周永祥：以新觀點和新措施對待高性能混凝土（一）

   高性能混凝土是以建設(shè)工程設(shè)計、施工和使用對混凝土性能特定要求為總體目標，選用優(yōu)質(zhì)常規(guī)原材料，合理摻加外加劑和礦物摻合料，采用較低水膠比并優(yōu)化配合比，通過預(yù)拌和綠色生產(chǎn)方式以及嚴格的施工措施，制成具有優(yōu)異的拌合物性能、力學性能、耐久性能和長期性能的混凝土。理解這一概念，應(yīng)該分兩個層面上：第一，是理論層面。在這個層面上，高性能混凝土是滿足工程需求的“個性化”和“最優(yōu)化”的混凝土，運用全過程質(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。在這個層面上，高性能混凝土需要建立結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料、配合比、生產(chǎn)、施工、驗收等各個環(huán)節(jié)的技術(shù)指標體系。《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》與《高性能混凝土評價標準》（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到具體的、具有操作性的技術(shù)層面。

  1   混凝土的原材料問題

  1.1水泥

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

  越來越多的研究和工程實踐表明，水泥具有良好的顆粒級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細以外，水泥生產(chǎn)中混合材超摻、混合材成分不明的問題十分突出，這些因素都增加了混凝土質(zhì)量控制難度和技術(shù)風險。因此，《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》鼓勵使用較粗的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細骨料

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

  1.2.1海砂的應(yīng)用

  在我國東部沿海地區(qū)，人口稠密，經(jīng)濟發(fā)達，工程建設(shè)量大，當河砂資源出現(xiàn)供給不足時，遠距離運輸河砂又會大大提高工程造價。與國外許多國家走過的路一樣，在陸砂資源短缺的情況下，人們開始將注意力轉(zhuǎn)向了當?shù)厣霸础Ｉ?。因此，沿海地區(qū)開采利用海砂是經(jīng)濟發(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，也有慘痛的教訓。誤用或偷用海砂建成的“海砂屋”，短短幾年就會出現(xiàn)混凝土開裂、鋼筋銹蝕，甚至導致房屋倒塌，觸目驚心。

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

  1）開采方面——規(guī)劃有序

  海砂開采對海洋生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境存在影響。開采海砂，可能會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、營養(yǎng)鹽等；可能造成海域輸砂量失衡、附近海域流場、波場改變，使得海岸受到侵蝕，國土流失；在近海大規(guī)模開采海砂，可能會引起近海地質(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值的海砂用于建筑用砂，是極大的資源浪費。因此，海砂的開采應(yīng)由國家國土資源部門詳細勘探規(guī)劃，有計劃、有步驟地開采使用。盲目開采使用，后果十分嚴重。

  2）應(yīng)用方面——從嚴控制

  海砂的應(yīng)用應(yīng)遵循從嚴控制原則?！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骨料的混凝土。體現(xiàn)了從嚴控制的思想。

  《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)計和生產(chǎn)過程中應(yīng)檢測海砂混凝土拌合物的水溶性氯離子含量。由于氯離子檢測方法的不完善，中國建筑科學研究院組織編制了《混凝土中氯離子含量檢測技術(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?！陡咝阅芑炷翍?yīng)用技術(shù)指南》中規(guī)定進一步規(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)標準《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ206-2010規(guī)定的0.03%更嚴。

  1.2.2機制砂的應(yīng)用

  機制砂應(yīng)用中一個突出的問題是“石粉”問題。機制砂的“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，可將部分石粉計入膠凝材料用量設(shè)計配合比。

  1.3粗骨料

  《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》規(guī)定，對配制高性能混凝土的粗骨料各項指標要求如下：（1）針片狀顆粒含量不大于10%，有利于改善粗骨料粒型和級配，增進高性能混凝土性能；（2）堅固性指標不大于8%，有利于骨料的耐久性能，進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)