近來關(guān)于如何壓減水泥產(chǎn)能，中國(guó)水泥工業(yè)應(yīng)該如何發(fā)展的討論很熱烈，許多人都發(fā)表了看法。在此也談一點(diǎn)個(gè)人的認(rèn)識(shí)。
有媒體近期發(fā)表的大型水泥企業(yè)集團(tuán)董事長(zhǎng)的訪談中，提及需要在水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新[1]。水泥產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)“四化”，即高標(biāo)號(hào)化、特種化、商混化和制品化。其依據(jù)是“國(guó)際上現(xiàn)在通用的基本上是42.5水泥，占比約50%，剩下的50%是標(biāo)號(hào)更高的52.5和62.5水泥，但在我國(guó)32.5水泥的占比卻過半”。還有大型水泥企業(yè)集團(tuán)董事長(zhǎng)認(rèn)為“我國(guó)現(xiàn)行的水泥標(biāo)準(zhǔn)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家、甚至大部分發(fā)展中國(guó)家相比，仍有較大差距，要主動(dòng)與國(guó)際先進(jìn)水平對(duì)標(biāo)，提升水泥標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫”[2]。這些企業(yè)高管認(rèn)為，只要取消低強(qiáng)度等級(jí)的混合水泥，只生產(chǎn)混合材摻量在5%以內(nèi)的高強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥，則可壓減數(shù)億噸水泥產(chǎn)能。
上述觀點(diǎn)表明，這些水泥企業(yè)的高管對(duì)于國(guó)際上水泥生產(chǎn)現(xiàn)狀、水泥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系以及水泥最主要的銷售對(duì)象——混凝土行業(yè)的了解非常有限。
1 ISO標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的差異
國(guó)際上現(xiàn)有兩個(gè)水泥標(biāo)準(zhǔn)體系，美國(guó)ASTM體系與歐洲EN體系。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《波特蘭水泥》（ASTM C150/C150M-12）不以強(qiáng)度高低對(duì)水泥進(jìn)行分級(jí)，其試驗(yàn)方法與我國(guó)現(xiàn)行方法不同，借鑒意義不大。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是參照歐洲EN 197標(biāo)準(zhǔn)制訂的，所用試驗(yàn)方法相同，水泥的強(qiáng)度等級(jí)劃分相同。負(fù)責(zé)歐洲水泥標(biāo)準(zhǔn)化工作的CEN/TC51主席和秘書處，同時(shí)也負(fù)責(zé)水泥和石灰的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作（ISO/TC74 lime and cement）。因此歐洲標(biāo)準(zhǔn)更具參考價(jià)值。
現(xiàn)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)《通用水泥》（EN 197）中，根據(jù)混合材的品種和摻量，規(guī)定了27個(gè)水泥品種。這遠(yuǎn)比中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)。在這方面中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)落后于歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
在歐洲標(biāo)準(zhǔn)《通用水泥》（EN 197）中，規(guī)定水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5、42.5、52.5。只有中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）規(guī)定有62.5強(qiáng)度等級(jí)。所以“國(guó)際上生產(chǎn)62.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥”的說法是沒有根據(jù)的。在中國(guó)62.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥并沒有實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品。如果沒有實(shí)際的生產(chǎn)與應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)內(nèi)容就沒有存在的價(jià)值。因此在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定62.5強(qiáng)度等級(jí)是先進(jìn)抑或落后確有必要探討。
所以我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其差距不在強(qiáng)度等級(jí)，而是品種的細(xì)化方面。對(duì)于同一品種的水泥，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平與國(guó)際是相同的。
我國(guó)現(xiàn)行的水泥標(biāo)準(zhǔn)只能規(guī)范水泥生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和均質(zhì)性，不能反映水泥的使用性能。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，采用現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)方法得到的性能，越來越不能反映水泥的實(shí)際使用狀況。我們應(yīng)該學(xué)習(xí)美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，制訂以性能為導(dǎo)向的水泥標(biāo)準(zhǔn)[3]。
2 我國(guó)能否生產(chǎn)62.5或72.5強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥
為什么水泥企業(yè)不生產(chǎn)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定的62.5強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥？除了市場(chǎng)原因外，水泥生產(chǎn)本身也存在困難。為了生產(chǎn)62.5強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥，需要熟料強(qiáng)度達(dá)到65MPa以上，這需要增加C3S的含量?，F(xiàn)在新型干法窯生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料，其C3S的含量在50%～60%范圍內(nèi)。如果進(jìn)一步增加C3S含量，則需要非常優(yōu)質(zhì)的石灰石，這種資源很稀少。生料中碳酸鈣含量提高后，硅、鋁、鐵組分的調(diào)整范圍減小，使生料配料困難。高C3S含量的熟料對(duì)于燒成條件的變化很敏感，控制參數(shù)稍有變化，熟料品質(zhì)就有很大變化。高強(qiáng)水泥的強(qiáng)度的經(jīng)時(shí)損失大，存儲(chǔ)時(shí)間稍長(zhǎng)，強(qiáng)度就可能不達(dá)標(biāo)。十余年前，國(guó)家投入3 000萬元科研經(jīng)費(fèi)開展高性能水泥的研究，其主要內(nèi)容就是研究高C3S含量的水泥熟料的生產(chǎn)與應(yīng)用。這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室研究取得了成功，但并沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。我們掌握了高C3S含量的水泥熟料的生產(chǎn)技術(shù)，工藝裝備也有，但不實(shí)際生產(chǎn)，就是因?yàn)槭袌?chǎng)不接受這種產(chǎn)品。水泥廠如果生產(chǎn)這種成本高、市場(chǎng)推廣難的產(chǎn)品，將把自己引入死胡同中。
即使使用高強(qiáng)熟料生產(chǎn)62.5強(qiáng)度等級(jí)及以上的硅酸鹽水泥，也需要增加水泥的細(xì)度。高細(xì)度的水泥，其水化放熱量大，放熱速率快，與外加劑的適應(yīng)性不好。用這樣的水泥配制高強(qiáng)混凝土，用于澆筑大體積的梁柱構(gòu)件，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率低，易產(chǎn)生溫度裂縫，其效果并不好。在有耐久性要求的混凝土工程中，對(duì)于水泥的要求常常明確規(guī)定，不得使用R型早強(qiáng)水泥，水泥中C3A含量須小于8%。住建部與工信部2014年聯(lián)合頒布的《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》指出，配制高性能混凝土所用水泥的比表面積不宜超過350m2/kg。土木工程領(lǐng)域已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，使用高C3S、高C3A含量與高細(xì)度的高強(qiáng)早強(qiáng)水泥，對(duì)于提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性沒有益處。希望水泥行業(yè)也了解并認(rèn)同這一觀點(diǎn)。
3 發(fā)達(dá)國(guó)家的主流水泥產(chǎn)品是什么
根據(jù)德國(guó)水泥協(xié)會(huì)的年報(bào)，在2013年，德國(guó)銷售了2472萬噸水泥，其中混合材摻量在5%以內(nèi)的CEM Ⅰ型波特蘭水泥713萬噸，占28.8%；混合材摻量在6%～31%的CEMⅡ型波特蘭混合水泥1185萬噸，占47.9%；礦渣含量高于32%的CEM Ⅲ型礦渣水泥550萬噸，占22.3%；CEM Ⅳ型火山灰水泥和一些特種水泥24.1萬噸，少于1%[4]。
在2011年德國(guó)銷售的2622萬噸水泥中， 32.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥占36.9%，其中早強(qiáng)型水泥占29.5%，普通型水泥占7.4%；42.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥占50.0%，其中早強(qiáng)型水泥占26.0%，普通型水泥占24.0%；52.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥占13.1%，其中早強(qiáng)型水泥占9.0%，普通型水泥占4.1%[5]。
從以上數(shù)據(jù)可見，歐洲主流的水泥產(chǎn)品是42.5強(qiáng)度等級(jí)的CEMⅡ型波特蘭混合水泥，類似于我國(guó)的P·O42.5普通硅酸鹽水泥。32.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥用量也很大，而52.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥用量不多。這種水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與我國(guó)目前的水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)很相似。因此我國(guó)目前的水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是合理的。
從水泥產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與用戶需求出發(fā)，借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)的通用水泥標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該保留32.5強(qiáng)度等級(jí)，取消62.5強(qiáng)度等級(jí)。
4 用戶需要什么樣的水泥
作為一種商品，水泥的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)由市場(chǎng)決定。水泥的最大用戶是混凝土行業(yè)。在調(diào)整水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以前，征詢混凝土行業(yè)對(duì)于水泥的要求是非常有必要的。
《歐洲預(yù)拌混凝土行業(yè)現(xiàn)狀概述（一）》[6]指出，大多數(shù)歐洲國(guó)家的預(yù)拌混凝土產(chǎn)品的強(qiáng)度等級(jí)大多在C15～C35之間，2013年占總產(chǎn)量的58.8%，C35以上強(qiáng)度等級(jí)的預(yù)拌混凝土占比只略微超過10%。
中國(guó)的預(yù)拌混凝土產(chǎn)品的強(qiáng)度等級(jí)分布大致與歐洲相似，也是以C30～C40為主，占總產(chǎn)量的50%以上。中國(guó)由于高層建筑、大跨橋梁等大型工程多，其高強(qiáng)混凝土的用量應(yīng)比歐洲多?，F(xiàn)在混凝土的施工方式主要為泵送澆筑，對(duì)于混凝土的工作性要求很高。大多數(shù)混凝土拌合物都應(yīng)是高流動(dòng)性的，同時(shí)不能離析。為此要求混凝土中的漿體含量高，需占總體積的三分之一以上。由于耐久性和強(qiáng)度的要求，現(xiàn)代混凝土的用水量較低，僅160～180kg/m3左右。雖然標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)于混凝土的最低膠凝材料用量規(guī)定很低，但實(shí)際混凝土的膠凝材料用量大多在380kg/m3以上。在配制普通強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?xí)r，使用32.5強(qiáng)度等級(jí)或42.5強(qiáng)度等級(jí)的水泥是最佳選擇。使用P·O42.5普通硅酸鹽水泥或P·Ⅱ52.5硅酸鹽水泥，也能配制出合格的C80及以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土[7-8]。北京市的混凝土攪拌站采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥配制C30混凝土，其水泥用量可低至160kg/m3。如果使用高強(qiáng)水泥，則水泥用量將進(jìn)一步減少；但漿體量不能減少，混凝土攪拌站只能增加礦物摻合料用量。目前優(yōu)質(zhì)礦物摻合料供應(yīng)量不夠，從而給劣質(zhì)礦物摻合料留下市場(chǎng)空間，使混凝土的質(zhì)量管控更加困難。
對(duì)北京市某大型混凝土生產(chǎn)企業(yè)2014年使用的冀東P·O42.5普通硅酸鹽水泥的47個(gè)進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其平均強(qiáng)度為55.5MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差3.60MPa，最高強(qiáng)度63.4MPa，最低強(qiáng)度46.7MPa。使用同樣的熟料，應(yīng)該可以生產(chǎn)P·Ⅱ52.5硅酸鹽水泥，為什么不生產(chǎn)，其原因水泥企業(yè)應(yīng)該更清楚。
5 我國(guó)水泥生產(chǎn)存在的問題
許多人都認(rèn)為，我國(guó)是水泥生產(chǎn)的大國(guó)，但不是強(qiáng)國(guó)。問題在哪里？目前我國(guó)水泥產(chǎn)品的均質(zhì)性與穩(wěn)定性存在很大問題。該問題與標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)與否無關(guān)，主要是企業(yè)是否嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)控制水平高低。
從上述水泥的例子可見，大型國(guó)有水泥企業(yè)生產(chǎn)的水泥強(qiáng)度富裕系數(shù)很大，產(chǎn)品的強(qiáng)度性能有保證；但是這增加了生產(chǎn)成本，自然資源沒有充分利用。為什么企業(yè)不將水泥的強(qiáng)度富裕系數(shù)控制在合理范圍？除了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的因素外，就是水泥的性能波動(dòng)難于控制。同一工廠生產(chǎn)的同一品種，在一年內(nèi)最大值與最小值相差達(dá)到16.7MPa。為了使產(chǎn)品始終合格，只能將控制參數(shù)調(diào)高了。這樣大幅度的性能波動(dòng)，給混凝土攪拌站的生產(chǎn)控制帶來很大困難。提高水泥產(chǎn)品的強(qiáng)度和其他性能的穩(wěn)定性是提高我國(guó)水泥品質(zhì)的重要措施。
相對(duì)于水泥強(qiáng)度波動(dòng)，困擾混凝土攪拌站的最大問題是水泥與外加劑相容性的突然變化。這種變化常常是沒有先兆的。當(dāng)一批水泥進(jìn)場(chǎng)，攪拌站發(fā)現(xiàn)相容性改變，卻無法追查其原因，也無法采取預(yù)防措施，導(dǎo)致混凝土拌合物離析泌水，工作性能不符合要求。水泥廠生產(chǎn)水泥的原料的性能是波動(dòng)的，如冬儲(chǔ)熟料與新鮮熟料的活性不同，不同種類的混合材的性能變化等。水泥廠可以調(diào)整工藝參數(shù)，生產(chǎn)合格的但是流變性能不同的水泥。而流變性能變化對(duì)于水泥與外加劑相容性影響很大。按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，水泥產(chǎn)品出廠時(shí)不會(huì)檢驗(yàn)其流變性能，水泥只能通過保持水泥細(xì)度、混合材的品種與摻量以及助磨劑的品種與摻量等因素的穩(wěn)定性，來保證水泥流變性能的穩(wěn)定。但從冀東水泥廠的例子可見，水泥廠對(duì)于水泥的強(qiáng)度都不能保持穩(wěn)定，更別提穩(wěn)定水泥的流變性能了。保證水泥與外加劑相容性良好與穩(wěn)定是提高我國(guó)水泥品質(zhì)的另一關(guān)鍵因素。
《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）要求水泥的出廠檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目、細(xì)度、混合材料品種和摻加量、石膏和助磨劑的品種及摻加量、屬旋窯或立窯生產(chǎn)及合同約定的其他技術(shù)要求。但是由于現(xiàn)行的2007版標(biāo)準(zhǔn)中，該條款不是強(qiáng)制性條款，水泥廠普遍不愿意在水泥的出廠檢驗(yàn)報(bào)告中列入混合材料品種和摻加量、石膏和助磨劑的品種及摻加量等內(nèi)容。這種全行業(yè)的行為導(dǎo)致了混合材超摻以及使用不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材和助磨劑等亂象產(chǎn)生。如果能夠制止行業(yè)內(nèi)的這些違規(guī)生產(chǎn)行為，則大量落后產(chǎn)能自然就被淘汰了。根據(jù)工信部原材料工業(yè)司發(fā)布的《水泥行業(yè)規(guī)范條件（2015年本）》第五條的規(guī)定，水泥粉磨生產(chǎn)中添加助磨劑的，水泥產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)報(bào)告單上要注明助磨劑的主要化學(xué)成分和添加量。復(fù)合水泥產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)報(bào)告單要注明混合材的種類、成分和摻加量。這個(gè)規(guī)定再次重申了GB 175的規(guī)定，有助于規(guī)范水泥生產(chǎn)，也有助于混凝土行業(yè)對(duì)于水泥的檢驗(yàn)和選擇。《水泥行業(yè)準(zhǔn)入條件》實(shí)施已有4年多了，按《準(zhǔn)入公告管理暫行辦法》完成了七批公告，覆蓋面不到一半。也就是說尚有一半水泥企業(yè)未達(dá)到準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)?；旌喜暮椭┑氖褂貌贿_(dá)標(biāo)可能是其重要原因。在優(yōu)質(zhì)混合材日漸短缺的條件下，如何按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范地生產(chǎn)水泥是大多數(shù)企業(yè)亟待解決的問題。水泥企業(yè)應(yīng)了解下游行業(yè)的需求，生產(chǎn)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的水泥，至于生產(chǎn)高強(qiáng)水泥可以暫時(shí)不予考慮。
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