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耐久性:混凝土永恒的話題
時間:2023-12-16    來源:中國建材報    分享:
此文為中國混凝土與水泥制品協會榮譽會長徐永模為中國教材報記者吳躍主編的《混凝土的耐久性誰來守護》一書所作的序

混凝土耐久性問題最早在歐美國家受到重視。各類鋼筋混凝土建筑與基礎設施在20世紀70年代開始廣泛出現各種混凝土耐久性問題,最突出的是海洋環(huán)境、凍融環(huán)境、碳化環(huán)境以及化工腐蝕環(huán)境中的混凝土建(構)筑物。筆者在20世紀80年代末承擔了原國家建材局基金項目,即“八五”期間海洋混凝土研究指南。那時的情況表明,我國海洋混凝土工程的耐久性問題非常突出,港工部門為此開展了大量調查研究和科研開發(fā)工作。之后,混凝土耐久性問題受到國家科技主管部門高度重視。進入21世紀后,除一批國家重點科研項目外,國家還在水泥和混凝土領域先后設立了4個“973”課題,都與混凝土耐久性相關,取得了一批科研成果。交通、鐵路、建筑主管部門在技術進步的基礎上制定了有關混凝土工程耐久性的設計標準。時至今日,兩代科技人員,數億元科研開發(fā)經費的投入,我國混凝土耐久性水平怎么樣了?我想,回答這個問題應該是《混凝土的耐久性誰來守護》這本書編者的初衷。

編者精心組織了在混凝土材料與工程各個領域研究耐久性的技術專家撰寫綜述報告,這本書可以說是一部有關耐久性的全景式綜述性報告。這些內容或深或淺地表述了不同領域的混凝土耐久性問題及其科技創(chuàng)新前沿,內容從混凝土用水泥膠凝材料到骨料,從外加劑到功能礦物材料,從普通混凝土到超高性能混凝土,從材料設計到施工養(yǎng)護,從材料防裂抗裂到結構防護、修補、增強,從預拌到預制混凝土,涵蓋了混凝土從原材料到結構工程全生命周期。

就筆者所知,盡管國內有不少關于混凝土耐久性的書籍,專題性多,但全景式的少。因此,這本書為我們提供了當下混凝土材料與工程中仍然存在的耐久性問題,以及為解決這些問題所開展的科研工作和取得的相關科研成果。不同作者在文中表述的方式和深度不同。例如,有的以文字表述為主,更多的是以試驗數據、圖表、照片證實觀點、提供依據。這些內容的集成,比較全面地為讀者呈現了混凝土工程耐久性問題的方方面面。大部分內容對其所論述的耐久性問題都做了歷史性回溯。因此,這本書對未能全面了解混凝土耐久性問題的年輕讀者來說,還具有“科普”的功能。


在現代混凝土的設計理論中,工作性、安全性(強度)和耐久性是3個互相關聯的重要性能。工作性要求新拌混凝土滿足施工要求,以實現所設計的混凝土強度和耐久性。強度是指定齡期(例如28天或60天)的混凝土材料強度,而耐久性要求則是混凝土結構在設計的服役期內,在環(huán)境作用下的性能劣化情況。因此,可以說,工作性和強度設計反映的都是早期能確定的混凝土性能,但進入服役期的混凝土結構,其所有性能都將在復雜外部環(huán)境作用下隨時間演變。由于實驗室不可能完全模擬實際服役環(huán)境和荷載情況,因此,盡管滿足混凝土耐久性設計要求,仍不能代替對實際耐久性的觀測和評價。從這個意義上講,工程實踐經驗是寶貴的,具有確定性。中華人民共和國成立后,我國建設的一批混凝土工程的服役期已達70年以上,改革開放以來的建設工程服役期長的也已達40年以上,我們應該對各類混凝土工程的實際耐久性表現進行深入調查研究,系統性歸納總結,希望在下一本講述混凝土耐久性的書中能看到更多的工程耐久性調查研究報告,這對提高我國混凝土工程耐久性具有重要意義。

當前,混凝土耐久性問題仍然是指所設計建造的混凝土建(構)筑物在達到設計的服役壽命之前就出現的劣化問題。如果說現在仍然是問題,那是因為我們還未能掌握混凝土材料在不同服役環(huán)境與荷載條件下性能演變的規(guī)律。但是,隨著我們對耐久性問題的深入研究,這些在服役生命周期內不該出現的耐久性問題會越來越少。筆者認為,混凝土材料科技工作者的使命是不斷創(chuàng)新發(fā)展性能更高、服役周期更長,而且在全生命周期意義上更綠色低碳的混凝土材料。隨著混凝土材料性能的不斷提高,我們能為混凝土工程耐久性提供的確定性指標會更高,因而可以設計更長服役生命周期的混凝土材料。所以,如果說耐久性是一個永恒的問題,那是因為我們對混凝土材料性能的提升沒有止境,所謂耐久性問題是相對于不斷提高的設計服役壽命來說的,比如說從當前的70年、100年上升到200年、500年甚至更長,這是將來關于混凝土耐久性研究的新目標。

除此以外,我們還應跳出混凝土看混凝土工程的耐久性問題??梢钥吹?,世界上鋼結構橋梁的服役期在100年以上的已不少,但這不是依靠鋼材本身的耐久性,而是依靠鋼材表面的防腐涂層實現的。試驗表明,如果我們對混凝土表面也附加防護層,混凝土工程耐久性會直接提升。實際上,這已不存在技術問題。從這本書中可以看到,混凝土表面防護在我國已是常用的工程技術。當然,本書中也有作者指出,這些保護混凝土的涂裝材料自身也存在耐久性問題。對于它們保護的混凝土而言,它們的功能相當于鋼結構電化學防腐中的“犧牲陽極”。事實上,沒有一種材料能夠“包打天下”。我們不僅要讓混凝土“強身健體”,也要考慮混凝土全生命周期的表面防護技術問題。這意味著我們必須承認,對于耐久性,混凝土工程界需要的是最佳技術經濟途徑?;炷敛牧蟿?chuàng)新無止境,混凝土工程耐久性問題將與時俱進。是為序。

——此文為中國混凝土與水泥制品協會榮譽會長徐永模為中國教材報記者吳躍主編的《混凝土的耐久性誰來守護》一書所作的序。


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