近來關(guān)于如何壓減水泥產(chǎn)能，中國水泥工業(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。在此也談一點個人的認識。
有媒體近期發(fā)表的大型水泥企業(yè)集團董事長的訪談中，提及需要在水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新[1]。水泥產(chǎn)品要實現(xiàn)“四化”，即高標號化、特種化、商混化和制品化。其依據(jù)是“國際上現(xiàn)在通用的基本上是42.5水泥，占比約50%，剩下的50%是標號更高的52.5和62.5水泥，但在我國32.5水泥的占比卻過半”。還有大型水泥企業(yè)集團董事長認為“我國現(xiàn)行的水泥標準與歐美等發(fā)達國家、甚至大部分發(fā)展中國家相比，仍有較大差距，要主動與國際先進水平對標，提升水泥標準迫在眉睫”[2]。這些企業(yè)高管認為，只要取消低強度等級的混合水泥，只生產(chǎn)混合材摻量在5%以內(nèi)的高強度等級硅酸鹽水泥，則可壓減數(shù)億噸水泥產(chǎn)能。
上述觀點表明，這些水泥企業(yè)的高管對于國際上水泥生產(chǎn)現(xiàn)狀、水泥技術(shù)標準體系以及水泥最主要的銷售對象——混凝土行業(yè)的了解非常有限。
1 ISO標準與我國現(xiàn)行標準的差異
國際上現(xiàn)有兩個水泥標準體系，美國ASTM體系與歐洲EN體系。美國標準《波特蘭水泥》（ASTM C150/C150M-12）不以強度高低對水泥進行分級，其試驗方法與我國現(xiàn)行方法不同，借鑒意義不大。我國現(xiàn)行標準是參照歐洲EN 197標準制訂的，所用試驗方法相同，水泥的強度等級劃分相同。負責歐洲水泥標準化工作的CEN/TC51主席和秘書處，同時也負責水泥和石灰的國際標準化工作（ISO/TC74 lime and cement）。因此歐洲標準更具參考價值。
現(xiàn)行歐洲標準《通用水泥》（EN 197）中，根據(jù)混合材的品種和摻量，規(guī)定了27個水泥品種。這遠比中國標準詳細。在這方面中國標準落后于歐洲標準。
在歐洲標準《通用水泥》（EN 197）中，規(guī)定水泥的強度等級為32.5、42.5、52.5。只有中國標準《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）規(guī)定有62.5強度等級。所以“國際上生產(chǎn)62.5強度等級的水泥”的說法是沒有根據(jù)的。在中國62.5強度等級的水泥并沒有實際生產(chǎn)的產(chǎn)品。如果沒有實際的生產(chǎn)與應(yīng)用，標準中的相應(yīng)內(nèi)容就沒有存在的價值。因此在標準中規(guī)定62.5強度等級是先進抑或落后確有必要探討。
所以我國水泥標準與歐美等發(fā)達國家相比，其差距不在強度等級，而是品種的細化方面。對于同一品種的水泥，我國標準的技術(shù)水平與國際是相同的。
我國現(xiàn)行的水泥標準只能規(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)行水泥標準規(guī)定的檢測方法得到的性能，越來越不能反映水泥的實際使用狀況。我們應(yīng)該學習美國的經(jīng)驗，制訂以性能為導(dǎo)向的水泥標準[3]。
2 我國能否生產(chǎn)62.5或72.5強度等級的硅酸鹽水泥
為什么水泥企業(yè)不生產(chǎn)現(xiàn)行國家標準有規(guī)定的62.5強度等級的硅酸鹽水泥？除了市場原因外，水泥生產(chǎn)本身也存在困難。為了生產(chǎn)62.5強度等級的硅酸鹽水泥，需要熟料強度達到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。高強水泥的強度的經(jīng)時損失大，存儲時間稍長，強度就可能不達標。十余年前，國家投入3 000萬元科研經(jīng)費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。這個項目的實驗室研究取得了成功，但并沒有實現(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，但不實際生產(chǎn)，就是因為市場不接受這種產(chǎn)品。水泥廠如果生產(chǎn)這種成本高、市場推廣難的產(chǎn)品，將把自己引入死胡同中。
即使使用高強熟料生產(chǎn)62.5強度等級及以上的硅酸鹽水泥，也需要增加水泥的細度。高細度的水泥，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混凝土，用于澆筑大體積的梁柱構(gòu)件，后期強度增長率低，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，對于水泥的要求常常明確規(guī)定，不得使用R型早強水泥，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)認識到，使用高C3S、高C3A含量與高細度的高強早強水泥，對于提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性沒有益處。希望水泥行業(yè)也了解并認同這一觀點。
3 發(fā)達國家的主流水泥產(chǎn)品是什么
根據(jù)德國水泥協(xié)會的年報，在2013年，德國銷售了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年德國銷售的2622萬噸水泥中， 32.5強度等級的水泥占36.9%，其中早強型水泥占29.5%，普通型水泥占7.4%；42.5強度等級的水泥占50.0%，其中早強型水泥占26.0%，普通型水泥占24.0%；52.5強度等級的水泥占13.1%，其中早強型水泥占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強度等級的CEMⅡ型波特蘭混合水泥，類似于我國的P·O42.5普通硅酸鹽水泥。32.5強度等級的水泥用量也很大，而52.5強度等級的水泥用量不多。這種水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與我國目前的水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)很相似。因此我國目前的水泥產(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)，借鑒國際標準，在我國的通用水泥標準中應(yīng)該保留32.5強度等級，取消62.5強度等級。
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)歐洲國家的預(yù)拌混凝土產(chǎn)品的強度等級大多在C15～C35之間，2013年占總產(chǎn)量的58.8%，C35以上強度等級的預(yù)拌混凝土占比只略微超過10%。
中國的預(yù)拌混凝土產(chǎn)品的強度等級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。中國由于高層建筑、大跨橋梁等大型工程多，其高強混凝土的用量應(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)是高流動性的，同時不能離析。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。雖然標準規(guī)范對于混凝土的最低膠凝材料用量規(guī)定很低，但實際混凝土的膠凝材料用量大多在380kg/m3以上。在配制普通強度等級的混凝土時，使用32.5強度等級或42.5強度等級的水泥是最佳選擇。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及以上強度等級的混凝土[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。如果使用高強水泥，則水泥用量將進一步減少；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空間，使混凝土的質(zhì)量管控更加困難。
對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個進場復(fù)驗結(jié)果進行統(tǒng)計，其平均強度為55.5MPa，標準偏差3.60MPa，最高強度63.4MPa，最低強度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 我國水泥生產(chǎn)存在的問題
許多人都認為，我國是水泥生產(chǎn)的大國，但不是強國。問題在哪里？目前我國水泥產(chǎn)品的均質(zhì)性與穩(wěn)定性存在很大問題。該問題與標準的先進與否無關(guān)，主要是企業(yè)是否嚴格執(zhí)行標準與生產(chǎn)控制水平高低。
從上述水泥的例子可見，大型國有水泥企業(yè)生產(chǎn)的水泥強度富裕系數(shù)很大，產(chǎn)品的強度性能有保證；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)不將水泥的強度富裕系數(shù)控制在合理范圍？除了市場競爭的因素外，就是水泥的性能波動難于控制。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，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)品的強度和其他性能的穩(wěn)定性是提高我國水泥品質(zhì)的重要措施。
相對于水泥強度波動，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。當一批水泥進場，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的，如冬儲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。而流變性能變化對于水泥與外加劑相容性影響很大。按照現(xiàn)行標準，水泥產(chǎn)品出廠時不會檢驗其流變性能，水泥只能通過保持水泥細度、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，水泥廠對于水泥的強度都不能保持穩(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報告應(yīng)包括出廠檢驗項目、細度、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版標準中，該條款不是強制性條款，水泥廠普遍不愿意在水泥的出廠檢驗報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準規(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)品出廠檢驗報告單上要注明助磨劑的主要化學成分和添加量。復(fù)合水泥產(chǎn)品出廠檢驗報告單要注明混合材的種類、成分和摻加量。這個規(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)對于水泥的檢驗和選擇?！端嘈袠I(yè)準入條件》實施已有4年多了，按《準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)未達到準入標準。混合材和助磨劑的使用不達標可能是其重要原因。在優(yōu)質(zhì)混合材日漸短缺的條件下，如何按照標準規(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)滿足標準要求的水泥，至于生產(chǎn)高強水泥可以暫時不予考慮。
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