成岩作用、“仿成岩理论”和“凝石” 廉慧珍1 阎培渝1 梁文泉2.docVIP

成岩作用、“仿成岩理论”和“凝石”廉慧珍1 阎培渝1 梁文泉2 1.清华大学2.武汉大学谈古论今话凝石公元2000多年前，古罗马已经使用石灰和天然火山灰混合物（11～14）为胶凝材料配制混凝土，建造了浴场、渡槽、仓库、长轴188米，短轴156米的罗马大圆剧场，高度和水平直径都是43米的万神庙等等。其中的万神庙由于某种原因幸免于西罗马灭亡时战火的毁坏，一直完好地保持到现在。被保留下来的还有一些输水渡槽等。公元12～14年罗马建造的那不勒斯海港，使用石灰与火山灰为1 : 2的混凝土，至今虽然被海浪磨光了表面，长满青苔，但混凝土却完好无损，数百米长的墙几乎无一裂缝。这种混凝土的强大优点是经历了2000年耐久的考验，其缺点是凝结硬化很缓慢；因为不用钢筋（这是该结构耐久的原因之一），所以都用于受压构件：基础、穹顶、拱和厚墙（万神庙的墙厚6.2米，现代的混凝土墙厚度比其小得多，主要由于配有钢筋，当遭受风荷载、地震荷载或垂直的偏心荷载时，能够承受一定的拉力）。当生产发展需要混凝土固结得快时，硅酸盐水泥就应运而生，大大加快了建设速度。硅酸盐水泥的缺点是抵抗化学介质侵蚀的能力差，影响混凝土的耐久性。为此，除了使用各种矿物掺和料对硅酸盐水泥改性之外，50多年来，国内外都有不少人研究了用石灰、石膏和碱金属盐激发具有潜在水硬性的高炉水淬矿渣和天然或人工火山灰质材料（前者如天然火山灰烬、凝灰岩及沸石化的凝灰岩、硅藻土等，后者如粉煤灰及各种经过高温过程而含有活性SiO2和Al2O3的工业废弃物），并分别取得一定的成果，有的已经用于局部工程混凝土，尤其用于固化粉沙土、壤土、海沙、淤泥、垃圾和工业废等等（根据固化对象调节产品成分）。其中固化的用途最为成功，主要是由于采取了和普通混凝土不同的工艺。而在用于结构工程方面，因存在以下的问题而一直没有得到推广应用和产业化： 凝结过快（已经由重庆建筑大学蒲心诚和他的研究生研究出的专用缓凝剂解决）； 硬化体收缩大，不能满足结构工程要求的尺寸稳定性； 由于原材料质量波动较大，造成生产中匀质性控制的困难； 激发剂和本体材料（被激发材料）要在现场混合（相当于“凝石”的“阳体”和“阴体”“二元胶凝材料”），施工不方便； 缺乏长期暴露试验和耐候性试验的系统数据； 缺少结构和构件性能试验研究的足够数据。 根据“凝石”的专利说明[1]了解到，组成“凝石”原材料的“阳体”和“阴体”以及分别粉磨的工艺流程与上述材料在本质上是相同的。那么，“凝石”的创新之处在哪里呢？ 媒体报道，“8月12日，国家教育部在清华大学主持‘微晶二元胶凝材料（凝石）及其清洁制备技术’国家863计划项目鉴定会。专家一致认为：该成果原创性地建立了仿地成岩的凝石理论体系框架，创建了具有我国自主知识产权的微晶二元胶凝材料（凝石）清洁生产技术体系，开辟了仿地成岩制备胶凝材料的国际前沿新领域，整体上达到国际领先水平。……有专家表示，凝石技术的出现，很可能终结建筑胶凝材料的‘混凝土时代’，代之以‘凝石时代’。”[1] 按此报道，“仿地成岩理论”是“凝石”领先世界水平的创新点的核心。什么是“仿成岩理论”？开发者解释说是“仿火山喷发大地成岩过程，配以少量成岩剂在常温常压条件下‘凝聚’而成”[1]。“自然界的火山喷发，大量火山灰几万年都保持稳定的性状，但如果喷到淡水中，数千年间就开始发生变化，而喷到盐湖里，几百年就可能形成岩石。”（另一种说法是：……“玻璃质火山灰在弱碱的条件下，百万年内不发生变化，而在偏碱性条件下，则几万年就发生变化”[2]）。“凝石技术仿照自然界的这一成岩原理，在钢渣、粉煤灰、煤矸石等类似火山灰的废弃物中添加成岩物质，让它们在数小时乃至几十分钟内就凝聚成高强度的岩石。”[1] 上述解释，显然是把成岩作用和“仿成岩理论”大大地简单化了。从中看不出如何能“仿照”“这一成岩原理”使“几万年都保持稳定性状”到“数千年就开始发生变化”以至“几百年就可能形成岩石”，或者将按另一种说法的“百万年内不发生变化”到“几万年就发生变化”这样仍然是很长很长的过程闪电般地在“常温、常压下”缩短到“数小时乃至几十分钟内就凝聚成高强度的岩石”。其中的奥妙可能就在于上述解释中的一个关键词：“成岩物质”。这就涉及两个问题：其一，究竟什么是成岩作用？其二，什么是“仿成岩理论”，“凝石”的“仿成岩理论”是否能成立？“成岩剂”又是什么？ 打破专业樊篱和学科壁垒是现代科技发展的需要和必然，是要大大倡导的。为此，不同专业的科技工作者不仅有必要主动学习其他相关专业的基本知识，而且也应当深入浅出地向其他相关专业进行自己专业知识的科普；不同专业或学科之间的交流、沟通、合作，甚至相互渗透，才能促进跨学科的科技成长。相反，如果对其他专业的知识浅尝辄止，不仅不交流、不沟通，反而过分防范，甚至故弄玄虚地神秘化自己专业的