“不应取消‘高性能混凝土’名称”议论之三

王健，王永逵，王展宇

（1.上海奇齐科技开发实业有限公司，上海 201600；2.四川省雅安市芦县混凝土有限公司，四川 雅安 625000）

博文天地

“不应取消‘高性能混凝土’名称”议论之三

王健1，王永逵1，王展宇2

（1.上海奇齐科技开发实业有限公司，上海 201600；2.四川省雅安市芦县混凝土有限公司，四川 雅安 625000）

高性能混凝土是二十一世纪混凝土，它代表人们对混凝土认识的一个发展阶段，但毕竟是“运动的，发展中的”事物，它应该不断研讨和改进，固守不变的思路是不符合唯物辩证法的。目前在高性能混凝土耐久性的检测评价中检测氯离子渗透和扩散系数的方法复杂，不易掌握，有碍推广应用。部分改为抗压力水渗透和渗透系数的方法将有利于推广应用。

高性能混凝土；耐久性检测评价方法；高抗渗

0 高性能混凝土是具有联系和发展普遍性多样性的混凝土

高性能混凝土是二十一世纪混凝土，它是一百多年来人们在不断实践和研究中，对混凝土技术这个物质世界认识的一个新阶段。唯物辩证法的认识论告诉人们，“物质世界固有的客观性之一，是联系和发展具有普遍性和多样性”[1]。因此，无论是普通混凝土或是 HPC 物质世界，联系和发展的普遍性和多样性，也应是其固有的客观性之一。联系是指事物内部各要素之间不是孤立的，是相互关联、相互作用、相互制约和影响的。联系具有多样性，有直接联系与间接联系，内部联系与外部联系，有本质与非本质联系，有必然和偶然联系等。不同联系的构成和存在形式决定了事物的表观状态和发展趋势。传统的普通混凝土最简单的组成因素也达 4～6种，与其相关联的工程结构、环境、施工等外部因素多达 10余个并不为过。而 HPC 的内部联系和外部联系要比普通混凝土复杂得多。在建筑工程中，它们都只是一种材料，由于工程环境和具体施工技术这些外部因素的多样性，必然不能千孔一面。因此，要研究它、认识它，首先要从这些联系间的作用和多样性以及它们之间联系构成和表观形式等去分析，才能得出比较接近实际的认识和发展途径。事物的运动和发展是绝对的、永恒的。发展是事物要素间的运动、制约、相互作用和对立统一的结果[1]。发展就是新事物的产生旧事物的修正甚至灭亡，一成不变的事物是不存在的。国家的发展要不断的深化改革、创新的过程，这样才能将社会主义建设不断引向深入，HPC 技术同样是这样，改革发展是绝对的，不变的只是以耐久性设计为主的“符合特殊性能组合的匀质混凝土”要求。在推广应用中要不断深化对内部联系和外部联系认识，坚持改革发展的观点，才能使其具有旺盛的生命。否则，只有被淘汰。我们是科技工作者，不能要求大家都成为马克思主义者，但要正确的认识问题的本来面目，就必须学点马克思主义哲学基本知识，用辩证唯物论的认识论去观察、分析、研究事物，。否则，用孤立的、片面的、机械的方法去分析、研究，就不可能对它得到符合实际的认识。

回顾近三十年来 HPC 在我国的发展，为什么今天存在这么多的分岐？把本来属于大流动度的商品混凝土的施工技术滞后，引发的某些质量问题，归罪于 HPC，甚至提出取消“高性能混凝土名称”等等？以笔者粗浅之见，根本在于认识论上的不同。提出这一问题决不是想伤害谁，更不想出什么风头，是从学习角度提出笔者的论点和质疑，希望听到不同观点。也出于对混凝土技术的衷爱和执著，在实现伟大的中国梦中，大家共同努力，让混凝土技术发挥应有的作用。

1 耐久性的检测评价方法是需进一步研讨的问题之一

自上世纪 90 年代初引进、推广高性能混凝土以来，对推动我国混凝土科技进步的影响是有目共睹的，混凝土工程从过去使用塑性 200 号、300 号混凝土，到现在使用大流动C40、C50 混凝土已成常态，C80 甚至 C100 也并非难事，混凝土科技界对混凝土本质和机理的认识也更为深入，并已较好地为我国现阶段大规模的基本建设需要做出了应有贡献，相信在 21 世纪的若干年内，仍会有更大的发展。但从事物存在多种联系和对立统一关系来看，在推广应用中，混凝土内外与相关联的因素还存在不少有待进一步加深认识和阻碍发展的问题，诸如组成要素的相互联系、制约关系，耐久性与强度，HPC 与普通混凝土的关系等等。这些问题不是能简单在一篇或几篇文章中能说明白的。仅就耐久性的检测评价方法问题试做初步研讨。HPC 耐久性的检测评价方法如同普通混凝土的抗压强度检测，要搞 HPC 就回避不了，如方法欠妥，又固守不变，必然成为 HPC 推广应用的拌脚石，应为新的方法所改造或取代。

高性能混凝土是以满足耐久性设计的一种混凝土，这是与以强度设计为主的普通混凝土有质的区别。混凝土耐久性的实质是抵抗各种物理的和化学反应而劣化的能力。影响混凝土耐久性的各种破坏大都与水有密切关系。因此抗渗性是评价普通混凝土耐久性的重要指标。然而，国内外的专家们认为：对具有很高密实度的 HPC 而言，按现行国家标准用抗加压透水的方法只能测其相对的防水能力，对结构防水有重要意义，却不能反应 HPC 对侵蚀性介质，如氯离子侵入导致的钢筋锈蚀、二氧化碳引起的混凝土碳化，硫酸盐引起的“水泥杆菌”腐蚀。因此，检测 HPC 耐久性的抗侵蚀性氯离子渗透和扩散系数，才是评价混凝土尤其是水灰比很低的 HPC 耐久性的重要参数。目前世界上最流行的 HPC 耐久性渗透性评价方法是测氯离子扩散系数 AASHTO T277 和ASTMC1202 的直流电量法[2]。笔者相信用这两种方法，对评价 HPC 的耐久性更具有可信度，但问题就在于这两种方法的设备和操作都较复杂，难以普及，成了阻碍推广应用 HPC的障碍之一。据笔者二十余年来从沿海和西部从事商品混凝土公司技术工作中了解的情况，几乎没有一个混凝土公司有上述两种检测氯离子渗透和扩散系数的设备，甚至一般有关质检站也无配制此两种检测设备。在地区一级的检测中心，近年来虽购进有关设备，也因操作复杂和有关混凝土工程结构设计中，混凝土验收质量指标中除强度和少量结构防水的抗渗指标外，也从未遇到过检测氯离子渗透和扩散系数的要求，因之有了也成为“摆设”，白白浪费了资金。这反应出两个方面的问题，一是混凝土科技研究的成果与现行设计的要求脱节，设计部门对检测氯离子渗透和扩散系数的要求不买账；二是传统的混凝土抵抗压力水渗透的检测方法，真的对检测低水灰（胶）比 HPC 耐久性没有可用之处吗？传统的抗压力水渗透的检测方法简单容易操作，设备一般混凝土公司都有，如能对此方法稍加改造，对使用年限耐久性在百年上下的混凝土结构，如抗压力水渗透的要求需 ≥P20 或P30，可对高性能混凝土的推广应用提供很大的方便。在科技发展的历史进程中，外国的先进经验需要学习，但切忌人云亦云，不能老是跟在别人后面跑。在以往的专家报告或著作中，不是说 CO2对混凝土的碳化作用，碱-集料反应, 硫酸盐侵蚀，冻害等，都必须是在有水的条件下才可能发生，没有水的存在那来的氯离子及其它侵蚀性离子和冻害？那么，如果混凝土具有 ≥P20 或 P30 的抗压力水渗透的能力，渗透速度又达到×10-13cm／h，使混凝土内部的结构处于干燥状态，不是可对各种物理的和化学反应而劣化的因素“拒敌于国门之外”吗？从事结构设计部门的有些人不太了解混凝土的性质，认为 P8 就很高了，理论上可承受 80m 高的静水压，抗渗达 P12 的结构设计更为少见，实际上按 HPC 设计生产的C20、C30 混凝土，完全可以做到满足 ≥P20 或 P30 的要求。

笔者在本世纪初曾在浙江沿海某地配合铁四局项目部担负东海舰队一洞库 C30 混凝土衬砌工程的任务，凝灰岩地层洞库最大埋深 150m，抗渗设计要求≥P12。开工之初洞库工程监理询问，你们能做到 P12 吗？对 C30 混凝土能否达到 P12 信心不足。为了测试 C30 混凝土到底能达到多大的抗渗标号，在水压达到 1.3MPa 时没有停下，继续每隔 8h 增加0.1MPa 水压，直到实际水压达到 3.9MPa 时，六个抗渗试件的顶面仍无一渗水现象，但抗渗试验套筒下的橡胶密封垫圈已挤出，无法继续加压。按 GBJ82－85《普通混凝土长期耐久性能试验方法》计算，抗渗标号达到 P38，这只是该 C30的最低抗渗等级，如抗渗仪允许继续加压，显然可更高。卸压后将六个试块做劈裂检测，压力水在混凝土内的平均渗透高仅为 2.5mm，按 DL/T5010－2001《水工混凝土试验规程》，压力水累积渗透速度达到 10～13cm/h，可认为是不透水胶乳混凝土。笔者认为，如此高的抗压力水渗透能力，完全可以用于 50 年到 100 年的耐久性检测的简易检测方法。工程实例如下：

2 高抗渗大流动混凝土在洞库工程中的应用实例

2.1 工程状况简介

该洞库位于浙江沿海，结构复杂，内部有的跨度较大，需要洞内分隔盖房，有的开挖净宽仅 1.5m，并有竖井、斜井、横洞等，混凝土强度等级虽要求仅为 C30，但抗渗要求却很高，结构要能确保在使用期间人和设备在其中正常的工作；地下结构受空间限制，施工条件差，对混凝土的工作性有较高的要求:工程的地质条件是深层凝灰岩，整体性好，地下水不丰富，对混凝土结构无侵蚀作用；地下工程受地面气候影响小，湿度较大，可不必担心因蒸发量过大引起的初龄期收缩裂缝；工程设有专用反击破碎石厂，碎石质量良好，为Ⅰ级碎石；工程是落实“建设一支强大的人民海军”的重要组成部份。施工队伍比较精干，对工程的责任心强，要求施工中应采取的技术措施，一般都能积极配合，为确保工程质量打下良好的基础。

2.2 混凝土配合比设计

2.2.1 配合比设计的基本思路

（1）本工程的混凝土结构特点是强度要求不高，但对结构的抗渗要求却很高。根据混凝土是一种具有多相组分、多尺度、多种孔隙及不连续体的非均质体系人工石材的特点，适当提高砂浆填充碎石空隙的富余系数和降低碎石最大粒径，有利于提高抗渗要求。同时采用较大的砂浆富余系数，对确保混凝土的工作性也是有利的。

（2）HPC 的高工作性不是越高越好，是指混凝土针对一定的施工条件应具有不泌水、不离析，充分满足密实成型的需要。也可理解为适宜的和易性。根据结构的不同部位（拱部、边墙、平洞、斜井以及小断面洞室的衬砌结构等）施工的难易程度，混凝土坍落度的要求应有所区别。因此，高抗渗大流动 C30 的混凝土配合比设计采用较大的砂率和砂浆富余系数，在确保强度前提下配合比可不只一个。

（3）该工程为战备工程，施工队伍技术较好，在为“建设一支强大的人民海军！”号召下，对工程质量的责任心强，且工程有利用洞库开挖出渣自建的反击式碎石厂，碎石质量优良。

2.2.2 原材料

（1）水泥：湖北黄石华新 42.5 普硅水泥，R28＝50～52MPa，性能稳定，技术性能良好。

（2）淡化海砂：细度模量为 2.5，含泥量为 0.2%，表观密度 2.65g/cm3，堆积密度 1.65g/cm3，空隙率 0.39，氯离子含量小于 0.06%。

（3）碎石：为工地洞库工程中挖出的深层凝灰岩，碎石厂生产的反击式碎石，Φ5～25mm，级配良好，表观密度2.70g/cm3，堆积密度 1.68g/cm3，空隙率 0.38，针片状含量为“0”，压碎指标 6.5%，属于Ⅰ级碎石。

（4）粉煤灰：宁波北仑电厂 Ⅱ 级粉煤灰，45μm 筛余量一般在 12%～16%，烧失量小于 1.5% 。

（5）辅料：上海奇齐科技开发实业有限公司研制的双奇牌高性能混凝土专用辅料的简称。辅料是以 I 级粉煤灰为基料与萘系高效减水剂、缓凝剂、引气剂等材料复合均化而成的具有减水作用的复合掺合料，是粉煤灰技术的发明专利产品，上海市 A 级高新技术转化项目。用于本工程辅料为 F-01型，推荐掺量为 10%，与现场混凝土中直接掺用的 Ⅱ 级粉煤灰共同组成复合辅助掺合料，生产中不再另掺用外加剂。

（6）拌合水：饮用水。

2.2.3 C30 混凝土配合比设计

配合比用绝对体积法计算，忽略含气量对砂石用量的影响，经优化后配合比如表 1。

表 1 洞库工程中 C30 优化配合比

2.2.4 序号Ⅰ混凝土的抗渗试验

试验按 GBJ82—1985《普通混凝土长期耐久性能试验方法》中的第五章抗渗试验方法步骤进行，抗渗仪为自动加压抗渗仪。密封材料为石腊并掺有 15% 的松香；试验从水压0.1MPa 开始，以后每隔 8h 增加水压 0.1MPa，并随时观察试验中试块表面渗水的情况。方法规定当加压至在六个试块中有三个试块顶面（非试件周边）出现水迹时，即可停止试验并记下当时的水压（H）。试验中一直加压到 3.9MPa，六个试块顶面无一有渗水现象，本可以继续加压，但抗渗仪压力水表最大值只有 4.0MPa，且此时试件套筒的法兰接头的密封圈已被高压水挤出，再加压就危险了，不得不停止试验而卸载。该混凝土的抗渗标号（S）的最小值应为：

S＝10H－1＝10×3.9－1＝S38

另引用 DL/T5010－2001《水工混凝土试验规程》中的4.22 混凝土抗渗试验方法，测定混凝土在恒定水压下的渗水高度，计算相对渗透系数，比较抗渗标号相同的不同混凝土的抗渗性。方法是达到最大水压时停止试验，取出试块做劈裂试验，待两叁分钟后, 试块的劈裂面即出现明显渗水水迹，将断面沿水迹等分为 10 段，精确测量每段的渗透高，计算出该批试验的平均渗透高度，以 cm 计，精确到 0.1mm。并按下式计算压力水下的渗透系数K。

Kr＝aDM2／2TH （4.22.4）式中：

Kr——相对渗透系数，cm/h；

Dm——平均渗水高度，cm，此试验为 0.25 cm；

H——水压力，以水柱高度表示，cm，此试验为3.9MPa×10200cm；

T——恒压时间，h，此试验为 312h；a——混凝土的吸水率，一般为 0.03。

注：1MPa 水压力，以水柱高度表示为 10200cm。

将上述数据代入公式 4.22.4：

Kr＝0.03×0.252／(2×312×3.9×10200cm)

＝7.6×10-13cm/h＝7.6×10-15m/h。其抗渗能力可视为不透水的乳胶混凝土。

2.3 施工中应用情况

工程中开始浇筑洞口段边墙时，由于一次浇筑长达18m，中间出现一条竖向裂缝。海军工程部及时召开各方现场会，经分析后大家一致认为是边墙一次浇筑过长，墙基对上部硬化收缩变形约束引起的，最长应不超过 8m。以后再没有出现过类似质量问题。整个工程数万方混凝土供应中，从没发生堵管混凝土质量事故，已浇筑完成的混凝土衬砌，也无渗漏水现象，海军工程部工程甚为满意。

2.4 讨论

（1）建议转变对抗压力水渗透检验的目的

此混凝土抗渗试验方法本来就是按照 GBJ82－1985《普通混凝土长期耐久性能试验方法》中的第五章抗渗试验方法步骤进行的，并不是什么新方法，2009 年该标淮又修改为GBT50082－2009，在修改说明中说“保留了原标准的内容，但将抗渗标号改为抗渗等级，以便与其它标准一致。逐步加压法只适用于抗渗等级较低的混凝土”。2009 标准将 85 标准中原有的 5 个长期耐久性能试验方法增补到 14 个耐久性能试验方法，新增补的长期耐久性检验项目达 10 个之多，有氯离子的电通量和离子迁移系数、早期抗裂试验、钢筋锈蚀试验、碱骨料反应等很是全面，可谓 18 般兵器样样皆有。这样的要求省一级检验部门也未必做到。笔者认为作为基本性能研究都是必须的、必要的，但要用于指导生产中混凝土的耐久性验收检验指标，是困难的，即使现有的抗压力水渗透试验，也是针对结构抗渗设置的。根据混凝土结构耐久性大多与水有密切关系的特点，建议考虑从耐久性要求，以 P20 或P30 作为耐久性检验指标。

（2）建议引进抗压力水渗透系数

渗透系数的计算是借用 DL/T5010－2001《水工混凝土试验规程》，存在加压方法与压力水时间取值有进一步讨论问题。规程是一次加压到 0.8MPa，恒压 24 小时的渗透高，现为从 0.1 MPa 开始，累积加压到 3.9MPa，费时 312 小时，和规程不同。但也可相对看出只要具有优质的原材料和适宜的配合比，C30 也可有很高的渗透系数。进一步探讨可通过与氯离子的对比试验，采用适当的压力和恒压时间，将此方法加以改造，用于检测 50～100 年的混凝土耐久性检测评价是可能的。如能从简化混凝土耐久性检测评价方法上“网开一面” ，对推广 HPC 和提高普通混凝土耐久性必然会产生积极的影响。

3 普通商品混凝土也应有耐久性检测指标

按 GB50476—2008《混凝土构件耐久性设计规范》，在一般工业民用建筑中，使用的是以强度要求为主的普通商品混凝土，使用年限一般为 50 年。在城市搏物馆、高架、立交和地铁等工程重要建筑中，一般要求耐久性 ≥100 年或更长。但在验收指标仅有设计强度及为数不多的地下室抗渗标号要求，近二十年在混凝土企业一线的技术管理中，还没遇到一个有耐久性检验要求的工程。另外，在耐久性上把普通商品混凝土与 HPC 绝对分开的做法也不符合唯物辩证法的。浙江奉化市居敬小区 29 栋是所谓“样板工程”，还不到 30年 ，在 2014 年 4 月 4 日半个居民楼突然倒塌，造成 1 死 6伤的事件应引以为戒。类似的居民楼倒塌事件还有宁波、常山、衡阳、武昌等城市，说明即使是 50 年使用期的民用建筑缺乏耐久性检验也是不行的，至于城市的桥梁等重要建筑工程耐久性要求，更应有耐久性检验指标。这一情况反映了国家有关部门在工程质量管理上的短缺，原有的耐久性检测方法适用于研究，不便用于生产，走不出研究院的深宅大院。从国家职能上深化改革难以实现。那么，本文介绍的抗压力水渗透的检验方法，是否可以考虑借用？

当然，事物要素之间的联系具有多样性，混凝土也是如此。对类似道路和机场跑道有耐冲击、耐磨损要求的工程结构，抗压力水渗透的检验方法未必是个耐久性的必检项目，可由相应部门制定其它适宜的方法。抗压力水渗透的检验方法虽简单易操作，视其为万能也是错误的。

4 结束语

（1）C30 泵送混凝土只要使用优质的原材料，精心生产，精心施工，所制出的混凝土也能达到很高的抗压力水渗透的能力，堪与高性能混凝土相媲美，或视其为 C30 高性能混凝土并不为过。

（2）以耐久性设计为主的 HPC 与以强度设计为主的普通混凝土是有质的区别，但普通混凝土也不应排斥应具有较高的耐久性要求，把两者绝然分开，对立地看待是片面的、错误的。“对立统一”才是唯物辩证的观点。笔者建议用压力水渗透试验，使用期 50 年的混凝土结构，其抗渗标号不应低于 S20、渗透系数不应大于 10-12cm/h；使用期 100 年的混凝土结构，抗渗标号不应低于 S30、渗透系数不应大于10-13cm/h。

（3）在 HPC 耐久性的检测方法中，建议有研究能力的高校和研究院，把与压力水和氯离子渗透水扩散作个对比，到底有多大差别？笔者困惑没有水的载体氯离子如何渗透和扩散？盲目跟着洋人跑，会闹出笑话的。如把混凝土的耐久性检测，部份统一到抗压力水渗透和扩散的方法，不仅省去大量的设备投资，而且操作简单易学，将大大有利于 HPC 的推广和普通混凝土的质量提高。如可这样，也是符合我国国情的一个特色。

（4）关心混凝土的耐久性不单是混凝土科技人员的事，更是有关设计部门，特别是政府有关部门的事。使用期 50 年的混凝土结构，也不能只检测、验收混凝土强度，其耐久性也应列入必检项目。

以上观点与文字，是笔者多年在生产一线的粗浅看法，有谬误之处，敬请指教。

[1] 马克思主义基本原理概论[M]．北京：高等教育出版社，2009 年修订版．

[2] 吴中伟，廉慧珍著．高性能混凝土[M]．北京：中国铁道出版社，1999．

[3] GBJ82－1985，普通混凝土长期耐久性能试验方法[S]．

[4] GBT50082－2009，普通混凝土长期耐久性能试验方法[S]. [5] D L/T5010－2001，水工混凝土试验规程[S]．

［通讯地址］上海奇齐科技开发实业有限公司（201600）

王健，兰州轶道学院工民建专业毕业，高级工程师。从事工业民用建筑与商品混凝土技术工作近 30 年，目前从事商品混凝土技术工作。