??為推進高性能硅酸鹽水泥開發(fā)應用，水泥企業(yè)如何主動應對？推廣高性能砼可否理解為推廣高強砼及高標號水泥？ 如何提高高標號水泥適應性與競爭力？如何滿足工程用戶個化性、差異化要求？長期以來,水泥工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整過多期待或片面強調(diào)提高42.5及以上水泥比例,甚至將其作為唯一指標(約占總產(chǎn)量0.7％左右的特種水泥除外),其指導思想是否需要反思、完善乃至修正？如何科學表達或準確描述通用水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向與目標？
??結(jié)合目前正在編制“十三五”水泥工業(yè)規(guī)劃與結(jié)構(gòu)調(diào)整方案，筆者提出一些思考與建議，拋磚引玉，期望與業(yè)內(nèi)人士交流探討，以進一步厘清水泥工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向與指導思想。
?目前對水泥及砼質(zhì)量的認識誤區(qū)
??水泥膠砂強度高是水泥實物質(zhì)量一方面的體現(xiàn)，卻不是混凝土質(zhì)量的唯一保證。部分施工單位與人士誤認為：水泥的早強及28天強度越高，混凝土強度增進越快，其質(zhì)量越有保證；水泥早強越高，施工周期可以加快與節(jié)約成本。水泥企業(yè)受片面導向及傳統(tǒng)認識的影響,或為了迎合施工單位的不合理需求，對水泥膠砂強度的追求已遠超出標準要求，早強與高強水泥被視為優(yōu)質(zhì)水泥的唯一要求。正是這種對優(yōu)質(zhì)水泥的片面認識嚴重誤導著水泥企業(yè),給水泥生產(chǎn)與砼工程帶來了一系列的嚴重問題，熟料中C3S 、C3A過高,水泥細度更細，還增加了能耗及排放。導致更突岀的問題是：高強早強水泥也是造成混凝土溫升大、結(jié)構(gòu)應力增大、早期開裂增多與耐久性變差的主要原因。
??由于歷史與體制的原因，水泥和混凝土分屬兩個行業(yè)，導致生產(chǎn)者和使用者缺乏充分溝通、了解，以至于互相誤導甚至排斥。突出表現(xiàn)在：過分期待水泥能滿足工程的全部要求或主導混凝土的功能,混凝土一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，便主觀或潛意識地推斷是水泥質(zhì)量問題引起的，較少全面系統(tǒng)查找影響混凝土質(zhì)量的其它原因。
?首先，水泥生產(chǎn)和應用雙方要多了解對方的相關(guān)知識。水泥是半成品，混凝土及其制品是成品,相關(guān)水泥標準所列技術(shù)指標要求只是其基本要求與保證，而不是對優(yōu)質(zhì)水泥的要求標準。對水泥生產(chǎn)者的要求是，水泥品質(zhì)的優(yōu)劣應從其配制現(xiàn)代混凝土的性能要求來衡量。對混凝土制造商的要求是，應提高其技術(shù)和管理水平，優(yōu)化砼配比及原料,強化施工過程控制等。生產(chǎn)方應考慮混凝土綜合性能的要求提供合適及差異化的產(chǎn)品，使用方應根據(jù)混凝土工程的特點、環(huán)境及施工條件，考慮到不同種類和品種的水泥具有不同的性能和用途,選擇滿足要求的相應產(chǎn)品。不少人士錯誤地理解為高性能水泥就是高標號水泥，繼而錯誤地認為推廣高性能砼就是推廣高標號水泥與高強砼。
??高性能混凝土的定義與影響砼耐久性的主要因素
??能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的砼，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限。有以下特點：1)高性能砼具有一定的強度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強度，中、低強度亦可。2)具有良好的工作性，砼拌和物應具有較高的流動性，成型過程中不分層、不離析；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。3)高性能砼的使用壽命長，對于一些工程，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是砼的強度，而是耐久性。砼結(jié)構(gòu)能安全可靠地工作50～100年以上，是高性能砼應用的主要目的。4)具有較高的體積穩(wěn)定性，即砼硬化早期具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。
??影響混凝土質(zhì)量及耐久性的因素很多，首先，從混凝土的制造來分析，主要包括配合比設(shè)計、原材料質(zhì)量、施工工藝及環(huán)境條件、制作過程控制條件和后期使用維護管理等。其次，體制的原因，如短期行為嚴重及規(guī)劃設(shè)計要求低，建筑物的使用與未到使用壽命的拆建, 偷工減料及盲目降低成本,加上監(jiān)管和信用缺失等方面問題。建設(shè)工程各個環(huán)節(jié)均有相應驗收程序、驗收標準與規(guī)范, 將國內(nèi)建筑質(zhì)量及耐久性問題簡單地歸咎于水泥質(zhì)量及32.5水泥是極不客觀的，純屬主觀臆斷。JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》強調(diào)應滿足耐久性要求是本次修訂內(nèi)容的重點之一。
現(xiàn)代混凝土科技與大量而普遍的工程均表明：32.5級水泥完全可配制高性能砼，目前提高砼耐久性及長期性能的主要途徑有：最大限度地降低其水膠比，使用有機外加劑和礦物摻合料，提高砼的長齡期強度及致密性；改善水泥水化產(chǎn)物的組成；其中，通過減少水灰比的方法更為科學和經(jīng)濟。
??因此，在實際應用中，配制高強度等級的砼應選用強度等級高的水泥，配制低強度等級砼，則應選用強度等級低的水泥。選擇保水性較好的水泥,配制砼時有利于減少內(nèi)部的泌水腔和表面的泌水層，改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)與表面硬度，可提高砼的勻質(zhì)性、強度及耐久性能。目前用戶重點關(guān)注是水泥的勻質(zhì)性、適應性與施工性能，近二十年水泥混凝土技術(shù)進步的重要體現(xiàn)之一是高性能外加劑的應用。
??目前國內(nèi)外混凝土面臨的突岀問題
??我國著名混凝土學者——清華大學廉慧珍教授最近向業(yè)界推薦了《我們是否誤入了歧途-混凝土開裂觀察與思考》(美國學者R.W.burrows在ASTM CO的報告摘要,刊發(fā)在《水泥標準化技術(shù)通訊》2014.1期)，其核心觀點與論述摘要如下：“混凝土開裂情況比50年前更加嚴重。其原因有二種，一是使用的水泥過量，二是波特蘭水泥變得更易開裂。過分強調(diào)高強早強與低滲透性的重要性而導致現(xiàn)代砼容易開裂，這根本不是進步；當砼最低強度由21MPa提高到28MPa，橋面開裂概率從11％增加到29％～52％?！?/span>
??該報告很有針對性，對目前我國水泥工業(yè)如何提升產(chǎn)品技術(shù)指標與性能, 如何優(yōu)化并厘清高性能硅酸鹽水泥開發(fā)方向等方面，滿足高性能砼的要求,具有重要參考價值,更具現(xiàn)實意義。目前國內(nèi)混凝土早期開裂、強度倒縮等導致砼耐久性差的問題非常普遍,造成了巨大的經(jīng)濟及投資損失。其主要原因恰恰是更多地與使用普通水泥等早強高強水泥有關(guān),也是導致砼工程質(zhì)量問題、糾紛越來越多越嚴重的主要因素。
?國內(nèi)外水泥標準及體系、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對比分析
??絕大多數(shù)國家的水泥標準已采用ISO標準體系, 我國現(xiàn)行通用水泥標準系非等效采用歐洲標準EN-197，主要內(nèi)容與其大體一致。EN197-1只包括通用水泥，設(shè)置了CEM II波特蘭-復合水泥和CEM V復合水泥，分32.5、42.5、52.5三個等級；同一等級的早強指標相同，28天強度指標與強度等級一致，還規(guī)定了強度值上限；EN197-2只包括特種水泥。美國標準按水泥的特性和摻加混合材種類分類命名，通用水泥分別包括在ASTMC150《波特蘭水泥》和ASTMC595《混合水硬性水泥》中；ASTMC1157《水硬性水泥的標準性能規(guī)范》規(guī)定通用水泥的3d和7d強度分別不得大于20MPa和30MPa，這有利于控制砼早期水化熱和強度發(fā)展，減少砼開裂現(xiàn)象。日本JISR5210《波特蘭水泥》涵蓋了絕大部分通用水泥和部分特種水泥。值得關(guān)注的是，上述國家并未有“普通硅酸鹽水泥”這一名稱。
??水泥組分是水泥品種的基本界定條件,中歐水泥標準規(guī)定的混合材品種較多。歐洲標準混合材允許摻量最大，總量最高達80%,而中國、日本、美國均為70%。我國關(guān)于組分的測定,與ASTM C1157的一致,由生產(chǎn)者檢測或選擇準確度更高的方法進行。
??國內(nèi)外通用水泥品種發(fā)展趨勢與混合材種類、摻量特點分析
??國際能源機構(gòu)（IEA）和水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展促進委員會（CSI）等擬定的《2050世界水泥工業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖》中，提出了水泥發(fā)展最重要的方向是由生產(chǎn)普通波特蘭水泥（OPC）轉(zhuǎn)向生產(chǎn)混合水泥，其重點是研究采用具有水硬性或膠凝性潛質(zhì)的各種工業(yè)廢料，生產(chǎn)混合水泥，用混合材替代部分熟料。因此，增加混合（復合）水泥產(chǎn)量是發(fā)展趨勢。我國己投入大量科技經(jīng)費，如國家“973”和“863”重點科技計劃，用以研究低熟料用量的高性能水泥與混凝土。摻兩種(含)以上混合材有利于改善顆粒級配、形貌和互補、疊加效應，且有利于選用混合材，降低成本,尤其摻有礦渣類材料的復合水泥, 綜合提升了性能，有利于改善砼工程耐久性, 具有制造過程的經(jīng)濟性和環(huán)保性，具有和易性好的施工性能和水化熱低的優(yōu)點,是其產(chǎn)銷量高的主要原因。據(jù)測算，每增加1％的混合材摻量，噸水泥CO2排放量可減少8kg，每萬噸水泥NOX排放量減少180kg~210kg。
GB175對各等級品種水泥規(guī)定了基本相同的技術(shù)要求,以湖南省為例，粉煤灰、煅燒煤矸石(含石煤渣、爐渣)、冶煉廢渣、石灰石四大類基本能涵蓋絕大多數(shù)混合材品種。單摻一種混合材的粉煤灰、火山灰質(zhì)及礦渣水泥(礦渣水泥允許用不超過8％的其它混合材代替),由于其性能限制及用戶習慣、混合材選用局限與市場不接受等原因,生產(chǎn)礦渣水泥也很不經(jīng)濟, 所以上述三個品種國內(nèi)產(chǎn)銷量極少。目前國內(nèi)42.5、32.5水泥基本上是雙摻或多摻（2種以上）混合材，僅32.5級水泥其石灰石摻量普遍達10％~22％左右，既優(yōu)化了產(chǎn)品性能，又降低了成本。水泥生產(chǎn)采用雙摻或多摻混合材既是普遍狀況，也是發(fā)展趨勢；眾所周知，所有產(chǎn)品都有系列、等級，以滿足用戶需求，避免產(chǎn)品質(zhì)量的過剩或不足。各水泥品種、等級產(chǎn)品及比例是市場需求選擇及我國國情決定的,如果標準所定級別及品種等不齊全、不完整與混合材摻加品種、摻量規(guī)定脫離實際生產(chǎn)應用狀況，會造成標準可操作性差，實施困難，難以指導生產(chǎn)應用，且對生產(chǎn)應用帶來巨大負面影響。水泥企業(yè)尤其小企業(yè)亂摻混合材現(xiàn)象將更嚴重。因此，水泥企業(yè)應嚴格執(zhí)行標準并強化監(jiān)管,按要求控制混合材質(zhì)量，為用戶提供準確的混合材品種、摻量等信息。
??高性能硅酸鹽水泥開發(fā)方向與提高通用水泥適應性的措施
??水泥是很特殊的半成品，現(xiàn)行標準是以3天和28天強度判定水泥等級標號；以P.O42.5為例，其90天、180天、360天等長齡期強度平均值分別為60、65及67MPa，而高C2S、低 C3A組成為特征的高性能水泥對應的長齡期強度分別可達68、76及80MPa甚至更高。從絕大多數(shù)建(構(gòu))筑物及高性能砼的最終目標要求岀發(fā)，砼工程期望降低其水膠比，長齡期強度高，改進水泥熟料礦物組成及較低的水化熱等性能，適中或較低的3天強度、適當?shù)?8天強度。
