首先解释一下这篇文章的题目。第一个问号表明，我未必把业已取得的变化，视为代表了混凝土技术已取得了显著的进步。而第二个问号则表明，本文准备引起讨论，而不只是对过去40年变化的简单罗列。
（李庆兰 摘译自英国《CONCRETE》杂志 2004/Feb. P.52-54 顾耀臣校）
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        我也应该解释一下为什么选择40年这一个时间段。主要原因是，到1963年，能够解释清楚混凝土基本性能的许多科研工作都得到了证实，包括透水性、孔隙率、水化和强度、抗冻融性和一些化学侵蚀机理。对收缩、徐变和温度效应都有了一个基本的认识。
        选择1963年作为开始点的另外一个原因是我的书《混凝土性能》[1]是在这一年首次出版的。从这一版开始，到第二版、第三版和直到1995年的第四版，都能看到所发生的变化；2003年出版了第九版[2]。最近几年混凝土的变化，及其在施工实践中遇到的问题，在2003年出版的《内维尔论混凝土》[3]中都进行了讨论。
• 波特兰水泥
        1963年将波特兰水泥分为五种基本类型：普通型、快硬型、低水化热型、抗硫酸盐型和（至少在美国的）改性型。从那时起，这种分类一直都很管用，但是，当使用者不明白这些类型不是相互排斥的，偶尔也会产生些问题。举个例子，一些水泥可以同时既是普通型又是快硬型的、或既是普通型又是低水化热型、或既是低水化热型又是抗硫酸盐型、或既是普通型又是抗硫酸盐型。这可以解释为：各种类型水泥规范所规定的最低或最高的物理性能，以及各种化学组分的含量。事实上，这些也只是可计算出的可能含量而已。
        尽管，近40年来，波特兰水泥的基本类型一直没有改变，但是，某些水泥的性能已经发生了重大的变化。大多数变化来自于新的水泥生产方法。这些新方法只需要较少的能源，并允许在窑内使用各种燃料，包括煤粉、油、天然气、石油焦炭和旧轮胎。有些燃料中，含有更多的或许会溶解于水泥的，并在水泥水化反应中可以见到的硫酸盐。这种溶解也与超塑化剂的作用有相关性。
        波特兰水泥性能的其他一些变化，来自于水泥中碱的存在和超细研磨。也有一些是其化学组分相关的变化。总之，25年来生产的普通波特兰水泥，与40年前生产的水泥相比，强度增长更快了。这带来了商业利益：可以更早地拆模，从而加快了工程进度。然而，这导致了较短的有效养护期。
        那么，为什么水泥生产的改进，反而会带来结构问题呢？多年来，混凝土的基本验收标准仍是28天抗压强度。采用“新型”水泥，要获得与过去同样强度的混凝土，所需要的水灰比则更大。因此，为了获得同样的工作性，承包者认为使用这样的水灰比是合理的（即水泥用量少了）。显然，这种混凝土要比使用老水泥混凝土更容易渗透，进而导致了较大的碳化和侵蚀性介质渗透的风险。
        产生这些问题，是因为设计者没有意识到结构混凝土长期性能的劣化趋势，尤其是耐久性，尽管规范一直没有变化。
• 胶凝材料
        众所周知，胶凝材料中的成分，已经发生了重大的变化。胶凝材料是指在混凝土拌合物中所含的具有水硬性，或具有潜在水硬性的无机微粉末。还包括那些化学性能上是惰性的，但对水泥强度有作用的具有物理特性的材料。
        在过去，满足英国水泥标准的材料必需是纯的，只能由水泥熟料、石膏和助磨剂制造而成。现在，欧洲标准，也包括英国标准，通常允许掺加一定比例的惰性填充料。
        此外，欧洲标准赋予了胶凝材料一个更广的定义。有些在40年前就早知道了，尤其是磨细粒化高炉矿渣（也称作ggbs或矿渣）和火山灰质材料，多数是天然的而不是人工的。过去，通常是就地取材，并且在胶凝材料总量只占一个相当小的比例。今天，普遍使用磨细粒化高炉矿渣，或火山灰质材料，或是将这两种组分混合使用。应用特别广泛的一种火山灰质材料系指磨细的燃料灰（也称作pfa或是硅质粉煤灰）。这是一种从燃煤的发电厂排出的气体中，采用静电或机械力沉淀的灰粉。
        现在，磨细的粉煤灰被称作工业副产品，而在40年前，它被看作是垃圾产品。我清楚地记得，那时的燃煤发电厂，免费提供粉煤灰，并用卡车运货上门。问题是，粉煤灰所占的体积很大，并且不易压缩，会造成处理和运输的困难。磨细粉煤灰已不再便宜，而且，加入混凝土拌合物中，能起各种有利的作用。含有磨细粉煤灰的胶凝材料，水化速率慢缓，从而，避免了水化热引发的开裂。磨细粉煤灰可以转移来自于波特兰水泥水化产物中的Ca(OH)2，从而使得混凝土不易受到某些化学侵蚀。由于各种拌合物未必含有等量的波特兰水泥，因此，对有和没有磨细粉煤灰的拌合物强度的比较，也未必合理。他们可以用，也可以不用相同的胶凝材料总量，或相同的水胶比。此外，含有磨细粉煤灰拌合料的强度发展速度，与只含波特兰水泥的相比，要慢得多。
        进行比较，唯一有用的基础是价格，而根据各地的情况，磨细粉煤灰的价格有所不同。对价格的影响主要是：从产地或卖主处进行装卸和运输的费用，即能够控制销售的发电厂或水泥制造商，尤其当水泥和磨细粉煤灰作为混合产品销售的时候。我更想强调的是磨细粉煤灰的有利作用。它已经成为一种被更广泛利用的材料，并且在当今的配合比设计规范中，常常占到胶凝材料的50%，或更多。
        从这40年的发展来看，我很赞赏混凝土从只使用波特兰水泥，转变到使用各种胶凝材料（水泥只作为唯一必要的组分）。与我过去曾经做过的一样，现在我想做一件令人吃惊之举。我是想说：波特兰水泥是混凝土的一个必要的组分，但是，它也是混凝土，及其相伴的诸多问题的源头。让我举几个例子。
        混凝土最常见的问题是：因收缩导致的开裂。由于，收缩发生在已水化的水泥石中，因此，水泥对收缩是有责任的。徐变并不总是有害的，但是，总有意想不到的效应，尤其是挠度的经时性增长，以及预应力损失。产生徐变的正是已水化的水泥石。水化热的发展，相应的混凝土膨胀和收缩，以及可能产生的温度裂缝，都起因于波特兰水泥的水化反应。
        还有其他一些有害的结果，都起因于混凝土中波特兰水泥的使用。碱－硅反应和碱－碳酸盐反应，都是由水泥中的碱所造成的（除非使用低碱水泥）；硫酸盐侵蚀则与水泥中的铝酸三钙有关。混凝土中其他一些化学侵蚀，都与Ca(OH)2（水泥水化反应的主要产物）有关，与硅酸钙水化产物也有关，而硅酸钙水化产物，也是水泥水化的产物。在某些气候条件下，冻融作用会导致水化水泥石的破坏，除非采用预防措施，像引入气体，或采用一个相当低的水灰比。
        我们都知道，不用波特兰水泥是不可能生产出混凝土的。但是，我们应从技术上的优劣和费用两方面进行权衡，尽量减少水泥用量。四十年来，在这方面采取了各种方法，并取得了稳步的发展和提高。
• 外加剂
        四十年来，外加剂的使用，取得了很大的增加，美国一直走在前沿。1963年时，英国使用的主要外加剂是减水剂、缓凝剂和作为早强剂的氯化钙。到了1977年，发现会引起钢筋锈蚀，因此，从那时起，就禁止使用氯化钙。
        英国水泥制造商没有热中于外加剂。我记得是在一次访问美国之后，外加剂才变得热起来。1974-1975年，在我担任英国混凝土学会会长（Concrete Society）期间，我一直宣传外加剂的效益，没想到却被水泥生产商告知，最好的外加剂是掺加更多的水泥。但是，自从那以后，其态度发生了变化，现在一些水泥生产商也销售外加剂。
        超塑化剂效益最大。它允许使用特别低的水灰比，甚至低于0.30，却仍具有足够的工作性。超塑化剂是很贵的，并且，必须与使用的水泥相适应。每次应用，都需进行适配性试验。原因之一就是：采用不同燃烧窑所生产的水泥熟料中，SO3的反应变化不定。新颖的改性型超塑化剂将促进其使用，并且有可能与多种水泥适配，超塑化剂将成为一种商品进行供应。
• 骨料
        混凝土中，大约75%体积是由骨料所占有的。这并不是因为骨料比水泥便宜，而是由于水化水泥石所固有的缺陷，这很早就讨论过了。总之，除非用一个特殊的水灰比，否则净水泥拌合物是很难捣实的。净水泥拌合物产生的热量足以煮熟一个鸡蛋，自然，冷却时会收缩而开裂。
        骨料是相当重要的。现在，有什么变化吗？1963年来，对骨料的各种性能已有足够的认识，包括：密度、孔隙率、强度、磨损性能、压碎强度、含水率、含泥量、非安定性粒度、有机杂质、热性能和盐污染。在英国和美国标准中，大量关于骨料的合理级配，都是凭经验得出方法。特别是英国道路研究实验室，得出了大量的实用数据资料。
        许多关于骨料级配对工作性和密实度影响的技术知识，都是关于天然骨料，它的尺寸、形状和纹理质感，都是由自然风化所形成的。然而，30年来，在全球的许多地区，天然骨料已经停止供应，即便没有立刻禁用，从河床或矿坑里开采的天然骨料，也因环境原因，不被采用，因此，必然会开始使用破碎石料。采用破碎所制的碎石，其颗粒表面纹理质感都不同于天然骨料。对于拌合物中使用的骨料，还没有详细的方法，来描述其性能。同样，对于采用经拆除和加工处理的垃圾，制成再生骨料的技术，知之甚微。但是，由于生态和经济的原因，这些废料是必须使用的。
        长期以来，都是依赖于来自几何级数递减的系列筛的级配曲线。标准筛孔径尺寸为：63.0、31.5、16.0、8.00、4.00、2.00、1.00、0.500、0.250、0.125和0.063mm的系列一直沿用至今。
        同样，对一种骨料形状和颗粒质感进行数学描述，也一直都没有成为可能，而这两种性能，对于采用相同级配骨料的拌合物的工作性有很大的影响。随着纳米技术的问世，尽管物理学家能够用非常专业的方法测定、描述和合成表面，但是，我仍认为，我们应该为没有取得进展而感到羞愧。
• 水
        水是混凝土的一个必要组分，它使拌合物具有工作性，并使水泥水化。由于，拌合水一般都使用自来水，因此，没什么问题，并且能够满足拌合和养护的要求。但是，并不是所有混凝土的浇筑都能够用到城市供水，许多现代工程都在干旱地区，那里水的供给是一个问题。
        对于一个已知水源的适用性，应根据水质分析，再做出决定。水不应含有油或脂肪，不应有过多的悬浮腐殖质物质或杂质。关于化学组成，一直都没有采用系统的检测方法，必须依赖经验的方法。最好的方法是BS EN1008 2002 -- 混凝土的拌合水规范中的规定，对混凝土拌合水的可用性进行抽样、检测和评估，包括混凝土生产过程中经回收处理的水，再重新用于混凝土拌合水[4]。这个标准可能受一些强制性的限制比较保守，因此，对于混凝土是完全没有问题的。
        养护用水的水质也很重要，但是，养护用水和拌合水的要求是不一样的。举个例子，含有固体杂质或是碱金属碳酸盐的水，可以用于养护，却不能用作拌合水。同样，来自于混凝土厂的含有碱金属碳酸盐，或残留的外加剂的洗刷水，可用于养护，却不能用作拌合水。海水一定不能用于养护龄期短的混凝土，因为氯离子渗透会导致钢筋锈蚀。40年来，我没有看到这方面成熟的通用操作指南。
• 工作性和密实度
        首先，我们如何测定工作性？通常采用塌落度，这个方法沿用了80多年之久。很难想象还有比它更加粗糙的方法了。拌合物的粘结和无离析很重要的，但是，这些都是通过眼睛来判断。开发了许多装置和技术，因为，都不能测定现场拌合物的任何基本性能或特定性能，因此，没有一项能够被接受。就像塌落度试验方法，只要能测定出从搅拌站出来和经过一段时间后混凝土的工作性就行了。
        拌合物中的水，来自计量器中蓄水池和骨料表面所吸收的水分。吸收的水，可以通过料堆中取样测定出来，通常这也是一个很粗糙的方法。即使是一个很干燥的料堆，横向、竖向、及随着时间变化，含水率都不同。因此，搅拌机的操作者根据观察拌合物，或测量搅拌机的扭矩，来修订输入水的数值，扭矩也受到骨料级配的影响，因此，整个技术都是非常粗糙的。
有时在混凝土输送的时候，进行用水量的最终调整。将水加到搅拌机中，再偷偷地快速拌一下。我不批评这个过程是因为：混凝土必须达到所要求的工作性，才能用现有的捣实方法将其捣实。而混凝土的捣实比坚持所规定的水灰比更重要。因为，不能完全捣实的混凝土，其质量会变得非常差。
然而，重要的是：不能超过水灰比所规定的最大用水量。但是，规范常常规定的是最小水泥用量。水泥用量越大，所配制的混凝土越好，这种观点是没有科学依据的。高水泥用量，使混凝土在可接受的工作性下获得相当低的水灰比。因此，在搅拌机中，应同时对水泥用量和水灰比进行直接控制。
• 养护
        在工程量清单中，养护一直都没有单独立项进行计费，几乎没有现场养护专家。从60年代以来，这种情况一直都没有什么变化。但是，与40年前相比，越来越多的工程在干燥地区施工，因此充分养护的需求与日俱增。
        我不想否认薄膜养护方面的重要的发展，在这方面有许多产品在卖。关于薄膜养护的效果有许多不同的观点，但是，这并不真正适用于水灰比为0.35甚至更低的混凝土的养护。同样，在混凝土垂直表面做湿养护通常是很困难的，尤其是采用模膜浇筑的混凝土。
        很遗憾，养护的重要性一直没有被重视。我曾看到过许多工程实例，混凝土的设计和浇筑都很好，但是，却由于缺乏养护，造成混凝土早期毁损。
取得进展的领域
        预拌混凝土的大量增长和泵送混凝土的广泛应用，代表了施工作业的巨大进步。同样，随着超塑化剂的使用，使得能够对水灰比相当低的混凝土进行浇筑。但是，超塑化剂一直很贵，并没有得到广泛应用。
        当前，已发生了从规定性的规范到性能方法方面的重大转变。这给有见识和能干的预拌混凝土供应商，提供了更大的赢利空间。如果以一个较低的价格供应满意的混凝土，并且从中赢利的话，对于任何一方都是有利的。
        减小混凝土浇筑时的性能变化是很重要的，因为，我们经常会忘记，混凝土配比的目的是为了使混凝土99%满足规定的性能，例如设计强度。然而，混凝土的设计与相应的性能的价值有关。通常，强度只满足试验强度的50%。举个简单的例子，设计强度是40MPa，标准偏差是3.5MPa，那么平均强度就是40+3.5×2.33＝48MPa。根据选择的检测方法—是否采用一个立方体试块或是一个圆柱体试件的检测结果，还是两个或者三个同时检测结果的平均值，其检测情况会复杂化。重要的一点是，生产成本依据是强度48MPa，而真正要求的是40MPa。可以通过更好的搅拌操作，来减少设计强度值与测定平均强度值的差距。在现代化的搅拌站，在这方面已取得了巨大的进步。
        为什么发展受到了限制？
        正如前面所提到过的，研究这些主题，诸如拌合水的质量，或搅拌站骨料的性能，都缺乏经济上的激励。许多大学一直在做的研究，多数是科研型的，而不直接针对普通施工过程中，获得性能更优的混凝土。
        现在，有相当多的关于纤维增强混凝土和碳纤维增强水泥方面的技术知识，但是，这些是高特性材料。大学的研究者们已经撰写了成千上万篇关于碱骨料反应、延迟钙矾石反应的论文。最近的多是关于硅灰石膏（风硬石）硫酸盐侵蚀。我认为这类论文，与要求获得更优的混凝土所需要的文章相比，已太多了。
        结论
        本文提问中问号的答案是，40年来，有许多进步。但是，与其他技术领域，诸如电子、计算机、计算机控制设备相比，进步甚微。汽车制造商主要依赖机器人，而混凝土生产厂使用机器人几乎闻所未闻。
        我承认，总体上，土木工程一直是劳动密集型的产业，而混凝土行业又落在最后。但是，混凝土行业的飞跃时代已经到来，如果混凝土行业想保持它在土木工程中显著的地位，目前并不需要开展新的科学研究，只需将其他领域中现有的科学知识和技术应用到混凝土工业中就行了。