關(guān)于提高水泥適應(yīng)性與調(diào)整水泥砼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的思考
0引言
水泥只能做為原材料用于混凝土，是不可能脫離混凝土而單獨存在的產(chǎn)品。目前砼早期開裂、耐久性變差的問題突岀而普遍存在。因此，采取得力措施推廣高性能水泥砼及提高水泥產(chǎn)品適應(yīng)性顯得非常迫切與重要。長期以來, 水泥行業(yè)幾乎將水泥質(zhì)量與水泥強度、水泥活性與水泥強度等同,為適應(yīng)現(xiàn)代混凝土技術(shù)發(fā)展趨勢, 是否應(yīng)當(dāng)改變摻混合材只是為降低成本的觀念？如何準(zhǔn)確描述通用硅酸鹽水泥開發(fā)方向?如何科學(xué)表達(dá)通用水泥及砼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)？如何提高水泥產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性,滿足工程用戶個化性、差異化要求？提高水泥質(zhì)量的方向及做法? 水泥企業(yè)如何主動應(yīng)對?水泥標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)用什么指導(dǎo)思想進(jìn)行修訂？為適應(yīng)推廣高性能水泥砼的要求，推動高性能硅酸鹽水泥開發(fā)應(yīng)用，作者提出了一些思考與建議，期望與業(yè)內(nèi)人士探討，以進(jìn)一步厘清通用水泥及混凝土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方向與指導(dǎo)思想, 促進(jìn)水泥及砼業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,加快推廣高性能砼。
1目前對水泥及砼質(zhì)量的認(rèn)識誤區(qū)
由于受一些傳統(tǒng)觀念、從眾思維的影響，目前國內(nèi)不少從業(yè)者對有關(guān)水泥砼強度、質(zhì)量與摻和料的使用、現(xiàn)代混凝土技術(shù)對水泥質(zhì)量的要求等方面，仍存在不少認(rèn)識誤區(qū)，并根深蒂固，對水泥及混凝土技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了很大負(fù)面影響。例如[1]簡單以強度高低作為水泥和混凝土“好”、“差”之分，“抗壓強度高的混凝土，其它性能都好”；“早強高的水泥或砼是好的水泥或砼”；“強度第一(甚至唯一)”，“高強或高性能砼必須用高強度(標(biāo)號)水泥,建議取消32.5級水泥”；“純硅酸鹽水泥和普通水泥是正品，其它是次等品”；“認(rèn)為純硅水泥是好的，摻加混合材的水泥是不好的”。將高強度砼與高性能砼畫上等號或者作為高性能砼必不可少的一部分。
高性能混凝土是以優(yōu)異的耐久性(而不是強度)作為主要特征或目標(biāo)，滿足建設(shè)工程特定要求，采用優(yōu)質(zhì)常規(guī)原材料和優(yōu)化配合比，具有優(yōu)異的拌和物性能，以達(dá)到工程所要求的物理、力學(xué)和耐久性能并能長期保持的混凝土。“高性能”不等同于“高標(biāo)號”。
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。部分水泥企業(yè)與施工單位誤認(rèn)為[2] ：水泥的早期及28天強度越高水泥質(zhì)量越好，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(dǎo)向及傳統(tǒng)認(rèn)識的影響,或為了迎合施工單位的不合理需求，早強與高強被視為優(yōu)質(zhì)水泥的唯一標(biāo)準(zhǔn)要求。給水泥生產(chǎn)與砼工程帶來了一系列的嚴(yán)重問題，如熟料中C2S 、C3A過高,水泥細(xì)度更細(xì)，能耗增加；也是造成混凝土溫升大、結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大、早期開裂增多與耐久性變差的主要原因。
砼攪拌站生產(chǎn)的拌和物不是最終產(chǎn)品，必須經(jīng)過澆筑、振搗、收面、拆模、養(yǎng)護(hù)等一系列成型工藝，制作成混凝土工程或構(gòu)件才是最終產(chǎn)品,其中成型工藝對工程質(zhì)量有很大影響[1]。
由于水泥和混凝土分屬兩個學(xué)科體系,加上體制的原因，一直屬于兩個行業(yè)，存在嚴(yán)重的隔離現(xiàn)象,水泥生產(chǎn)和使用雙方缺乏充分溝通、了解，以至于互相誤導(dǎo)甚至排斥,極不利于建設(shè)工程質(zhì)量和耐久性。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(dǎo)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, 或水泥企業(yè)以符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)沒有相關(guān)指標(biāo)要求為由推卸責(zé)任。信息不對稱造成各方職責(zé)無法到位，難以確定混凝土工程質(zhì)量的責(zé)任者,出現(xiàn)質(zhì)量問題時，必然糾紛不止,水泥業(yè)和作為用戶的混凝土業(yè)之間的矛盾、問題日益凸顯。
高效外加劑及摻和料的普遍使用，改變了混凝土和水泥單一的依從關(guān)系,可以摻入大量摻和料（混合材）,外加劑及摻和料已成為配制高性能混凝土必不可缺的重要組分，而不僅僅是降低成本。仍有部分水泥從業(yè)者將高性能硅酸鹽水泥錯誤地理解為就是高標(biāo)號水泥，繼而誤認(rèn)為推廣高性能砼就是推廣高標(biāo)號水泥與高強砼。目前國內(nèi)砼攪拌站所用水硬性膠凝材料實質(zhì)是經(jīng)二次配料工序制備的,岀廠水泥標(biāo)號是由熟料摻混合材、石膏配制的。如水泥與砼產(chǎn)業(yè)融合或條件具備，最終的砼產(chǎn)品中膠凝材料組分可在水泥廠一次配制。所以說,現(xiàn)階段僅從利益岀發(fā)，不充分考慮應(yīng)用條件而過分追求或片面推動岀廠水泥高強高標(biāo)號化是另一個誤區(qū)。
水泥是半成品，混凝土及其制品是成品,水泥生產(chǎn)和應(yīng)用雙方要多了解對方的相關(guān)知識。水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所定技術(shù)指標(biāo)只是其基本要求與保證，而不是對優(yōu)質(zhì)水泥的要求標(biāo)準(zhǔn)。對水泥生產(chǎn)者的要求是，水泥品質(zhì)的優(yōu)劣應(yīng)從其配制現(xiàn)代混凝土的性能及施工要求來衡量。對混凝土制造商的要求是，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)產(chǎn)品。
2國內(nèi)外混凝土面臨的突岀問題及其影響因素
目前國內(nèi)混凝土早期開裂、強度倒縮等導(dǎo)致砼耐久性差的問題非常普遍,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)及投資損失。其主要原因之一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(dǎo)致砼工程質(zhì)量問題、糾紛越來越多越嚴(yán)重的主要因素。
廉慧珍推薦了《我們是否誤入了歧途-混凝土開裂觀察與思考》[3],該文系美國學(xué)者R.W.burrows在ASTM CO的報告摘要, 其核心觀點與論述：“混凝土開裂情況比50年前更加嚴(yán)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(dǎo)致現(xiàn)代砼容易開裂，這根本不是進(jìn)步；當(dāng)砼最低強度由21MPa提高到28MPa，橋面開裂概率從11％增加到29％-52％”。
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；提高砼長齡期強度及致密性；改善水泥水化產(chǎn)物的組成。廉慧珍指岀[1]：強度高的水泥不一定配出好的砼，因為品質(zhì)好的水泥除強度高外，在顆粒級配、泌水性、早期水化熱、耐久性等方面也要有好的表現(xiàn)。宋少民提出[4]：如果充分重視混凝土耐久性，配合比設(shè)計理念應(yīng)該實現(xiàn)從“水膠比--強度的關(guān)系”轉(zhuǎn)變到“單位體積用水量-耐久性關(guān)系”上來。
影響混凝土質(zhì)量及耐久性的因素很多[5]：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(hù)管理等。其次，體制的原因，如短期行為嚴(yán)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(yīng)驗收程序、驗收標(biāo)準(zhǔn)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強度低及32.5級水泥應(yīng)用量大是極不客觀的。
JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》強調(diào)應(yīng)滿足耐久性要求是本次修訂內(nèi)容的重點之一。因此，在實際應(yīng)用中，配制高強度等級的砼應(yīng)選用強度等級高的水泥，配制低強度等級砼，則應(yīng)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)注水泥的勻質(zhì)性、適應(yīng)性與施工性能。劉娟紅提出[6]：應(yīng)該重新認(rèn)識混凝土中的粉體材料，不要認(rèn)為低強度的膠凝材料不好；要從水膠比和強度的關(guān)系轉(zhuǎn)化到用水量和耐久性的關(guān)系。目前機制砂較多，采用飽和面干的機理來進(jìn)行配合比設(shè)計是比較合理的。高效外加劑和礦物摻和料的應(yīng)用與發(fā)展是現(xiàn)代混凝土科學(xué)中最突出的成就。減水劑對改善混凝土的性能等方面起著極其重要的作用,低水膠比可以大幅提升混凝土強度。礦物摻和料的應(yīng)用意義不僅是節(jié)約成本和環(huán)保，其更重要的是全面提高混凝土的各項性能。
3 國內(nèi)外通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及體系、結(jié)構(gòu)對比分析
絕大多數(shù)國家水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)趨向一致，采用ISO標(biāo)準(zhǔn)體系,我國現(xiàn)行通用水泥標(biāo)準(zhǔn)系非等效采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN-197。EN197-1只包括通用水泥，設(shè)置了CEM II波特蘭-復(fù)合水泥和CEM V復(fù)合水泥，分32.5、42.5、52.5三個等級；歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會水泥與建筑石灰技術(shù)委員會(CEN/TC51)與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織水泥技術(shù)委員會(ISO/TC74)秘書處系一套班子二塊牌子。
美國通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有三個，分別為ASTMC150《波特蘭水泥》、ASTMC595《混合水硬性水泥》和ASTM C 1157-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)性能規(guī)范》,由供需方選擇執(zhí)行。ASTMC150 、ASTMC595分別規(guī)定了通用水泥的3d和7d強度上限值，以利于控制砼早期水化熱，減少砼開裂現(xiàn)象。
歐美日并未有“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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材品種較多。歐洲標(biāo)準(zhǔn)混合材允許摻量最大，總量最高達(dá)80%,而中國、日本、美國均為70%。我國關(guān)于組分的測定與ASTM C1157規(guī)定一致,由生產(chǎn)者檢測或選擇準(zhǔn)確度更高的方法進(jìn)行。
美國水泥標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1157-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)性能規(guī)范》對水泥組分、化學(xué)成分和細(xì)度沒有任何規(guī)定、限制，只對性能進(jìn)行規(guī)定，增設(shè)了耐久性及其它選擇性指標(biāo)，將通用硅酸鹽水泥分為6個品種。只有普通型(GU)、高抗硫酸鹽型(HS)、低熱型(LH型)規(guī)定了28天強度指標(biāo) ,分別僅為28、25和21 MPa。其中 LH型7 、28天強度指標(biāo)分別為11、21 MPa(由于目前國內(nèi)未對中美近幾年水泥實物樣品進(jìn)行系統(tǒng)比對分析，經(jīng)與水泥標(biāo)準(zhǔn)研制單位專家征詢討論，分別約相當(dāng)于我國檢測方法強度值14.8、28.5MPa)。其它三品種即早強型(HE型)、中熱型(MH)、中抗硫型(HS), 則只規(guī)定1天或3天、7天強度，沒有規(guī)定28天強度要求，其中MH型3天、7天抗壓強度指標(biāo)分別為5、11 MPa,且使用0.5的水膠比。這樣寬松而實事求是的要求，為大摻量應(yīng)用混合材、改善混凝土后期性能及耐久性提供了很大的余地。ASTM C 1157直接而簡潔地體現(xiàn)了水泥標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)和功能，較好地克服了標(biāo)準(zhǔn)滯后性的缺點，能夠開放性地包容材料和技術(shù)發(fā)展。20多年來該標(biāo)準(zhǔn)已修訂多次，除部分公路工程外,已在北美廣泛接受和采用，并成為大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)規(guī)范釆納的水泥標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)代表了國際水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向，預(yù)計將會有越來越多的國家借鑒釆用,尤其對目前我國水泥及混凝土工業(yè)有很大的啟示、借鑒意義。
現(xiàn)已將礦物摻和料稱為“輔助性膠凝材料”，現(xiàn)在或?qū)砑仁沟V粉、粉煤灰價格比水泥價格高，也必須用，國內(nèi)外部分地區(qū)或工程現(xiàn)已成為事實。如目前國內(nèi)很多地區(qū)礦粉比水泥熟料價格高，但為調(diào)節(jié)水泥及砼性能，水泥廠與攪拌站也須摻用礦粉。摻和料能補償硅酸鹽水泥的劣勢，如降低砼溫升、提高抗化學(xué)腐蝕的能力和后期強度,尤其是粉煤灰抗裂性能好。
4國內(nèi)外通用水泥品種、結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢與混合材種類、摻量特點分析
國際能源機構(gòu)和水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展促進(jìn)委員會擬定的《2050世界水泥工業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖》[7]，提出了水泥發(fā)展最重要的方向是由生產(chǎn)普通波特蘭水泥轉(zhuǎn)向生產(chǎn)混合(復(fù)合)水泥，其重點是研究采用具有水硬性或膠凝性潛質(zhì)的各種摻合料（混合材），替代部分熟料。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(yīng)，且有利于選用混合材，降低成本,尤其摻有礦渣類材料的復(fù)合水泥, 綜合提升了水泥性能，有利于改善砼工程耐久性, 具有制造過程的經(jīng)濟(jì)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,是復(fù)合水泥產(chǎn)銷量高的主要原因。
水泥是碳、氮氧化物、顆粒物、汞高排放與高能耗產(chǎn)品，我國水泥工業(yè)年CO2排放約12.5億噸，約占全國排放總量12%，耗煤約占國內(nèi)總量6.5%；水泥工業(yè)顆粒物排放占全國排放量的15%～20%,是我國繼火電廠、機動車之后的第三大NOx排放源, 也是繼燃煤和有色金屬冶煉之后的第三大汞排放源,其單位水泥碳及NOx、SO2、Hg排放比例遠(yuǎn)高于國外。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)綜合能耗下降空間很小,但利用混合材或者輔助性膠凝材料會有很大發(fā)展空間,對降低單位水泥熟料用量與能耗、排放有很大意義。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180～210 kg。
GB175-2007對五大通用水泥品種各等級產(chǎn)品規(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,由于其性能限制及用戶習(xí)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(jì), 所以上述三個品種國內(nèi)產(chǎn)銷量極少,湖南省幾乎沒有產(chǎn)量。目前國內(nèi)42.5、32.5水泥基本上是復(fù)合雙摻或多摻（2種以上）混合材，即絕大多數(shù)是復(fù)合水泥，湖南省42.5普通水泥占總產(chǎn)量不到5％。僅32.5級復(fù)合水泥其石灰石摻量普遍達(dá)10％-20％左右，既降低了成本，又優(yōu)化了產(chǎn)品部分性能。水泥生產(chǎn)采用雙摻或多摻混合材是普遍實際狀況，也是發(fā)展趨勢。但水泥企業(yè)應(yīng)強化執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)要求控制混合材質(zhì)量與摻量，為用戶提供準(zhǔn)確的混合材品種、摻量等信息。目前絕大多數(shù)攪拌站是選購42.5等級水泥可配制砼，其砼中膠凝材料因大量加入摻和料實際將42.5水泥配制成32.5甚至是32.5以下水泥。
近年來歐美日水泥工業(yè)主要采取的減排節(jié)能措施：顯著減少了普通波特蘭水泥產(chǎn)量，降低水泥產(chǎn)品中熟料的比例，目前歐洲波特蘭復(fù)合水泥約占總產(chǎn)量的65％；應(yīng)用替代燃、原料與協(xié)同處置技術(shù)；研發(fā)低碳長壽命水泥產(chǎn)品與可再生能源、可持續(xù)性、綠色低碳建筑及再生骨料、碳捕獲及儲存等產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。
5高性能硅酸鹽水泥開發(fā)方向
水泥是很特殊的半成品，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是以3天和28天強度判定水泥等級標(biāo)號；以P·O 42.5為例，其90天、180天、360天等長齡期平均強度分別約為60、65及67MPa，而高C2S、低 C3A組成為特征的高性能水泥對應(yīng)的長齡期強度分別可達(dá)68、76及80MPa甚至更高[8]。從絕大多數(shù)建(構(gòu))筑物及高性能砼的最終目標(biāo)要求岀發(fā)，砼工程期望降低其水膠比、長齡期強度高，改進(jìn)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(dāng)?shù)?8天強度。現(xiàn)代混凝土建筑由于投資大，要求具有優(yōu)越的耐久性，否則會造成巨大的浪費。除了對水泥強度要求之外，還對水化熱、膠砂干縮率、抗疲勞、抗沖擊性等要求越來越高。優(yōu)質(zhì)水泥的品質(zhì)單從國標(biāo)指標(biāo)和建筑市場的需求來評價是不全面和不科學(xué)的，應(yīng)該用水泥終端產(chǎn)品混凝土的長期性能要求進(jìn)行評價。由于不合理的快速施工要求、過分追求窯臺產(chǎn)（僅控制fCaO、升重）、節(jié)約電耗、細(xì)度變細(xì)、堿含量提高、出廠水泥溫度提高、過分提高水泥強度和降低成本以及濫用混合材等因素,是影響水泥品質(zhì)的主要原因。
因此，建筑工程要重點推廣以中低水化熱、長齡期強度高為特征的高性能硅酸鹽水泥，但現(xiàn)在絕大多數(shù)中、低熱硅酸鹽水泥僅在水電工程使用。為提高水泥特別是高標(biāo)號水泥的適應(yīng)性及競爭力，目前要在建筑工程尤其是大體積工程中，加大開發(fā)生產(chǎn)以較高的C2S、適中C3S、低 C3A礦物組成的高性能硅酸鹽熟料及其相應(yīng)制備的各級別水泥, 或在相關(guān)工程中突岀推廣應(yīng)用中、低熱等特種水泥。降低水泥早期水化速率和減小水泥化學(xué)收縮應(yīng)是通用水泥質(zhì)量發(fā)展方向修正的重要措施之一。
建議在GB175中增列低水化熱、長齡期強度高的相應(yīng)品種，或參考EN 、ASTM C 1157標(biāo)準(zhǔn)，增加部分通用水泥品種的水化熱指標(biāo)要求；強化差異化、個性化品種的生產(chǎn)供應(yīng)。其高性能砼工程所用水泥可由水泥企業(yè)依據(jù)用戶要求配制，也可由有條件的工程用戶及商品砼攪拌站釆購硅酸鹽水泥自行配制。因此，為滿足建筑工程對長齡期強度高、低水化熱等高性能水泥或個性化的要求，提高水泥適應(yīng)性，鼓勵并且今后應(yīng)大力推行通過供需雙方協(xié)商標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以外的技術(shù)要求指標(biāo)，作為補充條款，并在采購合同中明確，或制訂嚴(yán)于國標(biāo)、行標(biāo)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
但目前面臨的問題是：水泥企業(yè)若開發(fā)生產(chǎn)改進(jìn)了部分性能或滿足高性能砼工程所用的水泥，肯定會增加部分成本，即要提高售價,而工程單位往往因此不愿接受。因此，不僅要修訂設(shè)計、應(yīng)用規(guī)范，同時要修訂建筑定額、預(yù)算等。由于是用戶選擇材料及質(zhì)量等級,推進(jìn)應(yīng)用規(guī)范修訂與配套政策措施等是解決目前難題的突破口。
6提高水泥產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)適用性
大力推行采用國際先進(jìn)水平標(biāo)準(zhǔn)是我國重大技術(shù)政策，要求標(biāo)準(zhǔn)的制定與國際接軌。當(dāng)前在建材標(biāo)準(zhǔn)制修訂方面，貫徹執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)制修訂基本原則及國際慣例，如何提高標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、適用性與廣泛參與度及協(xié)調(diào)統(tǒng)一顯得尤為重要，更具現(xiàn)實意義。我國已加入WTO，國際標(biāo)準(zhǔn)都是推薦性的，有關(guān)部門與專家指岀我國產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制修訂仍存在以下問題[9]：受傳統(tǒng)行政體制與思想的慣性影響，標(biāo)準(zhǔn)還帶有計劃經(jīng)濟(jì)的色彩，出現(xiàn)了強制性范圍偏寬、內(nèi)容過細(xì)、不合理等問題。與國際通行的標(biāo)準(zhǔn)理念、內(nèi)容差距較大，缺乏包容性，不利于改進(jìn)、開發(fā)產(chǎn)品,適用性較差。另外我國原材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)基本上是生產(chǎn)型標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品一般都使用代用質(zhì)量特性指標(biāo)，反映產(chǎn)品真正質(zhì)量的特征指標(biāo)（如水泥砼坍落度、耐久性等），在生產(chǎn)過程與產(chǎn)品岀廠中由于較難直接測定及界定，而沒有相關(guān)技術(shù)要求。
市場需求是引導(dǎo)制定標(biāo)準(zhǔn)的最主要依據(jù)之一，產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)主要作用與目的:提高產(chǎn)品及服務(wù)的適用性,增強可操作性和有效性，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、公平貿(mào)易與合理利用資源。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）出版的《標(biāo)準(zhǔn)化的目的與原理》[10]:“標(biāo)準(zhǔn)是‘協(xié)商一致’的結(jié)果，只有所有參與者相互協(xié)作使社會廣泛接受標(biāo)準(zhǔn)并予以實施，該標(biāo)準(zhǔn)才有價值。在制定標(biāo)準(zhǔn)時，要避免大型公司通過聯(lián)合,形成該行業(yè)的事實標(biāo)準(zhǔn)，來制定游戲規(guī)則，排擠競爭對手，獲取壟斷利潤,人為設(shè)置技術(shù)貿(mào)易壁壘”。ISO在長遠(yuǎn)戰(zhàn)略計劃中提出[10]:“要增強ISO的適應(yīng)能力，ISO標(biāo)準(zhǔn)要更好地了解市場需求以及加大企業(yè)參與力度和更有效地代表用戶與其他社會力量，意味著符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品或服務(wù)更容易被市場所接受。任何標(biāo)準(zhǔn)所制訂技術(shù)要術(shù)或條款的實施都取決于相應(yīng)的技術(shù)支撐能力、經(jīng)濟(jì)適用性和可操作性。WTO/TBT協(xié)定中要求各成員在制定技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)時要以國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，有國際標(biāo)準(zhǔn)但未采用，要向世貿(mào)組織做出解釋，說明沒有采用的原因?！?
目前國內(nèi)水泥產(chǎn)能過剩實質(zhì)是熟料產(chǎn)能過剩，是干法線建設(shè)過多造成的，與現(xiàn)行水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及所設(shè)品種、等級、各品種實際份額沒有任何關(guān)聯(lián)。在熟料產(chǎn)量一定或熟料產(chǎn)能過剩的情況下，其粉磨加工32.5與42.5水泥比例由市場需求決定，所謂32.5水泥產(chǎn)量大導(dǎo)致產(chǎn)能過剩這一說法顛倒了熟料產(chǎn)能與水泥產(chǎn)能之間的因果關(guān)系[5]。我國農(nóng)村等偏遠(yuǎn)地區(qū)水泥用量約占一半以上，國內(nèi)約65％左右的水泥用于工程現(xiàn)場拌制砼，加上應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等因素，是造成我國32.5級水泥占比高的主要原因[11]。由于發(fā)達(dá)國家基本上是預(yù)拌砼,故42.5及以上水泥應(yīng)用比重大。
因此，建議通過取消32.5等級水泥來“化解產(chǎn)能過剩矛盾”、“提高市場集中度及效益”無任何科學(xué)依據(jù)且無作用，僅通過修訂生產(chǎn)領(lǐng)域產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，期望推廣42.5水泥的作用及效果很小[5] 。32.5級水泥生產(chǎn)使用量大，恰恰證明現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)包含此級別是符合并適應(yīng)生產(chǎn)應(yīng)用實際需要的。如果某產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所定級別及品種等不齊全、不完整，會造成標(biāo)準(zhǔn)實施困難，可操作性差，脫離實際情況，且難以指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用。
水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)修訂應(yīng)重點研究現(xiàn)代混凝土及其施工對水泥的性能要求，確定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。而不應(yīng)對生產(chǎn)工藝甚至配比提岀要求(定義、分類等除外)，不能用配比與材料組成判定是否先進(jìn)落后, 更不能作為取消某一產(chǎn)品的依據(jù)，否則有礙技術(shù)進(jìn)步和涉及利益輸送,有違相關(guān)法律法規(guī)。
如水泥中礦物組成要求系生產(chǎn)控制及工序質(zhì)量指標(biāo)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為限制某組分材料，也可增加有害成分要求。各種混合材摻量控制也是如此，且都有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對其規(guī)定了技術(shù)要求和活性指標(biāo)。水泥組分主要起到界定水泥品種的作用或條件，如有必要或避免重復(fù)，也可修訂水泥組分定義要求范圍。因此，水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)將礦物組成等類似工序指標(biāo)列入技術(shù)要求或產(chǎn)品合格評審必備條件。
目前GB175-2007及GB200《中、低熱硅酸鹽水泥》等標(biāo)準(zhǔn)正處研究修訂階段, GB/T《核電工程用硅酸鹽水泥》（征求意見稿）已發(fā)布，建議該標(biāo)準(zhǔn)并入到GB200中，可與中熱水泥品種合并，說明可用于核電工程等大體積工程,在GB200單列核電工程用水泥品種也可。并補充增加：根據(jù)供需雙方協(xié)商可摻加符合GB-1596的粉煤灰和GB/T-18046的礦渣粉,42.5級允許單摻其中一種混合材，摻量小于10％；標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為供需雙方盡可能提供較大自由度。GB175-2007修訂建議：保留現(xiàn)有32.5級品種；按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則等通行要求，將技術(shù)要求分為岀廠檢驗、型式檢驗兩大類。型式檢驗增加混凝土主要性能指標(biāo)，并將堿含量、細(xì)度、不溶物、氧化鎂、氯離子列為型式檢驗指標(biāo)，燒失量可列為選擇性指標(biāo)；應(yīng)控制比表面積的上限。增加使用混合材的種類；檢驗和驗收規(guī)則可增加現(xiàn)場取樣和判定規(guī)則。
7摻和料更適宜由水泥廠摻加
國內(nèi)砼其摻和料組分由二部分構(gòu)成或摻入，即水泥岀廠前作為混合材與熟料共同粉磨中或分別粉磨后在水泥配制時摻加一部分，國內(nèi)目前42.5級水泥其混合材平均摻入量約15％(不含緩凝劑)，32.5級水泥平均摻入量約34％左右。攪拌站配制砼時再摻入一部分摻和料，目前使用42.5、32.5水泥配制每立方C20～C40砼普遍摻加80～160kg左右礦粉、粉煤灰、石灰石粉等摻和料(混合材粉),約占水泥總質(zhì)量的20％～60％,以到達(dá)降低成本、改善砼施工性能和耐久性等目的。
廉慧珍極力主張摻和料由水泥廠摻加[1]：國內(nèi)水泥和混凝土行業(yè)的隔離狀況所造成的突岀問題之一，目前由攪拌站摻加摻和料有很多弊端。難以用現(xiàn)行工藝攪拌均勻，使本質(zhì)上的非勻質(zhì)體更增加了不均勻性?，F(xiàn)今摻入摻和料和外加劑的拌和物要求應(yīng)延長一倍攪拌時間，但目前基本不能做到。石膏對摻和料及水泥熟料有調(diào)節(jié)凝結(jié)時間和激發(fā)摻和料活性的作用，砼攪拌站用水泥摻加礦物摻和料時，稀釋了水泥中的石膏含量，又不可能對石膏摻量再進(jìn)行優(yōu)化。因而影響需水性、變形性以及抗壓、抗折強度。發(fā)達(dá)國家一般采取外加劑分次摻人的方式,國內(nèi)砼攪拌站一律將外加劑溶入拌和水中一起投人,是使用效果最差的方式。有專家認(rèn)為，水泥廠只生產(chǎn)純硅酸鹽水泥, 以便于攪拌站調(diào)整砼性能,自由度更大，讓攪拌站增設(shè)摻和料粉磨生產(chǎn)線，把不同摻和料、純硅酸鹽水泥按一定比例混合。但也不能解決一個致命的難題─攪拌站攪拌不均勻,且由于混凝土攪拌站難以控制進(jìn)廠水泥的來源及品質(zhì)，難以針對水泥品質(zhì)及其變化及時調(diào)整外加劑類型與摻量。因而，很難從根本上解決水泥與外加劑的相容性問題。徐永模認(rèn)為[12] ：混凝土的原材料是多元材料組分，其主要性能取決于組分的均化程度?；炷辆G色制造技術(shù)的重點是均化，在混凝土設(shè)計正確的前提下，性能質(zhì)量的改善取決于微觀結(jié)構(gòu)均化，微觀結(jié)構(gòu)的改善取決于組分分布均化，組分分布的改善取決于原料混合均化。
由于水泥廠生產(chǎn)控制、管理體系等條件更完善,可確保配比更均勻，顆粒級配更合理，質(zhì)量更有保障,拌和、空氣攪拌、倒庫等均化設(shè)施更完善且可采用共同粉磨方式,取得更好的均化效果,又可隨時依據(jù)原燃材料、熟料質(zhì)量、有害成分等隨時調(diào)整摻和料、水泥熟料、外加劑、石膏甚至砼配比。施工方及攪拌站摻加摻和料相對來講更難監(jiān)管，如預(yù)拌砼行業(yè)中普遍存在著“陰陽配合比”的現(xiàn)象，因為制成混凝土了,較難檢測驗收。因此，摻和料更適宜由水泥廠摻加。
現(xiàn)階段攪拌站應(yīng)完善拌合、均化條件，增加攪拌時間。鼓勵水泥廠按照市場化、專業(yè)化協(xié)作，生產(chǎn)配制商品砼專用水泥向攪拌站供應(yīng)。條件具備的地方及集團(tuán)企業(yè)，推行水泥粉磨系統(tǒng)與砼配制線布置在一起，并在管理、質(zhì)量體糸與運作等方面實現(xiàn)兩者真正融合，可直接發(fā)送砼或水泥。一體化的連續(xù)生產(chǎn)更能有效保證建設(shè)工程質(zhì)量,國外兩者一直是一體的,水泥產(chǎn)業(yè)延伸與預(yù)拌混凝土業(yè)融合為一體是發(fā)展趨勢,以有效提升混凝土質(zhì)量及競爭力。此外，要通過強化購買方檢測驗收并加強監(jiān)管,規(guī)范水泥企業(yè)摻加混合材行為，滿足用戶對水泥強度等性能指標(biāo)的要求。
7 通用水泥及砼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方向與指導(dǎo)思想
2014年全囯水泥產(chǎn)量24.8億噸,目前我國預(yù)拌混凝土僅占混凝土總量30%左右，C10～C30混凝土占總供應(yīng)量約75%左右，其中用量最大的C30混凝土約占50%～55%左右，C35及以上砼約占25% (其中絕大部分是C35砼)。我國人口基數(shù)大，人均收入遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，但人均年耗水泥1.775噸(按可比水泥產(chǎn)量計，折算成42.5普通水泥，人均年耗水泥也達(dá)1.61噸)，遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國家高速發(fā)展時期人均年耗700kg左右的水平，除了大規(guī)模建設(shè)因素外，不科學(xué)、不合理地使用造成浪費是主要原因之一。
高性能砼不是等同于高強砼，推廣應(yīng)用高性能砼并不能簡單地理解成推廣高強砼與高標(biāo)號水泥，高性能 砼不一定具有高強度，32.5水泥完全可配制C40甚至更高等級砼和用于結(jié)構(gòu)及高性能砼工程。使用量最大的C30普通混凝土其膠凝材料中水泥熟料占比在0.5以下,不同強度的水泥很容易通過調(diào)整砼配比來制備不同標(biāo)號的砼[13]。
高強混凝土實際應(yīng)用占比很少,我國目前總體情況來看，最大量的商品混凝土在C30左右。不同地區(qū)對混凝土標(biāo)號的“偏好”取決于當(dāng)?shù)亟ㄖ膶痈?，有些平均是C25最多，有些則是C30最多或者個別市區(qū)C35稍多。因此，目前推廣應(yīng)用高性能砼，一方面要全面提高結(jié)構(gòu)工程用混凝土等級。另一方面，如何把普通型號混凝土的高性能化做好也是重點，對社會的貢獻(xiàn)會更大,提高建設(shè)工程壽命是最大的節(jié)能減排?；炷廉a(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個重要內(nèi)容或方向是解決同質(zhì)化問題,差異化發(fā)展戰(zhàn)略就是指混凝土企業(yè)以國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和市場發(fā)展趨勢為導(dǎo)向，以提高混凝土產(chǎn)品耐久性為目標(biāo)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和功能為重點，向建設(shè)工程提供高、中、低端和符合結(jié)構(gòu)件質(zhì)量要求的高性能混凝土和特種混凝土，向市場提供生產(chǎn)差異化、技術(shù)含量高、附加值高的混凝土產(chǎn)品。
國內(nèi)42.5及以上水泥比例與預(yù)拌砼比例大致等同,農(nóng)村、城鎮(zhèn)等地區(qū)使用水泥超過總量一半以上，且絕大部分不是預(yù)拌混凝土或現(xiàn)場計量設(shè)施等拌制條件不具備，加上混合材粉資源、生產(chǎn)、專用車輛、儲存等條件限制，在施工現(xiàn)場不便摻加摻和料, 所用水泥只能由水泥廠直接制備，并提供相應(yīng)低等級的適用水泥品種，目前絕大部分是32.5復(fù)合水泥。因此，我國預(yù)拌砼比例低及農(nóng)村市場供應(yīng)量大造成了42.5及以上水泥出廠比例低。
若拋開市場需求因素，如采取行政手段強行推廣高標(biāo)號水泥，極不利于廣大農(nóng)村和城鎮(zhèn)市場應(yīng)用。除將造成極大浪費外，引發(fā)的工程質(zhì)量尤其是耐久性問題只會加劇，增加了全社會能耗與排放，與現(xiàn)今國內(nèi)外大力強化節(jié)能減排的政策環(huán)境也極不相符。從科學(xué)發(fā)展及環(huán)保要求，降低單方砼中的硅酸鹽熟料消耗是必然趨勢，并有利于改善砼耐久性與長期性能。就單個工程而言，水泥的過量使用對工程質(zhì)量尤其是開裂也不利,釆取加大資源浪費的辦法去推廣高標(biāo)號水泥注定行不通。
通用水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向與指導(dǎo)思想是：重點圍繞提高高性能硅酸鹽熟料及其相應(yīng)制備的各級別水泥(包括32.5級) 的比例，符合或盡可能滿足低水膠比、長齡期強度高和低水化熱等要求,突岀提高水泥產(chǎn)品適用性，以改善砼抗裂性, 滿足配制高性能砼的要求,實現(xiàn)提質(zhì)延壽減排的目的。大力發(fā)展特種水泥、啇品砼專用水泥、砌筑水泥等品種，尤其是應(yīng)用面可大為拓展的中、低熱硅酸鹽水泥。
因此,我國岀廠水泥高強高標(biāo)號化是漸進(jìn)式的，僅靠水泥企業(yè)推動其作用甚小,應(yīng)用與市場推動起主導(dǎo)作用。預(yù)計今后很長時期水泥消費結(jié)構(gòu)中32.5級水泥仍會占很大比重,但會逐年下降。因其用量大尤其部分大體積與結(jié)構(gòu)工程,同樣應(yīng)關(guān)注并提高其適應(yīng)性，改善耐久性，滿足或部分滿足配制高性砼的需要，提高建筑物壽命。由于涉及面廣，必須強化個性化、差異化水泥產(chǎn)品的開發(fā)供應(yīng),改造優(yōu)化水泥廠工藝條件及儲存、均化、配制等設(shè)施，針對不同用戶要求，配制相應(yīng)要求的水泥產(chǎn)品,并研究制訂配套政策、措施加以推進(jìn)。
另一方面，城市應(yīng)是推廣高性能砼的重點，水泥企業(yè)要盡快采取措施主動應(yīng)對，要重點開發(fā)適應(yīng)高性能砼要求的硅酸鹽水泥、商品砼專用水泥輔以42.5普通水泥并盡快提高其比例。關(guān)健須通過應(yīng)用要求、引導(dǎo)與倒逼, 只有修訂設(shè)計應(yīng)用規(guī)范和提高預(yù)拌砼等級及比例,才能有效調(diào)整提高水泥質(zhì)量等級與推廣高性能砼。
8結(jié)論
(1)水泥工業(yè)應(yīng)大力發(fā)展中、低熱硅酸鹽水泥、商品砼專用水泥等品種。提高以較高C2S、適中C3S、低 C3A礦物組成的高性能硅酸鹽熟料及其所配制的各級別水泥(包括32.5)比例，以改善砼開裂,提高建筑物壽命。
(2) 推動混凝土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異化、個性化并提高其耐久性是發(fā)展方向，推進(jìn)普通型號混凝土的高性能化也應(yīng)是重點。為加快推廣高性能砼與調(diào)整水泥質(zhì)量等級，目前應(yīng)以城市作為重點，推動應(yīng)用設(shè)計規(guī)范等修訂與配套政策措施是解決目前難題的突破口。
(3)水泥廠摻加摻和料并延伸與混凝土攪拌站融合為一體是發(fā)展趨勢,有利提高建設(shè)工程質(zhì)量和耐久性。推進(jìn)提高出廠水泥高強高標(biāo)號化與市場集中度，關(guān)健是發(fā)展預(yù)拌混凝土。
(4)為提高水泥產(chǎn)品適應(yīng)性，應(yīng)大力推行通過供需雙方協(xié)商標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以外的技術(shù)要求指標(biāo)，作為補充條款，或制訂嚴(yán)于國標(biāo)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
編輯：何勸
監(jiān)督：0571-85871667
投稿：news@ccement.com
