绿色高性能混凝土的工程实际应用

□孙中一

混凝土材料是支持现代人的生活，尤其是城市功能正常运转不可缺少的物质基础。但传统的混凝土材料给人居环境又带来诸多负面的影响。混凝土的使用发展至今，一些经验教训十分值得我们注意。在今后20年内，美国每年用于全国混凝土基建工程的维修费用将高达750亿美元。其它发达国家也不是很乐观。目前虽无我国的相关数字统计资料，但通过一些媒体报道、混凝土协会反面教材、及亲眼目睹的若干案例:有不少机场跑道混凝土面层，在投入使用不足10年即严重破坏;很多水泥混凝土公路，尤其是乡村混凝土路面，龄期在3～5年内损坏情况颇为严重;立交桥、港口、码头短寿命工程也为数不少。近来我国专家已反复强调必须重视耐久性，提出延长桥梁、公路等混凝土工程的设计寿命。重视高性能混凝土的研发、设计与使用，力保重要混凝土构件20～30年内不大修。

高性能、绿色混凝土(GIPC)之概念于1997年，由中国工程院院士吴中伟首先提出后，得到业界广泛认同，理论性研究发展迅速。但目前，绿色高性能混凝土在我国属于起步阶段，还没有相应的设计规程、施工工艺、质量控制方法、验收标准。

据各类资料综述，其本质特征基本上有三点:一是高性能:具有比传统的混凝土材料更优秀的强度和耐久性，即满足结构和力学要求、使用功能以及使用年限的要求。二是绿色:具有与自然环境的协调性，减轻对地球环境系统的负荷，实现非再生性资源的可循环使用，节省能源，以及有害物质的“零排放”。三是发展目标:能够为人类提供更加温和、舒适、便捷的生存环境。

发展绿色高性能混凝土，改善“人居环境”，在生产过程中尽量节约资源、能源、保护环境是十分必要的，但应注意其局限性。我们在混凝土材料的开发方面，不仅仅要开发节能技术，更重要的是提高混凝土耐久性。若能延长混凝土建筑物的寿命，譬如提高一倍，则相应的资源、能源、资金和对环境污染的影响就减了一半。若能将寿命提高5～6 倍，则获益也将成倍增长。

预拌混凝土作为混凝土工程应用中的主导类别，其“绿色、高性能”在实际应用中又是什么情况呢?

第一，“混凝土的耐久性”目前的相关技术性规范是基本完善的，但在实际操作中的相应约束性条款不够明确。工程设计中的“设计年限”与混凝土材料的“耐久性指标”很难得到有效衔接与贯彻。如:C30 混凝土构件在同一项目工程中，不同部位设计明确的耐久性指标，一般情况下，抗水渗透指标比较普遍，但抗冻性能、抗硫酸盐性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能、早期抗裂性能指标的提出却极为罕见。而在现实中，不少混凝土经常实际处于或可预见会发生寒、暖、干、湿交替使用;使用氯盐除冰;酸雨;养护初期就无法有效实现充分保湿、保温养护的干燥、高温或者严寒环境;后期使用时，长期处于干燥或者潮湿环境;同一构件局部温差过大等自然、或非自然因素造成的严酷使用环境下，混凝土所需的耐久性能是不尽相同的。而如果我们忽略了这些环境因素，混凝土在实际使用中的耐久性能、抗疲劳强度怎样得以保证呢?

第二，不少小规模混凝土工程在设计上基本上没有考虑“混凝土的耐久性”。例如:在北方的许多乡村混凝土路面工程，在选择混凝土标号上，只考虑了强度指标，冬季施工时只提出防冻要求，造成浇筑完工的混凝土仅仅两、三年就大面积起皮、起砂、开裂，试块合格而实体强度不合格，或者强度都合格就是耐久性差，加之混凝土翻工、维修的费用极大，使得人力、财力、资源和环境的浪费与破坏加剧。

第三，一些混凝土预拌企业在混凝土的设计、生产中的技术规范程序上仅仅停留在应付检查和成本控制与市场竞争上，没能发挥其专业指导性、听之任之，甚至“明知不可为而为之”。例如:在北方实际浇筑混凝土的过程中，50 米以上高度的混凝土构件，充分保湿养护极为困难，拆模时隔龄期又很短，拆模后混凝土内部水分迅速蒸发失水，使得混凝土内部孔隙由闭孔转为开孔，造成抗冻性能、抗碳化性能等耐久性能容易恶化，因此混凝土的配合比应针对性地作出调整:一是适当减少粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的掺量。二是适当缩短混凝土的凝结时间，尤其是终凝时间。三是适当提高混凝土的密实度。四是适当提高混凝土的流动速度和扩展度，争取较为良好的泵送性能，从技术上有效防范浇筑过程中私自“过量加水”现象。

也就是说，预拌混凝土应全方位、多角度充分考虑耐久性能，一个强度标号的混凝土，不仅仅以坍落度细化，还应主动依不同部位和不同使用环境再细化区分。如:静、动态荷载基础，干、湿孔桩，不同高度楼层，地面、路面，室内、外构件，不同级别公路，不同季节浇筑砼，不同浇筑、成型、养护方式等等采用不同的、针对性的配合比。商品混凝土作为“商品”，站在企业长期发展的角度上，也应充分考虑混凝土的耐久性，从我做起，发挥专业所长，引领市场，引导客户，充实社会正能量，为我们的生存环境贡献出自己应尽的义务。

近些年来，各地政府对企业的环保要求日趋严格，商混企业的防尘、减排、浆水回收利用基本上比较到位，但是处于市场环境下的商混企业，如没有明确而切实有效的政策支持，让其牺牲自身利益，实现废物利用，根本上的、全面“绿色”在现有条件下只会是一个口号。只有把商混作为中心纽带，在政策上予以激励，才有可能形成真正意义上的、完整的混凝土“绿色”产业链。比如:一些地方的机制砂，由于特定原因含粉量超于“国标”但符合“地标”，这样不单在混凝土的直接成本中造成浪费，更在运输和储存环节形成二次污染，加之各石料厂尾矿废砂大量堆积，造成进一步的资源浪费和生态环境破坏，而商混企业在技术上是有能力予以解决和利用的，却因成本核算上不划账，又不可能独立协调各个环节，只能考虑眼下利益予以放弃。而其它的工业废料和建筑垃圾等等废弃物的再生利用的实例更是少之又少，许多新的节能环保产品仅仅停留在实验室。

当然，作为普通的预拌混凝土技术从业者，对于“绿色高性能混凝土”深层次的认识还相当有限，应从自身做起，不断提高知识和业务水平，积极响应、顺应“绿色高性能混凝土”大潮流，为祖国建设添砖加瓦。