[原创]“迷雾”后的高性能混凝土：应量化指标 由市场“培育”

华南理工大学材料科学与工程学院副教授吴笑梅

  “高性能混凝土不是一个品种，而是一个概念，用来表示一种性状。不比泵送混凝土之类，就是某一个特定的具体品种，并且往往是要求其匀质性特别好，或者有某些方面的性能特别好等具体要求的一类混凝土”，提及高性能混凝土，华南理工大学材料科学与工程学院副教授吴笑梅如是描述。

  今年八月，住建部和工信部发文推广应用高性能混凝土。文中将高性能混凝土定义为：满足建设工程特定要求，采用优质常规原材料和优化配合比，通过绿色生产方式以及严格的施工措施制成的，具有优异的拌合物性能、力学性能、耐久性能和长期性能的混凝土。

  文件同时强调，作为重要的绿色建材，高性能混凝土的推广应用对提高工程质量，降低工程全寿命周期的综合成本，发展循环经济，促进技术进步，推进混凝土行业结构调整具有重大意义。

  然而，由于对高性能混凝土的基本概念仍未统一，加之评价体系尚未建立，至今仍有不少业内人士对何为高性能混凝土保留了一个问号。

  分歧：高性能混凝土“高”在哪里？

  1950年5月，美国国家标准与技术研究院（NIST）和美国混凝土协会（ACI）首次提出高性能混凝土的概念。但到目前为止，各国对高性能混凝土提出的要求和涵义完全不同。

  吴笑梅教授介绍，对于高性能混凝土“高”在何处，过去分为两个派系：日本和欧美。由于日本人工很贵，新建建筑的垂直高度普遍较高，加之日本处地震多发带，故而日本派系认为工作性能是关键。即高性能混凝土应是一种具有高填充能力的的混凝土，在新拌阶段不需要振捣就能完善浇注；在水化、硬化的早期阶段很少产生有水化热或干缩等因素而形成的裂缝；在硬化后具有足够的强度和耐久性。

  欧美派系则认为耐久性是高性能混凝土的关键，即除满足日常的承受压力外，还可兼顾使用寿命。是一种易于浇注、捣实、不离析，能长期保持高强、韧性与体积稳定性，在严酷环境下使用寿命长的混凝土。若用其所造建筑三年五年便出现了问题，便不可称之为高性能混凝土。

  尽管不同学者的观点不一，但综合各国对高性能混凝土的要求，可以认为，高性能混凝土具有高抗渗性（高耐久性的关键性能）；高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量）；适当的高抗压强度；良好的施工性（高流动性、高粘聚性、自密实性）。

  中国就在《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）中将高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

  吴笑梅：总体来说，高性能混凝土一定要是机械方式搅拌、适于施工，并在满足普通混凝土基础之上达到更高要求的一种混凝土。

  纠偏：“高性能”不等同于“高标号”

  高性能混凝土是由高强混凝土发展而来的，但高性能混凝土对混凝土技术性能的要求比高强混凝土更多、更广泛。尽管如此，业内仍有将高性能混凝土的“高性能”和“高标号”划等号的误解。对此，广东混凝土协会副秘书长房先宜认为，高性能混凝土不一定指高标号，满足某一种所需性能的混凝土也叫高性能混凝土。

  在吴笑梅教授看来，尽管高性能不等同于高标号，但高性能混凝土也可以是“高标号”，即高强混凝土的高性能。她解释说：“由于混凝土强度等级越高，脆性就越大，同时其他方面的缺点也会逐一显现。因而高强混凝土需要基于这些不足考虑如何增韧，在其工作性能上研究如何达到‘高强混凝土的高性能化’”。

  此外便是普通混凝土的高性能化。按照我国相关规定，C50以上才叫高强混凝土。但在实际运用中，高强混凝土在混凝土中占比很少。就我国目前总体情况来看，建筑使用的混凝土平均标号并没有达到C50以上，目前接触到最大量的商品混凝土多在C30左右。不同地区对混凝土标号的“偏好”取决于当地建筑的层高，有些平均是C25最多，有些则是C30或者C35最多。

  吴笑梅：我们统计过各个地区混凝土协会的数据，真正在C50或C50以上的混凝土占当地混凝土总用量的十分之一不到，所以大量使用的还是普通混凝土。那么现在的问题就是如何把普通型号混凝土的高性能化做好，这对社会的贡献会更大。

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  观点：基础建设的工程寿命是最大的节能减排

  高性能混凝土以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能重点予以保证。因此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效减水剂。其优点主要体现在高强度、高施工性、高耐久性等多个方面，但是在建筑施工过程中，不同构筑物对混凝土性能又有不同的要求，结合具体环境突出不同特性尤为重要。

  谈及高性能混凝土对建筑行业的影响，吴笑梅教授认为受益主要在于：若使用的混凝土确保为“高性能”，比如抗渗等级特别高、抗渗防水特别好，建筑的功能也会随之提高，抑或耐久寿命更长。

  例如常见的路面“断板”情况，除了和荷载有关，也和路面使用材料本身的应力水平有关。如果路面混凝土硬化后产生的温度应力较小，往往其抗裂性能好，抗疲劳性能强。高性能混凝土的推广与应用需要工程的设计方、施工方、混凝土材料的供应方互相提高认识，互相配合做好各方职责才能真正实现对工程、对社会产生良好的经济效益与社会效益。首先是从工程设计的角度，即这一建筑工程在其环境下需要达到什么样的寿命要求等，依据需求列出混凝土强度及其它相关性能的具体要求，混凝土供应方再根据具体要求提供相应的混凝土材料，施工方再根据混凝土的需求进行施工与养护。

  吴笑梅教授就在采访中表示，现在很多道路、桥梁的寿命特别短，如果高性能混凝土得到大面积的推广应用，对全社会建筑的质量、耐久寿命、功能都将会是一个很高的提升。包括其高工作性能的自流平、自密实，避免了人为操作的一些细节问题，这对整个的工程质量、寿命，甚至施工速度都有好处。

  吴笑梅：我们认为基础建设的工程寿命是最大的节能减排，如果能使整个工程的耐久寿命得到延长，甚至不惜于在生产该混凝土或者水泥品种时能耗水平高一点。在我看来，这些能耗从某一行业来说看似浪费和不合理，但对最终的终端产品——建筑工程的寿命来说是非常有意义，很值得去做的，对全社会角度的节能减排是有贡献的。

  推广：应量化指标 由市场“培育”

  我国正处于城镇化快速发展阶段，以混凝土结构为主的房屋建筑和基础设施建设规模日益增大，预拌混凝土产量迅速增加，规模以上企业年产量已超过10亿立方米。由于对高性能混凝土认识不足、基础研究滞后，基本概念不统一，以及评价体系尚未建立等原因，致使高性能混凝土应用还不广泛。同时，混凝土生产普遍存在强度等级偏低、绿色生产水平不高、质量控制不严及施工、养护粗放等问题，制约了高性能混凝土的推广应用。

  针对上述问题，《住房城乡建设部工业和信息化部关于推广应用高性能混凝土的若干意见 》中强调，各地区要加大对高性能混凝土的政策支持。在住房城乡建设领域开展的优秀建筑设计、绿色建筑评定、设计和工程招投标等活动中，将采用高性能混凝土的情况作为参评、获奖或招投标优先条件之一。

  “高性能混凝土目前是一个概念，真正要运用起来需要出一些量化的指标，即能评价它。目前‘高性能’的定义只是一种质量水平，而非量化指标。但高性能混凝土在某些特殊的指标方面是需要量化的，比如需要抗碳化能力特别强，那么需要强到多少、碳化深度不能够超过多少等，都需要有一类具体的数值来指导实际的操作。否则说要买高性能混凝土，其实就是一个心理满足，类似采购奢侈品。”出台具体的量化指标，是吴笑梅教授所认为的，推广应用高性能混凝土应有的前提和具体措施。

  而对于目前高性能混凝土在我国是否普遍适用这一问题，吴笑梅教授认为需要一个市场的培育过程。让“市场”逐步认识到高性能混凝土的价值。在这方面，政府投入的项目可以先行推广，起到带头作用。

  吴笑梅：高性能混凝土在推广上仍需要进行大量的普及和宣贯。让大家了解高性能混凝土及其优点，并认识到使用高性能混凝土的必要性，对于大型重点工程，如高铁、高速公路、跨海大桥等项目，从设计、施工及混凝土的生产均考虑了工程的耐久性或施工的“特殊性”，已经部分的应用了高性能混凝土。对这些项目应进一步跟踪总结，将高性能混凝土的生产和应用经验，产生的经济社会效益很好地推广到全社会。