綠色高性能混凝土的工程實際應用

□孫中一

混凝土材料是支持現代人的生活，尤其是城市功能正常運轉不可缺少的物質基礎。但傳統的混凝土材料給人居環境又帶來諸多負面的影響。混凝土的使用發展至今，一些經驗教訓十分值得我們注意。在今后20年內，美國每年用于全國混凝土基建工程的維修費用將高達750億美元。其它發達國家也不是很樂觀。目前雖無我國的相關數字統計資料，但通過一些媒體報道、混凝土協會反面教材、及親眼目睹的若干案例:有不少機場跑道混凝土面層，在投入使用不足10年即嚴重破壞;很多水泥混凝土公路，尤其是鄉村混凝土路面，齡期在3～5年內損壞情況頗為嚴重;立交橋、港口、碼頭短壽命工程也為數不少。近來我國專家已反復強調必須重視耐久性，提出延長橋梁、公路等混凝土工程的設計壽命。重視高性能混凝土的研發、設計與使用，力保重要混凝土構件20～30年內不大修。

高性能、綠色混凝土(GIPC)之概念于1997年，由中國工程院院士吳中偉首先提出后，得到業界廣泛認同，理論性研究發展迅速。但目前，綠色高性能混凝土在我國屬于起步階段，還沒有相應的設計規程、施工工藝、質量控制方法、驗收標準。

據各類資料綜述，其本質特征基本上有三點:一是高性能:具有比傳統的混凝土材料更優秀的強度和耐久性，即滿足結構和力學要求、使用功能以及使用年限的要求。二是綠色:具有與自然環境的協調性，減輕對地球環境系統的負荷，實現非再生性資源的可循環使用，節省能源，以及有害物質的“零排放”。三是發展目標:能夠為人類提供更加溫和、舒適、便捷的生存環境。

發展綠色高性能混凝土，改善“人居環境”，在生產過程中盡量節約資源、能源、保護環境是十分必要的，但應注意其局限性。我們在混凝土材料的開發方面，不僅僅要開發節能技術，更重要的是提高混凝土耐久性。若能延長混凝土建筑物的壽命，譬如提高一倍，則相應的資源、能源、資金和對環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。

預拌混凝土作為混凝土工程應用中的主導類別，其“綠色、高性能”在實際應用中又是什么情況呢?

第一，“混凝土的耐久性”目前的相關技術性規范是基本完善的，但在實際操作中的相應約束性條款不夠明確。工程設計中的“設計年限”與混凝土材料的“耐久性指標”很難得到有效銜接與貫徹。如:C30 混凝土構件在同一項目工程中，不同部位設計明確的耐久性指標，一般情況下，抗水滲透指標比較普遍，但抗凍性能、抗硫酸鹽性能、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能、早期抗裂性能指標的提出卻極為罕見。而在現實中，不少混凝土經常實際處于或可預見會發生寒、暖、干、濕交替使用;使用氯鹽除冰;酸雨;養護初期就無法有效實現充分保濕、保溫養護的干燥、高溫或者嚴寒環境;后期使用時，長期處于干燥或者潮濕環境;同一構件局部溫差過大等自然、或非自然因素造成的嚴酷使用環境下，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境因素，混凝土在實際使用中的耐久性能、抗疲勞強度怎樣得以保證呢?

第二，不少小規模混凝土工程在設計上基本上沒有考慮“混凝土的耐久性”。例如:在北方的許多鄉村混凝土路面工程，在選擇混凝土標號上，只考慮了強度指標，冬季施工時只提出防凍要求，造成澆筑完工的混凝土僅僅兩、三年就大面積起皮、起砂、開裂，試塊合格而實體強度不合格，或者強度都合格就是耐久性差，加之混凝土翻工、維修的費用極大，使得人力、財力、資源和環境的浪費與破壞加劇。

第三，一些混凝土預拌企業在混凝土的設計、生產中的技術規范程序上僅僅停留在應付檢查和成本控制與市場競爭上，沒能發揮其專業指導性、聽之任之，甚至“明知不可為而為之”。例如:在北方實際澆筑混凝土的過程中，50 米以上高度的混凝土構件，充分保濕養護極為困難，拆模時隔齡期又很短，拆模后混凝土內部水分迅速蒸發失水，使得混凝土內部孔隙由閉孔轉為開孔，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針對性地作出調整:一是適當減少粉煤灰和粒化高爐礦渣粉的摻量。二是適當縮短混凝土的凝結時間，尤其是終凝時間。三是適當提高混凝土的密實度。四是適當提高混凝土的流動速度和擴展度，爭取較為良好的泵送性能，從技術上有效防范澆筑過程中私自“過量加水”現象。

也就是說，預拌混凝土應全方位、多角度充分考慮耐久性能，一個強度標號的混凝土，不僅僅以坍落度細化，還應主動依不同部位和不同使用環境再細化區分。如:靜、動態荷載基礎，干、濕孔樁，不同高度樓層，地面、路面，室內、外構件，不同級別公路，不同季節澆筑砼，不同澆筑、成型、養護方式等等采用不同的、針對性的配合比。商品混凝土作為“商品”，站在企業長期發展的角度上，也應充分考慮混凝土的耐久性，從我做起，發揮專業所長，引領市場，引導客戶，充實社會正能量，為我們的生存環境貢獻出自己應盡的義務。

近些年來，各地政府對企業的環保要求日趨嚴格，商混企業的防塵、減排、漿水回收利用基本上比較到位，但是處于市場環境下的商混企業，如沒有明確而切實有效的政策支持，讓其犧牲自身利益，實現廢物利用，根本上的、全面“綠色”在現有條件下只會是一個口號。只有把商混作為中心紐帶，在政策上予以激勵，才有可能形成真正意義上的、完整的混凝土“綠色”產業鏈。比如:一些地方的機制砂，由于特定原因含粉量超于“國標”但符合“地標”，這樣不單在混凝土的直接成本中造成浪費，更在運輸和儲存環節形成二次污染，加之各石料廠尾礦廢砂大量堆積，造成進一步的資源浪費和生態環境破壞，而商混企業在技術上是有能力予以解決和利用的，卻因成本核算上不劃賬，又不可能獨立協調各個環節，只能考慮眼下利益予以放棄。而其它的工業廢料和建筑垃圾等等廢棄物的再生利用的實例更是少之又少，許多新的節能環保產品僅僅停留在實驗室。

當然，作為普通的預拌混凝土技術從業者，對于“綠色高性能混凝土”深層次的認識還相當有限，應從自身做起，不斷提高知識和業務水平，積極響應、順應“綠色高性能混凝土”大潮流，為祖國建設添磚加瓦。