，在生產(chǎn)過(guò)程中盡量節(jié)約資源、能源、保護(hù)環(huán)境是十分必要的，但應(yīng)注意其局限性。我們?cè)诨炷敛牧系拈_(kāi)發(fā)方面，不僅僅要開(kāi)發(fā)節(jié)能技術(shù)，更重要的是提高混凝土耐久性。若能延長(zhǎng)混凝土建筑物的壽命，譬如提高一倍，則相應(yīng)的資源、能源、資金和對(duì)環(huán)境污染的影響就減了一半。若能將壽命提高5～6 倍，則獲益也將成倍增長(zhǎng)。

預(yù)拌混凝土作為混凝土工程應(yīng)用中的主導(dǎo)類別，其“綠色、高性能”在實(shí)際應(yīng)用中又是什么情況呢?

第一，“混凝土的耐久性”目前的相關(guān)技術(shù)性規(guī)范是基本完善的，但在實(shí)際操作中的相應(yīng)約束性條款不夠明確。工程設(shè)計(jì)中的“設(shè)計(jì)年限”與混凝土材料的“耐久性指標(biāo)”很難得到有效銜接與貫徹。如:C30 混凝土構(gòu)件在同一項(xiàng)目工程中，不同部位設(shè)計(jì)明確的耐久性指標(biāo)，一般情況下，抗水滲透指標(biāo)比較普遍，但抗凍性能、抗硫酸鹽性能、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能、早期抗裂性能指標(biāo)的提出卻極為罕見(jiàn)。而在現(xiàn)實(shí)中，不少混凝土經(jīng)常實(shí)際處于或可預(yù)見(jiàn)會(huì)發(fā)生寒、暖、干、濕交替使用;使用氯鹽除冰;酸雨;養(yǎng)護(hù)初期就無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)充分保濕、保溫養(yǎng)護(hù)的干燥、高溫或者嚴(yán)寒環(huán)境;后期使用時(shí)，長(zhǎng)期處于干燥或者潮濕環(huán)境;同一構(gòu)件局部溫差過(guò)大等自然、或非自然因素造成的嚴(yán)酷使用環(huán)境下，混凝土所需的耐久性能是不盡相同的。而如果我們忽略了這些環(huán)境因素，混凝土在實(shí)際使用中的耐久性能、抗疲勞強(qiáng)度怎樣得以保證呢?

第二，不少小規(guī)模混凝土工程在設(shè)計(jì)上基本上沒(méi)有考慮“混凝土的耐久性”。例如:在北方的許多鄉(xiāng)村混凝土路面工程，在選擇混凝土標(biāo)號(hào)上，只考慮了強(qiáng)度指標(biāo)，冬季施工時(shí)只提出防凍要求，造成澆筑完工的混凝土僅僅兩、三年就大面積起皮、起砂、開(kāi)裂，試塊合格而實(shí)體強(qiáng)度不合格，或者強(qiáng)度都合格就是耐久性差，加之混凝土翻工、維修的費(fèi)用極大，使得人力、財(cái)力、資源和環(huán)境的浪費(fèi)與破壞加劇。

第三，一些混凝土預(yù)拌企業(yè)在混凝土的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的技術(shù)規(guī)范程序上僅僅停留在應(yīng)付檢查和成本控制與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)上，沒(méi)能發(fā)揮其專業(yè)指導(dǎo)性、聽(tīng)之任之，甚至“明知不可為而為之”。例如:在北方實(shí)際澆筑混凝土的過(guò)程中，50 米以上高度的混凝土構(gòu)件，充分保濕養(yǎng)護(hù)極為困難，拆模時(shí)隔齡期又很短，拆模后混凝土內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)失水，使得混凝土內(nèi)部孔隙由閉孔轉(zhuǎn)為開(kāi)孔，造成抗凍性能、抗碳化性能等耐久性能容易惡化，因此混凝土的配合比應(yīng)針對(duì)性地作出調(diào)整:一是適當(dāng)減少粉煤灰和?；郀t礦渣粉的摻量。二是適當(dāng)縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，尤其是終凝時(shí)間。三是適當(dāng)提高混凝土的密實(shí)度。四是適當(dāng)提高混凝土的流動(dòng)速度和擴(kuò)展度，爭(zhēng)取較為良好的泵送性能，從技術(shù)上有效防范澆筑過(guò)程中私自“過(guò)量加水”現(xiàn)象。

也就是說(shuō)，預(yù)拌混凝土應(yīng)全方位、多角度充分考慮耐久性能，一個(gè)強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的混凝土，不僅僅以坍落度細(xì)化，還應(yīng)主動(dòng)依不同部位和不同使用環(huán)境再細(xì)化區(qū)分。如:靜、動(dòng)態(tài)荷載基礎(chǔ)，干、濕孔樁，不同高度樓層，地面、路面，室內(nèi)、外構(gòu)件，不同級(jí)別公路，不同季節(jié)澆筑砼，不同澆筑、成型、養(yǎng)護(hù)方式等等采用不同的、針對(duì)性的配合比。商品混凝土作為“商品”，站在企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的角度上，也應(yīng)充分考慮混凝土的耐久性，從我做起，發(fā)揮專業(yè)所長(zhǎng)，引領(lǐng)市場(chǎng)，引導(dǎo)客戶，充實(shí)社會(huì)正能量，為我們的生存環(huán)境貢獻(xiàn)出自己應(yīng)盡的義務(wù)。

近些年來(lái)，各地政府對(duì)企業(yè)的環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，商混企業(yè)的防塵、減排、漿水回收利用基本上比較到位，但是處于市場(chǎng)環(huán)境下的商混企業(yè)，如沒(méi)有明確而切實(shí)有效的政策支持，讓其犧牲自身利益，實(shí)現(xiàn)廢物利用，根本上的、全面“綠色”在現(xiàn)有條件下只會(huì)是一個(gè)口號(hào)。只有把商混作為中心紐帶，在政策上予以激勵(lì)，才有可能形成真正意義上的、完整的混凝土“綠色”產(chǎn)業(yè)鏈。比如:一些地方的機(jī)制砂，由于特定原因含粉量超于“國(guó)標(biāo)”但符合“地標(biāo)”，這樣不單在混凝土的直接成本中造成浪費(fèi)，更在運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)形成二次污染，加之各石料廠尾礦廢砂大量堆積，造成進(jìn)一步的資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境破壞，而商混企業(yè)在技術(shù)上是有能力予以解決和利用的，卻因成本核算上不劃賬，又不可能獨(dú)立協(xié)調(diào)各個(gè)環(huán)節(jié)，只能考慮眼下利益予以放棄。而其它的工業(yè)廢料和建筑垃圾等等廢棄物的再生利用的實(shí)例更是少之又少，許多新的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室。

當(dāng)然，作為普通的預(yù)拌混凝土技術(shù)從業(yè)者，對(duì)于“綠色高性能混凝土”深層次的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)有限，應(yīng)從自身做起，不斷提高知識(shí)和業(yè)務(wù)水平，積極響應(yīng)、順應(yīng)“綠色高性能混凝土”大潮流，為祖國(guó)建設(shè)添磚加瓦。