什么是科學(xué)的方法？科學(xué)就是以事實(shí)為根據(jù)，以實(shí)踐為標(biāo)準(zhǔn)。
看不清微觀結(jié)構(gòu)？我們就用顯微鏡，甚至電子掃描顯微鏡。搞不清水化機(jī)理？我們就用純的C3S、純的C3A……每一個(gè)化學(xué)成分都單獨(dú)測(cè)試。搞不清反應(yīng)的流程？我們就用核磁共振，監(jiān)控每一個(gè)我們感興趣的反應(yīng)。
不確定長(zhǎng)期的抗凍融性能？那就把試件在冰箱里反復(fù)凍融好幾個(gè)月。不確定長(zhǎng)期的堿骨料活性？那就在把試件在氫氧化鈉溶液里泡兩年。不確定長(zhǎng)期的硫離子侵蝕？那就把試件在不同的硫離子環(huán)境里監(jiān)控五十年。
這是我們混凝土材料課上的一張數(shù)據(jù)圖，注意看橫坐標(biāo)，最大值是45，單位是年。
美國(guó)內(nèi)政部復(fù)墾局負(fù)責(zé)美國(guó)西部的水利工程建設(shè)，為了解決混凝土水壩抗硫離子侵蝕的問(wèn)題，他們?cè)诙?zhàn)時(shí)展開(kāi)了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集一直持續(xù)了四十多年。這四十多年的堅(jiān)持，不僅僅能幫助內(nèi)政部興建維護(hù)混凝土水壩，更重要的是，它提供了我們對(duì)混凝土抗硫離子侵蝕的第一手資料。
類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)有很多，每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、每一項(xiàng)研究都能推進(jìn)我們對(duì)混凝土材料的認(rèn)知，都能修正我們的理論。千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)這樣的研究合在一起，共同構(gòu)成了我們的混凝土材料科學(xué)。
根據(jù)我們已知的混凝土材料科學(xué)，我們甚至已經(jīng)有了混凝土材料的計(jì)算機(jī)水化模型。就像工程師設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)會(huì)用 SAP2000、ETABS 或者 PKPM 等軟件分析結(jié)構(gòu)的受力性能，不需要真正建造這個(gè)結(jié)構(gòu)物，就能在電腦上預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的情況，繼而優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；混凝土科學(xué)家也有相應(yīng)的軟件，不需要真正的制作混凝土，就能在電腦上模擬混凝土的性能，繼而優(yōu)化混凝土的配比。
美國(guó)商務(wù)部的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）的 VCCTL 軟件就是其中之一，VCCTL 是 Virtual Cement and Concrete Testing Laboratory 的縮寫(xiě)。輸入你的混凝土配比，比如水灰比、水泥用量、骨料用量等等參數(shù)，輸入你的水泥的化學(xué)成分，輸入你的 SCMs 的成分，輸入外加劑的種類(lèi)、劑量，輸入環(huán)境參數(shù)，就可以模擬混凝土的水化反應(yīng)。你甚至可以輸入顯微鏡照片，直接輸入第一手的化學(xué)成分信息。
模擬水化反應(yīng)，得到模擬的水化微觀結(jié)構(gòu)，繼而輸出混凝土的強(qiáng)度、彈性模量、抗?jié)B透性能等等。通過(guò)這些分析結(jié)果，優(yōu)化混凝土配比，然后再模擬測(cè)試，然后再優(yōu)化再測(cè)試。雖然這不能代替現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，但是這可以指明現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方向，而且節(jié)省了實(shí)際實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和費(fèi)用。
也許你覺(jué)得這些不夠科學(xué)，沒(méi)錯(cuò)，如果你像謝爾頓那樣執(zhí)著的話，這些的確不像理論物理那么「科學(xué)」。但如果你放寬一點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土科學(xué)絕對(duì)跟很多其它「科學(xué)」的「科學(xué)」程度是一樣的。
大家看上圖里面的每一個(gè)箭頭、每一根線都是好幾篇或者好幾十篇論文，很多都是 CNS，甚至有一些是諾貝爾獎(jiǎng)得主的成果。這是一個(gè)很直觀的科學(xué)的圖形化表述，一門(mén)科學(xué)就是由這些千千萬(wàn)萬(wàn)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴組成的。
也許你會(huì)說(shuō)，雖然知道這些，但是也沒(méi)有用處，我們一樣治不了癌癥，或者，我們一樣不能保證高質(zhì)量的混凝土。沒(méi)錯(cuò)，科學(xué)不是萬(wàn)靈藥，偽科學(xué)或者反科學(xué)才標(biāo)榜自己是萬(wàn)靈藥。
當(dāng)初火藥發(fā)明的時(shí)候，很多人也覺(jué)得沒(méi)有用處，類(lèi)似的例子有很多，大劉在《三體》里是這么說(shuō)的：
“想象一個(gè)古代的王國(guó)，他們的技術(shù)也在進(jìn)步，能為士兵造出更好的刀啊劍啊長(zhǎng)矛啊，甚至還有
可能造出像機(jī)關(guān)槍那樣連發(fā)的弓箭呢，但……”
大史若有所思地點(diǎn)點(diǎn)頭，“但如果他們不知道物質(zhì)是由原子、分子組成的，就永遠(yuǎn)造不出導(dǎo)彈和
衛(wèi)星，科學(xué)水平限制著呢。”
有時(shí)候，科學(xué)不見(jiàn)得比經(jīng)驗(yàn)或者瞎蒙的效果更好，就像早期的火槍還不如弓弩，但它們有著不一樣的未來(lái)。因?yàn)楝F(xiàn)在經(jīng)驗(yàn)比科學(xué)更管用，所以就嘲笑和鄙視科學(xué)，這顯然是沒(méi)有遠(yuǎn)見(jiàn)的行為。人類(lèi)的技術(shù)進(jìn)步，最終還是由辛勤工作的科學(xué)家和工程師們共同推進(jìn)的。
如果食品廠都是靠經(jīng)驗(yàn)蒙著放添加劑，你還敢吃嗎？如果汽車(chē)廠都是靠經(jīng)驗(yàn)蒙著造剎車(chē)，你還敢開(kāi)車(chē)嗎？同樣，為什么蒙著造混凝土就是可以接受的呢？
現(xiàn)在都這樣，不代表這樣就是對(duì)的。如果繼續(xù)這樣下去，留給我們子孫后代的只會(huì)是一堆建筑垃圾和一個(gè)千瘡百孔的地球。
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