摘要: 介紹了近年來的國際國內混凝土技術標準在提高混凝土性能上取得的進展, 認為要提高我國混凝土行業(yè)的整體水準, 關鍵在于完善混凝土結構的標準規(guī)范體系, 應該編制比較完整的混凝土性能與技術條件的國家標準, 指導混凝土能以具有工程所需的性能作為目標進行生產與施工, 推廣應用目標混凝土( 或性能化混凝土) 。
關鍵詞: 混凝土; 技術標準; 性能; 目標混凝土; 性能化混凝土
中圖分類號: TU528.01 文獻標志碼: A 文章編號: 1002- 3550( 2008) 02- 0001- 08
1 混凝土的性能與《技術要求》
作為術語用的“性能”一詞, 通常指某一材料或物件的性質或特性, 所對應的英語是properties, 如硬化混凝土的強度、滲透性, 新拌混凝土的工作性等。但“性能”一詞還有功能的釋義, 指的是材料或物件的性質能夠滿足設計要求或使用功能要求的程度與能力, 所對應的英語則是performance。近年來, 高性能混凝土( high-performance concrete) 、性能化設計( performance-baseddesign) 等詞匯在工程領域盛行, 這里的“性能”均由performance翻譯而來。
高性能混凝土, 意為這種混凝土的主要特性切合工程應用對象所需; 性能化設計, 意為這種設計是以工程的功能所需為基礎, 是一種“量體裁衣”式的設計?！案咝阅芑炷痢币辉~是繼現(xiàn)代高強混凝土于20 世紀70 年代初開始推廣應用于高層建筑以后才提出來的, 為滿足現(xiàn)代基礎設施工程向大跨、超高、重載方向發(fā)展和抵抗惡劣環(huán)境條件的需要, 混凝土的性能不僅需要高強,而且還需良好的耐久性和工作性, 所以法國最早提出高性能混凝土的概念時, 是將兼具這些優(yōu)良性能的低水膠比混凝土稱為高性能混凝土以區(qū)別于高強混凝土。20 世紀80 年代初, 日本東京大學崗村甫研究組為應對國內年輕一代不愿從事混凝土施工繁重體力勞動而導致勞工匱乏, 同時也為改善混凝土密實性和均勻性以提高其耐久性, 研究開發(fā)了免振的流態(tài)混凝土, 其特性確實適應日本社會和工程所需, 稱之為高性能混凝土也是合適的。近年來隨著可持續(xù)發(fā)展理念深入人心, 愈來愈多的人認識到混凝土的耐久性對工程來說要比強度更為重要, 因此到現(xiàn)在, 大家多認為高性能混凝土應是一種以耐久性為基本要求的勻質混凝土, 而且良好的耐久性通常都會伴隨一定強度與良好工作性。在加拿大, 開發(fā)了一種用于回填廢棄采礦巷井的混凝土, 雖然硬化后的強度僅1MPa, 不過已足以防止洞室塌陷, 其特點是具有管道輸送的工作性, 解決了巷井回填技術上的主要困難, 他們稱這種超低強的混凝土為高性能混凝土也并無不可。
總之, 凡性能切合工程所需的混凝土都可稱為高性能混凝土;混凝土是人造材料, 所以高性能混凝土是以所需性能作為目標生產出來的。所有工程的混凝土并非都需高強, 因而高性能混凝土也不必都有很高的強度。所以高性能混凝土不可能成為混凝土的一個單獨品種, 如果脫離它的應用對象需求去定義其強度、耐久性、工作性的量化指標, 就背離了高性能混凝土的基本理念。作為人造材料, 混凝土的生產供應, 理應服務于不同工程對象的不同需求, 只有這樣才能做到物盡其用, 取得最大工程效益和社會、經濟效益。在國際標準ISO 1568—1《建筑物和建筑部件使用壽命設計的一般原則》中, 對術語“性能( performance) ”的定義是“關鍵性質的質量水準( qualitative level of a critical property) ”,意為性能( performance) 就是以符合工程所需程度作為質量水準的關鍵特性( property) 。性能化設計、高性能混凝土這樣的字眼現(xiàn)在似乎已成時髦用語, 大家都承認, 這些都是工程結構設計和混凝土的發(fā)展方向。推廣應用高性能混凝土技術在我國也有多年,但什么是高性能的本質, 在工程界和建設行政主管部門內, 甚至包括新近頒布的CECS 207: 2006 《高性能混凝土應用技術規(guī)程》, 未必都有清晰的一致認識。
從總體看, 我國各地提供的預拌混凝土至今仍只按照強度和坍落度這兩個性能指標生產, 在混凝土原材料選擇、新拌混凝土施工和混凝土質量驗收上多不考慮由于工程應用對象的用途不同和所處環(huán)境條件不同、混凝土結構的構造方法不同、施工的氣候環(huán)境與工法不同, 還必須具有更多的技術性能要求, 才能切合工程具體需要, 才有資格稱為高性能混凝土。這是我國混凝土行業(yè)的技術和管理水平在總體上遠遠落后于發(fā)達國家的最主要標志。不管國內各部門已經對高性能混凝土的研究與應用頒發(fā)了大量“國際先進”乃至“國際領先”獎狀, 似乎也難以撼動這種落后的現(xiàn)實。
為改變這一現(xiàn)狀, 我們要首先完善混凝土的技術標準。有人以為, 混凝土的生產和施工, 只要滿足國家頒布的原材料標準、混凝土配合比規(guī)范、結構施工和結構設計規(guī)范, 就必然會是合格的結構混凝土; 往往我們的結構工程師也以為, 混凝土材料與混凝土結構的施工質量, 已經有了相應的標準規(guī)范, 所以在結構設計中可以放手不管?？墒沁@些理解絕對有誤。當然, 我們也不能反過來說, 認為國家的技術標準規(guī)范可以完全不加遵守。問題主要在于我們的規(guī)范標準還不夠完善, 以及人們對于技術標準規(guī)范的作用與地位存在認識上的誤區(qū)[1]。本來, 技術規(guī)范所規(guī)定的要求, 包括用黑體字印刷的所謂強制性條文, 主要是一般情況下的最低要求, 一個工程理應根據(jù)自身的特點來確定是否還需要采取更高要求和規(guī)范未能提及的其他要求。
事實上, 符合混凝土原材料國家標準的水泥、砂石和礦物摻和料, 不一定就是某一混凝土結構所需的合格原材料。比如含有較多粉煤灰混合料的普通硅酸鹽水泥, 盡管混合料用量仍在國家現(xiàn)行標準規(guī)定的允許限值( 占水泥總重的20%) 以內可視為合格產品, 但如果用于水膠比偏大、鋼筋的混凝土保護層厚度較薄而又處于潮濕大氣環(huán)境中的混凝土構件時, 就有可能因這種水泥混凝土的快速碳化而引起鋼筋過早銹蝕, 成為不合格的原材料, 如果在這種情況下還要在配制時再外摻較多粉煤灰, 更有可能鑄成大錯; 再如有的普通硅酸鹽水泥含有較多石灰石粉混合料, 也就不能用于嚴重凍融或氯鹽環(huán)境下可能受濕的混凝土構件。自從GB 50204—2001《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》頒布并同時廢止GB 50204—1994 《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》以來, 在工民建混凝土結構工程領域中, 已再無一本有效標準來規(guī)范混凝土粗骨料的最大公稱粒徑要求, 以致攪拌站能夠供應的混凝土, 所采用的粗骨料最大粒徑更加趨向于劃一不變, 通常為25 mm 甚至更大, 遠超過普通樓板和一般梁柱最外側鋼筋的保護層厚度, 成為混凝土構件早期開裂的主要誘因之一[2]。即使在過去的GB50204—1994 和適用于橋梁結構施工的交通部現(xiàn)行部標中,也只有粗骨料最大粒徑不能超過鋼筋間距的3/4 和構件厚度1/4的規(guī)定, 并沒有與保護層厚度建立聯(lián)系, 而且根本不考慮粗骨料的最大粒徑還需要與結構所受環(huán)境作用的嚴重程度而變, 比如在嚴重的氯鹽環(huán)境侵蝕下, 粗骨料最大粒徑不能大于保護層厚度的1/2, 否則將嚴重損害結構的耐久性。
以上所舉的都是當前混凝土質量問題中的通病, 類似案例不勝枚舉。可是在工程界內, 由于這些問題多不違反現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定而習以為常, 更何況一些技術規(guī)范的某些規(guī)定本身就有缺陷, 甚至有誤而又不及時更正。凡此種種, 凸現(xiàn)了我國混凝土技術規(guī)范落后與缺失的一面, 并已成為混凝土工程質量長期不能根本改善的重要原因之一。
每個工程設計對象都有其自身的特點, 而為之服務的結構材料和原材料標準以及結構的設計、施工標準, 所能考慮的主要是這些工程對象的共性和一般情況下的一般需求。所以在混凝土定貨前, 作為工程業(yè)主或承建商代表的結構設計人, 必須結合工程具體要求并聯(lián)合施工方, 必要時還需邀請材料工程師, 負責提出所需混凝土的性能和其他要求的書面文件, 即《混凝土技術要求》交給混凝土生產方和施工方。重要工程和并非一般工程的混凝土結構, 應該在工程招標文件中列入《混凝土技術要求》這樣的項目文件, 不能一概引用或照搬國家與行業(yè)的現(xiàn)行標準。這樣做在我國尤為必要, 因為現(xiàn)有的混凝土結構技術標準體系尚欠完善, 標準本身設置的最低質量水準也偏低, 除了一般環(huán)境下受輕微環(huán)境作用的普通房屋混凝土結構以外, 如果只是按照我國現(xiàn)行標準去設計施工, 是不可能達到我國《建筑法》規(guī)定的“必須確保”建筑物主體結構在其設計使用年限內的質量要求的[3], 會淪為次品甚至劣品。
本文主要介紹歐洲和北美近年頒布的混凝土技術標準為完善混凝土的性能和技術要求所取得的進展, 以及國內的混凝土工程界為彌補我國標準在這方面的缺失而開展的一些工作,期望能與業(yè)內人士共同探討并懇請批評指正。
2 我國混凝土結構技術標準體系的主要問題
與混凝土有關的國內現(xiàn)行技術標準和規(guī)范已有數(shù)十種, 與一些發(fā)達國家相比雖然不能算多但也為數(shù)不少, 可是在混凝土的原材料標準、混凝土材料規(guī)范、結構施工規(guī)范和結構設計規(guī)范之間涇渭分明、各行其是、缺乏聯(lián)系。在標準規(guī)范的管理中,原則上要求結構設計規(guī)范的條文里不能有施工技術和施工質量驗收要求, 也不能有混凝土及其原材料在品種、質量和用量上的選擇要求, 這種做法未免有本末倒置之嫌, 而且還造成了我國的混凝土結構設計、施工人員與混凝土材料及原材料人員之間相互割裂和互不了解的嚴重局面。在編制各自專業(yè)的標準和規(guī)范時, 很少邀請其他各方人員參與。在現(xiàn)行的混凝土原材料標準中, 過多著眼本行業(yè)的利益, 較少考慮它的終端應用對象混凝土和混凝土結構與制品所需。在混凝土材料的技術標準中, 所考慮的混凝土性能要求也遠遠不能滿足工程所需。
國內的水泥生產一味簡單地通過磨細和增加熟料中高強礦物組分追求高強, 以致國內的水泥幾乎都變成早強水泥, 嚴重損傷一些混凝土結構或產品的耐久性并加劇其開裂傾向; 水泥標準允許普通硅酸鹽水泥中加入大量混合料以提高水泥產量, 又不限制廠家以商業(yè)秘密為由向用戶隱瞞這些混合料到底是煤矸石粉、石灰石粉或建筑垃圾, 而使用這樣的水泥就很難配制出性能切合工程所需的混凝土。由于水泥標準中對于產品的均勻性缺乏足夠重視, 已構成混凝土質量穩(wěn)定性差的主要原因之一。據(jù)說現(xiàn)在的水泥產品中還有摻雜工業(yè)鹽來提高水泥強度的, 但愿不是事實, 不過也從一個側面反映出我們的質量檢驗標準不夠嚴密, 在水泥與混凝土生產與交貨的眾多驗收環(huán)節(jié)中, 缺乏氯離子含量的強制檢測要求, 以致這種可能導致災難性后果的重大問題難以確認其是否存在。至于骨料標準, 在服務于混凝土結構的需要方面也好不了多少; 值得一提的是修訂后的現(xiàn)行骨料標準, 不顧我國本是公制計量的國家和混凝土工程界反對, 居然會將骨料的公稱粒徑從公制改成英制以利于出口, 不僅給結構設__計施工帶來麻煩, 而且造成原有篩子大量浪費。
實際上, 從混凝土原材料到混凝土結構設計施工的標準體系中, 相互的條文內容是不可能絕然劃分的, 有些必須相容, 這對混凝土結構的耐久性設計來說尤其需要。結構的耐久性, 從其定義來說就不同于材料的耐久性?；炷两Y構的耐久性本身就與設計確定的使用壽命和設計規(guī)定的維修( maintenance) 要求有關; 所謂維修, 按照ISO 標準的定義包括日常維護、小修和大修( 含更換) ; 一般環(huán)境條件下的結構耐久性質量在其設計使用壽命內是規(guī)定不需要大修的, 但受到嚴重環(huán)境作用侵蝕的橋梁和工業(yè)廠房則不一定, 如果需要大修則應在設計文件中明確提出預計的大修期限。結構中的混凝土材料耐久性在極大程度上取決于施工養(yǎng)護制度, 在fib 的模式規(guī)范《混凝土結構使用壽命設計》中, 確定結構使用壽命( 結構達到耐久性極限狀態(tài)的年限) 的函數(shù)表達式內就含有“施工養(yǎng)護系數(shù)”, 不同養(yǎng)護天數(shù)導致的壽命差別最大可相差4 倍。如果按照我們過去的框框, 在結構設計規(guī)范中不能提出施工、維修等要求, 就無法進行可靠的結構耐久性設計。其實, 現(xiàn)行結構設計規(guī)范中的混凝土材料強度和彈性模量等數(shù)據(jù)也沒有放在混凝土材料規(guī)范內, 在其設計基本規(guī)定一章內的環(huán)境類別也并未移到荷載規(guī)范中去; 所以規(guī)范的編寫還是應該從實際需要和有利于技術人員使用出發(fā)。
這些僵硬的框框多少顯露了以往計劃體制遺留的痕跡。唐明述先生就曾建議[4]將水泥和礦料等膠凝材料的技術標準過渡到混凝土技術標準, 他還引述著名混凝土專家Neville的建議, 用“Designed concrete”一詞來替代易生歧義的“Highperformanceconcrete”, 并將前者貼切地譯成“目標混凝土”。
在英國的混凝土結構設計規(guī)范BS 8100—1: 1997《混凝土的結構應用- 1, 混凝土結構設計與施工規(guī)范》中, 就將結構施工和對混凝土材料的技術要求都與結構設計合在一起作為一個整體編排, 這樣做并不排斥針對混凝土材料的制造生產和混凝土結構施工另編相對獨立的更加專業(yè)和詳細的標準規(guī)范, 比如英國標準中就另有一套共4 部的標準BS 5328: 1997 與BS 8100 配合, 詳細對混凝土技術要求的制定方法、混凝土原材料質量要求、混凝土生產運輸以及混凝土的合格性驗收作出規(guī)定。美國ACI 318 混凝土結構設計規(guī)范也包含了結構工程師在其設計中必須考慮的有關混凝土原材料和混凝土施工及質量驗收的內容。這些都是著名的國際通用標準, 從效果看, 這種做法顯然要比我們那樣的截然分清好得多, 有利于設計人員了解本該具備的相關專業(yè)知識, 保證工程設計質量。
在我國混凝土結構的標準規(guī)范體系中, 缺失了一本非常重要的規(guī)范或標準, 那就是能夠著眼于混凝土終端服務對象混凝土結構的需要, 以工程所需為出發(fā)點或目標, 用來指導: 1) 混凝土的使用者( 主要是工程設計人) 應該如何根據(jù)設計對象本身的需要來制定上面提到過的《混凝土技術要求》文件; 2) 混凝土供應商應該如何選擇合格的原材料與工藝并生產供應合乎工程需要的新拌混凝土; 3) 施工企業(yè)應該如何對新拌混凝土來料進行合格性檢驗并采取適當?shù)臐仓?、養(yǎng)護等施工工藝, 以確保結構竣工后的混凝土能夠最終切合結構工程所需。預拌混凝土的出現(xiàn)將傳統(tǒng)的混凝土生產與施工的一體化分割成獨立的雙方, 這本規(guī)范的另一個作用, 就是要明確界定混凝土工程的設計、施工與生產各方在混凝土質量保證上的各自職責, 此外又能起到混凝土結構與混凝土原材料之間的橋梁作用。水泥等原材料標準的編制原本應在這一規(guī)范的指引下進行, 以達到原材料的質量要求能夠緊密服務于工程需要的目的。
這份缺失的規(guī)范可名為“混凝土技術標準”( Specification for concrete materials) 或“ 結構混凝土的性能與技術要求”( Performance and specification of concrete for structural use) , 類似于歐盟混凝土結構標準體系( 圖1) 中的EN 206—1: 2000《混凝土技術要求、性能、生產與合格性》( Specification, performance,production and conformity) , 或加拿大標準CSA A23.1—04《混凝土材料與混凝土施工方法》中有關混凝土材料的部分, 或英國標準BS 5328《混凝土》( 現(xiàn)已為BS 8500: 2002 替換》。
3 混凝土的性能要求與環(huán)境作用級別
我們應該根據(jù)混凝土結構的不同設計使用壽命、不同荷載作用與環(huán)境作用、不同施工條件以及用戶提出的其他功能需要, 提出結構中的混凝土在荷載作用下鑒于承載力所需的強度等力學性能要求, 結構所處局部環(huán)境作用下引起結構性能逐漸退化的耐久性要求, 結構施工對新拌混凝土的均勻性與工作性要求以及其他諸如混凝土的體積穩(wěn)定性、外觀色澤等要求。在這些需要中, 荷載作用下的混凝土力學性能( 主要是強度) 最為簡單, 已能通過定量計算準確給出所需的混凝土強度等級并已建立了有效的質量控制和驗收制度。新拌混凝土的工作性也能簡單地通過坍落度或擴展度的量化表達滿足多數(shù)工程施工所需。最為復雜且難以準確表達的是混凝土材料的耐久性, 后者很難用一二個量化指標加以描述, 而且不同環(huán)境類別和不同環(huán)境條件下的混凝土耐久性往往需要選用不同的混凝土原材料。
迄今為止, 結構耐久性的定量計算尚未成熟到可以納入正規(guī)的結構設計規(guī)范, 對于結構的耐久性設計還只能采用定性的經驗設計方法, 通常用混凝土最低強度等級、混凝土最大水膠比并要求選用的混凝土原材料( 品種、用量和質量) 只能在限定的范圍內, 來綜合體現(xiàn)不同設計使用壽命和不同環(huán)境級別( 環(huán)境類別及其作用等級) 下的混凝土耐久性要求。
所以, 結構混凝土所需的強度等級一定要兼顧構件承載力和耐久性的雙重需要, 而且必須了解, 現(xiàn)在的混凝土由于水泥的早強和顆粒更細以及施工養(yǎng)護過程越來越短, 其耐久性已遠遠不如過去幾十年前同樣強度的混凝土?，F(xiàn)在, 除了高層建筑低層柱和預應力結構那樣需要承受較高壓應力的構件外, 結構混凝土的強度等級對于絕大多數(shù)的配筋構件而言, 應該都是耐久性需要決定的而并非取決于承載力的需要。所以, 除少數(shù)情況外, 設計人員在進行結構承載力設計計算時, 所取用的混凝土材料強度應是耐久性所需的更高強度, 并有可能因此而減少構件或鋼筋的截面積。
一般來說, 水膠比越小, 混凝土密實性增加, 加強了抵抗環(huán)境作用因素( 水分、氧氣、二氧化碳和氯鹽、氯鹽等) 的侵入能力, 提高了混凝土材料的耐久性。強度高的混凝土, 配制時通常需要較低水膠比, 而且抗凍、抗硫酸鹽腐蝕能力與強度有直接關系。但是強度、水膠比與耐久性之間的相關性并不總是這樣,比如同一低水膠比的純硅酸鹽水泥混凝土, 其強度等級要比大摻量粉煤灰混凝土高得多, 但抗氯鹽侵蝕的能力卻遠不如后者。高壓蒸養(yǎng)的低水膠比混凝土, 如果溫控不當, 可使混凝土內部的微細孔隙連通, 這時的混凝土強度等級仍能達到90 MPa甚至更高, 抗水滲透能力也非常好, 可是抗凍融和抗氯離子的能力有可能降到與低強混凝土相近的程度。即使混凝土的強度、水膠比和原材料完全相同, 只是骨料的最大公稱粒徑有別,由于混凝土骨料與硬化漿體之間的界面往往形成有害物質侵入到鋼筋表面的薄弱通道, 所以在嚴重環(huán)境作用下, 需要在混凝土的性能要求中對骨料最大粒徑與保護層厚度的比值提出限制。因此, 混凝土的耐久性在結構的經驗設計方法中, 需用強度等級、水膠比和限定范圍的原材料這三者綜合起來表達, 必須同時得到滿足。
混凝土材料在特定類別環(huán)境作用下的耐久性, 在結構設計中有時也用某種單一的耐久性參數(shù)表示, 如氯鹽環(huán)境下的氯離子在混凝土中的擴散系數(shù), 凍融環(huán)境下的混凝土抗凍等級、抗凍耐久性指數(shù)DF 值或混凝土含氣量及氣泡間距系數(shù), 大氣環(huán)境中的混凝土碳化系數(shù), 硫酸鹽環(huán)境下的混凝土腐蝕系數(shù)等。但是這些按照混凝土材料標準試驗方法得出的參數(shù)量化指標,由于采用的都是快速試驗, 所模擬的環(huán)境作用程度往往過于嚴酷而脫離工程實際, 設計人員如果直接拿過來作為工程設計或工程判斷的依據(jù), 有時會被誤導甚至得出錯誤結論。例如用標準養(yǎng)護的28 d 標準齡期混凝土試件進行快速的氯離子擴散系數(shù)或硫酸鹽腐蝕試驗, 得出的結論肯定是低水膠比大摻粉煤灰混凝土的耐久性要低于相同水膠比的純硅酸鹽水泥混凝土, 原因是大摻量礦料混凝土的水化速度很慢, 在28 d 標準齡期時遠未成熟, 難以承受超高濃度的鹽溶液侵蝕, 但在工程中的實際表現(xiàn)情況卻相反。在混凝土結構設計規(guī)范和結構設計文件中,也必須提出所需的混凝土施工養(yǎng)護制度, 而且還需考慮混凝土構件施工后開始暴露于環(huán)境作用的時間, 需要對過早接觸海水或者冰凍的混凝土齡期提出限制。混凝土構件硬化后立即接觸大氣中的二氧化碳很難避免, 所以用混凝土耐久性的標準試驗方法所測得的碳化性能, 由于開始試驗時的標準試件齡期已有28 d, 給出的結果就會過高估計粉煤灰含量較大且水膠比又偏高的混凝土護筋能力。
現(xiàn)行混凝土結構標準體系中的主要不足之一, 就是對環(huán)境作用下混凝土耐久性的漠視, 所關心的多是結構承載力所需的強度性能。環(huán)境作用現(xiàn)在還不能象荷載作用一樣可以準確地用具體量值表示, 所以在結構耐久性設計的經驗方法中, 通常都是定性地用若干等級來表示環(huán)境作用的嚴重程度。以往的國內外規(guī)范在環(huán)境作用等級中都沒有區(qū)分不同種類的環(huán)境作用有著不同腐蝕機理,不能很好反映對原材料選用的不同需要。近10 年來, 在新的歐盟標準EN206—1 與加拿大標準CSAA23.1 中, 已分別將環(huán)境種類及其作用等級分成6 類共18 個級別和6 類15 個級別。
國內新編制的《混凝土結構耐久性設計規(guī)范( 報批稿) 》中,參考了歐盟標準EN 1992—1: 2004 即歐盟規(guī)范《Eurocode: 2 混凝土結構設計》內按照EN 206—1 規(guī)定的環(huán)境級別劃分方法,在中國土木工程學會標準CCES 01—2004( 2005 年修訂版)《混凝土結構設計與施工指南》的基礎上, 提出了表1 所示的環(huán)境種類與表2 的環(huán)境作用等級。在每一級別下根據(jù)結構的不同設計使用壽命, 分別規(guī)定混凝土所需的最低強度等級、最大水膠比和原材料選擇范圍在品種、質量和用量上的限制以及對混凝土施工養(yǎng)護的不同要求。當結構處于多類環(huán)境同時作用時, 混凝土的耐久性應能滿足其中每一環(huán)境單獨作用下的要求。表3、
4 分別為一般環(huán)境下對應于不同環(huán)境環(huán)境條件時的環(huán)境作用級
別與相應的混凝土強度等級、最大水膠比和鋼筋的保護層最小厚度要求。表5 為一般環(huán)境下對混凝土膠凝材料選用的的限定范圍。同一結構中不同構件和同一構件中的不同部位, 由于可能處于不同的局部環(huán)境級別, 應分別考慮所需的不同保護層厚度; 即使是同一環(huán)境級別I- A, 處于干燥大氣中和永久浸沒與靜水中的構件, 因為后者缺少氧氣供給, 構件不宜銹蝕, 所以對混凝土膠凝材料的限制范圍也不相同。
一般環(huán)境中的干濕交替環(huán)境條件最易引起鋼筋的嚴重銹蝕,可是在我國現(xiàn)行標準GB 50010—2002《混凝土結構設計規(guī)范》所規(guī)定的環(huán)境類別中, 其環(huán)境等級僅列為”二a”, 與不宜銹蝕的水中缺氧環(huán)境同樣對待, 給出梁柱主筋所需的保護層最小厚度為30 mm, 所以最先遭受銹蝕的外側箍筋保護層最小厚度可能僅有15 mm, 甚至不到表3 規(guī)定的一半。這是干濕交替下的混凝土構件壽命之所以短促的主要原因。
不同環(huán)境類別對于膠凝材料需有不同的選擇。例如嚴重凍融
注: 1、環(huán)境條件是指與混凝土表面接觸的局部環(huán)境。
2、常年干燥、低濕度環(huán)境指年平均相對濕度低于60%, 中、高濕度環(huán)境指年平均相對濕度大于60%。
3、干濕交替指混凝土表面不斷接觸到液態(tài)水的環(huán)境條件, 如構件周圍大氣環(huán)境相對濕度長期維持在較高的水平, 其對配筋混凝土構件的作用程度可認為介于中度( I- C) 與輕度( I- B) 之間, 具體作用程度可根據(jù)當?shù)丶扔泄こ痰膶嶋H調查確定。
注: 1、I- A 環(huán)境中的使用年限低于100 年的板、墻, 如混凝土骨料最大公稱粒徑不大于15 mm, 保護層最小厚度可降為15 mm, 但最大水膠比不應大于0.55。
2、年平均氣溫大于20 ℃且年平均相對濕度大于75%的地區(qū), 除I- A 環(huán)境等級的板、墻構件外, 混凝土最低強度應比表中規(guī)定提高一個強度等級( 5 N/mm2) , 或將保護層最小厚度增大5 mm。
3、直接接觸土體澆筑的構件, 混凝土保護層厚度應不小于70 mm。
4、處于流動水中或同時受水中泥砂沖刷侵蝕的構件保護層厚度宜適當增加10~20 mm。
5、預制構件的保護層厚度可減少5 mm。
6、當膠凝材料中粉煤灰和礦渣等摻量小于20%時, 表中低于0.45 的水膠比可適當增加。
7、預應力筋的保護層厚度另行規(guī)定。
8、各類鋼筋包括主筋、主筋、構造筋均應滿足表中的保護層最小厚度。
9、大截面混凝土墩柱在加大鋼筋保護層厚度的前提下, 其混凝土強度等級可低于表要求, 但降低幅度不應超過兩個強度等級( 10 N/mm2) ,且對設計使用年限為100 年和50 年的構件, 強度等級應分別不低于C25 和C20。當采用的混凝土強度比表中規(guī)定的低一個等級時, 保護層厚度應增加5 mm; 低兩個等級時, 保護層厚度應增加10 mm。
10、I- A、I- B 環(huán)境中的民用建筑室內混凝土構件, 可考慮建筑飾面對鋼筋防銹的有利作用, 適當減小表中規(guī)定的保護層最小厚度, 但不應超過10 mm; 且任何情況下面形構件的最外側鋼筋保護層厚度不應小于10 mm; 條形構件最外側鋼筋的保護層厚度不應小于15 mm。I- C環(huán)境中頻繁遭遇雨淋的室外構件, 可考慮防水飾面的保護作用, 適當減小表中規(guī)定的保護層最小厚度, 但不應小于I- B 等級的要求。環(huán)境作用下應限制粉煤灰摻量( 不大于20%) 與燒失量。嚴重氯鹽環(huán)境作用下不應使用抗硫酸鹽硅酸鹽混凝土和純硅酸鹽水泥混凝土而應采用低水膠比的大摻量礦料混凝土?；瘜W腐蝕環(huán)境作用下應使用低C3A 含量的水泥并摻加較大摻量的礦物摻和料。
4 合乎性能要求的混凝土生產途徑
歐盟規(guī)范EN 206—1: 2000 規(guī)定了3 種不同的途徑或方式, 供工程設計人或用戶在制定《混凝土技術要求》時選擇, 并據(jù)不同途徑生產供貨的新拌混凝土定名為:
( 1) 目標混凝土( Designed concrete) 。是由混凝土用戶或買方根據(jù)工程特點和合法管理機構批準的“混凝土技術規(guī)范( 或標準) ”的規(guī)定, 負責提出工程所需的混凝土性能和其他技術條件, 混凝土的生產者或賣方則按用戶提交的《混凝土技術要求》中載明的性能要求和規(guī)范標準中的相關規(guī)定, 負責選擇所需的混凝土原材料、配合比與生產工藝, 提供合乎所需性能的混凝土。此時, 生產方應對提供的新拌混凝土性能承擔責任, 但用戶
注: 1、表中水泥品種符號: P·I—硅酸鹽水泥, P·II—摻混合材料≯5%的硅酸鹽水泥, P·O—摻混合材料不超過20%的普通硅酸鹽水泥, P·S—礦渣硅酸鹽水泥, P·F—粉煤灰硅酸鹽水泥, P·P—火山灰質硅酸鹽水泥, P·C—復合硅酸鹽水泥, SR—抗硫酸鹽硅酸鹽水泥, HSR—高抗硫酸鹽水泥。
2、礦物摻和料指配制混凝土時加入的具有膠凝作用的礦物摻和料( 粉煤灰、磨細礦渣、硅灰等) 與水泥生產時加入的具有膠凝作用的混合材料, 不包括石灰石粉等惰性礦物摻和料。但在計算混凝土配合比時, 要將惰性摻和料計入膠凝材料總量中。表中公式內的和分別表示粉煤灰和礦渣占膠凝材料總量的比值。當使用P·I、P·II 以外的摻有混合材料的硅酸鹽類水泥時, 礦物摻和料中應計入水泥生產中已摻入的混和料, 在沒有確切水泥組分的數(shù)據(jù)時不宜使用。也不能任意指定混凝土組成材料的選用、來源和配合比, 以明確各方責任。
( 2) 處方式混凝土( Prescribed concrete) 或稱規(guī)定組成混凝土。是由混凝土用戶根據(jù)工程特點和相關標準規(guī)范的規(guī)定, 直接在《混凝土技術要求》上向生產者提出混凝土原材料及其組成配合比, 混凝土的生產者則按用戶提交的文件上所載明的原材料及其組成要求與相關標準規(guī)范的規(guī)定, 負責生產符合規(guī)定組成的混凝土。此時, 混凝土的性能應由用戶自己單獨承擔責任, 在混凝土交貨驗收中不對性能指標進行合格性檢驗。
( 3) 標準處方混凝土( Standard prescribed concrete) 或稱標準組成混凝土。是按混凝土工程所處地點的有效標準規(guī)范中列出的原材料標準處方進行生產, 混凝土用戶僅需在提交生產者的《混凝土技術要求》文件上, 根據(jù)工程需要引用該有效標準上的標準處方混凝土的編號名稱, 不過這類混凝土僅允許用于設計強度小于或等于C20 的普通素混凝土, 且混凝土所處環(huán)境應無腐蝕危險性或相當干燥或永久濕潤。
英國在混凝土技術標準BS 5328 中, 除上述3 類混凝土外,還有定型混凝土( Designated concrete) 的途徑可供選擇。這種混凝土也可說以性能作為目標導向, 但由混凝土標準規(guī)范來規(guī)定,并按其不同用途賦以不同的標準型號; 這時,《混凝土技術要求》的制定者只需按照工程所處環(huán)境等級與工程用途, 就可從標準規(guī)范中選定所需混凝土的標準型號與相應的混凝土強度等級、坍落度級別、最大水膠比、最低水泥( 膠凝材料) 用量、可用的膠凝材料品種和骨料的碳酸鹽含量等級以及骨料的抗凍級別等其他要求。標準型號混凝土的生產者必須具有被認可的生產控制與產品合格證書, 不需用戶進行混凝土的同一性試驗, 標準中規(guī)定的澆筑、搗固、養(yǎng)護等施工過程均建立在以往實踐經驗的基礎上, 相對于目標混凝土《技術條件》的制定更為簡單可靠, 在英國的一般房屋混凝土結構中被廣泛選用。但是定型混凝土的標準型號不可能包含各種不同需要, 比如不適用氯鹽環(huán)境下構件, 有特殊功能用途的工程、重要工程和大型工程, 采用新材料、新工藝的工程;標準型號所包含的混凝土強度等級不超過C50, 骨料的最大粒徑固定為20 mm, 不像目標混凝土可以適應各種情況, 并有利于混凝土技術進步。英國作為歐盟成員, 為納入歐盟規(guī)范的框架體系, 并按后者提出的環(huán)境作用分級方法, 已將原有的BS 5328 標準用現(xiàn)行標準BS 8500: 2002《混凝土- 對BS- EN 206—1 的英國補充標準》替代。在BS 8500 中除上述4 類途徑的混凝土外, 又增添了專利混凝土( Proprietary concrete) 。BS 8500 規(guī)定的定型混凝土有配筋混凝土( RC) 用途、基礎( FND) 用途、一般( GEN) 用途、道路( PAV) 用途共4 個系列; RC 系列有7 種編號, 強度從C25 到C50, 還給出了不同強度混凝土中鋼筋所需的保護層最小厚度; FND 系列13 種, 用于基礎, 強度等級均為C35, 可按基礎遭受硫酸鹽腐蝕所需的抗力等級選取; GEN 系列4 種, 用于房屋及類似工程中強度等級為C8 到C20 的素混凝土; PAV 系列2種。至于標準處方混凝土( ST 系列, 共5 種編號) , 形式上也屬于定型混凝土一類, 只是混凝土原材料組分與配合比由標準規(guī)范來規(guī)定其處方并賦以不同編號, 所包含的強度等級僅C8 到C25, 只用于無化學腐蝕性土中的素混凝土基礎與地面等有限場合, 適用小型工地現(xiàn)場自行配制, 如果由生產者供應不需具有合格認證, 標準處方混凝土中規(guī)定的配合比仍采用體積比, 不需復雜的計量, 適合簡單用途。
在加拿大混凝土標準CSA A23.1 中, 從1994 年發(fā)布的第8 版起, 就引入了混凝土定貨時以使用者提出混凝土所需“性能”來要求供應商生產的理念, 并稱這類新拌混凝土為“性能化混凝土”( Performance concrete) , 相當于歐洲國家的目標混凝土?，F(xiàn)行的混凝土標準第十版CSA A23.1—04 中, 為項目文件《混凝土技術要求》的制定者只規(guī)定了2 種不同途徑供選擇。鼓勵采用性能混凝土的生產途徑, 但考慮到混凝土的某些性能到現(xiàn)在還不能普遍用可測量的術語表達并能在適當時間內得到驗證, 所以仍保留了由混凝土使用人根據(jù)工程的性能需求并規(guī)定混凝土原材料處方( 組成材料即配合比) 并提交供應商生產的處方式混凝土途徑, 不過以往廣為采用的傳統(tǒng)處方途徑( Common approach) , 即不管性能目標, 照搬規(guī)范規(guī)定的材料、數(shù)據(jù)、條條等處方途徑, 在2004 年的新標準已被取消, 一個重要原因是按照傳統(tǒng)處方途徑, 混凝土設計方、施工方與生產方之間在混凝土質量問題上的責任一直模糊不清。
性能化混凝土的好處顯而易見, 混凝土生產者和施工企業(yè)可以自主地充分利用他們的經驗和資源設備來選用所需的混凝土原材料并進行新拌混凝土的生產與施工, 與混凝土質量有關的所有各方職責明確。這種混凝土的性能應該盡可能用可量測的術語表達, 并且在交貨和工程竣工之時有具體的標準可對其性能進行測量與合格性驗收。在性能混凝土的生產方式中, 作為業(yè)主代表的設計人的責任除確定混凝土性能指標與其他要求外, 還要落實質量保證制度, 審查混凝土供應商與混凝土施工企業(yè)提交的有關質量控制與質量保證的報告文件, 并確認性能指標及其他要求最終業(yè)已滿足。施工企業(yè)的責任是參與并協(xié)助設計人確定新拌混凝土的性能指標與其他要求, 對混凝土原材料質量、組成及混凝土生產進行檢查, 并對到貨的新拌混凝土進行檢驗和合格驗收, 采取適當?shù)氖┕ぜ夹g與組織管理, 保證硬化后的混凝土性能達到規(guī)定的性能要求?；炷凉痰呢熑问沁x擇混凝土原材料并負責實現(xiàn)混凝土在新拌塑性狀態(tài)下的性能和硬化后的性能。上述有關各方在整個過程中要求緊密配合、相互合作、及時溝通。
從我國現(xiàn)狀出發(fā), 目前宜重點推廣性能化混凝土和標準型號混凝土, 但后者宜由地方混凝土協(xié)會結合當?shù)丨h(huán)境條件與原材料特點以及混凝土生產施工的地方經驗, 在地方性規(guī)程中予以細化, 可用于一般環(huán)境下量大面廣的普通民用房屋結構?；炷潦堑胤叫院軓姷娜嗽觳牧? 國家標準宜偏重原則性要求,必須有地方標準與之配合。
為彌補前面提到的我國混凝土結構標準體系中尚無《混凝土技術標準》或《混凝土技術性能與技術要求》規(guī)范的缺失, 中國混凝土與水泥制品協(xié)會等機構現(xiàn)已組織混凝土生產和混凝土材料與結構領域的專家, 草擬規(guī)范建議稿供行政管理部門審議。這份文件的主要內容包括: 混凝土使用環(huán)境級別, 混凝土性能要求與級別, 混凝土組成材料要求,《混凝土技術要求》文件的編寫, 新拌混凝土交貨與驗收, 混凝土施工、混凝土合格性評定、混凝土使用和生產方的職責等。其中規(guī)定的混凝土使用環(huán)境類別與作用等級, 與《混凝土結構耐久性設計規(guī)范( 報批稿) 》中一致( 見本文表1、2) , 對混凝土原材料和混凝土性能的基本要求也擬在后者規(guī)定的基礎上補充; 為使用方便, 并對混凝土的一些主要性能及有關要求如混凝土工作性、氯離子含量、堿含量和施工養(yǎng)護要求等也分別劃分了級別。可是技術規(guī)范所能包含的主要內容不可能照顧到每一工程的所有特點和需要, 因此混凝土的性能和生產除了應該滿足標準規(guī)范中的最低要求外, 還必須符合用戶提出的針對工程項目本身需要的《混凝土技術要求》。這樣的混凝土才是性能化混凝土, 也構成了它與只照規(guī)范條條框框生產的傳統(tǒng)混凝土的重要差別。
從實際需要出發(fā)的性能化混凝土, 在具有充分論證和依據(jù)的前提下, 不可避免地會突破現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的某些限制。如果一切都不許雷越技術規(guī)范, 也許就不會再有技術進步。我們應該現(xiàn)在就開始準備, 為工程規(guī)范從現(xiàn)有的傳統(tǒng)處方模式, 逐步向兼容性能化模式過渡創(chuàng)造條件。
5 《混凝土技術要求》的制定
《混凝土技術要求》作為工程設計人提交混凝土供貨方與施工方生產所需混凝土的主要依據(jù), 其中必須明確與混凝土性能相關的所有要求, 包括新拌混凝土交貨后在施工現(xiàn)場輸送、澆筑、振搗、養(yǎng)護或后續(xù)處理所需要的性能要求。在編制這一文件時, 應考慮: 混凝土長期使用的暴露環(huán)境條件; 混凝土結構的用途和重要性; 結構的尺度( 考慮水化熱過程) ; 與鋼筋保護層最小厚度或截面最小寬度相關的一些要求; 混凝土原材料選擇的限制或專門要求; 養(yǎng)護條件; 新拌混凝土的施工環(huán)境( 大氣溫濕度、風力、日曬等) ; 特殊的施工工藝要求( 如緩凝、早強) ; 構件混凝土表面的色澤與抹面、飾面要求等。
工程設計人在《混凝土技術要求》中宜盡可能選擇性能( 化) 混凝土的生產途徑, 這時應由混凝土生產方負責進行初始試驗或根據(jù)以往長期經驗的積累, 確認所采用的混凝土組分能__夠達到所需混凝土的要求后正式生產。如果是處方式混凝土,初始試驗的責任方是技術條件的制訂者。至于標準型號混凝土, 則責任在技術規(guī)程或標準的制定機構。
對于性能化混凝土, 除滿足法定的混凝土技術規(guī)范中的最低要求外, 在技術要求中應提出: 混凝土結構的環(huán)境作用類別與作用等級; 混凝土強度等級與最大水膠比; 混凝土工作性級別; 骨料最大公稱粒徑; 氯離子含量與堿含量級別; 新拌混凝土入模溫度限值等。根據(jù)工程的具體特點, 還可規(guī)定其他與性能有關的技術要求, 如特殊的水泥類型如低熱水泥, 特殊的骨料類型和骨料的抗凍、抗硫酸鹽及抗堿骨料反應性能, 混凝土絕熱溫升或膠凝材料水化放熱過程, 混凝土緩凝要求, 混凝土含氣量, 混凝土抗?jié)B性、氯離子擴散系數(shù)、抗凍等級等耐久性參數(shù), 混凝土強度發(fā)展,混凝土劈拉或彎拉強度, 混凝土變形模量, 混凝土耐磨性等。
對于處方式混凝土, 除滿足法定的混凝土技術規(guī)范中的最低要求外, 在技術要求中應提出: 膠凝材料品種、水泥強度等級和水泥與膠凝材料用量, 混凝土水膠比、最大漿骨比與最大用水量, 混凝土工作性等級, 骨料種類和以及骨料最大公稱粒徑和級配, 外加劑品種和摻量, 最大氯離子含量限制, 新拌混凝土卸料溫度等。必要時也可提出混凝土組分的來源要求。
新拌混凝土現(xiàn)場驗收的必測項目一般應包括工作度、溫度、均勻性、含氣量和氯離子含量的現(xiàn)場快速測定, 其中的均勻性等某些項目可以是批量混凝土中的抽樣測定。加拿大混凝土標準規(guī)定的均勻性測定方法是在交貨的一車混凝土中, 按出料先后選取3 組試樣, 測定每組新拌混凝土試樣的密度、含氣量和坍落度, 要求3 組試樣中的最高值與最低值之差, 按表6 中的要求確定接受或拒收; 如果測試值介于接受或拒收之間, 則重復測試, 如仍有一項不能接受則拒收。
對于新拌混凝土的卸料最高溫度, 也應視構件截面的厚度、施工時的大氣溫度和混凝土的水膠比等因素而定。
6 施工養(yǎng)護
良好的養(yǎng)護是提高混凝土結構耐久性最為經濟和有效的途徑, 也是控制混凝土施工早期裂縫的重要保證。養(yǎng)護不良會嚴重削弱表層混凝土的密實性和阻止外部有害物質侵入的能力, 可給混凝土結構的耐久性帶來致命傷害并可成倍降低結構的使用壽命。耐久性所依靠的正是保護層那樣的表層混凝土質量。相對來說, 養(yǎng)護不良對構件承載能力的的損害要小得多。而依靠常規(guī)的立方試件強度測試, 并不能說明表層混凝土的質量。
混凝土養(yǎng)護包括濕度和溫度兩個方面, 防止混凝土水分很快蒸發(fā)和干燥, 避免在混凝土內部發(fā)生較大的溫度梯度與溫度的劇烈變化, 同時在養(yǎng)護過程中和養(yǎng)護結束后的一段時間內還需要對混凝土進行保護如遮蔽陽光直射、擋風、防止淋雨和流水、防震等。除了泌水較多的高水膠比混凝土( 這種混凝土一般不能作為高耐久性混凝土使用) 外, 混凝土的養(yǎng)護一般應在澆筑入模振搗后立即開始, 不能象以往施工規(guī)范中所說的那樣擱置若干小時才覆蓋或加濕。施工承包商、混凝土供應商、工程業(yè)主代表方應對混凝土養(yǎng)護進行討論并明確各方責任。
養(yǎng)護方法和養(yǎng)護期限應視施工環(huán)境下新拌混凝土表面的水分蒸發(fā)速率和混凝土水化的快慢程度而定, 也與長期使用下的環(huán)境作用嚴重程度和耐久性要求有關。加拿大標準CSAA23.1—04對混凝土施工養(yǎng)護提出三種不同要求: 第一種適用于一般大氣環(huán)境和輕度凍融或輕度化學腐蝕環(huán)境下的普通混凝土( 如硅酸鹽水泥混凝土和礦物摻合料摻量不大的混凝土) , 要求在≥10 ℃下養(yǎng)護至強度達到28 d 強度標準值的40%, 但不少于3 d; 第二種適用于輕度氯離子環(huán)境下的普通混凝土和各種環(huán)境下的大摻量礦物摻合料( 單摻粉煤灰大于30%, 單摻磨細礦渣大于35%) 混凝土, 要求在≥10 ℃下養(yǎng)護至強度達到28 d 強度標準值的70%, 且不少于7 d; 第三種適用于有高耐久性要求( 嚴重的環(huán)境作用和很長的使用年限) 的大摻量礦物摻和料混凝土,要求在≥10 ℃下加濕養(yǎng)護至少7 d, 加濕養(yǎng)護方式為蓄水、連續(xù)噴淋( 霧) 、連續(xù)覆蓋濕潤的編織物等。為降低低水膠比混凝土的早期自收縮, 必須采用早期加濕養(yǎng)護, 而噴涂養(yǎng)護劑、覆蓋塑料膜等養(yǎng)護方法只能保濕而不是加濕。低水膠比混凝土養(yǎng)護應從澆筑入模開始, 連續(xù)不斷地對暴露于空氣中的混凝土表面噴霧( 包括用塑料膜臨時覆蓋前的階段, 和最終抹面操作階段) ,噴霧也有利于降溫和散熱。低水膠比大摻量礦料混凝土在養(yǎng)護結束后, 仍應覆蓋混凝土表面或噴涂養(yǎng)護劑, 防止水分蒸發(fā)過快、吹風或表面溫度發(fā)生激烈變化。
歐盟的混凝土結構施工標準( 草案) [5]規(guī)定, 除了無銹蝕危險和處于長期干燥或永久濕潤環(huán)境中的混凝土構件可以養(yǎng)護不少于12 h 外, 其他環(huán)境下的混凝土構件均應至少養(yǎng)護到混凝土的抗壓強度達到28 d 強度標準值的50%, 并給出所需養(yǎng)護天數(shù), 后者根據(jù)養(yǎng)護時混凝土表面的空氣溫度與混凝土強度發(fā)展( 用2 d 強度與28 d 強度的比值表示, 數(shù)據(jù)由混凝土生產者提供) 確定。英國的混凝土結構設計標準BS 8100—1: 1997 則規(guī)定混凝土結構的最少養(yǎng)護天數(shù)與施工現(xiàn)場的氣候環(huán)境條件( 大氣相對濕度、溫度、有無風和陽光直射) 、不同的膠凝材料和混凝土表面溫度有關。為控制混凝土硬化前的塑性裂縫, 在美國混凝土學會標準ACI 224R—01 中[6], 給出了已被各國沿用已久的估計新拌混凝土表面蒸發(fā)量的Menzel/NRMCA 諾模圖, 可根據(jù)施工時離混凝土表面上方約1.5 m 處的大氣濕度、溫度和混凝土本身溫度及離混凝土表面上方約0.5 m 處的風速查得蒸發(fā)量( 應無陽光直射) , 后者對于水灰比較大的普通混凝土應控制在0.5 kg/( m2hr) 內, 但對低水膠比的大摻量礦料混凝土, 有可能需要低于0.25 kg/( m2hr) 才成。
7 小結
完善混凝土結構的標準規(guī)范體系, 編制新的混凝土技術標準, 從而逐步推廣使用性能化混凝土, 這是提高我國混凝土行業(yè)技術水準的主要一環(huán)。但要根本改善工程質量, 還得繼續(xù)完善國家的有關管理法規(guī)并建立有效的管理制度。
通過提高技術標準中的混凝土性能要求, 不但有利于工程質量和節(jié)約資源, 同時也有利于提高從業(yè)者的準入門檻, 淘汰落后企業(yè), 維護業(yè)內正常競爭秩序。期望各地的混凝土協(xié)會能在地方標準的編制中發(fā)揮積極作用。
提高混凝土質量水準, 也需要相關標準配合。比如國內的混凝土定額標準, 如果象以往那樣主要考慮原材料成本, 以致高強高性能混凝土的價格和一般混凝土相差無幾, 且不提性能化混凝土對原材料質量的挑剔和嚴格的質量控制要求, 僅就混凝土生產所需的拌料攪拌時間和混凝土養(yǎng)護天數(shù), 就可能要比普通混凝土翻1~2 番。如果定額中不考慮這些費用支出, 高性能混凝土只能停留在試驗室里。
如果“邊規(guī)劃、邊設計、邊施工”的三邊建設仍被“正?！被?如果惡性的低價中標競爭和盲目的施工進度追求仍不能逐步根治, 恐怕就不能過高期望混凝土的質量問題會有大的轉變。不過, 完善技術標準畢竟是提高混凝土質量水準需要邁出的第一步, 我們總得力所能及地做起。
我國現(xiàn)行的混凝土結構標準體系, 從混凝土原材料標準到結構設計施工規(guī)范, 基本上都是傳統(tǒng)的處方模式。以結構設計規(guī)范為例, 強調的是材料、尺寸、構造、算法、做法, 與古代的營造法式相比, 雖然有很大進步, 引進了許多新材料、新技術, 特別是現(xiàn)代力學分析方法, 但基本上仍是處方式, 不是以功能與性能要求作為目標導向。工程人員在執(zhí)行這種標準規(guī)范時, 知其然而不知其所以然[7]。這樣的標準規(guī)范雖然用起來比較方便,也便于行政管理部門據(jù)以判定是非, 對使用標準的技術人員專業(yè)水準要求不高, 所以特別適用于過去經濟發(fā)展極端緩慢、工程需求相當單一, 技術人員量少和總體水平不高, 社會相對集中而又封閉的年代; 如果要改變其中的一個處方, 一般需要出了重大事故才能推動。由于標準中的處方還被作為執(zhí)法者處理事故的依據(jù), 有時還會混淆和顛倒是非。
顯然, 標準中的傳統(tǒng)處方模式較難應對今天快速的社會經濟發(fā)展, 以致難免給新技術新材料的采用造成阻力, 嚴重降低現(xiàn)代化大型工程的安全與耐久質量, 束縛工程人員的創(chuàng)造性。既然大家都已認為, 性能化設計和性能化材料是發(fā)展方向, 國際上的標準規(guī)范自上世紀末開始已紛紛向性能化模式或能與性能化兼容的模式過渡, 所以我國標準規(guī)范編制的指導思想看來不能不有所轉變。我國規(guī)范語言中那種凌駕于人的高姿態(tài)與說一不二、不可商榷的法律式語言, 規(guī)范條文只能說應該怎么做而不許說為什么這樣做, 條文里從來不提自身還有那些不足需要使用人注意以及在規(guī)范總則中至今仍要回避“規(guī)范要求是最低要求”的提法( 多年來不知已因此引導了多少工程人員在重大工程設計中照搬規(guī)范的最低要求而造成質量隱患) 等等,這些都不是以性能和功能為目標導向的性能化模式所能兼容。
技術規(guī)范決不是法律, 我國的工程技術規(guī)范似應從神龕中逐步走下來, 成為工程師的良師益友而不是信徒的教條。
參考資料:
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