關于我國水泥生產現(xiàn)狀和發(fā)展方向的思考

　　1、水泥應該為混凝土耐久性的研究和發(fā)展做出貢獻

　　今天，混凝土耐久性的研究已成為混凝土科學最前沿和最重要的課題。在每一個工地，特別是在每一個重要項目和重要部位，如何提高混凝土的耐久性是工程師必須深入考慮的問題?；炷量箖?、抗?jié)B和抗碳化性能的高低都直接影響混凝土的耐久性。但近些年來，混凝土裂縫問題愈演愈烈到了不可收拾的地步，混凝土裂縫對混凝土的抗凍、抗?jié)B、抗碳化及結構受力的安全性都帶來了致命打擊，成了降低混凝土耐久性的最直接的原因。對其產生的原因，許多專家學者經大量的研究后認為：與設計、施工工藝、混凝土配合比、鋼筋品種、原材料、氣候環(huán)境等有關，更與水泥有關。水泥中的C，S、C，A含量，水泥細度、品種、標號等因素都直接影響了混凝土裂縫的產生。筆者根據多年來混凝土施工的一點經驗，對影響混凝土產生裂縫的水泥方面的5個因素研究分析如下。

　　1.1、水泥細度

　　我國1999年強度檢驗方法和國際接軌后，進一步提高了水泥細度。以42．5級水泥為例：比表面積由過去的300～350m/kg提高到350～380m/kg，個別廠甚至達到了400m/kg以上。比表面積的增大，大大提高了水泥的28d強度，尤其是3d強度提高幅度最大。水泥強度的提高，使混凝土強度也得到提高，強度的增長速度進一步加快。這給施工企業(yè)提前拆模，縮短工期都帶來了便利，也給混凝土界配制更高標號的混凝土創(chuàng)造了條件。但同時也帶來了不利因素，混凝土凝結速度的加快，使混凝土收縮速度加快，混凝土早期開裂的可能性大大提高。近幾年來，混凝土的普遍開裂應該說與水泥顆粒越來越細有直接關系。還有一個水泥中的粗顆粒問題，水泥界許多專家認為：水泥中>45m的熟料顆粒對28d強度基本沒有作用，所以這種顆?？捎锌蔁o或可以盡量降低；而混凝土界許多專家研究后認為：增加水泥中未水化的熟料顆粒可以大大減少混凝土的收縮。而現(xiàn)在水泥細度的增加，使水泥中的粗顆粒大大減少。使混凝土的收縮量增大，產生裂縫的可能性變大。

　　1.2、水泥中的C3S含量

　　自水泥發(fā)明以來，水泥中的最有效的成分c，s的含量一直呈上升趨勢。以42.5級水泥為例，我國水泥目前的C3S含量已達52%～60%左右。C3S含量的提高，同樣對提前拆模、縮短工期、配制高標號混凝土帶來便利，但含量過高并非全是好事。C3S含量的增加，水泥水化時放熱量加大，強度和溫度上升速度過快，使混凝土產生收縮裂縫的機會變大。

　　1.3、水泥中的C3A含量

　　水泥中的C3A含量對混凝土的初凝和終凝都產生很大的影響。C3A含量高的水泥，使混凝土凝結時問縮短，失水加快。特別是對混凝土前3d產生收縮裂縫影響很大。筆者使用過C3A含量超過8%的水泥，這種水泥凝結時間較快，與減水劑的適應性很差，經常使混凝土產生假凝現(xiàn)象，更容易使混凝土在強度增長初期產生較大的裂縫。

　　1.4、水泥品種

　　我國的復合水泥、礦渣水泥等品種，活性或非活性混合材摻量較大。為了達到更高的強度，一般水泥廠都采用進一步磨細的方法。這種水泥比其它品種的水泥更容易使混凝土產生收縮裂縫。

　　1.5、水泥標號

　　水泥要達到更高的標號，一般的水泥廠都通過增加C3S含量、增加細度等措施。這些措施使混凝土產生裂縫的機會增加?？傊谕葪l件下，使用高標號水泥比使用低標號水泥更容易使混凝土產生裂縫。

　　對上述因素的分析可以看出：隨著水泥科技的進步，水泥的各方面性能指標得到了很大的提高，但對混凝土裂縫的產生及耐久性也帶來了不利影響。特別是“高細度、高C3S含量、高標號”所謂的“三高”水泥對混凝土產生裂縫的不利影響應該說是越來越大了。有許多的工程實例可以證明這一點。就筆者所熟悉的機場跑道工程，在上世紀5O～7O年代修建的許多軍事和民用機場，道面混凝土至今保持完好，而上世紀8O年代后修建的混凝土道面三五年內出現(xiàn)破壞的有很多；我們陜西省有一條渭惠水渠，是上世紀3O年代由我國著名水利專家李儀址主持修建的，至今8O年過去了，而那些橋涵跌水設施大部分保持完好，而上世紀8O年代后修建的一些水利設施，出現(xiàn)嚴重破壞的有很多；我國某省的一位交通廳長曾感慨：本省近些年修建的混凝土高速公路，3年內不壞的極少!類似的例子還有不少，筆者在施工現(xiàn)場工作已近2O年，干過一些漂亮工程，也干過一些不盡滿意的工程。而有些時候，施工現(xiàn)場出現(xiàn)的一些質量問題讓人哭笑不得。我們曾用一些高標號的所謂“好水泥”做的房屋散水，經一個冬天，出現(xiàn)了掉皮裂縫問題，而用低標號所謂“差水泥”做的散水，卻一直保持完好。據筆者所看到的一些科技資料，美國從上世紀3O年代開始，把水泥中的C3S含量由30%提高到50% ，把細度由允許大于751．zm顆粒含量為22%，改為基本為零。7O年后的今天，經調查發(fā)現(xiàn)，1930年前修建的橋梁有67%基本保持完好，而1930年后修建的橋梁只有27%基本保持完好。日本近幾年類似的例子更多。以上問題雖然不能肯定說是由于水泥的原因引起，但應引起我們全方位的辯證思考。

　　2、水泥界應該為水泥在混凝土中的正確使用做出貢獻

　　在施工現(xiàn)場，施工人員不能正確選擇使用水泥的現(xiàn)象相當普遍。這當然也是混凝土耐久性變差的一個重要原因。可以這樣說，有相當多的混凝土工程技術人員。水泥是他們的知識盲區(qū)。在施工現(xiàn)場，一般都認為高標號水泥優(yōu)于低標號水泥；R型水泥優(yōu)于普通型的水泥；硅酸鹽水泥優(yōu)于普通硅酸鹽水泥；普通硅酸鹽水泥又優(yōu)于其它品種的水泥；等等。在水泥行業(yè)一個簡單的技術問題，在混凝土行業(yè)就有可能變得糊涂，有可能演變成重大技術難題克服不了。筆者曾在一個工地集中全部的工程技術人員來解決混凝土為什么無規(guī)律地不斷出現(xiàn)假凝?百思不得其解。其結果僅僅是水泥廠在生產水泥時使用了半水石膏。在施工工地經常可以看到這些現(xiàn)象：一方面在使用緩凝劑，另一方面卻在使用著R型水泥。特別是在許多房建施工工地，比表面積高、終凝時間短、3d強度高的水泥受到了廣泛的歡迎。但對這種水泥引起的混凝土水化熱集中、收縮大、裂縫比較嚴重等問題束手無策。類似這樣的問題當然是由于在我國水泥和混凝土施工分屬不同的行業(yè)，互相之間接觸交流十分冷漠所致。但這些問題在混凝土施工工地得不到解決，混凝土的耐久性問題是根本無法解決好的。所以說，讓混凝土界工程技術人員全面正確地認識水泥是十分重要的。水泥界的同仁應該為這件事大開綠燈，做出貢獻。比如，應明確告訴水泥使用者：R型水泥除了可以使混凝土早強、早拆模外，對混凝土的其它性能不會有明顯的好處。相反，由于它3d強度高，水化熱和收縮集中，可能會對混凝土裂縫的產生帶來不利的影響。所以，如果工程對混凝土早強沒有特別的要求，就最好不要使用它；比表面積在400m/kg以上的高標號水泥，由于其顆粒較細，凝結較快，水化熱集中，對混凝土的體積穩(wěn)定性有不利影響，更使混凝土產生裂縫的可能性增加，所以使用時應慎重考慮；C3A含量大的水泥(根據我個人和其他人的經驗，特別是C A含量大于8%的水泥)，與混凝土外加劑的適應性變差，容易使混凝土出現(xiàn)假凝和塑性裂縫，使用時應提前做與外加劑的適應性試驗，等等。更應該明確告訴混凝土界：低標號水泥絕對不是劣質水泥，用它照樣可以配出性能很好的高標號混凝土或其它品種的混凝土。因為目前在我國，最了解水泥的當然是水泥界而絕不是混凝土界，所以，水泥界應該責無旁貸地為水泥在混凝土中的正確使用做出貢獻。

　　3、水泥界應該為混凝土科學技術的發(fā)展做出更大貢獻

　　既然我國目前水泥的生產和使用還存在著上述一些問題，那么正確的研究發(fā)展方向是什么呢?混凝土的科技在不斷地發(fā)展，自然而然地會要求水泥界能夠生產出對混凝土的耐久性和其它性能更有利的優(yōu)質水泥來。什么是優(yōu)質水泥?由于混凝土的復雜性使這個看似簡單的問題不易正確地回答。作者從以下幾個方面對今后水泥研究和發(fā)展的方向提一點粗淺的看法，供水泥界專家同仁在水泥生產時參考：

　　1)水泥顆粒應該和混凝土中的細顆粒級配連續(xù)起來，以利混凝土的密實性。目前，我國混凝土中集料的最小顆粒為751~m，而我國水泥中的粗顆粒，大于601~m顆粒含量極少。這就造成了混凝土內60～751~m區(qū)段內顆粒短缺，給混凝土的密實性帶來不利影響。

　　2)水泥自身顆粒應有合理的級配，以利自身的密實性。許多水泥廠為了提高早期和28d強度，盡量減少水泥中601~m以上顆粒含量。這就人為地造成了窄顆粒分布，對密實性不利。

　　3)有適當?shù)脑缙趶姸?、較低的水化熱和收縮性，以利混凝土的耐久性。從以上分析可以看出：早期強度較高、水化熱較大和收縮較大的水泥都增大了混凝土裂縫的可能性，對耐久性不利。

　　以上所說的這些問題，已經引起了我國一些水泥界專家和前輩的重視。我國資深水泥專家喬齡山先生指出了水泥顆粒的最佳顆粒分布曲線——Fuller曲線，并指出調配水泥最佳堆積密度的理論和工藝在歐美一些發(fā)達國家日趨普及，在橋梁、隧道以及高性能混凝土和耐磨、耐腐蝕混凝土等工程中都有應用，并取得了很好效果；清華大學閻培渝教授指出：為防止混凝土開裂，必須控制我國水泥出廠強度富裕系數(shù)，降低水泥中c，A含量，降低水泥細度等；也有人研究了水泥顆粒表面特性，研究了球形水泥顆粒對混凝土性能的良好影響等。以上這些研究，對我國的水泥發(fā)展都起到了良好的指導作用。但是混凝土問題是復雜的，單憑這些研究還是不夠的。假如我們把混凝土比做一個復雜的大系統(tǒng)，那么春夏秋冬、晴天雨天、不同工程、甚至同一個工程的不同部位，對水泥這個“支系統(tǒng)”的要求是不一樣的(當然也包括施工和養(yǎng)護方法的不同)。所以，提倡多品種，少批量，多生產針對某一個具體環(huán)境下具體工程的專用水泥，應該作為我們的發(fā)展方向。筆者曾有一個不切實際的夢想：有一天我們的水泥按這樣的方式進行生產：施工現(xiàn)場根據工程每個部位結構的不同、施工方法和環(huán)境氣候條件的不同，向水泥廠提出不同的要求。水泥廠根據這些要求，對水泥的主要成分C3S、C2S、C3A、C4 AF及MgO、SO，和其細度，進行自由調節(jié)，生產出完全滿足現(xiàn)場要求、對混凝土的耐久性最有利的水泥。這也應該正是我們追求的目標和發(fā)展的方向。

  以上主要從混凝土的角度對水泥的生產和發(fā)展提出了一些建議和看法。當然，作為混凝土工作者也應不斷提高和改進混凝土工藝技術，一方面適應水泥的發(fā)展，另一方面對水泥供應商提出具體的技術指標要求，以提高混凝土的耐久性。

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