混凝土收縮裂縫的控制是長期困擾建筑界的技術(shù)難題。作者在工程實踐中對收縮裂縫進(jìn)行了十多年的應(yīng)用研究，提出了完美濕養(yǎng)護(hù)控制收縮裂縫的新方法，提出了高抗?jié)B防裂的最新抗裂理念，取得了顯著的防裂效果。收縮裂縫的形成實際上是應(yīng)力作用的結(jié)果，收縮裂縫的出現(xiàn)表明混凝土硬化不良。本文介紹了以抗裂抗?jié)B為核心的混凝土工程實踐創(chuàng)新成果，表達(dá)了控制收縮裂縫及提高硬化混凝土質(zhì)量的若干新理論、新觀點和新技術(shù)。指出實際施工中，普遍存在放任失水的現(xiàn)象，背離了混凝土正常生長發(fā)育的規(guī)律，背離了抗裂與抗?jié)B不可分割的辯證關(guān)系，是長期以來混凝土工程裂與滲質(zhì)量通病的根源所在。
收縮裂縫的控制被認(rèn)為是長期困擾建筑界的技術(shù)難題。現(xiàn)在我們認(rèn)為，收縮裂縫是可以控制的，而且也不難控制，關(guān)鍵是防裂觀念要轉(zhuǎn)變。以往認(rèn)為收縮裂縫是混凝土的收縮造成的，收縮是混凝土的材料特性。混凝土的收縮增大，就容易開裂。抗裂技術(shù)著力于減小、補償或抑制混凝土的收縮。作者在減小或補償收縮的抗裂實踐中經(jīng)歷了曲折，不得不改變防裂方向，并取得了顯著的防裂效果。由此作者認(rèn)為，質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土應(yīng)該是“無裂縫”、“零缺陷”的混凝土，應(yīng)該有很高的抗?jié)B性。混凝土抗?jié)B性能降低以及早期裂縫的產(chǎn)生，是因為配合比和施工養(yǎng)護(hù)工藝可能都不夠合理，背離了混凝土的生長發(fā)育規(guī)律和硬化規(guī)律的結(jié)果。這些新的觀點是在工程實踐中產(chǎn)生的。
1997年公司投產(chǎn)之初，泵送混凝土頻發(fā)的早期開裂現(xiàn)象，其普遍性和嚴(yán)重性出人意料，引起業(yè)界和社會的廣泛關(guān)注。業(yè)界一致認(rèn)為早期開裂是混凝土收縮過大造成的。減小收縮或補償收縮就成為當(dāng)時防裂的主方向。但不管配合比如何變化，早期裂縫總是難以控制，仍然是社會反映強烈的突出問題。已有文獻(xiàn)資料找不到針對性的解決方法。于是作者對早期裂縫的形成過程做了長時間的跟蹤觀察。逐漸發(fā)現(xiàn)裂縫形成的一些規(guī)律。根據(jù)這些規(guī)律，作者判斷，早期裂縫的形成乃混凝土失水所致。
于是與施工單位一起作了試驗：混凝土初凝前，二次抹壓之后立即覆蓋濕麻袋并接著澆水，防止混凝土失水。試驗立即見到成效：混凝土沒有開裂。后來的多次試驗也都沒有開裂，即使坍落度很大，防裂作用也很明顯。在上級主管部門的大力支持下，防止失水的防裂方法，逐步得到推廣，早期裂縫得到了有效的控制[1,2]。事實表明，混凝土的早期開裂確乃失水所致。
作者要求覆蓋物相互銜接，并且要“飽水”，才能防止混凝土失水。但實際施工中為了省錢、省時、省工，很難做到，因此開裂仍時有發(fā)生。于是作者進(jìn)一步思考：覆蓋只是減少了失水，還不能避免失水。“避免失水”是否比“減少失水”有更好的防裂效果呢？作者想到了即時水養(yǎng)護(hù)。只有即時水養(yǎng)護(hù)，才能避免混凝土失水。作者從理論上分析了即時水養(yǎng)護(hù)的可行性。1998年的上半年，花了半年多的時間作了即時水養(yǎng)護(hù)的各種試驗，效果都很好，硬化很正常，強度也很正常。即時水養(yǎng)護(hù)于1998年8月首次應(yīng)用于泵送混凝土現(xiàn)澆樓面板并取得成功，硬化正常，沒有發(fā)現(xiàn)任何可見裂縫。此后即時水養(yǎng)護(hù)多次在工程中應(yīng)用，包括大型承臺、地下室底板和樓面板等，無一開裂。實踐表明，“避免失水”確實比“減少失水”有更好的防裂效果。
作者同時也作了混凝土的抗?jié)B試驗研究。在以往的科研、教學(xué)和質(zhì)檢工作中，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)混凝土的抗?jié)B性能波動很大。混凝土公司剛剛成立的時候，即帶領(lǐng)試驗人員作了大量的抗?jié)B試驗，目的是為了保證今后可能大量施工的地下室等防水工程的質(zhì)量。由于當(dāng)時試驗室和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室都在建設(shè)中，臨時試驗室無保溫保濕設(shè)施，混凝土的抗?jié)B等級大起大落，較以往波動更大[1]。作者曾為之困惑不已，也倍感壓力。抗裂問題基本解決之后，作者突然想到：抗?jié)B等級波動如此之大，莫非也是因為混凝土失水所致？接下來的試驗證實了作者的推斷。抗?jié)B試件成型后立即養(yǎng)護(hù)，或二次抹壓后立即養(yǎng)護(hù)，防止混凝土失水，混凝土的抗?jié)B等級都達(dá)到了P30級以上的高抗?jié)B[1]。
由于即時養(yǎng)護(hù)，作者在混凝土抗裂、抗?jié)B的應(yīng)用研究中取得了重大進(jìn)展，突破了以往抗裂、抗?jié)B的傳統(tǒng)理念，明確并樹立了混凝土配合比的拌合用水在混凝土澆筑成型后不可以損失的觀念。即時養(yǎng)護(hù)是工程應(yīng)用系列研究成果以及新觀點形成的起點。
2 工程實踐的最新研究成果
以下的研究成果是參加工程實踐以后，理論緊密聯(lián)系實際的結(jié)果。它的產(chǎn)生過程，也是它的應(yīng)用過程。實際工程是直接的和客觀的鑒定者。
（1）實現(xiàn)了混凝土抗?jié)B技術(shù)的重大突破。抗?jié)B技術(shù)的突破性進(jìn)展表現(xiàn)在以下幾方面：①發(fā)現(xiàn)了混凝土高抗?jié)B的形成規(guī)律，無需添加任何抗?jié)B的特種材料，只采用常規(guī)材料，混凝土的抗?jié)B等級都可以達(dá)到P30級以上的高抗?jié)B[1,3]；②混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B，正常硬化條件下只要3d~7d，無需28d[3]；③對混凝土的抗?jié)B構(gòu)成機理做出了科學(xué)的解釋[4]，提出了混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B必須滿足的三個基本條件[3]。遵從這三個基本條件，現(xiàn)在的混凝土都可以實現(xiàn)高抗?jié)B，為抗?jié)B混凝土從特種混凝土向通用混凝土轉(zhuǎn)變、為實際工程全面實現(xiàn)高抗?jié)B創(chuàng)造了條件。
（2）實現(xiàn)了混凝土抗裂技術(shù)的重大進(jìn)展。抗裂技術(shù)的重大進(jìn)展又表現(xiàn)在以下幾方面：①一般情況下無需添加抗裂的特種材料，只采用常規(guī)材料，可以實現(xiàn)對收縮裂縫的有效控制；②發(fā)現(xiàn)了混凝土抗裂與抗?jié)B之間存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系，提出了高抗?jié)B防裂的最新抗裂理念[3]；③提出了防裂的總原則、防裂的理論依據(jù)、防裂的時間原則以及防裂的具體操作方法[5]。有了這些原則和方法，收縮裂縫的控制技術(shù)就變得十分明確，我們的防裂工作就可以變被動為主動，從而實現(xiàn)對收縮裂縫的有效控制；④形成了全天候、全方位的收縮裂縫控制新技術(shù)。即無論是高溫暴曬天氣，還是低溫干燥天氣，無論是高空作業(yè)，還是大風(fēng)地域作業(yè)，無論是薄壁構(gòu)件，還是大體積混凝土，只要遵從上述的防裂原則和方法，就可以實現(xiàn)對收縮裂縫的有效控制；⑤實現(xiàn)了混凝土抗收縮開裂復(fù)雜問題簡單化。高抗?jié)B防裂可以不細(xì)分以往收縮理論確定的收縮種類和造成收縮增大的諸多原因，而把拌合水損失看作是收縮開裂的總源頭。混凝土澆筑成型后，只要有效防止拌合水損失，混凝土就可以實現(xiàn)高抗?jié)B，就可以有效防止開裂。
（3）提出了完美濕養(yǎng)護(hù)的概念，提出了完美濕養(yǎng)護(hù)的三大原則[6]。完美濕養(yǎng)護(hù)順應(yīng)了混凝土的生長發(fā)育規(guī)律和硬化規(guī)律，是混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B的保證條件[3]，是科學(xué)合理的混凝土施工養(yǎng)護(hù)新工藝。實際施工中，可以根據(jù)濕養(yǎng)護(hù)的完美程度，判定施工養(yǎng)護(hù)工藝操作的合理程度，據(jù)此評估硬化混凝土的質(zhì)量。
（4）論證了現(xiàn)在的混凝土都可以實現(xiàn)高抗?jié)B，指出抗?jié)B混凝土應(yīng)是通用混凝土而不應(yīng)再是特種混凝土[2,3]。論證的方法是，先經(jīng)過理論分析，再用試驗結(jié)果證實[3]。指出應(yīng)在實際工程中全面實現(xiàn)混凝土的高抗?jié)B，利用高抗?jié)B進(jìn)行防裂，才能全面提高建筑質(zhì)量，提高建筑物的安全性和使用壽命。這一論證為實際工程全面實現(xiàn)混凝土的高抗?jié)B提供了可行性。
（5）論證了混凝土抗裂與抗?jié)B之間存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系[2,3]，混凝土配合比的拌合用水是將兩者聯(lián)系起來的唯一橋梁。拌合水損失，這道橋梁就被中斷，抗裂與抗?jié)B就被割裂，收縮裂縫就難以控制；拌合水不損失，混凝土就容易實現(xiàn)高抗?jié)B和防裂。這一論證為解決長期困擾建筑界的技術(shù)難題提供了新的思路。同時指出，正是由于抗裂與抗?jié)B長期被割裂，對一般工程只要求抗裂，不要求抗?jié)B，這才是混凝土工程裂與滲質(zhì)量通病的根源所在。
（6）論證了混凝土的各種性能與抗?jié)B性的關(guān)系，指出抗?jié)B性是混凝土最重要的性能[7]。因為混凝土的抗?jié)B性反映了充水空間被水化產(chǎn)物填充的密實程度和完全程度，而充水空間被填充的密實程度和完全程度又決定了硬化混凝土幾乎所有的性能。容易實現(xiàn)高抗?jié)B的混凝土，其拌合物的性能及硬化混凝土的各種性能都得到提高，耐久性提高。
（7）對混凝土的生長發(fā)育規(guī)律和硬化規(guī)律進(jìn)行了研究，提出了混凝土的水化產(chǎn)物填充理論[4]。混凝土的生長發(fā)育和正常硬化都遵循著一定的規(guī)律，實際工程不能背離這些規(guī)律。高抗?jié)B的三個基本條件滿足了這些規(guī)律。高抗?jié)B防裂的實現(xiàn)表明混凝土發(fā)育正常，硬化質(zhì)量優(yōu)良。而混凝土抗?jié)B性能降低以及可見不可見收縮裂縫的形成，表明混凝土硬化不良，發(fā)育不良。
（8）對混凝土的體積穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，提出了混凝土的體系平衡理論[8]。指出混凝土的體積穩(wěn)定性，僅從材料學(xué)的角度研究是不夠的。混凝土的體積穩(wěn)定問題，實際上是混凝土在環(huán)境中的體系平衡問題。體系平衡則體系穩(wěn)定，混凝土體積也穩(wěn)定；體系不平衡則體系不穩(wěn)定，混凝土體積也不穩(wěn)定。處于平衡狀態(tài)的混凝土體系，總是要受到不平衡因素的干擾。只有排除不平衡因素的干擾，提高體系抗不平衡因素干擾的能力，才能保持混凝土體積的穩(wěn)定，提高其抗裂能力。
（9）提出了混凝土配合比合理性的評價方法[3,9]。高耐久性是人們追求的混凝土最終質(zhì)量目標(biāo)，只有能夠?qū)崿F(xiàn)高抗?jié)B的混凝土，才有可能獲得高的耐久性。故以能否實現(xiàn)高抗?jié)B作為混凝土配合比合理性的評價方法，是科學(xué)實用的評價方法。
（10）提出了硬化混凝土缺陷的分類方法[9]。硬化混凝土缺陷的主要表現(xiàn)形式是不可見的連通的毛細(xì)孔隙缺陷以及可見與不可見裂縫，宏觀上表現(xiàn)為混凝土抗?jié)B性能降低和開裂。這些缺陷是混凝土耐久性降低的根源。根據(jù)不同的形成機理將這些缺陷分為兩類：先天缺陷和后天缺陷。先天缺陷是由于配合比不合理造成的，后天缺陷是由于施工養(yǎng)護(hù)工藝不合理造成的。這樣的分類方法有利于從混凝土的生產(chǎn)和施工對缺陷分別進(jìn)行控制。如果配合比合理，施工養(yǎng)護(hù)工藝也合理，我們就有可能得到“無裂縫”、“零缺陷”的質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土，使混凝土工程裂與滲的質(zhì)量問題得到根治。
3 混凝土收縮裂縫控制的新觀點
（1）混凝土收縮裂縫的控制，主要的不是減小或補償混凝土的收縮，而是要控制混凝土的收縮內(nèi)應(yīng)力。
傳統(tǒng)的收縮理論認(rèn)為，收縮是混凝土的材料特性，混凝土收縮是造成收縮開裂的主要原因。要控制收縮裂縫，主要方法是減小、補償或抑制混凝土的收縮。這一理論我們可稱之為材料收縮理論。按照材料收縮理論，混凝土的收縮受到約束，便會產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土的實時抗拉應(yīng)力時，混凝土便會開裂。而沒有約束的收縮稱為自由收縮，自由收縮混凝土是不會開裂的。按照材料收縮理論，混凝土的收縮形成在先，應(yīng)力產(chǎn)生在后，混凝土的收縮屬于主動收縮，因此采用減小收縮或補償收縮的防裂方法，理論上是合理的。
以往人們對混凝土的收縮規(guī)律進(jìn)行了大量的研究，報道了很多造成收縮增大的原因，容易造成收縮開裂。但是，“收縮造成開裂”卻很難解釋實際工程中的一些現(xiàn)象：同一個攪拌站生產(chǎn)的混凝土，原材料和配合比都相同，坍落度也相同，同一天施工，其收縮值應(yīng)該相同，為什么有的工地開裂了，而且開裂比較嚴(yán)重，而有的工地卻完全沒有開裂呢？為什么收縮小（坍落度小）的混凝土開裂了，而收縮大（坍落度大）的混凝土反而沒有開裂呢？為什么補償收縮的混凝土開裂了，而沒有補償收縮的混凝土反而沒有開裂呢？這些現(xiàn)象不是個別的偶然現(xiàn)象，而是在不同的施工隊伍中比較容易出現(xiàn)的現(xiàn)象。
作者在攪拌站成立之初的抗裂實踐中，對這些現(xiàn)象也深感困惑。直到后來明確了早期裂縫是因為混凝土失水過多所致，并對這一機理進(jìn)行了深入研究，才重新認(rèn)識了混凝土收縮裂縫形成的全過程，如圖1[5]所示。
圖1明顯表示，收縮裂縫形成過程中，是收縮應(yīng)力形成在先，混凝土的收縮產(chǎn)生在后，是應(yīng)力迫使混凝土收縮。因此混凝土的收縮是被動的，而不是主動的。如果把這種收縮理論稱為應(yīng)力收縮理論，其與材料收縮理論最大的不同點是收縮與收縮應(yīng)力孰先孰后的問題。應(yīng)力收縮理論認(rèn)為應(yīng)力是造成混凝土收縮開裂的主要原因，只有找到應(yīng)力源，采取有效措施消除或減小應(yīng)力的產(chǎn)生，這才是最有效的防裂方法。
（2）控制混凝土的收縮裂縫，應(yīng)是以不可見裂縫和不可見孔隙缺陷為控制目標(biāo)，而不是以可見裂縫或可見有害裂縫為控制目標(biāo)。
長期以來，對硬化混凝土的質(zhì)量評估，都是以可見裂縫或可見有害裂縫為控制目標(biāo)。只要不出現(xiàn)可見裂縫，或可見裂縫比較輕微，在“無害”范圍內(nèi)，就認(rèn)為硬化混凝土的質(zhì)量很好。但大量的工程現(xiàn)實表明，以可見裂縫或可見有害裂縫為控制目標(biāo)，就很難控制不出現(xiàn)可見裂縫，很難將裂縫控制在“無害”的范圍內(nèi)。
從高抗?jié)B防裂的角度，硬化混凝土即使沒有發(fā)現(xiàn)可見裂縫，也不能說明它的質(zhì)量是好的。混凝土澆筑成型后及硬化階段如果不能有效防止失水，混凝土表面和內(nèi)部都存在大量連通的毛細(xì)孔隙缺陷，使混凝土的抗?jié)B性能降低；由于毛細(xì)孔的應(yīng)力作用，或已經(jīng)產(chǎn)生不可見裂縫。這些失水缺陷在混凝土內(nèi)積蓄著內(nèi)應(yīng)力，混凝土的體系成為不穩(wěn)定的體系。連通的毛細(xì)孔隙和不可見裂縫，將加劇混凝土的中后期失水，產(chǎn)生新的應(yīng)力，前后應(yīng)力疊加，不可見裂縫很容易擴展成為可見裂縫。工程中很多混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束時沒有開裂，但半個月以后，或一兩個月以后陸續(xù)出現(xiàn)裂縫，就是這個道理。
混凝土的可見裂縫是由不可見裂縫擴展而來的，不可見裂縫又是由連通的毛細(xì)孔隙缺陷產(chǎn)生的收縮應(yīng)力引發(fā)的。要控制混凝土的可見裂縫，就應(yīng)控制不可見裂縫的形成；要控制不可見裂縫的形成，就應(yīng)控制連通的毛細(xì)孔隙缺陷。這就是從源頭上控制的防裂方法。高抗?jié)B的實現(xiàn)，表明混凝土中的毛細(xì)孔隙已經(jīng)被水化產(chǎn)物切斷，使之成為對外封閉、各自獨立的孔，或極少連通的孔，從而消除或極大地減小了收縮應(yīng)力產(chǎn)生的條件，大大提高了混凝土的抗裂能力。
（3）在學(xué)術(shù)界和工程界最先明確提出了“混凝土配合比的拌合用水在混凝土澆筑密實成型后不可以損失”的學(xué)術(shù)觀點。
混凝土配合比的拌合用水是混凝土的重要組成部分，它在混凝土中有三大作用：①膠凝材料水化反應(yīng)的需要；②拌合物施工流動性的需要；③維持混凝土體系的平衡，保持混凝土體積穩(wěn)定的需要。前兩個作用人們已經(jīng)十分熟悉，但后一個作用還未引起人們的注意，尚未得到重視。
以往觀念認(rèn)為，由于硅酸鹽水泥完全水化的理論水灰比只有0.227，實際工程中的混凝土配合比，現(xiàn)場攪拌的普通混凝土的水灰比一般在0.5以上，現(xiàn)在的商品混凝土、高性能混凝土的水膠比一般也在0.3以上，多余的水完全是施工流動性的需要。因此，混凝土密實成型以后，這多余的水勢必會蒸發(fā)出來，造成混凝土中大量的毛細(xì)孔隙缺陷的存在是難免的，正常的。
這一觀念的形成是因為對混凝土的生長發(fā)育規(guī)律缺乏研究、尚未摸清混凝土的硬化規(guī)律的結(jié)果。正是由于混凝土失水，連續(xù)的失水在混凝土中形成失水通道，成為收縮內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的母體，混凝土收縮。大量的失水通道在混凝土內(nèi)積蓄著很高的應(yīng)力，使混凝土體系成為不穩(wěn)定的體系，混凝土的體積也因此變得不穩(wěn)定。拌合水損失是混凝土抗?jié)B性能降低和收縮裂縫形成的直接原因。因此，拌合水在混凝土密實成型以后不可以損失。混凝土不失水，水化產(chǎn)物才可以將充水空間完全填充密實，使混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B。高抗?jié)B混凝土內(nèi)部缺陷小，內(nèi)應(yīng)力小，混凝土體系就成為穩(wěn)定的體系。
（4）施工中要嚴(yán)控拌合水不得損失，不應(yīng)放任混凝土失水。
混凝土失水就會產(chǎn)生缺陷，缺陷的嚴(yán)重程度視乎失水的多少。要實現(xiàn)硬化混凝土的“零缺陷”，從澆筑成型開始，嚴(yán)控拌合水不得損失。對失水的混凝土，初凝前必須采取有效措施將缺陷徹底消除，之后防止混凝土繼續(xù)失水，就可以很好地防裂，實現(xiàn)“零缺陷”。
現(xiàn)在實際工程中普遍存在放任失水的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土收縮裂縫問題“剪不斷，理還亂”。很多施工單位仍采用澆水養(yǎng)護(hù)，這是典型的放任失水現(xiàn)象。每天澆水3~5次，不利的氣候環(huán)境下，其保濕時間大約只有2~3小時。假如這段時間內(nèi)混凝土不失水，那么每天有超過20小時混凝土都處于失水狀態(tài)，這就是商品混凝土推廣之初早期裂縫頻發(fā)的直接原因。現(xiàn)在澆水養(yǎng)護(hù)次數(shù)增加了，時間延長了。但澆水養(yǎng)護(hù)不能有效防止拌合水損失，早期裂縫總難以控制。氣候與環(huán)境條件不同，失水的程度不同，裂縫也時輕時重。
為了防止失水，建議采用覆蓋或蓄水養(yǎng)護(hù)的方法。覆蓋物最好有良好的吸水性，并且相互銜接，養(yǎng)護(hù)過程中覆蓋物要“飽水”（腳踩覆蓋物有水流淌），才能有效防止失水。如果混凝土已經(jīng)失水，則初凝前必須采取二次抹壓或二次振動工藝，將失水缺陷徹底消除，緊接著對混凝土立即加以覆蓋。抹壓覆蓋完成后，也可以蓄水養(yǎng)護(hù)。只有這樣嚴(yán)密操作，才能有效防止混凝土失水，收縮裂縫才能得到有效控制。
我們明確拌合水損失是收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因，因此要注意混凝土澆筑成型后的失水方式。混凝土可能存在不同的失水方式，同一構(gòu)件甚至可能存在多種失水方式。對于暴露面大的混凝土，失水的主要方式是蒸發(fā)失水，按照上述方法操作即可以防裂。對于剪力墻、結(jié)構(gòu)梁等直立薄壁構(gòu)件或懸掛構(gòu)件，除了蒸發(fā)失水外，還存在模板吸水、重力失水等失水方式［5］，并且在混凝土硬化前，其主要的失水方式為后二者。采用低坍落度、避免混凝土泌水離析是防止重力失水的有效方法。消除模板吸水和重力失水所形成的混凝土缺陷，最好采用初凝前的二次振動。模板吸水和重力失水造成的混凝土缺陷，同樣在混凝土中積蓄著應(yīng)力，是很多施工單位反映對剪力墻的養(yǎng)護(hù)很到位，但剪力墻還是要開裂的重要原因。對于厚大結(jié)構(gòu)的大體積混凝土，還要注意水化熱的熱應(yīng)力將加速混凝土的失水。大體積混凝土防止失水、防止開裂最好的養(yǎng)護(hù)方法是對混凝土采取即時水養(yǎng)護(hù)或二次抹壓覆蓋完成后立即蓄水養(yǎng)護(hù)。
實際施工中，判斷一種養(yǎng)護(hù)工藝是不是合理，能不能有效控制混凝土的收縮開裂，就看是不是能夠有效防止混凝土失水，是不是能夠有效將失水缺陷徹底消除。凡能夠有效防止混凝土失水和徹底消除失水缺陷的方法和措施，都屬于完美濕養(yǎng)護(hù)的范疇。
（5）要遵循裂縫控制的完美濕養(yǎng)護(hù)時間原則。
完美濕養(yǎng)護(hù)的時間原則是：“濕養(yǎng)護(hù)7天，關(guān)鍵前3天，最關(guān)鍵第1天”。這一原則是從工程實踐中總結(jié)出來的，也符合膠凝材料的水化硬化規(guī)律。這一原則對于混凝土的早期裂縫控制非常重要。因為澆筑后的第1天，是混凝土的充水空間剛剛開始被水化產(chǎn)物填充、但還遠(yuǎn)沒有被完全填充、最容易失水的一天。如果放任失水，混凝土就可能因失水過多，形成嚴(yán)重的缺陷。如果第1天的失水缺陷過于嚴(yán)重，那么1天之后的養(yǎng)護(hù)不管再怎么充分，實際上已很難彌補；同時，第1天也是水化產(chǎn)物生長發(fā)育最快的一天，第1天不失水，不發(fā)生水的遷移，就給水化產(chǎn)物切斷毛細(xì)孔通道、實現(xiàn)充水空間的完全填充創(chuàng)造了條件。所以第1天一定不能夠失水，是收縮裂縫控制最關(guān)鍵的一天。混凝土在正常硬化溫度下，3d強度一般可達(dá)28d強度的40%~60%左右，如果配合比合理，混凝土3d就可以實現(xiàn)高抗?jié)B，表明前3天是混凝土水化產(chǎn)物生長的極盛時期。這期間混凝土不失水，其充水空間就容易被水化產(chǎn)物完全填充密實，使混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B，同時取得顯著的防裂效果。所以提高硬化混凝土質(zhì)量關(guān)鍵是前3天。一定要采取有效措施，防止拌合水損失。7d強度一般為28d強度的65%~85%，如果能維持混凝土7d不失水，混凝土將更密實，高抗?jié)B的可靠性提高，混凝土的耐久性質(zhì)量也進(jìn)一步提高。
（6）不是防滲必須抗裂，而是防裂必須抗?jié)B。
抗裂防滲，是從材料學(xué)的角度，通過提高混凝土的抗裂能力而達(dá)到防止?jié)B漏的目的。這種觀點認(rèn)為，混凝土的抗?jié)B性能再好，一旦開裂，混凝土也就失去了整體防水功能。因此，要提高混凝土的防滲能力，就必須提高它的抗裂能力。“抗裂是抗?jié)B的前提”，“抗裂比抗?jié)B更重要”。這一觀點的形成，是因為人們尚未認(rèn)識混凝土的抗裂與抗?jié)B之間存在著聯(lián)系，抗裂與抗?jié)B被割裂的結(jié)果。抗裂不抗?jié)B，由于混凝土抗?jié)B性能降低，混凝土內(nèi)部存在著大量連通的孔隙缺陷，這些連通的孔隙缺陷就成為收縮內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的母體。由于內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和積蓄，使收縮裂縫的控制變得困難。只有通過高抗?jié)B才能切斷毛細(xì)孔通道，消除或極大地減小收縮內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的條件。所以高抗?jié)B防裂認(rèn)為，混凝土要防裂就必須抗?jié)B，不抗?jié)B則難以防裂。
（7）膨脹混凝土也必須要實現(xiàn)高抗?jié)B才能防裂。
膨脹混凝土的應(yīng)用，是在混凝土中加入膨脹組分，使混凝土在硬化期間產(chǎn)生一定的膨脹，以抵消或補償混凝土的收縮，得到一種無收縮或收縮很小的混凝土，借此提高混凝土的抗裂能力。從其應(yīng)用原理來看，顯然是服從于材料收縮理論。但膨脹混凝土使用過程中也不乏開裂的案例，應(yīng)用材料收縮理論很難做出合理的解釋，因而也很難提高人們對膨脹抗裂的信心。實際上，膨脹混凝土也服從高抗?jié)B防裂的規(guī)律，膨脹混凝土也必須要實現(xiàn)高抗?jié)B才能防裂。如果膨脹混凝土澆筑成型以后拌合水損失，同樣存在失水通道，存在連通的毛細(xì)孔隙缺陷，存在內(nèi)應(yīng)力。失水越嚴(yán)重，內(nèi)應(yīng)力積蓄越高，膨脹混凝土就很難逃脫開裂的命運了。因此，膨脹混凝土也需要完美濕養(yǎng)護(hù)。只有實行完美濕養(yǎng)護(hù)，膨脹混凝土才能實現(xiàn)高抗?jié)B，才能發(fā)揮它的抗裂作用。
（8）混凝土的體積穩(wěn)定性僅從材料學(xué)角度研究是不夠的，應(yīng)放到系統(tǒng)中去研究，從混凝土在環(huán)境中的體系平衡來把握。
人們都很重視混凝土的體積穩(wěn)定性，認(rèn)為混凝土之所以容易收縮，容易開裂，是因為混凝土的體積不穩(wěn)定。如果體積穩(wěn)定，混凝土的抗裂能力就強，不容易開裂。這是從材料學(xué)的角度研究混凝土的材料特性。
實踐表明，混凝土的體積穩(wěn)定性僅從材料學(xué)的角度研究是不夠的。這種研究只注意了環(huán)境影響的結(jié)果，沒有注意環(huán)境影響的過程，而不同的過程其結(jié)果可能是不一樣的。例如，一般認(rèn)為，高性能混凝土拌合物的體積穩(wěn)定性較好，但是高性能混凝土失水后也容易發(fā)生早期開裂。同樣的混凝土，失水則裂，不失水則不裂，怎么評定它的體積穩(wěn)定性呢？混凝土的體積是否穩(wěn)定，實際上是混凝土在環(huán)境中的體系平衡問題。體系平衡，體積才能穩(wěn)定。處于平衡狀態(tài)的混凝土，失水后，缺陷產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使體系偏離原來的平衡，體系開始變得不穩(wěn)定。失水越多，缺陷越嚴(yán)重，內(nèi)應(yīng)力積蓄越高，體系越不穩(wěn)定，由此混凝土的體積也越不穩(wěn)定。同樣地，存在連通缺陷的混凝土，環(huán)境有害介質(zhì)容易侵入混凝土內(nèi)部，使水化產(chǎn)物受蝕變質(zhì)，產(chǎn)生膨脹，膨脹應(yīng)力也將干擾體系的平衡，混凝土體積變得不穩(wěn)定，容易發(fā)生膨脹變形而破壞。如果在混凝土的生長發(fā)育階段實現(xiàn)高抗?jié)B，就不存在連通的孔隙缺陷，最大限度地減小了收縮內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，混凝土體系就成為良好的平衡體系。體系穩(wěn)定，混凝土體積也就穩(wěn)定，由此混凝土的抗裂能力得到增強。
所以，要保持混凝土體積的穩(wěn)定，不僅僅是混凝土材料本身的體積穩(wěn)定問題，重要的是實現(xiàn)高抗?jié)B，提高體系抗不平衡因素干擾的能力，保持混凝土在環(huán)境中的體系平衡，才能保持混凝土體積的穩(wěn)定。
（9）混凝土中后期的收縮裂縫控制，同樣要通過高抗?jié)B來進(jìn)行防裂。
混凝土中后期的抗裂能力，與早期的抗?jié)B抗裂能力密切相關(guān)。早期實現(xiàn)了高抗?jié)B的混凝土，沒有裂縫，沒有連通的孔隙缺陷，內(nèi)部應(yīng)力小。高抗?jié)B大大減緩了中后期拌合水的損失。中后期失水少，產(chǎn)生的應(yīng)力也小，前后疊加的應(yīng)力就很小，由此大大提高了混凝土中后期的抗裂能力。早期抗?jié)B性能差的混凝土，存在大量連通的毛細(xì)孔隙缺陷，或者還存在可見與不可見裂縫，混凝土內(nèi)積蓄著很高的應(yīng)力。這些裂縫和孔隙缺陷又加劇了中后期拌合水的損失。中后期損失的拌合水，主要為附著水、層間水和結(jié)晶水，同樣會引起混凝土的充水空間變形，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，抗?jié)B性能差的混凝土，前后的應(yīng)力都大，由于應(yīng)力的疊加，混凝土中后期的開裂就很難避免了。
所以，混凝土配合比的拌合用水，在混凝土的生長發(fā)育早期不可以損失，在混凝土的中后期同樣不可以損失。要提高混凝土中后期的抗裂能力，首先要提高其早期的抗裂能力，在混凝土的硬化期間實現(xiàn)高抗?jié)B。其次，要保持混凝土在中后期始終處于高抗?jié)B的狀態(tài)。最好對混凝土表層利用特種材料進(jìn)行封閉處理，或?qū)炷镣饧颖Ｗo(hù)層，以阻止內(nèi)部拌合水的損失及外部環(huán)境介質(zhì)的侵入。致密的外層及后續(xù)水化產(chǎn)物對充水空間的不斷填充，使混凝土長期處于高抗?jié)B的狀態(tài)，混凝土的體系就成為長期穩(wěn)定的、具有高平衡度的平衡體系，將大大提高混凝土中后期收縮裂縫的控制能力。
4 提高硬化混凝土質(zhì)量的新觀點
從事混凝土施工操作多年的一線人員，都知道高抗?jié)B的預(yù)拌混凝土與現(xiàn)場攪拌的普通混凝土硬化后質(zhì)量上的差別。一港資企業(yè)廠房有30多根柱子，C25混凝土，完成一半后，由于某種原因，混凝土供應(yīng)由現(xiàn)場攪拌轉(zhuǎn)為預(yù)拌混凝土。后因柱子偏高，需要人工打掉部分柱頭。香港老板觀看了兩種混凝土柱頭被打掉的過程。操作工左手執(zhí)鋼釬，右手揮榔頭。鋼釬響處，現(xiàn)場攪拌的普通混凝土一塊一塊往下掉，錘擊鋼釬聲音沉悶，看不到火花；高抗?jié)B的預(yù)拌混凝土，錘擊聲音清脆，鋼釬擊打混凝土后立即彈開，火花四濺。在混凝土表面同一個點擊打幾十下，打成一個淺洞，混凝土也沒有往下掉。用操作工的話說，這種混凝土“特別韌”。香港老板看到這種場景后，對施工單位提出要求，指定今后必須使用這種預(yù)拌混凝土。某小區(qū)要打掉地下車道一個過高的門頂，C30混凝土，兩名操作工足足打了兩天，兩手都蹭出了血泡。據(jù)操作工反映，同樣體積的現(xiàn)場攪拌混凝土，不到半天就可以打掉。類似的例子很多，詢問過不同的操作工，他們的體會完全一致：最不愿意打高抗?jié)B混凝土的樁頭、柱頭，即使比現(xiàn)場攪拌的普通混凝土多付三倍的工錢，他們也不愿意打這種混凝土。高抗?jié)B防裂促進(jìn)了地區(qū)建筑質(zhì)量的提高。有業(yè)主反映，即使房價高一些，也愿意購買這種質(zhì)量放心的商品房。
混凝土高抗?jié)B防裂的硬化質(zhì)量得到了社會的普遍認(rèn)同。
混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B必須滿足的三個基本條件[3]，反映了配合比的合理性和施工養(yǎng)護(hù)工藝的合理性。也就是說，提高硬化混凝土質(zhì)量必須要有合理的配合比和合理的施工養(yǎng)護(hù)工藝。上一節(jié)討論了滿足混凝土正常生長發(fā)育需要的工藝條件，是提高硬化混凝土質(zhì)量合理的工藝措施。本節(jié)繼續(xù)討論與硬化混凝土質(zhì)量和耐久性相關(guān)的一些新觀點。
（1）巖石風(fēng)化的啟示：只有實現(xiàn)了高抗?jié)B的混凝土，才能稱得上質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土。
以前，人們以為天然巖石是亙古不變的。現(xiàn)在我們知道，大自然通過對巖石的風(fēng)化和剝蝕，可以將高山夷為平地。大自然對巖石的風(fēng)化作用分為物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化，所有處于地表條件下的巖石都會風(fēng)化。但風(fēng)化有難易快慢之分，差別很大。巖石的風(fēng)化速率與氣候條件和環(huán)境條件、與巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān)，也與巖石本身的抗?jié)B透能力有關(guān)。抗?jié)B性能差的巖石，在不利的氣候及環(huán)境條件下，由于環(huán)境介質(zhì)的物理和化學(xué)作用而分解，分解層向巖石的縱深發(fā)展可形成巨厚的風(fēng)化層。當(dāng)風(fēng)化層被風(fēng)雨、冰雪等剝蝕之后，新的巖層被暴露出來，加速了巖石的風(fēng)化。但是有些巖石十分堅固，其組成礦物的溶解性極小，抗?jié)B透能力很強，風(fēng)雨及環(huán)境有害介質(zhì)都不能侵入巖石內(nèi)部，只能在巖石表面進(jìn)行微風(fēng)化。這些巖石可以抵擋數(shù)百年的風(fēng)化剝蝕而不碎裂。
混凝土是一種人造巖石，具有天然巖石相似的性質(zhì)。相對于天然巖石而言，其生長發(fā)育周期極短，如果不滿足其生長發(fā)育必須滿足的基本條件，混凝土內(nèi)部容易形成比天然巖石更多的缺陷。抗?jié)B性能降低則是缺陷的主要表現(xiàn)形式。混凝土收縮裂縫的形成就源于連通毛細(xì)孔隙缺陷的生成，源于抗?jié)B性能的降低。由于抗?jié)B性差，環(huán)境有害介質(zhì)容易滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部，降低了混凝土的抗腐蝕性，使混凝土在自然環(huán)境下比天然巖石更容易“風(fēng)化”和“剝蝕”。因此，混凝土抗?jié)B性能降低是混凝土耐久性降低的根源。以往都是以可見裂縫或可見有害裂縫為硬化混凝土質(zhì)量的控制目標(biāo)，但沒有裂縫的混凝土，其質(zhì)量未必優(yōu)良。混凝土不但要實現(xiàn)“無裂縫”，還要實現(xiàn)“零缺陷”，才是質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土。高抗?jié)B防裂使硬化混凝土“無裂縫”、“零缺陷”成為可能。混凝土實現(xiàn)了高抗?jié)B防裂，提高了抗腐蝕能力，提高了耐久性，才稱得上是質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土。
（2）只有實現(xiàn)高抗?jié)B防裂，才能提高硬化混凝土的抗碳化性能和護(hù)筋性能。
現(xiàn)代建筑中，混凝土離不開鋼筋，就像肌肉離不開骨頭一樣。混凝土有了鋼筋的配合，鑄造了現(xiàn)代建筑的輝煌。現(xiàn)代建筑的壽命，取決于混凝土的耐久性和鋼筋的耐久性。鋼筋的耐久性則取決于混凝土保護(hù)鋼筋不生銹的能力。鋼筋表面的純化膜只有在堿性環(huán)境下才能穩(wěn)定存在，因此混凝土的抗碳化性能得到了人們的重視，是混凝土耐久性的重要指標(biāo)。人們普遍認(rèn)為混凝土的抗碳化性能取決于混凝土中的堿度，故近年來大摻量摻合料混凝土的抗碳化問題引起了關(guān)注，認(rèn)為粉煤灰和礦粉的大量摻入降低了混凝土的抗碳化能力。
作者認(rèn)為，混凝土的抗碳化能力固然與混凝土中的堿度，即與混凝土中的水泥用量有關(guān)，但也與混凝土的抗?jié)B能力有關(guān)，關(guān)鍵還是混凝土的抗?jié)B性。如果混凝土的抗?jié)B性很差，環(huán)境中的CO2很容易滲透進(jìn)入混凝土，混凝土中的堿度再高，也有消耗殆盡的時候。因此，不管混凝土的水泥用量多少，或摻合料摻量多少，要提高混凝土的抗碳化能力，關(guān)鍵是提高混凝土的抗?jié)B性。為了驗證這一推斷，作者專門做了試驗。123kg/m3的水泥用量，300kg/m3的摻合料，連同水泥中的混合材，混凝土中的摻合料摻量達(dá)到76.7%，由于混凝土7d達(dá)到了P30級以上的高抗?jié)B，混凝土136d自然碳化的深度為0。而水泥用量220kg/m3的混凝土，由于抗?jié)B性能差，39d自然碳化深度達(dá)到6mm[10]（表1）。實際工程中也出現(xiàn)了272kg/m3水泥用量的混凝土，28d 的自然碳化深度達(dá)到2~5mm[10]。質(zhì)監(jiān)部門在長期的建筑質(zhì)量跟蹤檢測中，肯定了高抗?jié)B混凝土的碳化深度很小。生產(chǎn)試驗和工程實際都驗證了作者的推斷。
（3）混凝土的生產(chǎn)和施工滿足了高抗?jié)B的三個基本條件[3]，就可以提高硬化混凝土的質(zhì)量。
“混凝土的充水空間要足夠小”和“膠凝材料要有足夠填充充水空間的水化產(chǎn)物”，是混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B必須滿足的一、三基本條件。基本條件二完美濕養(yǎng)護(hù)則是高抗?jié)B的保證條件。基本條件一、三反映了配合比的合理性，基本條件一、二反映了施工養(yǎng)護(hù)工藝的合理性。在進(jìn)行配合比設(shè)計時，要辯證地看待高抗?jié)B的一、三基本條件，協(xié)調(diào)好兩者的關(guān)系。①如果完美濕養(yǎng)護(hù)條件下混凝土3~7d實現(xiàn)了高抗?jié)B，我們就說配合比同時滿足了高抗?jié)B的一、三基本條件，配合比是合理的。如果二次抹壓后的完美濕養(yǎng)護(hù)，混凝土不能實現(xiàn)高抗?jié)B，但初凝前的二次振動可以使混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B，我們?nèi)匀豢梢哉J(rèn)為配合比是合理的，但施工中混凝土初凝前必須實施二次振動工藝。混凝土實現(xiàn)了高抗?jié)B，表明在給定膠凝材料條件下，混凝土的充水空間達(dá)到了足夠小；或在給定水膠比條件下，膠凝材料有足夠填充充水空間的水化產(chǎn)物。所謂“足夠填充”，是指水化產(chǎn)物可以將充水空間完全填充密實，混凝土達(dá)到了該強度等級應(yīng)具有的高抗?jié)B密實度。②在完美濕養(yǎng)護(hù)條件下，如果混凝土不能實現(xiàn)高抗?jié)B，表明混凝土的充水空間未能達(dá)到足夠小，或膠凝材料不能產(chǎn)生足夠填充充水空間的水化產(chǎn)物。這時應(yīng)減小水膠比，以減小混凝土的充水空間；或提高膠凝材料的活性，以增加水化產(chǎn)物總量。或者兩者并用，提高實現(xiàn)高抗?jié)B的可靠性，提高配合比的合理性。③這種充水空間的大小以及水化產(chǎn)物的總量是否足夠，對于不同的強度等級以及不同的抗?jié)B介質(zhì)也是相對的。例如，對于抗水介質(zhì)滲透達(dá)到了足夠小的充水空間，當(dāng)轉(zhuǎn)為抗氯離子等強滲透介質(zhì)時，這樣的充水空間就未必是足夠小了。
混凝土澆筑密實成型后，至初凝前，如果由于坍落度過大，充水空間過大，混凝土出現(xiàn)了泌水離析，或者由于混凝土失水，內(nèi)部充滿了缺陷。粗大的泌水通道水化產(chǎn)物不能完全填充密實；失水通道缺水不能生成水化產(chǎn)物，不能實現(xiàn)充水空間的完全填充。如果不采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧尰炷吝@樣地進(jìn)入硬化階段，硬化后的混凝土內(nèi)部就會充滿缺陷，積蓄內(nèi)應(yīng)力。這樣的工藝就是不合理的工藝。應(yīng)在初凝前對混凝土實施二次振動，使混凝土重新密實，將粗大的泌水通道和失水通道封閉，消除離析形成的薄弱結(jié)構(gòu)，使混凝土的充水空間變得足夠小，重新被拌合水充盈，水化產(chǎn)物就可以將充水空間完全填充密實，混凝土就可以實現(xiàn)高抗?jié)B。所以，實現(xiàn)高抗?jié)B的基本條件一，既反映了配合比的合理性，也反映了施工養(yǎng)護(hù)工藝的合理性。
（4）降低水泥用量是混凝土技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，但混凝土的膠凝材料用量應(yīng)該適宜，不應(yīng)偏低。
隨著熟料質(zhì)量和水泥等級的提高，混凝土中的水泥用量在逐漸降低。這是符合保護(hù)生態(tài)和發(fā)展低碳經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展方向的。水泥和混凝土都是自然資源消耗量很大的建筑材料。有資料報道，燒制水泥的石灰石儲量只夠水泥工業(yè)生產(chǎn)使用40~50年[11]。隨著石灰石資源的逐漸減少，低水泥用量是混凝土技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。但是，要提高硬化混凝土的質(zhì)量就必須實現(xiàn)混凝土的高抗?jié)B，混凝土的膠凝材料用量就不宜偏低。大摻量摻合料混凝土膠凝材料的總體活性較低，生成的水化產(chǎn)物總量較少，如果膠凝材料用量偏低，可能會同時存在充水空間過大和水化產(chǎn)物總量不足的問題。這將導(dǎo)致混凝土抗?jié)B性能變差，耐久性降低。
適宜的膠凝材料用量對提高硬化混凝土的質(zhì)量十分重要。適宜的膠凝材料用量是為了使混凝土的充水空間足夠小，膠凝材料能夠產(chǎn)生足夠填充充水空間的水化產(chǎn)物，滿足高抗?jié)B必須滿足的基本條件。只要混凝土容易實現(xiàn)高抗?jié)B，我們就說膠凝材料的用量是適宜的。適宜的膠凝材料用量與混凝土的坍落度和砂率等因素有關(guān)。坍落度大，砂率大，適宜的膠凝材料用量也大，反之則少。從高抗?jié)B提高耐久性的角度來說，低膠凝材料用量只適宜用于低砂率、低坍落度的混凝土。例如，300kg/m3的膠凝材料用量，對于干硬性和半干硬性的道路混凝土來說是適宜的，但對于大流動度的泵送混凝土來說就不是適宜的了。我們曾把泵送混凝土膠凝材料用量為380~450kg/m3的范圍看作是適宜的[9]（當(dāng)時C40以下的低強度混凝土主要使用P·O32.5水泥），是因為用量不小于下限時，混凝土比較容易實現(xiàn)高抗?jié)B，其上限則是從經(jīng)濟性考慮；把350kg/m3以下的膠凝材料用量看作偏低，是因為隨著用量的降低，高抗?jié)B將逐漸變得困難。泵送混凝土的膠凝材料用量偏低，不但硬化混凝土的抗?jié)B性能變差，拌合物的泵送施工性能也將變差，混凝土生產(chǎn)和施工中抗質(zhì)量波動的能力也將變差。隨著技術(shù)的進(jìn)步和建筑效率的提高，泵送施工和大流動度的混凝土應(yīng)用越來越廣泛。低膠凝材料用量混凝土的抗?jié)B性和耐久性問題，應(yīng)引起關(guān)注。
過分強調(diào)配合比的經(jīng)濟性以及低膠凝材料用量對混凝土的抗裂作用，在認(rèn)識上是個誤區(qū)，我們?yōu)榇烁冻龅拇鷥r是沉重的。長期以來，我國“混凝土材料設(shè)計僅是滿足強度達(dá)標(biāo)和堅持節(jié)約資金。混凝土超強和后期強度增長部分，被譏為浪費，都必須用大水灰比”[12]。我國壩工混凝土的水膠比，大壩外部為0.6~0.7，內(nèi)部為0.7~0.8；美國則為0.4~0.45和0.5~0.55。美國的胡佛大壩運作了50年依然如新，被各國壩工專家一致認(rèn)定為長壽壩；而我國上世紀(jì)五六十年代相繼建成的皖西五大名壩，曾為我國壩工專家引以為驕傲，運作40年以后，已積勞成疾，陷入危境[12]。其中的佛子嶺大壩于1954年建成不久，即發(fā)現(xiàn)壩體產(chǎn)生多處裂縫[12]。
混凝土的抗?jié)B性能和抗碳化性能取決于水化產(chǎn)物生成密度的大小，即混凝土的致密程度。一般而言，復(fù)合膠凝材料用量越大，水化產(chǎn)物總量越大；水膠比越小，充水空間越小。由此水化產(chǎn)物的生成密度越大，混凝土越致密。只有適宜的膠凝材料用量，才能保證混凝土一定的致密度。作者對膠凝材料用量不同的大摻量摻合料混凝土的抗碳化性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，混凝土的抗?jié)B性高，其抗碳化能力就強[10]。試驗結(jié)果見表1。表1的序號1水泥用量雖然只有123kg/m3，但因為膠凝材料用量較高，水膠比較小，混凝土的充水空間很小；摻合料的活性較高，可以產(chǎn)生足夠的水化產(chǎn)物將充水空間完全填充密實。混凝土的致密度很高，7d達(dá)到了P30級以上的高抗?jié)B，混凝土136d的自然碳化深度為0。序號2和序號1一樣采用完美濕養(yǎng)護(hù)，由于硬化期間不失水，混凝土的抗?jié)B能力也很強，但是由于膠凝材料用量較低，混凝土的充水空間較大，水化產(chǎn)物的致密程度，或者說混凝土的抗?jié)B透能力不及序號1，106d自然碳化深度為1.8mm。序號3的配合比與序號2相近，但序號3在硬化期間放任失水，存在大量連通的失水通道，抗?jié)B性能很差，短短39d的自然碳化深度達(dá)到了6mm。閻培渝教授的試驗[13]也表明，混凝土的抗?jié)B透能力隨膠凝材料用量的降低而降低。當(dāng)膠凝材料從486kg/m3降至360kg/m3時，混凝土氯離子的遷移系數(shù)提高了一倍半（為原來的2.5倍）。
注：水泥品種為P·O42.5；摻合料摻量包括了水泥中20%的混合材；遷移系數(shù)為RCM——非穩(wěn)態(tài)氯離子遷移系數(shù)；試件齡期和碳化齡期為d。
膠凝材料用量越低，高抗?jié)B的一、三基本條件越不容易滿足。應(yīng)該轉(zhuǎn)變以僅滿足強度達(dá)標(biāo)的經(jīng)濟性原則來評價配合比合理性的觀念。我們的國家規(guī)范和我們的高級專家都不宜過分強調(diào)配合比的經(jīng)濟性，因為這可能對行業(yè)做出誤導(dǎo)。其實，容易實現(xiàn)高抗?jié)B的適宜的膠凝材料用量與僅滿足強度達(dá)標(biāo)的低膠凝材料用量相比，所增加的材料成本在建筑總成本中所占的比例是很小的，但高抗?jié)B提高建筑物耐久性的經(jīng)濟回報卻是巨大的。如果因小失大，我們今后還將為此付出沉重代價。混凝土攪拌站由于企業(yè)經(jīng)營的利益驅(qū)使，是要強調(diào)配合比的經(jīng)濟性，但這種經(jīng)濟性原則必須建立在混凝土可以實現(xiàn)高抗?jié)B的基礎(chǔ)上。如果混凝土偏離高抗?jié)B太遠(yuǎn)，表明混凝土的充水空間太大，或水化產(chǎn)物總量太少，混凝土生產(chǎn)中和施工中抗質(zhì)量波動的能力將變得很敏感，質(zhì)量的風(fēng)險加大，企業(yè)有可能付出的代價更大。注：水泥品種為P·O42.5；摻合料摻量包括了水泥中20%的混合材；遷移系數(shù)為RCM——非穩(wěn)態(tài)氯離子遷移系數(shù)；試件齡期和碳化齡期為d。
值得指出的是，適宜的膠凝材料用量是使混凝土容易實現(xiàn)高抗?jié)B，并不是說其配合比就一定合理；也不是說膠凝材料用量偏低其配合比就一定不合理。配合比合理不合理，應(yīng)以完美濕養(yǎng)護(hù)條件下混凝土3~7d能否實現(xiàn)高抗?jié)B進(jìn)行判定。
（5）混凝土的高性能與高抗?jié)B是不可分割的。
高性能混凝土是現(xiàn)代混凝土技術(shù)發(fā)展的重要方向，混凝土都應(yīng)該高性能化。對高性能混凝土的研究風(fēng)靡國內(nèi)外，見解甚多。但高性能混凝土必須有高的耐久性，這一認(rèn)識則是一致的。然而高性能混凝土在使用過程中也容易發(fā)生早期開裂，失去了高性能的特性，引起了人們的反思[14]。作者闡述了混凝土的高性能與高抗?jié)B的關(guān)系，認(rèn)為高性能與高抗?jié)B不可分割[7]。高性能混凝土是容易實現(xiàn)高抗?jié)B的，但如果混凝土澆筑成型以后拌合水損失，這部分混凝土的抗?jié)B性能也會降低。失水通道產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，迫使混凝土收縮而開裂。這反映出高性能混凝土也必須要實現(xiàn)高抗?jié)B才能防裂，才能提高耐久性，才能得到最終的高性能。所以混凝土的高性能與高抗?jié)B是不可分割的。
另一方面，容易實現(xiàn)高抗?jié)B的混凝土，因為充水空間足夠小，避免或大大減少了混凝土拌合物的泌水離析，提高了混凝土的勻質(zhì)性和穩(wěn)定性；適宜的膠凝材料用量保證了集料間一定的凈漿層厚度，混凝土拌合物就具有良好的流動度和良好的流變特性[4]，從而保證了混凝土的高工作性；有足夠填充充水空間的水化產(chǎn)物，混凝土3~d實現(xiàn)了高抗?jié)B，容易獲得必要的早期強度。高抗?jié)B混凝土的這些特性使混凝土具有明顯的高性能特征。高抗?jié)B的混凝土，硬化以后“無裂縫”，“零缺陷”，硬化質(zhì)量優(yōu)良。這種混凝土內(nèi)應(yīng)力小，平衡度高，體系穩(wěn)定，體積穩(wěn)定，耐久性好。因此混凝土的高性能與高抗?jié)B是不可分割的。
（6）建立和保持混凝土的體系平衡，是提高硬化混凝土質(zhì)量和耐久性的關(guān)鍵。
混凝土的理論研究應(yīng)重視體系的平衡問題。混凝土早期裂縫的發(fā)生，中后期的開裂和破壞，都是體系的平衡失調(diào)、不平衡得到發(fā)展的結(jié)果。混凝土的體積穩(wěn)定性問題，實際上是體系的穩(wěn)定、體系的平衡問題。把握好混凝土生命過程各個階段的體系平衡，就能夠提高硬化混凝土的質(zhì)量，提高耐久性。
a. 混凝土澆筑成型后拌合物的體系平衡問題
泌水離析較重的混凝土，拌合物體系是一個不穩(wěn)定的體系。由于充水空間較大，充水空間充盈的拌合水不能承受體系的自重。在自重作用下，多余的拌合水被擠壓排出，直至充水空間小到可以承受體系的自重。這是體系由不平衡向平衡轉(zhuǎn)化的一個過程。但是這種平衡是短暫的。泌水離析使混凝土內(nèi)部存在粗大的泌水通道和很多薄弱結(jié)構(gòu)，破壞了混凝土的勻質(zhì)性。這些泌水通道和薄弱結(jié)構(gòu)很難被水化產(chǎn)物填充密實，容易滋生內(nèi)應(yīng)力，破壞體系的平衡。
高性能混凝土拌合物則是一個穩(wěn)定性好的平衡體系。其水膠比小，不泌水，不離析，勻質(zhì)性好。充水空間足夠小，能夠承受體系自重，在自重作用下保持著混凝土的勻質(zhì)性。這時的混凝土沒有內(nèi)應(yīng)力，體系穩(wěn)定。但是混凝土澆筑成型后如果體系失水，存在失水通道，就會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使體系偏離原來的平衡，體系就變得不穩(wěn)定。這就是高性能混凝土也容易發(fā)生早期開裂的原因。
因此，初凝前為混凝土建立一個穩(wěn)定的平衡體系，對于提高硬化混凝土的質(zhì)量非常重要。對于高性能混凝土，可以采用即時養(yǎng)護(hù)，防止拌合水損失，就可以保持體系的平衡。如果混凝土已經(jīng)失水，不管失水多少，初凝前都應(yīng)該采用二次抹壓將失水缺陷徹底消除。消除了失水通道也就消除了內(nèi)應(yīng)力。失水部位的混凝土，經(jīng)過抹壓之后更密實，充水空間重新被拌合水全部充盈，水化產(chǎn)物就可以將充水空間完全填充密實，使混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B。泌水混凝土由于存在泌水通道，不宜采用即時養(yǎng)護(hù)。要及時將泌出在表面的水排走，初凝前對混凝土表面反復(fù)抹壓，將泌水通道和失水通道封閉消除。泌水離析較嚴(yán)重的混凝土，內(nèi)部充滿缺陷，對這種混凝土最好采用二次振動工藝。只有初凝前的二次振動，才能比較徹底地消除內(nèi)部深處的缺陷，提高了拌合物的勻質(zhì)性，并使混凝土的充水空間變得足夠小。缺陷消除了，內(nèi)應(yīng)力也消除了，初凝前的混凝土體系就成為一個穩(wěn)定的平衡體系。
b. 混凝土硬化過程中的體系平衡問題
初凝前的拌合物體系平衡，為建立硬化混凝土的體系平衡奠定了基礎(chǔ)。從初凝開始，混凝土進(jìn)入硬化階段。這一階段內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生主要是由于拌合水損失引起的。因此，二次振動和二次抹壓之后，一定要嚴(yán)控拌合水損失。我們強調(diào)要一邊抹壓一邊覆蓋，并接著澆水保濕，讓覆蓋物飽水，就是不讓拌合水損失。二次抹壓和覆蓋完成后，對混凝土要澆足水養(yǎng)護(hù)，或蓄水養(yǎng)護(hù)3~7d，確保養(yǎng)護(hù)期間混凝土不失水，混凝土的整體就可以實現(xiàn)高抗?jié)B，從而最大限度地消除或減小混凝土的應(yīng)力。這樣我們就為硬化混凝土建立了一個穩(wěn)定性好的平衡體系。
c. 混凝土受役期間的體系平衡問題
濕養(yǎng)護(hù)結(jié)束，混凝土實現(xiàn)了高抗?jié)B，以良好的平衡狀態(tài)進(jìn)入受役期。我們所得到的混凝土，內(nèi)部缺陷和應(yīng)力都被減到最小，是“無裂縫”、“零缺陷”的質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土。受役階段的主要任務(wù)，就是努力保持硬化混凝土的體系平衡。
如同再堅硬的巖石也要被風(fēng)化一樣，再堅硬的混凝土也要被腐蝕。堅硬的巖石，環(huán)境介質(zhì)不能滲透進(jìn)內(nèi)部，只能在表面微風(fēng)化，這樣的巖石非常耐久。我們也希望暴露在大氣中的混凝土，也只能在表面微腐蝕。如此，混凝土也將如堅硬巖石般耐久。很顯然，受役期間不但要保持混凝土的高抗?jié)B，還應(yīng)不斷提高混凝土的密實度，不斷提高抗?jié)B性，才可以長久地維持體系的平衡，提高耐久性。
暴露在大氣中的混凝土，中后期在不利的氣候環(huán)境下，其拌合水仍然會損失。雖然失水不像早期那么快，盡管非常緩慢，但持續(xù)時間長，終會形成失水通道。先是表面的，再是表層的，接著向縱深發(fā)展。中后期損失的附著水、層間水、結(jié)晶水會產(chǎn)生更大的收縮[15]，也就是會產(chǎn)生更大的收縮應(yīng)力。另一方面，失水通道為環(huán)境有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土提供了方便，水化產(chǎn)物受有害介質(zhì)侵蝕而變質(zhì)，也會產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力。這是混凝土中后期破壞體系平衡的應(yīng)力來源。只有采取有效措施，防止拌合水損失，才能防止或減小應(yīng)力的產(chǎn)生，保持體系的平衡與穩(wěn)定。
從延長混凝土的平衡周期、提高耐久性的角度考慮，混凝土濕養(yǎng)護(hù)結(jié)束實現(xiàn)高抗?jié)B以后，應(yīng)對混凝土表層作封閉處理，使表層混凝土達(dá)到高的致密度，以提高其抗不平衡因素干擾的能力。在進(jìn)行混凝土的配合比設(shè)計時，應(yīng)充分考慮膠凝材料中后期的反應(yīng)能力。混凝土硬化早期與受役階段都不失水，就有充裕的拌合水提供后續(xù)的反應(yīng)，就可以延長混凝土的生長發(fā)育期。混凝土生長發(fā)育期越長，混凝土越密實，抗?jié)B性越強，平衡度越高，體系越穩(wěn)定，耐久性越好[4,8]。
5 結(jié)語
（1）混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量最終體現(xiàn)為硬化混凝土的質(zhì)量。質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土應(yīng)是“無裂縫”、“零缺陷”的混凝土。混凝土抗?jié)B性能降低以及早期裂縫的出現(xiàn)，表明混凝土發(fā)育不良，硬化不良。裂縫控制問題，說到底是混凝土的硬化技術(shù)問題。應(yīng)對水化產(chǎn)物對混凝土充水空間的填充規(guī)律作深入研究，摸清混凝土的硬化規(guī)律，才能真正掌握混凝土的硬化技術(shù)。
（2）應(yīng)在實際工程中全面實現(xiàn)混凝土的高抗?jié)B，利用高抗?jié)B進(jìn)行防裂。高抗?jié)B的實現(xiàn)，表明混凝土的不可見裂縫和不可見孔隙缺陷都得到有效控制，使硬化混凝土“無裂縫”、“零缺陷”成為可能，從而最大限度地控制了混凝土收縮開裂。高抗?jié)B的混凝土體系，內(nèi)部應(yīng)力小，平衡度高，抗不平衡因素干擾能力強。這樣的混凝土體系穩(wěn)定。體系穩(wěn)定，體積才能穩(wěn)定，如此便大大提高了混凝土的抗裂能力。
（3）材料收縮理論把混凝土的收縮分成若干種，造成收縮增大的原因更是繁多，難數(shù)其詳。這些研究對于了解混凝土的收縮規(guī)律是很必要的，但很難針對性地用于解決工程實際問題。減小或補償收縮應(yīng)用了多少年，始終難以根治混凝土工程的裂與滲。高抗?jié)B防裂則認(rèn)為，收縮是應(yīng)力作用的結(jié)果，應(yīng)著力減小應(yīng)力而不是收縮，并把拌合水損失看成是收縮開裂的總源頭，因為失水通道是收縮內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的母體。工程實踐表明，只要有效防止拌合水損失，就可以有效防止開裂。這樣就實現(xiàn)了混凝土抗收縮開裂復(fù)雜問題簡單化。
（4）混凝土收縮裂縫的控制之所以成為長期困擾建筑界的技術(shù)難題，是因為施工中混凝土澆筑成型后，普遍存在放任失水的現(xiàn)象，背離了混凝土的生長發(fā)育規(guī)律，背離了抗裂與抗?jié)B不可分割的辯證關(guān)系，使混凝土得不到正常的生長發(fā)育。只有在理論上樹立拌合水在混凝土成型后不得損失的觀念，實際施工中嚴(yán)控拌合水損失，才有可能使混凝土工程裂與滲的質(zhì)量問題得到根治。如此，混凝土耐久性的質(zhì)量也會大大提高。
（5）混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B必須滿足的三個基本條件，反映了配合比和施工養(yǎng)護(hù)工藝的合理性。換言之，只要配合比和施工養(yǎng)護(hù)工藝都合理，我們就可以得到質(zhì)量優(yōu)良的硬化混凝土，可以全面提高建筑質(zhì)量，促進(jìn)國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
配合比和施工養(yǎng)護(hù)工藝是否合理，以混凝土能否實現(xiàn)高抗?jié)B和完美濕養(yǎng)護(hù)作衡量尺度。若生產(chǎn)用的配合比偏離高抗?jié)B太遠(yuǎn)，施工養(yǎng)護(hù)偏離完美濕養(yǎng)護(hù)太遠(yuǎn)，其硬化混凝土的質(zhì)量風(fēng)險必然加大。
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