目前,討論混凝土強(qiáng)度與耐久性之間的關(guān)系似乎有些老生常談,然而兩者的關(guān)系復(fù)雜多變,其內(nèi)在規(guī)律還不十分清楚。因耐久性試驗(yàn)周期較長,且其適用范圍的局限性很大,故工程界仍然存在忽視混凝土組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件的具體變化,片面強(qiáng)調(diào)混凝土強(qiáng)度與耐久性有關(guān)的現(xiàn)象。認(rèn)為只要是普通混凝土,強(qiáng)度與耐久性就應(yīng)有一定的正比關(guān)系;而且,存在對混凝土強(qiáng)度概念的認(rèn)識不夠細(xì)致,對混凝土耐久性在材料科學(xué)要素中所屬范疇的認(rèn)識不夠清晰的現(xiàn)象。因此,對混凝土強(qiáng)度的概念及其與耐久性的關(guān)系作進(jìn)一步討論還是很有必要的。
1 混凝土強(qiáng)度概念的細(xì)化
混凝土材料的強(qiáng)度與其它大多數(shù)材料的強(qiáng)度有一個重要區(qū)別,即混凝土強(qiáng)度與時間的相關(guān)性十分密切,而且,不同組成結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度與時間的相關(guān)性又完全不同。通常,混凝土的強(qiáng)度是指28d抗壓強(qiáng)度,而混凝土的最高強(qiáng)度一般是5年強(qiáng)度。在很多情況下,這兩種強(qiáng)度并不成正比關(guān)系。也就是說28d抗壓強(qiáng)度相對較高的混凝土,其5年強(qiáng)度卻存在相對較低的情況;而28d抗壓強(qiáng)度相對較低的混凝土,其5年強(qiáng)度也存在相對較高的情況。如果說混凝土的強(qiáng)度與耐久性有關(guān),且5年強(qiáng)度與耐久性有較好的相關(guān)性,那么28d抗壓強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性則是不確定的。因此,在討論混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系時,闡述混凝土強(qiáng)度的概念一定要強(qiáng)調(diào)具體的齡期。也就是說應(yīng)當(dāng)將籠統(tǒng)的強(qiáng)度概念細(xì)化為具體的齡期強(qiáng)度,并且時刻謹(jǐn)記各齡期強(qiáng)度之間、尤其是早期強(qiáng)度與長期強(qiáng)度之間變化不定的對應(yīng)關(guān)系。
另外,高強(qiáng)混凝土的概念也是一個十分粗略且不斷變化的概念。20世紀(jì)50年代,強(qiáng)度達(dá)到35MPa以上的混凝土就被認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土;60年代以后,40~50MPa的混凝土被認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土;到1980年以后,世界各國高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。例如我國CECS104:99《高強(qiáng)混凝土技術(shù)規(guī)程》1.0.2條明確規(guī)定C50~C80級混凝土為高強(qiáng)混凝土。美國混凝土學(xué)會(ACI)、國際預(yù)應(yīng)力混凝土聯(lián)合會(FIP)和歐洲混凝土委員會(CEB)在1990年、1992年公布的報告都將高強(qiáng)混凝土界定為大于或等于41MPa(不包括應(yīng)用特種材料和技術(shù)制備的混凝土)。如果說高強(qiáng)混凝土與普通混凝土之間,強(qiáng)度(以下皆指28d強(qiáng)度)與耐久性的相關(guān)性不一致,也即強(qiáng)度與耐久性受其它因素影響發(fā)生變化的規(guī)律不一致(在混凝土組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件相同的情況下,其強(qiáng)度與耐久性之間有一定的對應(yīng)關(guān)系,但這種對應(yīng)關(guān)系會隨著組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件的變化而發(fā)生相似或相反的變化),且普通混凝土的強(qiáng)度與耐久性應(yīng)呈正比,那么高強(qiáng)混凝土與普通混凝土的界限究竟應(yīng)按多少M(fèi)Pa劃分(C35還是C50)才更加準(zhǔn)確、合理呢?答案恐怕不是馬上就能確定的。兩者概念的定義是否合適都有待商榷。實(shí)際上,即使同屬于高強(qiáng)混凝土或普通混凝土,而且是強(qiáng)度等級完全相同的混凝土,其強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性也可能會發(fā)生變化。因?yàn)閺?qiáng)度相同的混凝土組成結(jié)構(gòu)有可能不同,故簡單地認(rèn)為某種強(qiáng)度的混凝土耐久性好或差都是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?
2 混凝土強(qiáng)度、耐久性與組成結(jié)構(gòu)的關(guān)系
從材料科學(xué)的四要素(合成、結(jié)構(gòu)、性能和使用性能)來看,混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度即28d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度屬于四要素中的性能范疇,混凝土在使用條件下的實(shí)際強(qiáng)度屬于四要素當(dāng)中的使用性能范疇;而混凝土的耐久性則只屬于使用性能范疇,不屬于性能范疇。因?yàn)榛炷聊途眯园膬?nèi)容很多,它的主要指標(biāo)幾乎都不能用一種固定的試驗(yàn)方法來進(jìn)行檢測和評價[1~3]。例如,混凝土的抗凍性是典型的與環(huán)境條件密切相關(guān)的使用性能,它沒有一種固定的通用方法來進(jìn)行檢測和評價。目前,各種測試混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法(見GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》)均明確規(guī)定了其適用范圍,每種抗凍性試驗(yàn)方法只能近似代表與其試驗(yàn)條件相似的環(huán)境條件下混凝土的使用性能,而且用不同試驗(yàn)方法測試的混凝土抗凍性之間并無明確的可比性。同樣,混凝土的抗?jié)B性也與之類似。因此,只有將混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等概念進(jìn)一步細(xì)化為具體環(huán)境條件下的抗凍性和抗?jié)B性才能歸入混凝土的性能范疇,而籠統(tǒng)的抗凍性和抗?jié)B性僅屬于混凝土的使用性能范疇。
由于混凝土的性能只取決于混凝土的組成結(jié)構(gòu),而混凝土的使用性能既取決于混凝土的組成結(jié)構(gòu),也取決于混凝土的環(huán)境條件,故兩種科學(xué)要素中的相同指標(biāo)或不同指標(biāo)之間的相關(guān)性都是不確定的。即使同屬于使用性能這一要素當(dāng)中的不同指標(biāo),如混凝土的實(shí)際強(qiáng)度和耐久性,其相關(guān)性也是不確定的。因?yàn)檫@一要素同時受內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境兩種因素的影響,兩種因素單獨(dú)或同時發(fā)生變化,都會影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。這就決定了具有不同組成結(jié)構(gòu)的混凝土在不同環(huán)境條件下,強(qiáng)度和耐久性之間變化規(guī)律的復(fù)雜性。所以,很難按混凝土強(qiáng)度的高低確定混凝土耐久性的好壞。假設(shè)混凝土組成結(jié)構(gòu)及其所處環(huán)境條件在一定范圍內(nèi)變化較小,其強(qiáng)度和耐久性也會有近似固定的對應(yīng)關(guān)系;掌握了這種對應(yīng)關(guān)系,也可以在此組成結(jié)構(gòu)的變化范圍內(nèi),通過混凝土的強(qiáng)度間接了解混凝土的耐久性;但當(dāng)混凝土組成結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時,這種對應(yīng)關(guān)系就會隨之發(fā)生較大甚至相反的變化。在完全掌握這種變化規(guī)律之前,就無法在較大的組成結(jié)構(gòu)變化范圍內(nèi),根據(jù)混凝土的強(qiáng)度了解混凝土的耐久性。
從理論上講,當(dāng)混凝土組成結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時,其強(qiáng)度和耐久性隨之變化的規(guī)律可能具有相似性,也可能具有相反性,但不會具有完全相同的變化規(guī)律。例如,混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的相對細(xì)化,在很大的孔徑變化范圍內(nèi)(無論是由大毛細(xì)孔變?yōu)槲⒚?xì)孔,還是由微毛細(xì)孔變?yōu)槌⒖祝┒紩岣呋炷恋膹?qiáng)度;但在同樣的孔徑變化范圍內(nèi)對混凝土耐久性的影響卻是變化的,既有有利的一面,也有不利的一面[4~6]。首先以混凝土的大氣抗凍性為例,混凝土孔徑的細(xì)化,可以使孔內(nèi)水分的冰點(diǎn)降低,在這方面有利于提高混凝土的大氣抗凍性;但當(dāng)混凝土孔徑由大毛細(xì)孔轉(zhuǎn)化為微毛細(xì)孔時,由于毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象和毛細(xì)孔壓力的增加[4~7],會使混凝土孔隙內(nèi)部的含濕量增加,毛細(xì)孔壓力滲透性加大,自收縮裂紋增多,在這幾方面則不利于提高混凝土的大氣抗凍性;當(dāng)不利因素的影響大于有利因素的影響時,就會造成混凝土大氣抗凍性的下降。另外,這些不利因素還會導(dǎo)致混凝土的抗碳化性、抗化學(xué)腐蝕性和鋼筋的耐銹蝕性等變差,從而使混凝土孔徑在此范圍內(nèi)的細(xì)化,對混凝土耐久性的不利影響遠(yuǎn)大于有利影響,造成混凝土耐久性的下降??梢?,在此孔徑變化范圍內(nèi),混凝土強(qiáng)度與耐久性存在反比關(guān)系。但是當(dāng)混凝土孔徑由微毛細(xì)孔轉(zhuǎn)化為超微孔時,由于孔中毛細(xì)孔壓力基本消失,不會增大混凝土的自收縮和毛細(xì)孔壓力滲透性;且因孔徑超細(xì)而不會產(chǎn)生碳化收縮[9]和結(jié)冰(冰點(diǎn)可達(dá)-40℃~-50℃),故超微孔對混凝土耐久性的影響是十分有利的。在此孔徑范圍內(nèi),混凝土的強(qiáng)度與耐久性存在正比關(guān)系。
此外,由于混凝土的化學(xué)組成對耐久性的影響與孔隙結(jié)構(gòu)對耐久性的影響具有相似性,主要體現(xiàn)在不同化學(xué)組分的化學(xué)鍵強(qiáng)度對耐久性的影響既有有利的一面,也有不利的一面(如增大材料表面的親水性)[6];而不同化學(xué)組分的化學(xué)鍵強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度的影響基本是有利的。從而可以得知,隨著化學(xué)組成的變化,混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系既存在正比情況,也存在反比情況。與孔隙結(jié)構(gòu)對兩者關(guān)系的影響具有相似的規(guī)律。
從實(shí)踐上看,現(xiàn)代混凝土的發(fā)展歷史已接近200年,其生產(chǎn)技術(shù)一直在不斷地發(fā)展跨越,特別是近幾十年內(nèi)出現(xiàn)了很大的變化?,F(xiàn)今混凝土材料的化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成乃至水的摻量,都已經(jīng)完全不同于當(dāng)初混凝土工業(yè)發(fā)明的、世界性通用的20MPa混凝土,這導(dǎo)致硬化后的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了相當(dāng)大的變化。即使混凝土的強(qiáng)度一樣或相近,但其組成結(jié)構(gòu)(尤其是膠凝材料的礦物組成和顆粒組成以及混凝土的孔結(jié)構(gòu))也不會相同,甚至差別很大,從而導(dǎo)致混凝土的耐久性發(fā)生較大變化。例如,高強(qiáng)混凝土的技術(shù)發(fā)展經(jīng)過3個階段[10]:第一階段采用振動加壓等方法降低水灰比;第二階段采用高效減水劑降低水灰比;第三階段采用高效減水劑和礦物摻合料雙摻提高強(qiáng)度。三個階段生產(chǎn)的高強(qiáng)混凝土,其組成結(jié)構(gòu)都有較大變化。雖然混凝土強(qiáng)度不斷提高,但其耐久性并不都是相應(yīng)的提高,甚至有降低的現(xiàn)象。正如吳中偉先生在著作中所述[11]:“為了提高混凝土的強(qiáng)度,過去除采取降低水灰比的措施以改善孔結(jié)構(gòu)外,還采取了其它一些有效措施,但卻帶進(jìn)了某些不利于耐久性的因素,給土建工程造成了不小的損失?!?nbsp;
上述情況表明,混凝土強(qiáng)度與耐久性的對應(yīng)關(guān)系是復(fù)雜的,而且是隨著混凝土組成結(jié)構(gòu)的變化而變化的。在某一化學(xué)組成或孔結(jié)構(gòu)的變化范圍內(nèi),兩者存在正比關(guān)系;而在另一化學(xué)組成或孔結(jié)構(gòu)的變化范圍內(nèi),兩者存在反比關(guān)系。導(dǎo)致兩者關(guān)系發(fā)生根本轉(zhuǎn)變或較大變化的組成結(jié)構(gòu)范圍,以及在每一范圍內(nèi)的變化程度,還需進(jìn)一步深入細(xì)致的研究。
3 結(jié)語
?。?)混凝土的耐久性只屬于材料科學(xué)要素中的使用性能范疇,而不屬于性能范疇,故不能用研究性能的簡單思路去研究復(fù)雜的耐久性。在同一范疇內(nèi)討論混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系,應(yīng)注意混凝土強(qiáng)度的時間概念,不同齡期混凝土強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性存在相反的情況。
(2)即使28d抗壓強(qiáng)度完全相同的混凝土,其組成結(jié)構(gòu)也可能不同或差異較大,故其強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性也會隨之發(fā)生變化。
?。?)在不同的混凝土組成結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),混凝土強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性分別存在正比關(guān)系和反比關(guān)系,更細(xì)致的內(nèi)在規(guī)律還需不斷深入的研究。
1 混凝土強(qiáng)度概念的細(xì)化
混凝土材料的強(qiáng)度與其它大多數(shù)材料的強(qiáng)度有一個重要區(qū)別,即混凝土強(qiáng)度與時間的相關(guān)性十分密切,而且,不同組成結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度與時間的相關(guān)性又完全不同。通常,混凝土的強(qiáng)度是指28d抗壓強(qiáng)度,而混凝土的最高強(qiáng)度一般是5年強(qiáng)度。在很多情況下,這兩種強(qiáng)度并不成正比關(guān)系。也就是說28d抗壓強(qiáng)度相對較高的混凝土,其5年強(qiáng)度卻存在相對較低的情況;而28d抗壓強(qiáng)度相對較低的混凝土,其5年強(qiáng)度也存在相對較高的情況。如果說混凝土的強(qiáng)度與耐久性有關(guān),且5年強(qiáng)度與耐久性有較好的相關(guān)性,那么28d抗壓強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性則是不確定的。因此,在討論混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系時,闡述混凝土強(qiáng)度的概念一定要強(qiáng)調(diào)具體的齡期。也就是說應(yīng)當(dāng)將籠統(tǒng)的強(qiáng)度概念細(xì)化為具體的齡期強(qiáng)度,并且時刻謹(jǐn)記各齡期強(qiáng)度之間、尤其是早期強(qiáng)度與長期強(qiáng)度之間變化不定的對應(yīng)關(guān)系。
另外,高強(qiáng)混凝土的概念也是一個十分粗略且不斷變化的概念。20世紀(jì)50年代,強(qiáng)度達(dá)到35MPa以上的混凝土就被認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土;60年代以后,40~50MPa的混凝土被認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土;到1980年以后,世界各國高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。例如我國CECS104:99《高強(qiáng)混凝土技術(shù)規(guī)程》1.0.2條明確規(guī)定C50~C80級混凝土為高強(qiáng)混凝土。美國混凝土學(xué)會(ACI)、國際預(yù)應(yīng)力混凝土聯(lián)合會(FIP)和歐洲混凝土委員會(CEB)在1990年、1992年公布的報告都將高強(qiáng)混凝土界定為大于或等于41MPa(不包括應(yīng)用特種材料和技術(shù)制備的混凝土)。如果說高強(qiáng)混凝土與普通混凝土之間,強(qiáng)度(以下皆指28d強(qiáng)度)與耐久性的相關(guān)性不一致,也即強(qiáng)度與耐久性受其它因素影響發(fā)生變化的規(guī)律不一致(在混凝土組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件相同的情況下,其強(qiáng)度與耐久性之間有一定的對應(yīng)關(guān)系,但這種對應(yīng)關(guān)系會隨著組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件的變化而發(fā)生相似或相反的變化),且普通混凝土的強(qiáng)度與耐久性應(yīng)呈正比,那么高強(qiáng)混凝土與普通混凝土的界限究竟應(yīng)按多少M(fèi)Pa劃分(C35還是C50)才更加準(zhǔn)確、合理呢?答案恐怕不是馬上就能確定的。兩者概念的定義是否合適都有待商榷。實(shí)際上,即使同屬于高強(qiáng)混凝土或普通混凝土,而且是強(qiáng)度等級完全相同的混凝土,其強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性也可能會發(fā)生變化。因?yàn)閺?qiáng)度相同的混凝土組成結(jié)構(gòu)有可能不同,故簡單地認(rèn)為某種強(qiáng)度的混凝土耐久性好或差都是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?
2 混凝土強(qiáng)度、耐久性與組成結(jié)構(gòu)的關(guān)系
從材料科學(xué)的四要素(合成、結(jié)構(gòu)、性能和使用性能)來看,混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度即28d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度屬于四要素中的性能范疇,混凝土在使用條件下的實(shí)際強(qiáng)度屬于四要素當(dāng)中的使用性能范疇;而混凝土的耐久性則只屬于使用性能范疇,不屬于性能范疇。因?yàn)榛炷聊途眯园膬?nèi)容很多,它的主要指標(biāo)幾乎都不能用一種固定的試驗(yàn)方法來進(jìn)行檢測和評價[1~3]。例如,混凝土的抗凍性是典型的與環(huán)境條件密切相關(guān)的使用性能,它沒有一種固定的通用方法來進(jìn)行檢測和評價。目前,各種測試混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法(見GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》)均明確規(guī)定了其適用范圍,每種抗凍性試驗(yàn)方法只能近似代表與其試驗(yàn)條件相似的環(huán)境條件下混凝土的使用性能,而且用不同試驗(yàn)方法測試的混凝土抗凍性之間并無明確的可比性。同樣,混凝土的抗?jié)B性也與之類似。因此,只有將混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等概念進(jìn)一步細(xì)化為具體環(huán)境條件下的抗凍性和抗?jié)B性才能歸入混凝土的性能范疇,而籠統(tǒng)的抗凍性和抗?jié)B性僅屬于混凝土的使用性能范疇。
由于混凝土的性能只取決于混凝土的組成結(jié)構(gòu),而混凝土的使用性能既取決于混凝土的組成結(jié)構(gòu),也取決于混凝土的環(huán)境條件,故兩種科學(xué)要素中的相同指標(biāo)或不同指標(biāo)之間的相關(guān)性都是不確定的。即使同屬于使用性能這一要素當(dāng)中的不同指標(biāo),如混凝土的實(shí)際強(qiáng)度和耐久性,其相關(guān)性也是不確定的。因?yàn)檫@一要素同時受內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境兩種因素的影響,兩種因素單獨(dú)或同時發(fā)生變化,都會影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。這就決定了具有不同組成結(jié)構(gòu)的混凝土在不同環(huán)境條件下,強(qiáng)度和耐久性之間變化規(guī)律的復(fù)雜性。所以,很難按混凝土強(qiáng)度的高低確定混凝土耐久性的好壞。假設(shè)混凝土組成結(jié)構(gòu)及其所處環(huán)境條件在一定范圍內(nèi)變化較小,其強(qiáng)度和耐久性也會有近似固定的對應(yīng)關(guān)系;掌握了這種對應(yīng)關(guān)系,也可以在此組成結(jié)構(gòu)的變化范圍內(nèi),通過混凝土的強(qiáng)度間接了解混凝土的耐久性;但當(dāng)混凝土組成結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時,這種對應(yīng)關(guān)系就會隨之發(fā)生較大甚至相反的變化。在完全掌握這種變化規(guī)律之前,就無法在較大的組成結(jié)構(gòu)變化范圍內(nèi),根據(jù)混凝土的強(qiáng)度了解混凝土的耐久性。
從理論上講,當(dāng)混凝土組成結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時,其強(qiáng)度和耐久性隨之變化的規(guī)律可能具有相似性,也可能具有相反性,但不會具有完全相同的變化規(guī)律。例如,混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的相對細(xì)化,在很大的孔徑變化范圍內(nèi)(無論是由大毛細(xì)孔變?yōu)槲⒚?xì)孔,還是由微毛細(xì)孔變?yōu)槌⒖祝┒紩岣呋炷恋膹?qiáng)度;但在同樣的孔徑變化范圍內(nèi)對混凝土耐久性的影響卻是變化的,既有有利的一面,也有不利的一面[4~6]。首先以混凝土的大氣抗凍性為例,混凝土孔徑的細(xì)化,可以使孔內(nèi)水分的冰點(diǎn)降低,在這方面有利于提高混凝土的大氣抗凍性;但當(dāng)混凝土孔徑由大毛細(xì)孔轉(zhuǎn)化為微毛細(xì)孔時,由于毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象和毛細(xì)孔壓力的增加[4~7],會使混凝土孔隙內(nèi)部的含濕量增加,毛細(xì)孔壓力滲透性加大,自收縮裂紋增多,在這幾方面則不利于提高混凝土的大氣抗凍性;當(dāng)不利因素的影響大于有利因素的影響時,就會造成混凝土大氣抗凍性的下降。另外,這些不利因素還會導(dǎo)致混凝土的抗碳化性、抗化學(xué)腐蝕性和鋼筋的耐銹蝕性等變差,從而使混凝土孔徑在此范圍內(nèi)的細(xì)化,對混凝土耐久性的不利影響遠(yuǎn)大于有利影響,造成混凝土耐久性的下降??梢?,在此孔徑變化范圍內(nèi),混凝土強(qiáng)度與耐久性存在反比關(guān)系。但是當(dāng)混凝土孔徑由微毛細(xì)孔轉(zhuǎn)化為超微孔時,由于孔中毛細(xì)孔壓力基本消失,不會增大混凝土的自收縮和毛細(xì)孔壓力滲透性;且因孔徑超細(xì)而不會產(chǎn)生碳化收縮[9]和結(jié)冰(冰點(diǎn)可達(dá)-40℃~-50℃),故超微孔對混凝土耐久性的影響是十分有利的。在此孔徑范圍內(nèi),混凝土的強(qiáng)度與耐久性存在正比關(guān)系。
此外,由于混凝土的化學(xué)組成對耐久性的影響與孔隙結(jié)構(gòu)對耐久性的影響具有相似性,主要體現(xiàn)在不同化學(xué)組分的化學(xué)鍵強(qiáng)度對耐久性的影響既有有利的一面,也有不利的一面(如增大材料表面的親水性)[6];而不同化學(xué)組分的化學(xué)鍵強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度的影響基本是有利的。從而可以得知,隨著化學(xué)組成的變化,混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系既存在正比情況,也存在反比情況。與孔隙結(jié)構(gòu)對兩者關(guān)系的影響具有相似的規(guī)律。
從實(shí)踐上看,現(xiàn)代混凝土的發(fā)展歷史已接近200年,其生產(chǎn)技術(shù)一直在不斷地發(fā)展跨越,特別是近幾十年內(nèi)出現(xiàn)了很大的變化?,F(xiàn)今混凝土材料的化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成乃至水的摻量,都已經(jīng)完全不同于當(dāng)初混凝土工業(yè)發(fā)明的、世界性通用的20MPa混凝土,這導(dǎo)致硬化后的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了相當(dāng)大的變化。即使混凝土的強(qiáng)度一樣或相近,但其組成結(jié)構(gòu)(尤其是膠凝材料的礦物組成和顆粒組成以及混凝土的孔結(jié)構(gòu))也不會相同,甚至差別很大,從而導(dǎo)致混凝土的耐久性發(fā)生較大變化。例如,高強(qiáng)混凝土的技術(shù)發(fā)展經(jīng)過3個階段[10]:第一階段采用振動加壓等方法降低水灰比;第二階段采用高效減水劑降低水灰比;第三階段采用高效減水劑和礦物摻合料雙摻提高強(qiáng)度。三個階段生產(chǎn)的高強(qiáng)混凝土,其組成結(jié)構(gòu)都有較大變化。雖然混凝土強(qiáng)度不斷提高,但其耐久性并不都是相應(yīng)的提高,甚至有降低的現(xiàn)象。正如吳中偉先生在著作中所述[11]:“為了提高混凝土的強(qiáng)度,過去除采取降低水灰比的措施以改善孔結(jié)構(gòu)外,還采取了其它一些有效措施,但卻帶進(jìn)了某些不利于耐久性的因素,給土建工程造成了不小的損失?!?nbsp;
上述情況表明,混凝土強(qiáng)度與耐久性的對應(yīng)關(guān)系是復(fù)雜的,而且是隨著混凝土組成結(jié)構(gòu)的變化而變化的。在某一化學(xué)組成或孔結(jié)構(gòu)的變化范圍內(nèi),兩者存在正比關(guān)系;而在另一化學(xué)組成或孔結(jié)構(gòu)的變化范圍內(nèi),兩者存在反比關(guān)系。導(dǎo)致兩者關(guān)系發(fā)生根本轉(zhuǎn)變或較大變化的組成結(jié)構(gòu)范圍,以及在每一范圍內(nèi)的變化程度,還需進(jìn)一步深入細(xì)致的研究。
3 結(jié)語
?。?)混凝土的耐久性只屬于材料科學(xué)要素中的使用性能范疇,而不屬于性能范疇,故不能用研究性能的簡單思路去研究復(fù)雜的耐久性。在同一范疇內(nèi)討論混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系,應(yīng)注意混凝土強(qiáng)度的時間概念,不同齡期混凝土強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性存在相反的情況。
(2)即使28d抗壓強(qiáng)度完全相同的混凝土,其組成結(jié)構(gòu)也可能不同或差異較大,故其強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性也會隨之發(fā)生變化。
?。?)在不同的混凝土組成結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),混凝土強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性分別存在正比關(guān)系和反比關(guān)系,更細(xì)致的內(nèi)在規(guī)律還需不斷深入的研究。