不应取消“高性能混凝土”的名称

王永逵

（上海奇齐科技开发实业有限公司，上海 201600）

不应取消“高性能混凝土”的名称

王永逵

（上海奇齐科技开发实业有限公司，上海 201600）

高性能混凝土是混凝土技术的历史发展，是以耐久性设计为主的一种混凝土，其定义严谨、内涵丰富。优质混凝土的名称取代不了高性能混凝土。笔者曾提出此名词的源头，以辩证唯物论的认识论去全面解读高性能混凝土，认为不应取消“高性能混凝土”的名称。

高性能混凝土；匀质性；耐久性

0 前言

《商品混凝土》杂志 2013 年 7 期, 刊登了戴老的“建议取消‘高性能混凝土’的名称”一文，认真学习几遍后，觉得这是一个值得深入讨论的问题。无意与人争事非，只因为他苦苦探索 20 余年，也总该把想要说的话讲出来，正误与否都是有益的。

1 问题由来

在我国的混凝土科技中，“高性能混凝土” 这一名词最早见于 80 年代末 90 年代初，吴中伟、廉慧珍教授等人较早介绍了国内外近百年来水泥和水泥基材料，总的发展趋向是不断提高强度，而忽视其它性能带来的诸多问题，以及随着科技和生产发展，需要解决各种重大混凝土结构，如高层、超高层、跨海大桥、海底隧道、海上釆油平台、核反应堆等严酷环境条件下的工程问题，耐久性问题愈来愈尖锐，因忽视耐久性造成的损失，难以数计。而发达国家早在 70 年代末到 80 年代，就已经针对此问题对“高性能混凝土”（以下简称 HPC）的研究和工程应用进行了大量工作，超塑化剂和矿物细粉料都得到了成功应用，并取得可观的技术、经济效益。在上述背景下，美国国家标准局技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI），在 1990 年 5 月为此专门召开了会议。对“高性能混凝土”正式命名并定义。此理念一经提出，在世界范围内迅速受到各国政府的高度重视，纷纷拨款开展此项目的研发和工程应用。我国在那个奋力挽回荒废时光的年代，该理念一经引入立刻引起我国有关政府部门和广大混凝土界科技人士的高度关注，其关注程度前所未有。1999 年吴中伟、廉慧珍著《高性能混凝土》一书的出版，更是为学习和推广应用高性能混凝土提供了较为系统的参考资料。早在 1996 年前铁道部也为此在北方交通大学召开了专题会议，吴老应邀抱病参加了这次会议，并做了水泥基胶凝材料和可持续发展的报告，对铁路系统的新建工程产生了深远的影响。会后前铁道部拨款依照铁路规划设专题进行了深入研究，并对推广 HPC 制定了具体规定。可以说没有当时的投入和研究，就没有今天让世界瞩目的青藏铁路、高铁、高速和遍及各大城市的地铁及高架工程。还有近年来的杭州湾跨海大桥、东海大桥、渤海湾大桥、上海大厦、东方明珠、及被称为“逆天工程”的雅西高速等等。上述成就哪一个不是在 HPC 理念的指导和推动下取得的？ 20 余年来，有很大一批科技人员为 HPC 付岀了辛勤劳动和汗水，HPC 还成为许多研究院和高校博士生研究的重点课题，有关专著和论文更是何止万计！工程技术上也有了长足进步，大大缩小了我国混凝土技术与发达国家的差距，在某些方面，如干旱、高寒、高海拔、盐碱、永久冻土等环境的混凝土工程施工，已达到或超过国际先进水平。

引入 HPC 的概念 20 余年来，经过学习、研究和工程实践，我国的混凝土科技界现在回过头来认真总结思考，提出一些对混凝土技术发展应用中存在的问题来讨论，是大好事、是十分必要的。在这近 20 年，也是笔者上从高校有关教学岗位退休，有幸到商品混凝土的一线直接从事技术工作，并被我个人视为从事教学、科研的继续和接受实践检验的机会，算是退而不休吧。吴中伟、廉慧珍教授著《高性能混凝土》随我辗转各地，是我学习参考最多的科技书之一，从中受益匪浅，在遇到工程疑难问题时常能从中得到启发，常学常新。在笔者的心目中，《高性能混凝土》是一本优秀科技书，是我遇到需要解决混凝土工程疑难问题的灯塔，是我的秘笈宝典，吴老是我深深怀念的人。（High Performance Concrete）译为“高性能混凝土”一词是适宜的。现就个人对这一问题从学习、应用后的体会提出来供讨论，希望能借此起到聆听指教的作用。

2 笔者对“高性能混凝土”一词的解读

有关“高性能混凝土”一词的定义，不同国家、不同工程应用部门和不同的混凝土科技工作者有不同表述，虽然多数都能以耐久性为基础，但由于在思维方法上的不同，还是有一定差别的，有个別提法甚至完全违背 HPC 原意。现在重新讨论这一问题，应该从提出“高性能混凝土”一词的源头是怎么定义的去研讨，应该以辩证唯物论的认识论去全面研讨高性能混凝土，不能就混凝土研讨混凝土。在《高性能混凝土》一书中，两作者首先引用的是美国国家标准的技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI）1990 年 5 月召开的会上提出的：“高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久性混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构”[1]。该著作的作者之一廉慧珍教授又在 2010 年补充介绍了美国 ACI 技术活动委员会 1999 年 2 月对 HPC 再次提出的定义[2]：“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，采用传统的原材料和一般的拌合、浇筑与养护方法，未必能生产出这种混凝土”。对上述有关“高性能混凝土” 两次定义解读是：

（1）两次定义没有质的区别，但略有差异。后一个更为简练，只用前定义不到一半的字，去掉了力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等不需要在定义中表述的内容，使要强调的内容更突出，定义更富内涵。是否一定要早期强度高、韧性等，可在设计时拟合“特殊性能组合”中去斟酌取舍，如低发热、抗氯盐、抗冲刷、抗辐射、抗干旱、耐磨、早强、高寒、体积稳定性、耐磨等等都可为“特殊性能组合”考虑拟合的内容。这一内容的取舍，与具体工程所在的环境和结构设计服务的年限内，所需担负的功能有直接关系。用“特殊性能组合”省去了前一定义的一半的文字，使 HPC 的定义更简洁、合理、富有内涵，实在是画龙点睛之笔。共同点都是针对用于特定的重大和严酷环境条件和“特殊性能组合”的混凝土工程结构，而不是指一般混凝土结构的普通混凝土。“高性能”正是相对于“普通”而存在，它们组成一对“对立统一的矛盾”，没有“普通” 就谈不上“高性能” 的存在。辩证唯物主义的认识论告诉我们，一事物与它事物的区别在于矛盾的特殊性。只有强度等级，少量有 P6、P8 的抗渗要求，设计寿命只有 30～50 年一般工业民用建筑，谈不上是具有“特殊性能组合”的重大混凝土结构。笔者在商品混凝土公司从事技术工作近二十年中，很少遇到必需提供 HPC 解决的工程合同，需要用 HPC 解决的工程项目并不多。许多大、中城市的高层建筑，质检中心也从未要求用 HPC，在甲、乙双方经营活动都讲究经济效益的前提下，谁还为高性能而高性能呢？况且，目前我国绝大部分混凝土公司也不具备 HPC 的检测条件，脱离实际过分强调HPC，不是空喊吗？

笔者赞同高性能并非都一定要高强度，C30、C25、C20是有可能达到和满足高性能的要求。这是由于强度是以标准条件下 28 天的抗压强度为依据，大掺量矿物细粉料的混凝土，C30、C25、C20 满足高性能要求是有可能的。但不顾客观条件把 HPC 按主观意志强行纳入到普通工程中，是混淆矛盾，滥用概念，结果必然是问题多多，连自已也绕进了“死胡同”。并把本来是普通工程混凝土结构施工遇到的种种问题，当成 HPC 进行总结报导，使不少读者把本来属于普通混凝土的问题，也误当 HPC 问题了，这实际上是一种误导。带来的只能是“雾里看花”、“ 瞎子摸象”，令人愈来愈糊涂了。

（2）正确拟定“特殊性能组合”是应用 HPC 的重要一步。就是说你要设计的混凝土是否是具有非一般的性能？这是每一个从事混凝土技术工作者必须从认识上解决的第一步。如同中医看病，讲究“辩证论治”。出处方前必须先通过“望、闻、问、切”的诊断，弄清病症的“虚、实、寒、热”后才可提出可靠的治疗方案。同为“肾虚”，但有阴虚、阳虚的不同，处方是不同的。中医强调的是‘一人－方’， HPC 也是有很强的个性化。不能就混凝土谈混凝土，混凝土离不开具体工程和施工，这就是 HPC 的辩证唯物论。每一项重大工程项目，其所需要的“特殊性能组合” 都是有差别的，没有一个可通用的配方。HPC 的耐久性也是泛指，对具体工程，要根据其所在的地理环境，在设计服务的年限内具体承担的设计功能，去具体工程具体分析。如海洋钻井平台，抗海水氯盐侵蚀、抗海浪冲刷、高抗渗透等是必须重点具备的特殊性能。就是海洋钻井平台，南海和黄海也不完全相同。黄海海域的钻井平台，混凝土结构必须考虑抗冻害，而南海海域就可不必。对结构复杂的洞库混凝土工程，因地下空间限制操作不便，大流动自密实和抗渗漏是必需的重要性能；高海拔、高寒、昼夜温差大路面和机场跑道的混凝土工程需要拟合的特殊性能应该是：抗冲击、耐磨性、抗冷热变形能力，以及低温早强、和低气压下施工的方便等有关性能。显然这一工程特点下的 HPC，其工作度不能大，是低塑性、干硬混凝土的适用场合，而且施工要尽可能的机械化，减轻体力劳动，是工厂化干拌混凝土（又称“方便面混凝土”）适用的场合。同样，预制构件混凝土、体育场看台、路面、斜屋顶和自行车赛场跑道等的混凝土都不需要大坍落度。大坍落度不是 HPC 的标志。坍落度大小要根据工程需要，以有利于方便施工和密实成型为依据。对穿过煤层的隧道衬砌，必须具有防瓦斯涌入的气密性等等。

HPC 可称为一种混凝土品种。是指具有特殊性能组合的，能满足混凝土结构在设计服务年限内，能安全承担设计赋予的功能为主的那一类混凝土。它可以包括符合这一定义的商品混凝土、干硬混凝土、气密性混凝土、海工混凝土或自拌混凝土等。“优质混凝土”一词也不能取代 HPC，因为其本身缺乏严格的定义，没有 HPC 那样全面、完整、丰富的内涵。

（3）“匀质性”是 HPC 前后两次定义中均被强调的性能，是 HPC 的技术保证。混凝土材料是密度、粒径差别很大，多种无机、有机相结合的复合材料。要达到匀质性要求，硬化前不分层、离析、泌水，硬化后各部位性能均匀，差别不能大，是有一定难度的。匀质性对耐久性、强度、经济性等多种性能，均有极其重要的直接关系。混凝土无论是强度或因受侵蚀引起的功能失效，都是由局部破坏而导致整体破坏。完全可以理解，美国 ACI 前后两次定义都把匀质性作为 HPC 基本要求的深刻含义，实在是定义中的画龙点睛之笔。依据木桶效应，决定其装水的多少，不是最高的木板，也不是木板高度的平均值，而是由最低的木板高度决定其装水容积。目前我国商品混凝土现状，由于低劣的砂石条件，匀质性普遍很差，绝大多数达不到应有的匀质性要求。结构验收时，强度虽能满足合同要求，但回弹检收常常通不过。如一结构为 C30 混凝土，标准养护强度值达 39.5MPa，回弹平均值达 37.0MPa。按 JGJ/T23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，当构件测区不少于 10 个时或批量检测时，回弹推定强度值 fcu,min应按下式确定：fcu,min＝mfcu－1.645σ式中：

mfcu——回弹强度平均值，MPa；

σ——为强度标准差，用 10 个测区的回弹强度均方差 S 代替。如混凝土强度回弹平均值达 37.0MPa，实测 S＝4.60MPa，取σ≈S，取σ＝5.0 MPa。

则：fcu,min＝37.0－1.645×5.0＝37.0－8.23＝28.8MPa＜30MPa。

因推定强度低于设计强度，判不合格。C30 混凝土能达到 37.0MPa，应该是很不错了，但因匀质性太差，而功亏一篑，岂不遗憾。

只有匀质性的混凝土，才能用有限的资源确保混凝土结构的可靠性，避免浪费，更有效地利用资源，实现可持续性发展。

（3）“优质原材料”，是匀质性和生产 HPC 必要的物质基础。有了优质原材料，如何用好是 HPC 配合比设计的任务。首先明确工程的性质是否属于 HPC 的重大工程，并正确拟定它的“特殊性能组合” 是选好用好原材料的第一步。其次，充分了解和认识各种原材料的技术性能及其对混凝土技术性能的影响，是设计好配合比的基础。不了解工程性质，不对原材料的技术性能测试，不了解其技术性能对混凝土技术性能的影响，是设计不好配合比的。在现场常见一个配合比几个月不变，从 C20～C50 用水量基本不变，外加剂掺量基本不变，只知道增减水泥用量的都有。这样必然是别说HPC，就是普通混凝土也会事故不断的。合格试验室主任的培训任务还十分艰巨。目前商品混凝土市场除国家重点工程稍好外，一般工程使用的砂石合格率不到 80%，水泥过细、强度保证率过低及矿物掺合料品质失控、外加剂良莠混杂等问题，如不加控制检验是制不成高性能混凝土的。部分城市正在施工中的桥梁、高架等工程出现的种种质量问题，技术上的根本原因就在于此，遗憾的是并未引起有关设计部门和监管部门的注意，实在令人痛心。对一般工程因原材料等出现的种种质量问题，不是 HPC 的过，却归罪于高性能混凝土，岂不是天大的误解。

（4）对施工工艺提出严格的要求，并特别明确指出采取一般的浇筑与养护方法，未必能生产出这种混凝土。混凝土对其工程来说只是一种原材料，常言“三分材料，七分工艺”，没有施工的配合，仅靠混凝土未必能做出优质的工程。这一要求与唯物辩证法的认识论是一致的。唯物辩证法告诉我们，事物之间联系和发展具有普遍性和多样性，每一种事物都是和其它事物联系而存在的。商品混凝土发展 30 多年来，争论最大、论文讨论最多的莫过于“裂缝”了，这似乎是商品混凝土的不治之症。HPC 在我国研发、推广 20 多年来，许多专家、教授对混凝土裂缝产生的机理和预防对策进行了深入研究。大量工程实践证明，无论是大体积或薄形混凝土结构工程，只要有施工工艺的配合，做到宏观上无裂缝施工是完全可能的。笔者有缘应邀在 2013 年 6 月份去河南某混凝土公司参观学习，见他们接受一个 10 多公里乡镇道路的路面碎裂的修复任务。6 月份的天气已很严热，水分蒸发量较大，只在原碎裂路面上重铺 15cm 的商品混凝土，如施工措施不到位，“贴一层皮” 很难保障不出现裂缝。但他们采用薄膜覆盖、园盘抹平机在浇筑后，前后不停的抹压，修复后的 10多km 乡镇道路竟无一裂缝，可见施工工艺的重要。常见有些技术问题，知识分子写文章争论不休，工人一榔头就敲好了。

（5）HPC 是以确保耐久性为主的，这是与普通混凝土质的区别所在。耐久性是有层次的，耐久性 100 年、200 年和500 年应有不同检测指标，其大小并不一定随强度的增加而提高。混凝土耐久性与其本身的抗渗性和内在的不稳定化学成分，以及与结构所在的环境介质有关。在具有化学侵蚀的环境介质中，其本身抗渗能力又不足以抵抗，必然导致结构的破坏失效。即使有化学侵蚀和内在的不稳定化学成分，只要有足够的抗渗透能力，“拒敌于国门之外”，耐久性仍认为是可靠的。抗渗透性采用比水分子直径更小的抗氯离子渗透能力来检验是有道理。现 HPC 检验的三种方法：60V 直流电6h 的通电量法、交流电阻法及氯离子扩散速度法，都是基于这一指导思想，虽有道理，但存在争议，并显得操作复杂，推广有难度，不好普及，有待进一步研究。曾有人建议能否用抗水渗透能力 ≥P30 替代？如能替代，抗渗仪比较普及，按 GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》较易掌握，对推广 HPC 要有利得多。

3 “高性能混凝土”引入 20 余年来对推动我国混凝土进步有重大贡献

我国的 HPC 引入 20 余年来，通过众多专家学者的著书、试验研究、生产实践等一系列努力，混凝土科技队伍对耐久性机理认识及解决这一问题的手段有了很大进步。掺用矿物细粉料的作用，不再是单纯的降低成本，更为重要的是其对改善混凝土和易性和耐久性有不可取代的作用。在这之前人们多是关心强度，现在混凝土对和易性、耐久性，比以往任何时候更受到关注。同时，HPC 的推广也促进了减水剂的发展等，都应给予肯定。HPC 在我国引进、研发和应用的这 20 来年，是我国有关科技队伍共同奋斗的历史。历史功绩是不可抹杀的。可以说这 20 余年的混凝土技术进步，胜过以往的 100 年，并将在我国混凝土技术发展史上，留下浓墨重彩的一笔。

4 结束语

今天不是 HPC 的终结，也不应取消“高性能混凝土”的名称，进一步端正对 HPC 的认识，逐步解决推广 HPC 中的种种问题，用辩证思维的方法去认识混凝土技术，为我国的经济发展更好地服务。HPC 本身也是在发展中的青壮年期，今天的“高”，必然会被明天新的“高”代替，仍可认为是正在不断发展中的 21 世纪混凝土。至于下一世纪是什么混凝土？让后人去说吧！

以上笔者的个人见解，可能有片面或谬误之处，敬请指教。

［通讯地址］上海松江区上海奇齐科技开发实业有限公司总工程师。（201600）

王永逵，男，前兰州铁道学院土木系建材教研室主任、副教授。