现代混凝土以高效减水剂及其他外加剂技术的普遍使用为特征。混凝土正在由此而经历着一场深刻的科学革命，其中包含许多哲学道理。
哲学以具体科学为基础，具体科学以哲学为指导。二者是一般与个别的关系。钱学森指出：“技术科学是介乎自然科学特别是基础科学和工程技术之间的学问。是同生产有密切关系的学问，一项技术科学研究的成功或失败，完全要看它在生产中起不起作用，能不能改进生产方法；所以，技术科学工作者比较容易克服唯心的、不合实际情况的倾向。”他同时指出：“在技术科学的研究中，我们要把理论和实际灵活结合，不能刻板行事。世界上第一流的技术科学家们都是自发的辩证唯物论者。”我们坚持用辩证唯物主义指导科学技术的进步和发展，就必须坚持世界是物质的、运动的和矛盾的观点。必须确认矛盾论是科学思维的核心。以辩证唯物论为指导思想对现代混凝土进行哲学思考和分析，可以对混凝土技术进步和产业可持续发展提供重要启示和借鉴。
1混凝土技术从量变到质变
我们首先应该明确的是科学技术和知识都是运动着的，是发展和变化的。早在年，美国科学哲学家库恩在著作《科学革命的结构》中指出：自然科学的发展除了按常规科学一点一滴地积累之外还必然要出现科学革命。科学革命不仅使科学的面貌焕然一新，而且还会引起人们世界观的改变。按照库恩的观点，常规科学建立在这样一个假定之上：科学家了解世界是什么样子，科学事业的许多成就都是从科学界捍卫这个假定的决心中得来的，必要时还必须付出相当的代价。常规科学是指根据一种或多种已有科学成就所进行的科学研究，某一科学共同体承认这些成就是一定时期内进一步开展活动的基础。当常规科学发展到一定程度时，反常出现了，发觉自然界不知怎么违反了由规范引起并支配着常规科学的预期。接着是对这个反常区域扩大进行探索。结果发现基础动摇了，假定不对了。
辩证法的三个基本规律中的第二个规律就是质量互变规律。量变是质变的必要准备，质变是量变的必然结果。混凝土技术从19世纪后期到20世纪90年代经过多年的长期发展和积累，量的积累已经相当厚重，这里面尤其是外加剂和掺和料技术的研究和应用，已经为混凝土技术的质变奠定了必要的基础。科学革命不是量变，而是质变，是那些非积累的发展事件。与此同时，陈旧的规范全部或局部被一套新的不相容的规范所代替。也就是库恩所说的范式转换，一种规范经过革命逐渐向另一种规范转变。当我们的科学革命完成后，需要重编教科书。科学首先是在“范式”支配下，为解决“范式”所提出的“疑点”的高度定向的研究活动；只有当已有的“范式”不足以应付新的问题挑战时，常规的发展才会中断，科学便因此陷入危机，最后导致新“范式”取代旧“范式”的科学革命。不同的范式拥有不同的前提假设、概念体系、理论方法和社会实践。
让我们看看混凝土世界的反常：回弹法测强怎么测不准了？骨料强度、水泥强度与混凝土强度的关系怎么变了？混凝土尺寸效应系数怎么会大于1.0；石灰石粉、尾矿粉怎么都能作为掺和料了？最小水泥用量为什么不断引起争议？混凝土配合比设计规范怎么受到那么多质疑呢？有人说：“混凝土的世界目前是天下大乱。”
我们不难想到的是化学外加剂的研发、进步和广泛应用改变了混凝土世界，这是引发混凝土科学技术多米诺骨牌效应的那第一张骨牌。我们应该认识到，在现代，混凝土因外加剂的广泛使用而改变了一切：可以使用低强度水泥配制出高强混凝土；可以使用大掺量矿物掺和料对混凝土进行改性；可以使无需振捣的自密实混凝土用于过去混凝土所达不到的狭小空间；可以使混凝土能够用于很高的高层建筑和很大跨度的桥梁……
高效减水剂的应用使混凝土的水胶比大大降低，让我们看看水胶比的降低对混凝土的影响。首先混凝土结构密实、孔隙率降低；同时应用相对较高掺和料比例的胶凝材料可以保证混凝土的强度，尤其是长期强度。宋少民年6月在广东长大路桥建设集团一公司中心试验室配制的C60泵送混凝土，粉煤灰和普通水泥用量均为kg/m3，28天强度满足C60要求，年再次测试留样强度，平均在95MPa～MPa之间。廉慧珍年在深圳地铁工程的项目中，因当地环境条件下耐久性的要求，所制作的地铁区间足尺模型只用了kg/m3的42.5普通水泥、掺了60%的矿物掺和料，28天标养试件最低强度为50.7MPa。使用7年后，钻芯取样平均强度达到98MPa。这样，使混凝土走出单纯依靠水泥和高水泥用量的误区，胶凝材料组成逐渐趋于合理，亦即实现了降低胶凝材料内能之目的，因为材料是自发向着内能降低的方向转化，所以内能低的材料更稳定。按照H.F.WTaylor的孔隙率-颗粒组成级配对水泥石强度影响规律的模型，由于大量矿物掺和料的存在，使胶凝材料中形成孔与不同粗细、不同强度、不同形态、不同结晶度、起不同作用的颗粒组成的最佳级配，即可得到一定孔隙率下的最高强度；吴中伟先生对混凝土微结构提出不同层次上的中心质假说，在次中心质层次（水泥浆体），由未水化的熟料作为次中心质（称作H粒子），和作为次介质的水化凝胶（称为L粒子）组成。一定的孔隙率需要有一定量的次中心质（即H/L粒子比）以形成足够的效应圈，起到效应叠加的作用，改善次介质。孔隙率越低，最佳的H/L粒子比值越大，矿物掺和料的使用，可增加H/L粒子比值。在水胶比很低的混凝土中水泥石的孔隙率很低，在一定的H/L粒子比值下，强度随孔隙率的减小而提高。因此，对于高强混凝土来说，尽管水泥的水化程度比较低或水化产物数量比较少，水泥石中保留了很大的H/L粒子比值，却与很低的孔隙率和良好的孔结构相级配，形成可获得高强度的微结构。多组分（水、水泥、掺和料、骨料、外加剂）混凝土可以以较低水胶比达到与传统四组分混凝土（水、水泥、石、砂）相同的强度，而骨料与水泥基材料界面薄弱的界面可得到强化。可见四组分传统混凝土技术经过长期常规科学发展过程的积累，已经进入多组分技术平台的新时期，为新范式下的量变奠定了基础。
现代混凝土显著的技术特征主要为：①水泥的改变和混凝土等级的提高使水化温升带来的问题越来越突出；②掺和料利用，水胶比降低，浆骨比增大，改变了混凝土拌和物与硬化后的性质；③使用环境、原材料、结构形式和施工方法的多样性增大了现代混凝土的复杂性。在这样的大背景下不难发现为什么反常现象不断出现。
现以回弹法在学术界和工程界引起的困惑为例进行说明。回弹法在我国混凝土工程中有长期的应用，在传统四组分混凝土和以普通水泥在胶凝材料中占绝对比例的年代对工程质量的监督、鉴定和评估发挥了重要作用，没有出现大的问题和争议。而年后随着高效减水剂性能的不断提高，高强混凝土和绿色高性能混凝土技术得到迅速推广和应用，混凝土用胶凝材料中水泥熟料的比例逐渐降低，在新技术平台上的现代混凝土与传统混凝土相比，发生了本质的变化。以回弹法检测定混凝土强度为例，其根据本来就不甚合理。即便在过去用于传统混凝土，也是经过相关性试验，对所得数据进行回归的结果。例如图1所示为美国伊利诺伊斯大学学生几年得到的结果。只是个回归的直线，可见其离散性很大，落在直线上的数据点很少。英国学者认为“……不能很确定地预测强度。但是由于该实验简单而方便，所以常用于作为对现场混凝土初步的研究，例如对已知优质混凝土和可疑混凝土比较，以评价匀质性。”我国在过去强度等级很低、混凝土组分较简单的条件下，用类似的关系大体评估一下结构混凝土的强度，不失为一种简捷、直观的方法。考虑碳化后生成的CaCO3的表面硬度大于混凝土的，检测标准中又规定了按碳化层厚度的强度折减系数。而现代混凝土的组分和水化过程比传统混凝土复杂得多，回弹法不灵了。许多检测机构技术负责人反映，当混凝土结构回弹测强不合格时，进行钻芯取样测定强度绝大部分合格。这实际都是折减系数闹的：清华大学博士生贾耀东检测混凝土碳化层的成分，水胶比0.43，粉煤灰掺量30%，成型1天后拆模，即在自然条件下存放，天后测得表面层CaCO3只占6.8%，其余是未水化的水泥和未反应的粉煤灰以及少量未碳化的Ca（OH）2。如果检测这样的表面硬度，因为不是CaCO3的硬度而很低，却又再按CaCO3的硬度而折减，得出的强度值当然更低。这就是用不变的方法检测变化了的材料的结果！
传统上只用硅酸盐水泥的较低强度等级混凝土，水胶比较大，构件内外温差不太大，混凝土内部和表面的强度差别也不太大；现在结构构件尺寸较大，强度等级提高，内外温、湿度差别较大，则混凝土表面层和内部强度常常不一致。例如中央电视台新址大基础底板施工。施工中进行了温度跟踪匹配养护：在混凝土结构不同位置埋设温度传感器，同时留样，养护温度随传感器所示温度变化，以使试样强度与构件内部的强度一致。结果发现，混凝土结构内部由于温度高，跟踪变温养护的试样14天强度就达到了设计强度要求，而按表层温度跟踪变温养护的试样和标准养护试样60天后才达到设计强度要求。早期内强外弱现象何其明显？因此表层混凝土强度许多情况下不能代表混凝土结构的强度，尤其是结构构件尺寸较大、内外温湿度差别较大的混凝土结构表面层和内部强度常常不一致，这是回弹法检测混凝土强度方法自然会出现问题和困惑的另一个原因。碳化折减无奈出现负值，推定公式中1.S的扣除也失去了存在的前提。不管我们是否愿意接受，都必须面对现实做出改变，只有这样，我们才算坚持了唯物辩证法。我们不能用不变的方法去面对变化了的材料。
通过以上现象和分析，不难看出我们面对的混凝土世界已经发生了很大的变化，我们必须改变传统范式，否则反常会越来越多地出现，困惑也会越来越多。因此，及早意识到我们的混凝土技术已经处在科学革命的时期，拿出勇气和智慧去制订新范式下的规则是当代混凝土界同仁的历史使命。
2现代混凝土技术中的两点论
对立统一规律又称矛盾规律是辩证法的实质和核心。简单地说哲学的矛盾是指事物本身既对立又统一的辩证本性。矛盾是对立面的统一，同一性和斗争性是辩证矛盾的基本属性。其中矛盾的同一性或统一性，指的是矛盾着的对立面在一定条件下的相互联系、互相依存的性质。源于我国的《易经》认为阴阳即矛盾是万物构成的基础。任何事物都有两面性，有好就有坏，有利就有弊。天下没有绝对完美的事物。是否承认矛盾是辩证法和形而上学两种发展观的根本分歧。按照形而上学者的说法“是就是，不是就不是；除此以外，都是鬼话”。辩证法的实质就是按照事物的矛盾性去思考问题，发现真理。对任何事物都要从两个方面去看，不能只知其一，不知其二。
首先我们以美国水泥和混凝土的发展历程来进行分析，年以前的水泥细度相对较粗，比表面积在m2/kg左右，C3S含量不超过40%，混凝土的28天强度较低。后来水泥行业不断提高水泥细度和C3S含量，年美国材料与试验协会（ASTM）水泥委员会取消对C3S含量不大于50%的规定，到年美国水泥细度达到m2/kg，C3S含量在58%左右，因此混凝土的早期强度不断提高，以28天为验收龄期的混凝土等级相应提高，施工速度和结构设计强度水平一路提高，其优点和效益不言而喻。但与此同时混凝土结构开裂倾向日益严重。亚当·内维尔博士（AdamNeville）指出：混凝土的性能劣化，是由于没有对水泥细度、硅酸三钙含量和早期强度进行必要的限制（来自巴罗斯的资料）。其实我国水泥和混凝土的发展也有类似情况。美国Ⅱ水泥的变化如下图2所示。
众所周知，高强混凝土具有显著的技术优势，但是其缺点也是显而易见的。巴罗斯（Burrows）资料：一根高强度的预应力混凝土预制梁在提升时意外掉落在地上，梁摔成了四片，钢筋也跟混凝土一起断裂了。施拉德（Schrader）研究表明强度超过psi（42MPa）的混凝土仓库地面很脆，会被跌落的重物击碎。大多数人难以接受高强混凝土容易开裂的事实。橡皮球在经过液氮处理后，虽然强度变高，但一摔就会粉碎。任何材料强度变高后都会变得易于开裂，混凝土也是这样。韦斯（Weiss）等人（）报道，在约束开裂试验中，高强混凝土在3～4天开裂，而普通强度的混凝土则在10～11天出现裂缝。50天时，高强混凝土的裂缝宽度大约是普通强度混凝土的2倍。
接下来以技术性能十分突出的活性粉末混凝土（RPC）为例，说明混凝土中的矛盾论。RPC无论力学性能，还是耐久性能都是非常优异的，在土木工程结构的某些领域具有无以替代的卓越性能，可以在抗腐蚀、抗震、抗冲撞、抗爆炸等领域担当重任，是一种超高强高性能混凝土材料。但是任何事物有利就有弊，有好就有坏。RPC也是如此，尽管有许多性能优势，但也有致命缺陷。这就是抗火性能差。高强高性能混凝土密实性好，低渗透，这些对混凝土其他性能可能是正面影响，但在高温条件下水蒸气形成很大的蒸气压力会导致混凝土爆裂。RPC在℃左右容易发生爆裂现象，如图3所示。一旦发生火灾对人员生命安全造成严重威胁，所以需要进行技术改性。
再举一个例子就是粉煤灰在混凝土中的应用，应该说在多组分混凝土技术平台上，粉煤灰近十几年在混凝土结构中得到了广泛应用，成为现代混凝土的最常使用的掺和料，在混凝土中掺加适量粉煤灰，可以改善混凝土拌和物和易性，显著降低混凝土的温升，抑制结构开裂，改善混凝土亚微观结构，并有利于后期强度的发展，提高混凝土的耐久性。但任何事物有利就有弊，粉煤灰也是如此，粉煤灰在混凝土中应用在拥有以上诸多技术优势的同时也存在一些问题。首先，优质粉煤灰可以改善拌和物工作性，但坍落度太大时，粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆；第二，大掺量时在较低气温下凝结缓慢，早期表层强度较低；第三，大掺量情况下，早期孔隙率大，湿养护不够，“碳化”问题较突出，且表层混凝土失水影响水化，强度偏低；第四，对水敏感，在保湿欠缺的条件下，因内部黏度增加，阻碍持续泌水而加剧塑性开裂。
面对粉煤灰的优点和不足，我们在材料选择上需要扬长避短，找到解决问题的方法，在工程中高效利用粉煤灰。
3现代混凝土对传统混凝土理念的否定之否定
混凝土技术目前正处在质变的过程中，在这场科学革命中，否定旧的范式下的规则是必然的，但辩证的否定是扬弃，不是否定一切。现代多组分混凝土技术体系确实否定了许多旧的观点和规则。例如制备高强混凝土的胶凝材料必须细而且高活性，胶砂强度应高于混凝土强度；骨料的强度应该高于混凝土的强度；在混凝土中的水泥应充分水化，水胶比的下限不能低于水化理论所需水胶比等等，但是这种否定不是全盘否定，那样不是辩证法，而是形而上学。那么现代混凝土理论肯定了旧范式下的哪些内容呢？还是以高强高性能混凝土为例，以下学术观点仍然是被接受的：首先强度与水胶比的决定性关系，当然过去叫水灰比；如果要求早期强度，制备高强混凝土的胶凝材料需要有较高的早期活性；和易性良好保证混凝土均匀致密成型是混凝土达到性能要求的前提等等。当然由否定再进入到新的肯定这就是否定之否定，现代混凝土理论和技术新的肯定又包括哪些内容呢？举例说明：现代混凝土对胶凝材料的早期活性和高活性胶凝材料组分的数量要求明显下降，在一程度或数量以上，再提高效果就没有了；大流态混凝土和粉体较多的混凝土，对骨料强度的要求有明显降低，例如轻质骨料强度也可以达到C60；多组分混凝土必须考虑混凝土温度过程对混凝土强度和结构体积稳定性的影响，大掺量掺和料混凝土如果水胶比足够低，养护温度和时间足够其强度同样能够达到或接近高水泥用量混凝土。
在这里我们以混凝土化学外加剂对混凝土的影响为例进行说明。高性能减水剂以其优异的减水能力已经和正在给混凝土世界带来根本的变化，否定了混凝土旧范式下的许多解释和结论，但也同时得到许多新的肯定，即否定之否定。比如化学减水剂的使用大大提高了混凝土的早期收缩。浙江大学钱晓倩等人的研究表明与不掺减水剂的混凝土试验组（J1）相比，掺加萘系（XJ）、脂肪族（DJ）、氨基磺酸盐（SJ）24小时之前的收缩可能提高%以上，如图4所示。有些领域的否定之否定正在进行探索和思考，例如，掺和料掺加比例超过60%的胶凝材料制备的混凝土虽然和易性和强度能够满足要求，但是否还会造成混凝土结构在特定环境中长期体积稳定性问题以及耐久性的劣化？尤其是，此类混凝土在不同结构和环境中对胶凝体系的边界条件一直为学术界所