專家視角：中國(guó)混凝土向何處去？（一）

隨著我國(guó)的改革開放，起步很晚的中國(guó)的混凝土取得了飛速的發(fā)展。我國(guó)混凝土前輩黃大能先生30年前就有個(gè)愿望：在中國(guó)推行預(yù)拌混凝土。黃先生這個(gè)愿望現(xiàn)今已得以實(shí)現(xiàn)，我國(guó)混凝土工程已經(jīng)蓬勃發(fā)展起來(lái)。然而，任何舉措都有得必有失：當(dāng)出現(xiàn)一種傾向時(shí)，必然會(huì)隱含著另一種傾向。我們?cè)谧鑫覀兊那叭藳](méi)有做過(guò)的事，盡管外國(guó)人做過(guò)，未必符合我們的國(guó)情，前進(jìn)中出現(xiàn)一些問(wèn)題是正常的。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，才能去解決問(wèn)題而繼續(xù)前進(jìn)。只能見陽(yáng)光，見不得陰影，就是諱疾忌醫(yī)?？茖W(xué)地分析行業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題，找出原因并加于解決才是正確的態(tài)度而當(dāng)前的預(yù)拌混凝土確實(shí)存在一些問(wèn)題。

一、現(xiàn)在的混凝土工程質(zhì)量是進(jìn)步了還是退步了？

隨著我國(guó)機(jī)、電和電子工業(yè)的發(fā)展，適應(yīng)預(yù)拌混凝土的發(fā)展的計(jì)量、攪拌、運(yùn)輸?shù)裙に嚧蟠蟮剡M(jìn)步，高效減水劑的普遍使用和發(fā)展改變了混凝土的一切：高強(qiáng)、高流態(tài)、高程泵送、在狹窄空間的澆筑等等，都已成為可能和現(xiàn)實(shí)；拌和物勻質(zhì)性提高，施工方便，因振搗不善而造成的缺陷得以避免，建設(shè)速度大大地加快。另一方面，從總體上看，從業(yè)人員的素質(zhì)低，質(zhì)量管理和控制水平差，以致混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量事故和裂縫比過(guò)去出現(xiàn)得多了，因質(zhì)量而造成供需雙方的糾紛多了。即使眼前沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題，也已存在不少隱患：混凝土配合比的報(bào)告大部分失真；混凝土拌和料運(yùn)到工地后，加水現(xiàn)象普遍；10年前混凝土的骨料都用水洗，現(xiàn)在一部分砂子含泥量高達(dá)7%，等等?？磥?lái)，不是進(jìn)步不進(jìn)步的問(wèn)題，而是有得必有失！

二、水泥和混凝土的強(qiáng)度越來(lái)越高是進(jìn)步了還是退步了？

1. 上世紀(jì)70年代水泥最高標(biāo)號(hào)是500#，相當(dāng)于現(xiàn)在強(qiáng)度等級(jí)的32.5；現(xiàn)在52.5的水泥從強(qiáng)度來(lái)說(shuō)相當(dāng)于20年前的625#水泥。但是，過(guò)去規(guī)定水泥的儲(chǔ)存期為三個(gè)月；而今不再提儲(chǔ)存期，除了必要性外，重要的在于，儲(chǔ)存期不到一個(gè)月后，52.5水泥的強(qiáng)度就會(huì)和42.5水泥的強(qiáng)度相差無(wú)幾，而且用戶反映“不好用了”。

2. 有了高效減水劑，實(shí)現(xiàn)混凝土的高強(qiáng)已經(jīng)不是難事，混凝土得以用到高層和大跨結(jié)構(gòu)。人們對(duì)高強(qiáng)混凝土覺(jué)得還不夠過(guò)癮，時(shí)尚的是崇拜和追求“超高強(qiáng)”、“特超高強(qiáng)”?；炷?天甚至3天，強(qiáng)度達(dá)到28天設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的100%，一般都能做到，但是后期強(qiáng)度不增長(zhǎng)了，開裂敏感性增大了，對(duì)缺陷的自愈能力下降了，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性又將如何保證？由圖1和圖2中可見強(qiáng)度不同的混凝土強(qiáng)度發(fā)展歷程的差別。

圖1是傳統(tǒng)的混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展規(guī)律：相對(duì)于28天的100%，3天約30%；7天約60%。圖2中，C50以上的混凝土強(qiáng)度3天就可達(dá)約70%，14天可達(dá)90%；如果混凝土7天強(qiáng)度就達(dá)到100%，則到了28天就增長(zhǎng)的很少，甚至幾乎不增長(zhǎng)；如果3天就達(dá)100%，則7天還能長(zhǎng)一點(diǎn)，28天就基本不長(zhǎng)了，甚至?xí)箍s。

美國(guó)的Withy在威斯康辛大學(xué)從1910年開始了50年水泥凈漿、砂漿和混凝土的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，澆筑了室內(nèi)和室外混凝土。分別于1910年、1923年和1937年3個(gè)不同時(shí)間成型了5000多個(gè)試件。Washa和Wendt于1975年發(fā)表了這些試件觀測(cè)50年的結(jié)果。結(jié)果是：1923年用Blaine細(xì)度為5775px2/kg的水泥配制的混凝土28天強(qiáng)度為21MPa，25年強(qiáng)度達(dá)到52MPa；1937年用當(dāng)時(shí)的快硬水泥配制的混凝土28天強(qiáng)度為35MPa，5年達(dá)到53MPa，10年后強(qiáng)度開始倒縮，25年強(qiáng)度就倒縮至45MPa，比水化慢的混凝土25年強(qiáng)度還低。當(dāng)時(shí)的快硬水泥與當(dāng)今美國(guó)的I型水泥和II型水泥礦物組成與細(xì)度相當(dāng)（C3S為57%，勃氏比表面積為380m2/kg，我國(guó)常用水泥也如此）。（見圖3）

3.凡是提高早期強(qiáng)度的措施對(duì)混凝土后期性能都會(huì)有損害，這已是國(guó)內(nèi)外專家的共識(shí)[1] [2]。前RILEM主席、德國(guó)混凝土專家Rupert Springenschmid證明控制混凝土12小時(shí)抗壓強(qiáng)度不超過(guò)6MPa，就可以避免混凝土的早期開裂[3]；我國(guó)混凝土專家黃士元經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論：可用混凝土24小時(shí)抗壓強(qiáng)度不超過(guò)12MPa來(lái)控制混凝土的早期開裂。（見圖4）

圖4 混凝土初期和早期抗壓強(qiáng)度和開裂敏感性的關(guān)系 圖5 壓桿穩(wěn)定問(wèn)題示意

4. 高強(qiáng)是為了減小構(gòu)件斷面，例如高度一定的混凝土柱子，強(qiáng)度越高，柱子可做得越細(xì)，但是，柱子的高度與其最小斷面尺寸的比例還受“壓桿穩(wěn)定”問(wèn)題的限制（見圖5的示意）。對(duì)一定高度的柱子來(lái)說(shuō)，有個(gè)最小斷面的要求，也就是說(shuō)，對(duì)強(qiáng)度的要求是有限的。有人說(shuō)，“目前房屋建筑應(yīng)用的超高強(qiáng)混凝土達(dá)到180MPa”，這有必要嗎？

看來(lái)不是進(jìn)步不進(jìn)步的問(wèn)題，而是有利必有弊，各有各的用途，需要具體問(wèn)題具體對(duì)待。

5. 水泥現(xiàn)在“不好用”，應(yīng)當(dāng)說(shuō)主要是用戶誤導(dǎo)的結(jié)果。由于提高混凝土的強(qiáng)度的要求，100多年來(lái)水泥的發(fā)展目標(biāo)除了降低能耗之外，主要就是追求強(qiáng)度。從煅燒工藝上提高熟料強(qiáng)度已取得成效，但是畢竟有限，當(dāng)前水泥強(qiáng)度的提高還離不開粉磨得過(guò)細(xì)和五花八門的助磨劑、增強(qiáng)劑。于是在為混凝土提高強(qiáng)度的同時(shí)，也帶來(lái)了損害耐久性的隱患。解鈴還須系鈴人！關(guān)鍵的是需要從用戶這里轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的觀念。

6. 無(wú)論如何，既然有利有弊、有得有失，我們總是應(yīng)當(dāng)看見并盡量避免或減少弊和失，取得更大的進(jìn)步，盡量避免進(jìn)一步退兩步。

三、預(yù)拌混凝土的苦樂(lè)歷程

擺脫手工業(yè)操作，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的必由之路和必然規(guī)律，因此預(yù)拌混凝土的發(fā)展是混凝土工業(yè)進(jìn)步的重要標(biāo)志。預(yù)拌混凝土推廣的初期曾經(jīng)“暴利”過(guò)一時(shí)，1996年時(shí)的北京，按北京市公布的預(yù)算定額預(yù)拌混凝土出廠價(jià)格和1995年下半年《價(jià)格參考信息》公布增加的水泥價(jià)差及砂石價(jià)差計(jì)算，并取上限，包括原材料價(jià)格和運(yùn)費(fèi)、原材料8%的損耗、廠站管理費(fèi)(含人工費(fèi))及動(dòng)力機(jī)械費(fèi)、兩稅一費(fèi)及計(jì)劃利潤(rùn)，另考慮高強(qiáng)度混凝土所提高的技術(shù)含量而增加的管理費(fèi)和附加利潤(rùn)，等等，所計(jì)算的C60混凝土價(jià)格為570.64元，C50價(jià)格為425元，而實(shí)際上當(dāng)時(shí)市場(chǎng)供應(yīng)的價(jià)格從表1可見一斑。

在表1中，十幾年前實(shí)際計(jì)算的價(jià)格所含利潤(rùn)至少有20%，而市場(chǎng)銷售后的平均（除去最高價(jià)1100元）利潤(rùn)超過(guò)300元/m3，最高價(jià)的利潤(rùn)可近500元/m3!1996年上海寶鋼申包混凝土公司C30 混凝土成本是300多元/m3，售價(jià)為660～680元/m3 ，利潤(rùn)約50%。這在當(dāng)時(shí)是很誘人的，使人們趨之若鶩，紛紛擠向這個(gè)“能發(fā)財(cái)”的獨(dú)木橋，“有條件的上，沒(méi)條件的也上”，潮起潮涌，泥沙俱下。現(xiàn)在大城市的攪拌站數(shù)量比那時(shí)翻了幾倍，良莠不齊，造成“僧多粥少”，時(shí)至今日，由于惡性競(jìng)爭(zhēng)造成部分?jǐn)嚢枵尽半y以度日”，混凝土價(jià)格一降再降，每立方米有幾元的利潤(rùn)也好，賠本也撐著。結(jié)果造成預(yù)拌混凝土行業(yè)由樂(lè)變苦?，F(xiàn)在使混凝土攪拌站苦惱和無(wú)奈的還有甲方的嚴(yán)重拖欠款，與監(jiān)理、質(zhì)檢站的矛盾，規(guī)范的限制。

更重要的是原材料無(wú)法控制：不知道水泥里摻了什么，摻了多少；砂石已經(jīng)基本上沒(méi)有質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品出廠了，使強(qiáng)度越低的混凝土越難打，用水量（水泥用量）居高不下；以C30混凝土為例，用水量普遍大于175kg/m3，近年來(lái)甚至達(dá)到200kg/m3，C30以下泵送混凝土普遍嚴(yán)重離析、泌水?；炷聊途眯詥?wèn)題確實(shí)潛在著隱患。

表1 1995～1996年北京市部分高強(qiáng)預(yù)拌混凝土價(jià)格（元/m3）

四、造成上述狀況的原因很復(fù)雜，大多不是技術(shù)問(wèn)題，首先是對(duì)混凝土認(rèn)識(shí)的誤區(qū)和利益的驅(qū)使。

1、有了預(yù)拌混凝土后，施工人員越來(lái)越不懂得混凝土了，施工中正確的澆筑和振搗也由此 而被忽視。當(dāng)前普遍使用高效減水劑和礦物摻和料的混凝土拌和物具有觸變性，看似很黏的拌和物在振搗和泵送的動(dòng)力作用下，仍會(huì)流動(dòng)得很順暢?，F(xiàn)在澆筑混凝土的一線工人對(duì)此并不認(rèn)識(shí)，誤以為會(huì)難澆筑。以至于預(yù)拌混凝土運(yùn)到工地后，幾乎沒(méi)有不往里加水的；如今澆筑混凝土很多是由“專業(yè)隊(duì)”承包，對(duì)工程質(zhì)量既不必關(guān)心，也沒(méi)有責(zé)任，“打一槍換一個(gè)地方”，不讓加水就撂挑子走人。施工人員不得不行此“加水”的無(wú)奈之舉。然而混凝土工認(rèn)為不加水的拌和物難打也有其道理：重要工程的實(shí)踐證明，凡是使用剛購(gòu)買的新泵，坍落度130～150mm的混凝土都能很順利地泵送，而且不泌水、不離析，而今所使用的泵，為了省錢，往往不及時(shí)更換泵機(jī)，泵壓自然會(huì)不足?；炷恋纳a(chǎn)和施工的各自獨(dú)立，造成新的行業(yè)隔離，這種生產(chǎn)關(guān)系對(duì)生產(chǎn)力的影響已經(jīng)很明顯了。設(shè)想一下，混凝土攪拌站是否可以這樣來(lái)做一種有償?shù)氖酆蠓?wù)？──自己成立一個(gè)施工的“混凝土專業(yè)隊(duì)”，招收有一定文化（例如高中畢業(yè)）的混凝土工，認(rèn)真進(jìn)行培訓(xùn)和管理，取代當(dāng)前那些并不懂混凝土的“專業(yè)隊(duì)”，在售出混凝土后，同時(shí)承包混凝土的澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)。

2. 人們認(rèn)為攪拌站技術(shù)簡(jiǎn)單，投資少，門檻低。有的老板認(rèn)為“混凝土有什么了不起？不就是和泥嘛”！門檻的形成，其實(shí)是由人的感覺(jué)而設(shè)置的。越需要投資大的，越令人感覺(jué)門檻高；越是不熟悉而新發(fā)展的，人們?cè)綍?huì)認(rèn)為其門檻高。實(shí)際上任何專業(yè)都可能有很低的門檻，關(guān)鍵在于對(duì)品質(zhì)和質(zhì)量有怎樣的要求。有的專業(yè)越不懂越覺(jué)得神秘莫測(cè)，進(jìn)門后才知道不過(guò)如此。對(duì)混凝土，越不懂，膽越大；越懂得，膽越小。很多事是想做就能做，但是能做好就難了，關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)，是你心中所設(shè)的門檻。從技術(shù)來(lái)說(shuō)，預(yù)拌混凝土的門檻并不低，而是因人們對(duì)混凝土認(rèn)識(shí)的誤區(qū)而設(shè)置的門檻過(guò)低。其實(shí)任何行業(yè)都有不同的門檻，關(guān)鍵是如何要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)當(dāng)是高科技了，但是在一些大城市以“攢電腦”、“攢手機(jī)”為生的成千上萬(wàn)“打工仔”、“打工妹”，大多數(shù)并非計(jì)算機(jī)專業(yè)出身，最多是高中畢業(yè)。從工藝上，混凝土看似簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單得“……通常認(rèn)為任何站在那里沒(méi)事干的人都能直接就去澆筑或搗實(shí)混凝土”[4]；但這是客觀的要求：必須使用地方可得的原材料和盡量簡(jiǎn)單的加工工藝，以適合于最大宗建筑材料使用的需要。否則，如果將原材料提純、精加工，那就會(huì)使大多數(shù)工程承受不起，而只能用于“精品”的工程。也正因這種簡(jiǎn)單，就造成混凝土從宏觀到微觀各層次多相、非均質(zhì)的復(fù)雜性。復(fù)雜得至今無(wú)法建立實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果和復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)條件下混凝土行為的相關(guān)關(guān)系；原材料性能指標(biāo)的微小變化、質(zhì)量的波動(dòng)和與環(huán)境的差異、操作的差異，以及時(shí)間的推移，都會(huì)造成混凝土微結(jié)構(gòu)的變化而明顯影響拌和物與結(jié)構(gòu)物的宏觀行為。直到今天，還沒(méi)有任何手段能夠確切地了解混凝土內(nèi)部在不同條件下究竟發(fā)生了什么、將會(huì)發(fā)生什么。因此混凝土具有微結(jié)構(gòu)和性能不確定與不確知性，是一種混沌體系（非線性體系），具有“蝴蝶效應(yīng)”──初始參數(shù)微小的變化可能引起最終結(jié)果的巨大偏差，即“差之毫厘，失之千里”?；炷烈灿写爽F(xiàn)象，例如完全相同配合比的混凝土，使用針片狀顆粒為5%的石子時(shí)，拌和物可以順利泵送而自密實(shí)；當(dāng)石子針片狀顆粒為7%時(shí)，只增加2個(gè)百分點(diǎn)，就發(fā)生堵泵。因此，不能用線性思維進(jìn)行混凝土工程。

五、礦物摻和料使用的誤區(qū)首先也來(lái)自利益的驅(qū)使。

混凝土生產(chǎn)人員在老板不斷降低成本的壓力下，對(duì)礦物摻和料，從過(guò)去的不敢用，到現(xiàn)在的“膽大妄為”──由于高效減水劑的普遍使用，混凝土的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求已不是難事，只要把水膠比降下來(lái)，不分場(chǎng)合，什么都敢摻、多少都敢摻。但是問(wèn)題不在于強(qiáng)度。請(qǐng)看一例：

清華大學(xué)李飛用3種水膠比和普通硅酸鹽水泥，分別摻入不同量粉煤灰，按膠凝材料與砂1∶3制作砂漿試件；成型1天后拆模，置于相對(duì)濕度60±5%、溫度20±3℃的自然空氣中，分別于3天、7天、28天、90天、1年，自端頭切除約25px后，用酚酞試劑檢測(cè)其碳化（這里權(quán)且使用“碳化”的名詞）深度。3種水膠比的試件在3天時(shí)基本上都無(wú)明顯碳化表現(xiàn)（因?yàn)榛炷翝穸认陆敌枰獣r(shí)間），7天開始已顯現(xiàn)。圖6所示為自然碳化90天和365天的結(jié)果。試件斷面為40×40 mm2，可見，當(dāng)水膠比0.5時(shí)，摻20%的粉煤灰，1年的碳化深度平均就超過(guò)10mm；對(duì)C30來(lái)說(shuō)，目前用得最多的水膠比為0.45左右，則1年的碳化深度估計(jì)可達(dá)10mm左右。對(duì)于目前厚度只有100～150mm的房屋樓板來(lái)說(shuō)，其鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度一般只有15mm，如果粉煤灰摻量不是20%，而是30%、40%，甚至更多，則會(huì)是什么樣的后果呢？當(dāng)然這是比較極端的結(jié)果，因?yàn)橥瑯铀z比和粉煤灰摻量，用于混凝土?xí)r，會(huì)比圖6所示的結(jié)果好些，如果養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)一些，就會(huì)有更大的改善。

以上均指處于《混凝土耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》劃分的I類環(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)樘蓟弯摻钿P蝕的條件是不同的，如果常年大部分時(shí)間環(huán)境相對(duì)濕度不超過(guò)70%，則對(duì)鋼筋銹蝕而劣化的威脅就不大，但是碳化引起的收縮和干燥收縮的疊加會(huì)增大混凝土的收縮(見圖7)[2]，而導(dǎo)致增加結(jié)構(gòu)混凝土開裂的敏感性，影響結(jié)構(gòu)物的適用性與增大混凝土劣化的速率。對(duì)于有凍融循環(huán)作用（II類）和海水、氯鹽（Ⅲ類、Ⅳ類）及其他化學(xué)腐蝕性作用（V類）的環(huán)境，摻用礦物摻和料的混凝土早期（28天以前為早期，7天以前為初期）孔隙率隨礦物摻和料摻量的增加而增大，如果過(guò)早接觸環(huán)境作用，則會(huì)提前遭到劣化，影響結(jié)構(gòu)耐久性。因此，應(yīng)根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)、養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng)短、初次接觸環(huán)境作用時(shí)混凝土的齡期、混凝土表面處理情況等條件確定礦物摻和料的種類和摻量，或者根據(jù)礦物摻和料種類及摻量確定養(yǎng)護(hù)制度及允許初次接觸環(huán)境作用的時(shí)間。對(duì)于完全處于氧氣不足的水下或地下的結(jié)構(gòu)，則礦物摻和料可以摻到最大量。此外，不同的礦物摻和料有不同的特性和不同的作用機(jī)理，并不是怎么摻都行的。例如近來(lái)在我國(guó)剛流行起在混凝土中摻石灰石粉，使用者主要的目的還是為了降低成本，而對(duì)水化碳硫硅酸鈣的腐蝕并不了解。當(dāng)構(gòu)件處于含硫酸鹽的腐蝕環(huán)境（或者混凝土中含有反應(yīng)剩余的石膏），有水的存在、溫度低于15℃的條件，會(huì)生成沒(méi)有膠凝性的CaCO3?CaSiO3?CaSO4?15H2O（thaumasite硅灰石膏），使混凝土軟化。這個(gè)問(wèn)題的第一次報(bào)道是美國(guó)公路研究委員會(huì)，直到上世紀(jì)90年代以后，在歐、美及南非國(guó)家也發(fā)現(xiàn)不少此類破壞，人們才開始注意。2002年在英國(guó)首次舉行“碳硫硅鈣石型硫酸鹽腐蝕”國(guó)際會(huì)議，表明對(duì)該問(wèn)題的系統(tǒng)研究剛剛開始[5]。二十幾年前我國(guó)前南京工學(xué)院張春梅在加拿大做訪問(wèn)學(xué)者時(shí)，曾做過(guò)用磨細(xì)石灰石粉提高混凝土早期強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究，證明摻量 2%是有效的，可早期生成針狀水化碳鋁酸鈣（3CaO?Al2O3?3CaCO3?32H2O），提高早期強(qiáng)度。但因多量CaCO3可能引起硅灰石膏的生成，加拿大規(guī)范規(guī)定石灰石粉摻量不超過(guò)5%。我國(guó)有些攪拌站尚無(wú)大量試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)支持的情況下，只憑抗壓強(qiáng)度，不分場(chǎng)合，將石灰石粉摻到20%以上，是很不慎重的。至于其他尚無(wú)規(guī)范依據(jù)的各種工業(yè)廢渣都有其各自的利弊，更不能不問(wèn)情由，只要抗壓強(qiáng)度滿足要求就敢用。有很多“好東西”也需要“會(huì)用”。

六、混凝土配合比設(shè)計(jì)只要原理清楚，原則明確，不需要訂規(guī)范

我國(guó)現(xiàn)行《混凝土配合比設(shè)計(jì)》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)仍然使用Bolomy 公式，按強(qiáng)度計(jì)算水灰比。在美國(guó)有人曾建議以強(qiáng)度為基礎(chǔ)確定混凝土配合比，“因?yàn)槟途眯栽囼?yàn)作為常規(guī)方法成本太高，而且也太費(fèi)時(shí)間?！薄斑@是很大的倒退，因?yàn)閺?qiáng)度變化可能與耐久性變化很不一致。此外，利用比較細(xì)的水泥、某些外加劑以及特殊的養(yǎng)護(hù)方法所得到的7天或28天強(qiáng)度無(wú)論如何都不能代表混凝土的質(zhì)量?！?[2]而且，由于高效減水劑和礦物摻和料的大量使用，用了近100年的Bolomy公式已不再適用。據(jù)說(shuō)目前我國(guó)JGJ 55 -2002《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》正在進(jìn)行修訂。其實(shí)“混凝土配合比設(shè)計(jì)”首先是要明確配合比的原理和配制原則，至于具體設(shè)計(jì)方法、步驟不必制定成規(guī)范。由于原材料變化的影響很大，混凝土的配制很大程度上要依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試配。在實(shí)驗(yàn)室工作多年、肯鉆研、有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員可以在合理的原則下發(fā)揮自己的專業(yè)才能，創(chuàng)造自己特有的有效方法。用規(guī)范規(guī)定一種方法則會(huì)限制技術(shù)人員的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。瀏覽國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，可發(fā)現(xiàn)其各有千秋。我們可以也應(yīng)當(dāng)從基本原理出發(fā)，在混凝土技術(shù)規(guī)范中規(guī)定混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則。

當(dāng)前我國(guó)配合比設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題主要是：

1.在理論上，最大密實(shí)度的混凝土拌和物由水填充膠凝材料空隙形成水泥漿；再由水泥漿填充砂子空隙形成水泥砂漿；最后由砂漿填充石子空隙形成混凝土。這就是計(jì)算混凝土配合比的絕對(duì)密實(shí)體積法，簡(jiǎn)稱絕對(duì)體積法。過(guò)去，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍較窄，在不使用高效減水劑和礦物摻和料時(shí)，這樣計(jì)算出的1m3混凝土的質(zhì)量和實(shí)際試配出的拌和物質(zhì)量大體吻合，約為2400kg，隨強(qiáng)度的提高密度增加不大。為簡(jiǎn)便起見，使用“假定容重法”被普遍使用。本世紀(jì)以來(lái)，因礦物摻和料的普遍使用，混凝土強(qiáng)度范圍增寬，不同礦物摻和料的密度和水泥密度的差別、低強(qiáng)度等級(jí)和高強(qiáng)度等級(jí)用水量的不同，還用“假定容重法”時(shí)，就使混凝土實(shí)際體積不準(zhǔn)確；漿體體積也變化不定，會(huì)影響硬化混凝土的體積穩(wěn)定性。目前全世界只有我國(guó)使用“假定容重法”，顯然應(yīng)當(dāng)改變。有人說(shuō)：“反正混凝土試配時(shí)都要根據(jù)實(shí)測(cè)調(diào)整密度，假定多少都沒(méi)有關(guān)系。”需要注意的是總密度調(diào)整后，不能保證漿骨比不變。

2.在計(jì)算混凝土配合比時(shí)，所使用的骨料，全世界只有我國(guó)除水工結(jié)構(gòu)外，考慮的是絕干狀態(tài)：試配時(shí)，將砂子烘∕炒至絕干，測(cè)出其含水率，然后從所確定的拌和水中扣除砂子中的水。當(dāng)含水未飽和的砂子投入拌和料中后，砂子又要吸水，于是拌和物流動(dòng)性不足，又要調(diào)整水量，往往要調(diào)整數(shù)次。試配時(shí)如此，生產(chǎn)中質(zhì)量控制的難度更大。調(diào)來(lái)調(diào)去，以致出場(chǎng)拌和物的用水量成為不可知。飽和面干骨料中所含的水不參與水化和混凝土微結(jié)構(gòu)的形成，也不參與混凝土的拌和，是屬于骨料本身的一部分，只會(huì)在混凝土硬化后自由水減少后才能出來(lái)對(duì)界面起養(yǎng)護(hù)作用。

3.從全國(guó)范圍來(lái)看，混凝土配制的水平差別很大，主要是概念不清楚造成的。例如我國(guó)曾有過(guò)規(guī)范規(guī)定粉煤灰的摻入使用“超量取代法”，原本是為了降低實(shí)際水膠比，但是卻被現(xiàn)在許多人用來(lái)掩人耳目：超量部分用以代砂，則配合比中粉煤灰摻量就不會(huì)超過(guò)當(dāng)前管理部門的規(guī)定──管理部門往往并不清楚為什么要摻粉煤灰、摻多少有什么影響，例如一律規(guī)定摻量不大于25%，他們中有人說(shuō)，粉煤灰不是水泥，所以不能多代水泥，代砂可以。實(shí)際上從顆粒尺寸來(lái)說(shuō)，粉煤灰確實(shí)不是砂。在水泥廠，摻混合材的水泥也是水泥，把混合材挪個(gè)地方到混凝土，怎么就不認(rèn)了呢？粉煤灰不能代砂，因?yàn)樗鹱饔貌煌＠绠?dāng)水膠比不變時(shí)，灰砂比的變化和水泥的水化無(wú)關(guān)；而粉煤灰摻量變化則會(huì)影響水泥的水化。即使是砂，磨細(xì)到水泥的細(xì)度后也就不再是砂了。由于“代砂”的概念不清，有些人計(jì)算混凝土的水灰比（實(shí)際上應(yīng)當(dāng)是水膠比）時(shí)，就不把超量那部分粉煤灰計(jì)算進(jìn)去，還有人把粉煤灰摻量按粉煤灰用量和水泥用量之比計(jì)算，這就造成配合比設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的混亂。實(shí)際上不管算在哪里，粉煤灰總是會(huì)參與水泥漿體及其與砂石界面微結(jié)構(gòu)形成的，而這個(gè)微結(jié)構(gòu)和水有關(guān)，計(jì)算混凝土的水膠比必須計(jì)入全部水泥和礦物摻和料。此外超量取代法也忽視了漿骨比變化對(duì)混凝土質(zhì)量的影響。（未完待續(xù)）