你是怎麼理解混凝土耐久性的？！

早在1963年出版的「混凝土的性質」那本書第一版里所說是個很好的例子。我討論了不同的劣化作用，但給人的印象是：在設計階段，不需要考慮耐久性。書中的拌和物設計方法圖裡，化學侵蝕影響水泥類型的選擇，但不直接影響水灰比選擇。

雖然在我的書里討論了某些特殊形式的侵蝕，我寫道：通常製備優質的硬化混凝土首先要求滿意的抗壓強度。目的不僅在於保證混凝土具有規定的承受抗壓荷載能力，並且許多其它所要求的性質是和高強度相伴的。這就是那本書出第一版6年後我所持的觀點。1969年，在英國建築鋼筋混凝土實用規範（CP 114）中明確地說：「暴露越嚴酷，要求混凝土的質量越高」。

我那本書第二版問世於1973年，要好一點。我寫道：「合理強度、適當澆注的混凝土，在一般條件下是耐久的。當高強度不必要，而高耐久性很重要時，耐久性要求將決定水灰比。這裡沒有什麼不對，但是仍然會給人以強度與耐久性是相伴而行的印象。這多半與1970年左右波特蘭水泥的情況相符。不久，現代水泥廠的生產改變了，對耐久性產生了不良影響。

在談論這個問題之前，想強調剛才引用的第二版里所述的工作。我所說：「合適地澆注」，顯然任何接觸過混凝土澆注的人都知道：儘可能地充分搗實是必要的。如果按規定水灰比拌制的一罐混凝土運到現場時已過於干稠，用現行工藝不能夠搗實，有必要再加些水，那麼它雖然工作度合適了，再堅持原來限定的水灰比，以獲得低毛細孔孔隙率可就沒用了，現場生產的混凝土要出現大孔隙。如果我們是這樣做的，那麼理論上硬化水泥石侵入性很低，但實際卻有大孔為侵蝕性流體提供易於通過的通道。顯然，如果拌和物的工作度與搗實設備和人力不匹配，就需要重新設計拌和物。

在第三版，出版於1981年，我沒有多點進展，但不久就意識到：現代水泥性質變化對強度發展，以及對硬化水泥石微結構帶來的影響，這是控制混凝土侵入性的控制因素，因此也是一定條件下混凝土耐久性的控制因素。我願意就此再展開談談。

在1985年，我對70年代澆注的混凝土比老混凝土更易於受碳化影響這個問題作了評論，用「新」水泥製備的混凝土的滲透性也比較大。當然，根據水泥廠商的介紹，新水泥強度更高，好像新水泥產品更好，依我的觀點，事實肯定不是這樣，至少不會如此，是因為工程師沒有充分了解這一變化。讓我詳細說說。

在習慣上，而且通常依然如此，是用標準28d試件強度來限定混凝土拌和物。在1960年和1980年，結構設計者規定同樣的28d強度，他們的印象是這樣得到的混凝土就完全一樣。不合時尚的指令性拌和物設計規程是不經濟的，確實如此，代替它的性能規程提供了證據：告訴預拌混凝土供應商你要求的28d強度，而拌和物設計就由他們了。

所以，28d強度沒有變，但拌和物的組分變了。為什麼？ 答案是現代水泥的性質變了。不是所有國家的所有水泥廠都一下子變的，所以想搞清楚發生了什麼變化更是困難。首先，水泥磨得更細了，所以水化更快了，在早期更快達到規定的強度。更重要的是，水泥的化學組成改變了，硅酸三鈣多多了，而硅酸二鈣少了。這又使得水化和強度發展進一步加速。尤其是這使得28d強度更高，後期強度卻明顯降低了。可以用兩根強度-齡期曲線來描述這一結果：一是新水泥，一是老水泥，在28d他們通過同一點，當然也都通過原點。但是老水泥較慢到達28d強度值，而後發展幅度較大，可能1年齡期還要增長25～30％；而新水泥早期增長迅速，28d后趨平，增長很小。

新水泥的曲線形狀可以用增大水灰比來改變，仍然達到28d強度，對預拌混凝土供應商，這意味著可以用較低的單方水泥用量，省下錢來，同時仍能滿足規定的28d強度。

這對耐久性有什麼顯著意義？水灰比較高，硬化水泥石有更多的毛細孔，以及更為連通的孔系。所以，侵入性更大，侵蝕性介質更易於進入混凝土。

上述這種變化沒有引起了解內情的人的關注，沒有人受責備。水泥生產商改進了燃燒設備，通常增加了窯爐的產率；預拌混凝土供應商增加了利潤，或者降低了生產滿足強度要求的單方混凝土成本。所以事情在繼續。所有這些會發生，是因為大多數國家的水泥沒有硅酸三鈣和細度的上限。事實上，過細很少成為問題是因為細磨熟料的高成本使水泥廠不會去生產過細的水泥。

還要說到另一加快強度發展的動力，來源於提早拆除模板所需要的最低強度。而該強度達到得越早，模板對混凝土保水的作用就越早停止，除非進行濕養護或噴洒養護劑，但這在立面很少進行，因此混凝土表面更多孔、更不耐久。而正是這部分混凝土可能暴露到侵蝕性介質環境中。此外，承包商喜歡新水泥，因為它能加快施工進度。

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現在對耐久性的看法

可以說，現在一定強度混凝土的耐久性不如以前的了。

有人可能會爭辯：我們可以指定一個比設計所要求的低一些的水灰比，來補救這種情況。然而，如果我們這樣做，就不能在相同時間都達到設計者所要求的強度水平。我這樣說的原因是預拌混凝土供應商面對規範中兩個不一致條款的困惑：相對低的強度和與其不相關的低水灰比。這樣一對規定值的實際上的結果是：強度按28天破型的標準試驗試件例行公事地檢測，所以預拌混凝土供應商知道他不得把混凝土做的強度太低。另一方面，一旦原材料投入攪拌機，水灰比就不能確知了。所以有一種不大注意水灰比最大值的傾向。隨之，如果我們確實想規定一個水灰比最大值，我們就應當確定一個相應的強度值，儘管結構設計者並不要求這個強度。但是，當然，如果我們確定一個高度強度值，則再確定水灰比就沒有意義了。

在第四版里，我談到：「有些情況下，耐久性極為重要」。接著說：混凝土結構在許多暴露條件下，強度和耐久性兩者在設計階段都必須清楚考慮到。強調兩者意味著：過於強調強度被過於強調耐久性所代替也是錯誤的。

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未來對耐久性的看法

依我的觀點，前面敘述適當地選擇混凝土的組分，以及高質量的結構混凝土告訴我們所需要知道的就是為了保證在未來耐久的混凝土。材料主要就意味著膠凝材料，因為通常是硬化的水泥石承受劣化。即使在骨料、鋼筋也涉及劣化的情況，仍然是硬化水泥漿使侵蝕性介質、離子或二氧化碳從外部傳輸進入混凝土體內。在沒有外部介質捲入時，例如鹼-骨料反應中，水對反應的產生是重要的，如果混凝土很乾燥，沒有水能從外部進入混凝土體，鹼-骨料反應就不會繼續產生。所以正是混凝土的低滲透性是減小破壞性化學反應產生的關鍵。

然而我還想強調前面所選擇的術語：「高質量的結構混凝土」，在實驗室里製備質量好的混凝土完全不費力：環境溫度適宜、稱量準確、拌和設備良好、壓實仔細、養護在可以控制的濕度條件下進行。

在工地就不同了，無須詳細介紹現場工人面臨中的種種困難。與工廠里的工人不同，他們每幾個月要搬遷到另一個新工地。不知道是工作條件的限制，還是歷史的原因，他們沒有受過良好的培訓，與在工廠的工人不同。如果他們不清楚為什麼不要在模板里水平移動混凝土，因為會引起離析；如果不理解往混凝土裡多加點水是為了使其易於壓實；如果他們不知道用錘敲擊鋼筋調整位置帶來的結果；如果他們不站在無支撐的鋼筋上讓它移位等等，那麼他們為什麼還要做得更好些？此外，他知道：一旦混凝土澆注完，漏洞就被掩蓋了。

在許多國家裡，沒有公認混凝土工需要培訓、考試和認證。通常認為任何站在那裡無事乾的人都能直接就去澆注或搗實混凝土。我談這些的目的是今後我們要適當限制從事混凝土澆注的個人，我承認這不可能很快就做到，但是我們要在這個方向上努力而不拖延。一個辦法是納入合同條件，例如任何一群混凝土工，至少要有一個經認證合格的；否則承包商有責任進行罰款。一年之後，可以要求至少1/3的工人具有合格證書；逐漸消除沒有合格證的混凝土工，如同沒有不合格的焊接工人一樣。

這樣培訓混凝土工的改善，使得能夠採用正確的澆注方法、搗實技術、抹面操作、以及養護工作。依我的經驗，要獲得耐久的混凝土要求所有混凝土工接近完美地操作，這聽起來不像高技術建議；但什麼才是應用高技術方法呢？是拌和物配合比設計嗎，如果一種完美的拌和物沒有搗實，實際結構物的混凝土會不會滿是蜂窩麻面？答案很清楚。