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评《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011)─兼谈如何认识和编制及使用技术标准和规范


 

《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)不久前修订完毕并在2011121日开始实施。10多年来,我国混凝土技术和状况发生了巨大的变化,主要是因外加剂与矿物掺和料的普遍使用,使混凝土进入大不同于传统混凝土的现代混凝土时期,人们的思维方法和观念也随之发生了变化。例如,对水泥和混凝土强度的看法,过去大多数人都认为实验室检测出来的就是真值,混凝土强度不可能超过水泥的强度。1974年清华大学土木系应特殊工程需要承担了1000#混凝土”的研究项目,当时有位从事钢筋混凝土课程教学的教授问:“现在水泥标号最高的是500#(折合为现在的水泥强度等级约为32.5),怎么能做出1000#(相当于现在的近C100)?”由于使用减水剂,1995年用当时的42.5#水泥(约相当于现在的32.5水泥)已经配制出28天抗压强度达71MPa的泵送混凝土。实践逐渐使人们认识到,使用了高效减水剂后,现代混凝土的强度能超过混凝土中水泥的强度,其原因就是混凝土强度和水泥强度所使用的不是同一个标准检测方法:且不说检测所用试件型式和尺寸,成型所用水灰(胶)比的区别,更本质的是水泥强度检测使用的水灰比一律为不变的0.5;而现在的混凝土水胶比一般都低于0.5。也就是说,现代混凝土的强度已经不再完全依赖于水泥的强度,或者说,因为不使用同一标准方法检测,在普通混凝土范围内,就不能简单地将二者建立起什么定量的关系。这一点,十几年来,人们已经越来越明白,所以也就越来越没有人再去使用《规程》,如果说还有人用,也是为了应付施工(或质检部门)的要求,在配制混凝土后,再反推回去给出一个算式配比而已。然而,在全国范围内,现在仍有不少人(尤其是新手)“不知混凝土该怎样配”,其实这也是正常现象,就像现在工民建专业刚毕业的学生“连一根梁都不会设计”一样。在学校工程教育不足的今天,需要招工企业对刚毕业的大学生进行继续教育。工程技术问题尤其是对混凝土工程这样非常复杂的体系,是需要“传、帮、带”的。遗憾的是现在很多进行“传、帮、带”的人在当前社会大变革的形势下,思维方法和观念却仍然滞后。技术标准和规范的作用就是要在方法和观念上作引领,需要其具有先进性的意义在于此。就此而言,仔细阅读现在这本修订的新《规程》(以下简称新《规程》),感到其中确实存在若干问题。现就其中几个重点进行分析:

1 关于“混凝土配合比设计的原则”

要给出“混凝土配合比设计的原则”,这很重要。问题是什么是原则?给什么样的原则?

原则的意思是行为的原理和准则,不涉及可以根据技术人员或管理人员的学识和经验能调整的技术和具体方法。例如ASTM Designation C 1157Standard performance specification for Hydraulic Cement》(水硬性胶凝材料的标准性能规范)的原则是“给出性能要求,而没有对胶凝材料成分或组成的限制”。我国当前尚不可能提出这样的原则,原因是当前我国仍以强度第一为原则,而强度是容易满足的,如果不规定胶凝材料组成和配比,就会更加混乱。从新《规程》各条文来看,其中的“基本规定”应当属于原则性的规定。然而原则既然是行为的准则,其条文必须符合科学逻辑,用词上就要严格,用“应”而不能用“宜”。

1.1 关于矿物掺和料

新《规程》总则第3.0.5条规定的第一句话是:“矿物掺和料在混凝土中的掺量应通过试验确定。”(根据什么进行试验? 这涉及掺和料使用的目的。)这是一项原则,但在后面都使用的是“宜”,也就是说,这又并不是一个原则,但却列入了“基本要求”(基本原则是必须遵守的)。

现在先分析一下表2和表3“钢筋混凝土中规定的掺和料最大掺量”。为了分析的方便,按水泥现行标准规定的P.I硅酸盐水泥、P.II硅酸盐水泥和P·O硅酸盐水泥中混合材最大含量分别为0%5%20%分别计入计算矿物掺和料总量,并分别列于第4列~第7列和第10列~第11列。将新《规程》中表2、表3中原规定的最大掺量值列于第2列、第3列和第8列、第9列。

根据上表分析提出问题如下:

 表中所给出的矿物掺和料最大掺量已属于“大掺量”范畴,但不知该表给出的限制有何根据?间隔5个百分点这样小的变动影响有多大?根据什么原理这样规定?第4列与第5列相比,第6列和第7列相比,第4列~第7列和第10列~第11列相比,水泥中混合材越多的,在混凝土中允许矿物掺和料总量倒越多。为什么要做这样的规定?理论上和实践上都无法解释。如果有实验依据,不知有多少数据支持?

 从表2和表3的编排来看, 不知以水胶比0.4为界的原理是什么? 现在业内人士基本上都已接M.R.H.Dunstan关于“粉煤灰是混凝土的第四组分”[1]的观念,并且知道存在着尚不能普适化的水胶比-粉煤灰-强度三维的关系,也就是说当强度要求一定时,应当根据粉煤灰-强度的关系选择水胶比。而粉煤灰掺量是由混凝土服役环境耐久性要求、施工性能等来选择的。由于粉煤灰对水胶比更加敏感,掺用粉煤灰的混凝土水胶比必须随粉煤灰掺量而降低。按照新《规程》,在水胶比>0.4的各个水灰比下,矿物掺和料最大掺量相对于水胶比0.4的混凝土,只减少5个百分点,而且固定不变,亦即可理解为水胶比大到0.6以上都只能限于该值。这样的规定对中等强度等级的结构混凝土是没有意义的,因为会影响矿物掺和料的贡献[1];而对低强度等级的垫层之类用的C15C20混凝土,更没有必要限定矿物掺和料的上限。因为现今的水泥强度都偏高(最低强度等级的水泥的最低强度也都超过用0.5水胶比检测的35MPa,当水胶比约达0.57时,粉煤灰对混凝土强度的贡献就为零了。于是要么因水胶比较低而强度多半会超标较多,要么增大水胶比而使拌和物严重离析、泌水。因此矿物掺和料掺量不能人为地去规定,试配最能解决问题。实际上,低强度等级混凝土中矿物掺和料掺量常需达605以上(含32.5的复合水泥)才能配出来。


      4例到第7列中对硅酸盐水泥未规定型号,如果不是因忽视而遗漏,则只能是规范编制者的观念问题,即认为PIPII中已有混合材掺量的差别可以忽略。但实际上再允许掺入粉煤灰后所造成的掺和料总量就形成了悖论:如果混合材相差5个百分点可以忽略,那么表中所有相差5个百分点规定值都是毫无意义的。

 大掺量矿物掺和料的使用已成为现代混凝土的一个特征,符合可持续发展战略的要求, 而且某些掺和料还可改善混凝土拌和物性能,改善混凝土耐久性。耐久性已成为决定矿物掺和料种类和掺量的重要因素。因此,尽管对房屋建筑来说“没有什么耐久性问题”(且不说这是对“耐久性”的误解),大掺量矿物掺和料的使用也已呈不可阻挡之势。但是任何材料都有利也有弊。在《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476-2008)对环境的分类中,I类环境所指“没有冻融循环和化学侵蚀性介质作用而只有碳化可能引起钢筋锈蚀的环境”,在全国不同的地区有不同的意义,例如在常年大部分时间相对湿度较低只有短暂湿热气候的北京,混凝土碳化问题的重要性一般主要不是潜在的钢筋锈蚀问题(由于气候的变化,这一点也变成不一定),而在于碳化收缩会与干燥收缩联合作用发生加重开裂的倾向[2]。一旦开裂,则在仅有不到一个月的湿热气候下,就有可能引起钢筋的锈蚀。对于在一年中的大部分季节处于湿热气候的深圳,则钢筋锈蚀就成为主要问题,但是一年中大约有2个月相对湿度在50%以下,碳化收缩与干燥收缩联合作用而发生的开裂倾向也是需要重视的。大掺量矿物掺和料的使用要求施工技术观念的更新(例如养护的概念和技术),为避免I类环境”中混凝土这种潜在的劣化因素,必须在设计和施工中采取相应措施,配合大掺量矿物掺和料的正确使用(如果要用的话)。在其他环境中,不同季节、不同构件的混凝土,对矿物掺和料有不同的要求,应根据耐久性进行选择和试验,当掺和料品种和用量不同时,还要调整配合比。配合比调整时,应保持浆体体积不能增大(这应是配合比设计的一项原则)。

 新《规程》条文说明第3.0.5为:“规定矿物掺和料最大掺量主要是为了保证混凝土耐久性能。”此项说明似乎匪夷所思。因为,目前业内几乎尽人皆知,在混凝土中正确地使用矿物掺和料,目的就是为了改善混凝土体系中微结构以增加体系的密实性,提高混凝土抵抗环境中化学侵蚀性介质作用的能力。恰恰是那些严酷环境中的混凝土结构需要矿物掺和料去改善和提高其耐久性。如果因为条文中所规定的限值范围较宽,给某些执行者提供点参考,也未尝不可,只是这种说法令人怀疑:“既然矿物掺和料的掺用搞不好会影响混凝土耐久性,那么掺用的目的是什么?”就是为了“废物利用”而降低成本?

可以理解的是,在很久以前,使用矿物掺和料的混凝土的确出现过若干问题[3],但那是对矿物掺和料的认识不足和使用技术不当问题造成的,至今也还有人用简单取代水泥的方法使用矿物掺和料,并用传统的水泥检测方法评价矿物掺和料性能。此外,不同矿物掺和料的种类和成分差异很大,导致性能差异也很大,人为规定一个固定的最大掺量缺乏科学依据。

因此这样的限定值是不能作为“原则”来规定的。

 美国ACI 211委员会花了很大的力量把“混凝土配合比设计”改成“混凝土拌和物的配合比”[4],其原因是混凝土搅拌站提供的不是混凝土的最终产品,而是拌和物。最终产品是经过浇筑、振捣、抹面、养护一系列工艺操作后形成的混凝土结构物。在当前材料与其工艺的行业隔离条件下,只有配合比是不可能保证混凝土最终产品质量的。只给出对矿物掺和料掺量限定的表格不能保证混凝土的质量,混凝土配合比不宜单独制定规范,而是应当在对混凝土性能要求中提出满足混凝土结构设计要求的配合的原则和工艺的配合。至于混凝土拌合物配合比的设计方法可以有很多,达到相同强度等级或再加上耐久性指标要求,方法可以千变万化,即所谓殊途同归。应当集中大家的智慧编制“指南”或“手册”,允许技术人员各显神通。有人说:“‘指南’没有权威性”。权威性不是指定的,更不是自封的,ACIASTM都是民间学术团体,他们制定的标准由于质量高、适应性好而赢得美国工业界官方的信赖,不仅被美国各工业界纷纷采用,连美国国防部和联邦政府各部门机构也采用。我国土木工程学会2004年的标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES-01及其修订版至今仍有不少重要工程在采用。一再强调“权威性 ”、“具有法律效力”,是对自己所制订规范的水平没有自信的表现。想当初建设部要求把《混凝土结构耐久性设计与施工指南》改成“国标”时,编制《指南》的主持人陈肇元院士是经过反复推辞和协商后才同意的,但要求在题头加上代表推荐性的“T”。这是一种科学的负责任的态度。

1.2 关于骨料的含水率

3.0.2条中规定混凝土配合比设计所采用的细骨料含水率应小于0.5%,粗骨料含水率应小于0.2%。不知为什么要做这样的规定?怎样才能达到这样的状态?新《规程》条文说明中对此的解释是:“我国长期以来一直在建设工程中采用以干燥状态骨料为基准的混凝土配合比设计,具有可操作性,使用情况良好”。也就是说认为这样的含水率属于“干燥状态”。众所周知,骨料“干燥状态”基本上有三种─绝对干燥(绝干)、自然干燥(气干)、饱和面干(面干或日本所称表干)。可能上述规定指的是气干。实际上不同岩石的石子和砂子骨料在自然状态的大气环境(相对湿度是变化的)中的气干含水率变化很大。如果达不到此规定怎么办?实际上确实是“具有可操作性,使用情况良好”吗?

早年在学校教学实验中检测骨料密度时,都是在饱和面干状态下进行的。石子很容易做到饱和面干,只是因砂子做到饱和面干较难操作,后来使用的是气干状态。在混凝土配合比设计中,考虑到石子的饱和面干吸水率很小,而砂子含水不同时,称量会不同,不便于比较,就约定砂子使用绝干状态的密度,在试配时测出砂子的含水率,在混凝土配合比的用砂量中扣除,加到用水量中。这样的结果,对所用砂子就是按绝干配料的(不考虑砂子的吸水率,即饱和面下的含水率),把砂子中实际的所有含水量全部算进拌和用水中。做过混凝土试配的人都有过这样的经验:在实验室试配时,使用绝干状态砂子配制混凝土,用绝干状态砂子试配计算的用水量拌和混凝土时,由于砂子吸水率的影响,会造成混凝土拌和物的工作性不能达到设计目标,于是需要尝试再增加水量,一般为避免过加而需要反复数次测试坍落度,将最后坍落度合格了的拌和物用水量确定为最后的用水量。但是,因为上述用水量的调整是分数次添加的,用这样确定的最后用水量重新拌制一盘拌和物时,往往坍落度仍不够(在反复调整过程中会有一部分水的损失),就需要再试。生产中的情形与此相似,只是由机械根据电流表自动调整代替人工控制调整,结果是拌和物出机后,拌和物中的用水量究竟有多少?很难有人说清楚。

有趣的是现在全世界除了我国建筑工程以外,都使用饱和面干状态下的骨料密度配制混凝土,要求骨料必须带水供应(但不得流淌),生产时所调整配合比中的用水量只须扣除骨料饱和面干之外表面吸附的水量。因为饱和面干的骨料所含的水在拌和物中是不会出来的(因为内外平衡),既不影响拌和物的流动性,也不参与水泥的水化,只在混凝土硬化后内部水量消耗后才会释放出来,反而会对界面有养护的作用。有人总说不会测“饱和面干”,但是却会做吸水率。其实饱和吸水率的数值与“饱和面干”含水率在数值上是相等的,检测方法也是一样的。绝干的骨料尤其是砂子,在拌和物中吸收拌和水的速率和在清水中吸水的速率不同,只要预先吸水饱和,可以不面干,在拌和物用水量中扣除骨料表面水后,即为“有效拌和水”。现在市场供应的砂子大多都带水,已为用饱和面干状态下骨料表观密度的使用提供了条件。提到“饱和面干”时,有人以为是要求把生产时上料的砂子先浇水再做成饱和面干,这完全是误解。正确的理解是:在试配时用饱和面干的骨料表观密度值计算体积或质量;生产时在拌和水中根据骨料含水状态多退少补。

“长期以来一直……”并不都是合理的,否则为什么还要创新、改革?“具有可操作性”的含义应当是努一把力就能做到,而不能成为迁就落后的同义词。

2 配合比主要参数W/B的确定

1)新《规程》规定用以下公式计算水胶比:


       该公式并不能叫做“改进的”包罗米公式,经过移项后即可还原为原来的形式,并未改进:


      各符号意义也未变,只是改变了表达的字母,其中αa和αb即原公式的AB,意义也未变,只是改变了数值。而这样数值的改变在我国也已经有过数次,其中在1982年试行的《普通混凝土配合比设计技术规定》(JGJ 55-81)中是正式的一次,2000版的《规程》又改了一次,其余的改变多为不同地方标准所为。

2)现按新《规程》给出规定的数据举一实例:

混凝土设计要求强度等级为C35,按表4标准差应取5MPa,则fcu,o=43.225MPa,取43MPaII级粉煤灰掺量为45%,按表6取影响系数为0.55;矿渣粉10%,无影响系数;42.5水泥28天强度为50MPa,掺和后,fb=50×0.55=27.5MPa,按表5,使用碎石,αaαb分别为0.530.2。按新《规程》所给公式计算:


       南方含盐土质某地下工程试验段,在实际工程试配C35的混凝土时,使用与上述相同的原材料,水灰比为0.42,实测28天强度为45.1MPa,很接近配制强度,但是水胶比比公式计算的大得多(偏差超过30%)。根据实际经验,如果采用上述计算的水胶比,混凝土强度应该可以达到60MPa

为了避免偶然性,再举该工程另一组粉煤灰掺量少些的配合比的混凝土实例,同以上设计要求的C35混凝土,原材料相同,粉煤灰掺量为24.3%,按新《规程》表6,取影响系数0.75,则fb=50×0.75=37.5,用与上述相同公式计算:


       该工程试验段另一组试配时使用与上述相同的原材料,实际水胶比为0.4928天抗压强度为44.0MPa,与设计的配制强度相当,而与按新《规程》公式计算出的水胶比值偏差约为14%。可见,掺和料掺量越大,偏差越大。

3)通过上述对比所显示的差异,有以下几点看法:

 就包罗米(J. Bolomy)公式本身来说,是当时严格控制原材料质量,并经过大量实验数据拟合而成的直线关系。当时包罗米本人和后来的很多使用者都清楚:该公式的计算值偏差可达20%之大。这是因为他赋予了回归直线方程的系数(直线的斜率和截距)过于明确而狭隘的物理意义─石子品种、水泥强度,而实际上,当水胶比确定后,浆骨比(或者说石子用量)对混凝土强度也是有影响的;水胶比和浆骨比都确定之后,砂率对强度也有影响;另外,相同品种、相同强度的水泥在混凝土的工程中可能会有不同的表现;相同强度而品种不同的水泥的影响更有差别。当然,1930年的包罗米没有考虑这些问题的条件。1932年,莱斯(I.Lyse)肯定了混凝土的28天抗压强度和水灰比的倒数成正比的关系,提出灰水比定则:

y=-b+ax

式中: y  混凝土28天抗压强度;

x  水胶比的倒数;

b  纵坐标轴截距;

a  直线斜率。

一个纯粹回归的直线方程,比起给出系数的物理意义和具体数值的包罗米公式具有普适性。普适性在于直线关系,其直线的斜率和位置则可根据不同实验者所在地区原材料条件和工艺条件由实验确定。对于混凝土这样复杂的体系可以而且应当允许生产企业按自己的原材料条件建立各有关系列曲线,例如英国就有粉煤灰不同掺量时强度-水胶比曲线(别的国家没了解过);日本各搅拌站都有一系列砂子饱和面干含水率-表观密度曲线、拌和物在搅拌机中转动时电流变化的系列曲线等等。目前我国已有一些搅拌站根据自己所常用的和变化的原材料建立了这样的直线关系系列曲线,使用时方便、有效。为什么非要坚守包罗米公式不可呢?

 1930年包罗米公式被提出至今已80余年,混凝土技术的变化是:因高效减水剂和矿物掺和料的使用,混凝土和水泥制品的强度不再受水泥强度的制约,强度、水胶比、拌和物流动性都可以在很宽的范围变化;拌和物中骨料从紧密堆积的状态变成现在的悬浮状态;配合比过去是三要素、四组分;现在是四要素、五组分……;过去在一定原材料和工艺条件下水灰比的选择是按照强度-水灰比的关系,现在是强度-水胶比-矿物掺和料量三维的关系;……。面对变化,必须转变思维方法和观念,否则就会在陈旧的圈子里转不出来。有人说,现在还没有别的办法确定水胶比,只好还用包罗米公式算个基本数值再经试配确定。当然,对混凝土这种具有不确定性的、高度复杂的多相非线性体系,配制绝对是必须的。有经验的技术人员不必死套包罗米公式,就能很快地给出接近工程要求的混凝土水胶比的基本值,可见规律还是存在的。从事科学技术研究的部门是否可以和这些经验结合起来进行研究,找到其中的规律,总结、上升到理论,提出新公式的创意?

 新《规程》只是把包罗米公式中的水泥强度简单化地改成胶凝材料的强度,并引入了“矿物掺和料的影响系数”。而所谓胶凝材料强度是和水泥一样用0.5的水胶比检测出来的;“影响系数”也是在统一的水胶比下检测的。这对于水胶比可以在很大幅度变化的混凝土来说有什么意义吗?新《规程》中W/C的计算产生如此大的偏差的主要原因就是这个影响系数的不合理。目前在业内,几乎人人尽知掺入矿物掺和料的胶凝材料体系和硅酸盐水泥相比,对水胶比更加敏感[2];矿物掺和料在对混凝土的作用中,物理作用要比化学作用更重要。检测矿物掺和料和硅酸盐水泥组成的胶凝材料的强度,首先要减小水胶比以保持原始浆体体积不变(即混凝土拌和物的浆骨比不变),二是要保持相同流动度。这才能体现工程中混凝土的规律。所谓“粉煤灰不是水泥的简单取代物,而是混凝土的第四组分”[1]就是这个意思。“矿物掺和料的影响系数”的概念恰恰就是一种简单取代。变化了的材料不能使用不变的方法。

3 关于耐久性

新《规程》条文说明第3.0.1表明该《规程》修订的目的:“……强调混凝土配合比设计应满足耐久性能要求,这是本次修订的重点之一……”但是除了在前言中说明“本次修订的主要技术内容的第2点是:“增加并突出了混凝土的耐久性的规定”和强制性条文第6.2.5“对耐久性有设计要求的混凝土应进行相关耐久性试验验证”,此外基本上未见有关耐久性的规定。至于第7.1条抗渗性混凝土、第7.2条抗冻性混凝土,那是针对“有特殊要求的混凝土”

重要的是强制性条文第6.2.5条只是“对耐久性有设计要求的混凝土”而言,言外之意,如果没有对耐久性要求,本《规程》是不予考虑的。这里的问题是,什么是耐久性?有没有不需要耐久性的混凝土?

Adam M Neiville说过[5]“不存在一般含义上耐久的混凝土:如果我要为花园工具室修个地板,打算用上一年就推倒,某种质量的混凝土就‘耐久’了。但这种混凝土用于一座大桥、一条隧道或一座大坝中也许就不耐久了。所以说某一混凝土是‘耐久’的或‘不耐久’的是错误的。”“混凝土在一种条件下耐久了,在另一些条件组合下就可能不耐久。仍然是没有本质上耐久的混凝土”。“有时混凝土不耐久,是因为用途发生了变化,例如本是设计存放纸的仓库的地板,却改为放化学品了”。由以上引用的Adam M Neiville的几句话可见,第一,即使是打算只用一年的混凝土,一年就是该混凝土的耐久性,例如Neiville要为花园工具室修的地板。可能有人会说“哪里会有用不到一年就坏了的混凝土?”现举一例:有一年北京一个物流公司仓库地面的混凝土用了不到一年,就损坏严重,分块的交界处碎裂、剥落,常使运货的叉车行走受阻。这就是说该地面混凝土耐久性不足。第二,混凝土的耐久性是在一定环境下的结构构件中表现出的性能(performance),实验室检测的“长期性能和耐久性能试验”只是供混凝土拌和物试配时优选原材料和配合比用的“实验室指标”[5][6]。按标准实验方法检测的“耐久性”只能代表不同原材料和配合比的混凝土相对的本征特性。同理,实验室的“长期性能试验”也是在实验室条件下强制的过程,实验时间再长也不过半年、一年。这一强制性条文其实没有什么意义:“对耐久性有设计要求的混凝土应进行相关耐久性试验验证”是没有谁会不做的。

至于新《规程》所“强调混凝土配合比设计应满足耐久性能要求”只是“应进行相关耐久性试验验证”和“有特殊要求的混凝土”,并未见混凝土配合比设计怎样“满足耐久性能要求”。

4 如何制定和使用标准、规范

通过对《规程》几点分析,不免引发对如何制定和使用标准、规范的思考。

4.1 首先解读法律、法规、规程、条例、标准、规范、指南等的含义和区别

我国各方面的建设仍处于起步阶段,管理方面多借鉴已经发展了几百年的发达国家的做法,在法律、制度、管理上有很多不健全之处,这是社会主义初级阶段很正常的现象。社会行为的规则、制度或长期形成的约定,在社会发展中的重大意义是不言而自明的,其高级形式的体现就是法律、法规、标准、规范等。我国在制定这些规则时大体上都参考或借鉴了发达国家经验,其命名或用词也是和国际接轨的。为了更确切地理解,以下根据国外一些词典、辞书解释的词义解读如下。本人知识有限,希望与大家讨论。

在此顺便一提:我国一般人在外文的翻译中常常只根据英汉或汉英词典,而编纂这些词典的专家对专业词汇未必精通,时有误导之弊,最好使用外文的原文辞书或英汉双解的词典,并经讨论而确定。

法律(Law 法律是一种人类在社会层次上公平的规则,是世所公认的公正不偏的权衡标准,是理性的体现,又是一个合同式的契约,代表政治上的正义。由国家制定或认可,并由国家强制力保证实施,以规定当事人权利和义务为内容的具有普遍约束力的社会规范。在我国,都必须经全国人民代表大会表决通过,由国家主席令或国务院令的方式颁布。

法规(Code 法规是法律、法令、条例、规则、章程等法定文件的总称。来自拉丁文的codex(圣书、典籍的手抄本,药典)意思是写在木头片上的文件,是最早制订的法律。可以由国家权力机构制定、颁布、施行,也可由地方或部门制定、发布、施行。

条例、规程、规章(regulations and rule都属于法规(Code)。在Investorwords”网站中解释Code为官方或当局为控制和管理而规定的必须服从的一种法律、规则、原则、条件或其它命令。对于那些直接涉及国计民生、公众安全的设计规范,如建筑物和构筑物(桥梁、隧道、港湾、水运、铁道等等)设计的规范,尽管也涉及技术,但也属于法规,英文名称也是Code。所以钢筋混凝土结构设计规范的英文题名就是Code for Design of Concrete Structure。又例如建筑设计规范属于建筑法规的一部分─建筑法规体系分为法律、规范和标准三部分,其中法律主要涉及行政和组织管理(包括惩罚措施),规范侧重于综合技术要求,标准则偏重于单项技术要求。

标准(standardThe free online dictionaryhttp://www.bsigroup.com”对standard的解释是“因其出色而被公认或广泛使用的实施或生产的某种事物”;“一种要求、优秀或成就的水平”;“优质的水平”,“旗帜、标杆,”例如军旗就叫Standard。在技术层面上为:“以其他人评判或量测为准的某种事物公认的或核准的范例”;“公认的质量或数量的相对量值”;“在规定条件下确定的、表征的、记录的单位量级目标”……可见标准是一种量化的质量要求,例如目前正在征求意见的“小学教师标准”。标准多用于对产品(有形和无形的)质量的合格检验。用以检验出厂的产品是否符合生产者承诺的质量指标及其匀质性,并且无毒无害。国家标准指的是对全国同行业或同类产品普适性的标准,因此所规定的指标为最低要求,产品出厂检验合格未必能满足用户的要求,用户可以提出更高的要求或特殊的要求。地方标准是针对地方具体条件的,往往高于国家标准;企业的产品标准应高于行业标准,以适应用户选择的需要。与上述类似,凡直接涉及国计民生、公众安全的标准属于法规,是强制性的,例如食品、药物、武器等的标准。技术标准一般不具独立法律效力。

规范(Specification Specification的原意是规格、说明书的意思。在中文字面上是规格和范例的意思。虽然“标准”也有范例的意思,但其指标可以量化。无法精准定量而形成标准的被称为规范。

Businessdictionary(辞书)”对Specification的定义是:“对某种作业、行为进行定性的信息规定”,“对能得到满意的特定要求,或者顾客在货物、材料、方法、工序、服务、系统或工程上的要求而卖方必须交付的基本特性准确的表述,通常以双方(和/或独立证明人)都能量测其程度的方式书写,然而并不等同于控制极限(允许波动的范围)”,规范通常主要分为两类:①性能规范:符合已知的顾客要求,例如保持房间温度在一个规定的范围;②技术规范:表述个体单位性能的水平,又分为:(a)个体单位的规范,叙述由标称值和允差(偏离标称值的允许值)组成的个体性能边界参数(b)合格的质量,叙述使大多数单位满意的限定值,但有一定比例的单位允许超过此限定值;(c)分布规范,为每个单位定义一个用于生产者监测生产过程的统计学的分布(就均差和标准差而言)”。可见,规范是一种“约定”。我国技术规范使用的英文名称就是Specification,规范条文主要告诉使用者什么是不可以做的,即对不合理或对公众利益有害的行为或操作的限定,基本上偏于原则上的规定,不讲道理、不做具体工艺和方法的规定,尤其禁止对具体产品的规定。因此,诸如具有丰富内容、影响因素众多的施工之类的技术就不宜制定规范,例如对施工只能规定湿养护的时间,而不规定养护的具体方法(对具体方法可以编制《指南》),目前我国只有施工验收规范而没有施工技术规范即缘于此。混凝土拌和物的配合比设计也属于此类。

技术规范的制订应当有科学技术的支持,反映最新的并经反复研究─实践检验─反馈─再研究而成熟的研究成果,或借鉴、消化国外先进经验。例如ASTM的技术规范制定的基础是ACI各专业委员会分别每3年发布一次的技术报告(Stats of the arts report)。因此技术规范永远滞后于但不能落后于科学研究,技术规范应具有相对的先进性─先进而可操作,又不迁就落后。技术规范主要由行业协会主管、负责,组织无功利关联的专家参与讨论、编制和审定,不能有行政的干预。因各专家有各自的科研和工程实践经验和学术观点,必须最后达到求大同存小异,因此技术规范也是在较高水平上妥协的产物。技术规范只规定为保证公众安全的最低要求,使用者可以根据具体工程的特点和条件按各自的专业知识和工程经验发挥创新精神,提出更高的要求。新材料、新技术、新工艺的采用,必须是有明确机理的,符合科学规律的,经实验室小试、向生产过渡的中间试验和工程试用,制定相关技术标准和操作规程,最后经专家鉴定,在相关主管部门备案。

指南或者使用手册(guide or handbook The freeonline dictionary”解释guide“对方式、方法、途径的引领、指导,或建议,提供信息或指令的一种小册子”;“作为调节一种动作或操作的指示装置”;“为控制队列的矫直而安排在行进队伍两侧的纵队士兵,以指示方向或中心点”……可见,指南或手册就是指路的,给出在规定原则下满足一定要求的若干材料、技术、方法或别人成功的经验,供使用者根据自己的条件和需要进行选择。

4.2 如何使用标准、规范

不管是什么样的标准和规范,首先都具有严肃性,无规矩无以成方圆。各人按自己的意志所成的方圆只能个人自己用,凡是有人群活动的事物如果没有规矩就会乱套。打个比方:“游戏规则”并不属于任何法律,但重要的这是一种约定,只要参加某个游戏就必须遵守该游戏的规则,这是毋庸置疑的。

由以上解读和介绍可见,除建筑、结构设计规范(Code)以外,涉及材料、技术、工艺、方法等的技术标准和规范的本身都不具法律属性。在西方国家,工程合同中都必须有甲乙双方共同选定并契约的“规范清单”,合同具有法律效力,则合同中的“规范清单”所列标准和规范就自然与合同一起具有法律效力。为了执行的方便,在合同中还应随所选择规范而约定一个处罚条例。

技术标准和规范中规定的指标是最低要求,在我国现行国家水泥标准和混凝土结构耐久性设计标准中,已列入此说明。国外发达国家都有此说明,例如ASSHTOAmerican Association of State Highway and Transportation Officials美国国家公路与运输管理者协会)桥梁设计规程的第一章第一节中写道:“本规程无意取代设计人所具有的专门教育和工程判断的训练,仅在规程中规定为保证公共安全的最低要求。业主或设计人可能需要在设计中采用新的先进技术,或需对材料及施工质量提出更高的要求”。英国标准前言的最后一句话就有:“依从英国标准不能免除其法律责任”。最低要求的意思是,保证品质要求最低的工程的安全性和最低等级耐久性的普适性要求, 设计人员必须根据工程的重要程度提高要求。因此标准中的指标上限不能太低,下限不能太高,留有充分余地,用户可以根据需要,用性能(强度不是唯一的,也不一定是第一的性能)去确定和控制。通过合同,就可以避免对不同规范中规定的差异感到无所适从的问题,因为列入合同中的规范才是唯一在法律上有效的。合同是市场经济重要的法律手段,而且是契约双方互相沟通、交流、理解的过程,应当尽快改变我国目前土木工程尤其是建筑市场“合同”的单方强制性或者走形式的现状。一方面管理部门要从完善所提供的合同文本入手,引导合同双方正确制定和签约;另一方面合同双方要正确认识合同的意义而严肃对待,学会通过合同保护自身利益,“丑话说在前面”。

无论如何,对法律和具法规属性的规定必须服从或遵守,对技术类的标准、规范、指南等,一经契约定入合同,双方都应严格遵守,遇到矛盾或意外情况时, 双方应沟通洽商,并记录成文签字后作为合同的补充附件。当需要突破现有规范的规定时,应当有试验研究的依据、试点应用和专家鉴定。工程技术人员都应为其提供试点应用的条件,以促进科学技术的进步和建设质量的提高,并为标准、规范的修订提供依据。

结语

存在的不一定都合理,外国的不一定都先进,专家和权威不一定都正确。法律或属于法律范畴的其他文件也好,技术标准或规范也罢,是以人对客观规律的认识为基础的,也都有水平问题。如何使用和监管、裁定,更是有水平问题,这尤为重要。当前我国正处于发展中的阶段,尚未实现范式*的转换,难免“公说公有理,婆说婆有理”。有不同意见是很正常的,但是一定要致力于符合时代要求的范式转换,首先需要思维的突破和技术的更新;如果把作为谋生手段而制定技术标准的范式,转换成为公益事业而制定技术标准的范式,则所谓思维的突破也就是思维方法和世界观的转变,技术的突破就是学习、了解、吸纳科学技术研究新的成果,既先进又可操作,但又不迁就落后。

下面引用建设部第81号令《实施工程建设强制性标准监督规定》的条文释义中的一段文字作为结束:

“标准与科学技术发展密切相连,标准应当与科学技术同步,适时将科学技术(本文作者注:似应为‘科学技术的最新内容’)纳入到标准中去。科学技术是提高标准制定质量的关键环节。反过来,如果新技术、新工艺、新材料得不到推行,就难以获取实践的检验,也不能验证其正确性,纳入到标准中也会不可靠。为此给出适当条件允许其发展,是建立标准与科学技术桥梁的重要机制。”

参考文献:

[1] M.R.H.Dunstan, Fly AshasThe Fourth Compositionof Concrete, Proceedings of Second CANMET International Conference on Fly Ash ,Silica fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, 1987.

[2] Adam M Neville, Properties of Concrete, Fourth and Final Edition. Pearson Limited, England.2000.

[3] Richard w Burrrows, The Visible and Invisible Cracking of Concrete. ACI Monograph No.11

[4] Ken W. Day(澳大利亚),Manufacture of high performance Concrete, 来华讲座,1996.7.13.

[5] Adam Neville. Consideration of durability of concrete structures: Past, present, and future. Materials and Structures March 2001.pp 114-118.

[6] 廉慧珍,思维方法和观念的转变比技术更重要─之五:混凝土工程中的分解论和整体论.《商品混凝土》2011.10

 

更正

贵刊2012年第3期(刊登我的文章《评《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011)的表1中,本应这样计算:掺和料掺量+(100-掺和料掺量)×现行水泥标准规定的混合材上限百分数。

文中却直接以标准规定的百分数直接相加了。这是因我的粗心造成的错误,现予以更正如下表。

由更正后的表来看,不能得出全都是“水泥中混合材越多的,在混凝土中允许矿物掺和料总量倒越多”的结论,例如第4、5列和第10列相比;但是第6、7列和第11列相比,第4列和第5列相比,第6列和第7列相比,则基本符上述结论;其中有的高,有的低,混乱无章,表明该表在制作时,“拍脑袋”的可能性很大。虽然也可能和我一样,在计算过程中有些失误,但是作为国家标准,则有失严肃性。按该标准在宣贯的通知时所说的“国标等同于法律”(通知的人在邮件中所述),则会使不明白的人接受误导而照办,明白人不知所措。

感谢清华大学阎培渝教授认真地阅读了该文指出上述错误。这种作风应当提倡。我的原则是有话就说,有错必纠,希望和大家共同追求真理。廉慧珍

 



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