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    混凝土技術真的是靠經驗去蒙的嗎?    
   
  發布日期:2015-5-26 14:25:08 點擊次數:
   
   
   
   

 

也許這三種辦法都可以奏效,但顯然它們的成功率和可以達到的上限是不一樣的。如果你認為第一種比第三種還要好,顯然我們也沒有進一步對話的必要了。

 

什么是科學的方法?科學就是以事實為根據,以實踐為標準。

 

看不清微觀結構?我們就用顯微鏡,甚至電子掃描顯微鏡。搞不清水化機理?我們就用純的C3S、純的C3A……每一個化學成分都單獨測試。搞不清反應的流程?我們就用核磁共振,監控每一個我們感興趣的反應。

 

不確定長期的抗凍融性能?那就把試件在冰箱里反復凍融好幾個月。不確定長期的堿骨料活性?那就在把試件在氫氧化鈉溶液里泡兩年。不確定長期的硫離子侵蝕?那就把試件在不同的硫離子環境里監控五十年。

這是我們混凝土材料課上的一張數據圖,注意看橫坐標,最大值是45,單位是年。

 

美國內政部復墾局負責美國西部的水利工程建設,為了解決混凝土水壩抗硫離子侵蝕的問題,他們在二戰時展開了這項實驗,實驗的數據采集一直持續了四十多年。這四十多年的堅持,不僅僅能幫助內政部興建維護混凝土水壩,更重要的是,它提供了我們對混凝土抗硫離子侵蝕的第一手資料。

 

類似的實驗有很多,每一項實驗、每一項研究都能推進我們對混凝土材料的認知,都能修正我們的理論。千千萬萬個這樣的研究合在一起,共同構成了我們的混凝土材料科學。

 

根據我們已知的混凝土材料科學,我們甚至已經有了混凝土材料的計算機水化模型。就像工程師設計結構會用 SAP2000、ETABS 或者 PKPM 等軟件分析結構的受力性能,不需要真正建造這個結構物,就能在電腦上預測結構的情況,繼而優化結構設計;混凝土科學家也有相應的軟件,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,繼而優化混凝土的配比。

 

美國商務部的國家標準技術研究所(NIST)的 VCCTL 軟件就是其中之一,VCCTL Virtual Cement and Concrete Testing Laboratory 的縮寫。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,輸入你的水泥的化學成分,輸入你的 SCMs 的成分,輸入外加劑的種類、劑量,輸入環境參數,就可以模擬混凝土的水化反應。你甚至可以輸入顯微鏡照片,直接輸入第一手的化學成分信息。

模擬水化反應,得到模擬的水化微觀結構,繼而輸出混凝土的強度、彈性模量、抗滲透性能等等。通過這些分析結果,優化混凝土配比,然后再模擬測試,然后再優化再測試。雖然這不能代替現場實驗,但是這可以指明現場實驗的方向,而且節省了實際實驗的時間和費用。

 

也許你覺得這些不夠科學,沒錯,如果你像謝爾頓那樣執著的話,這些的確不像理論物理那么「科學」。但如果你放寬一點標準,混凝土科學絕對跟很多其它「科學」的「科學」程度是一樣的。

這一張海報,里面的每一個箭頭、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得主的成果。這是一個很直觀的科學的圖形化表述,一門科學就是由這些千千萬萬的點點滴滴組成的。

 

也許你會說,雖然知道這些,但是也沒有用處,我們一樣治不了癌癥,或者,我們一樣不能保證高質量的混凝土。沒錯,科學不是萬靈藥,偽科學或者反科學才標榜自己是萬靈藥。

 

當初火藥發明的時候,很多人也覺得沒有用處,類似的例子有很多,大劉在《三體》里是這么說的:

 

想象一個古代的王國,他們的技術也在進步,能為士兵造出更好的刀啊劍啊長矛啊,甚至還有可能造出像機關槍那樣連發的弓箭呢,但……”

 

大史若有所思地點點頭,但如果他們不知道物質是由原子、分子組成的,就永遠造不出導彈和衛星,科學水平限制著呢。

 

有時候,科學不見得比經驗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。因為現在經驗比科學更管用,所以就嘲笑和鄙視科學,這顯然是沒有遠見的行為。人類的技術進步,最終還是由辛勤工作的科學家和工程師們共同推進的。

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