混凝土及水泥質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、升級誤區(qū)與剖析

混凝土及水泥質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、升級誤區(qū)與剖析

——兼談水泥產(chǎn)業(yè)鏈延伸、轉(zhuǎn)型、困惑與對策

  本文突出問題導向，剖析了產(chǎn)品質(zhì)量及結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級認識誤區(qū)、混合材加入方式，指岀了傳統(tǒng)觀念、從眾思維對水泥及混凝土產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步的影響，論述了當前水泥及混凝土工業(yè)若干熱點問題如水泥產(chǎn)業(yè)鏈延伸、轉(zhuǎn)型、融合、困惑與對策。

  作者結(jié)合行業(yè)實際情況及存在的突岀問題，綜述了國內(nèi)權(quán)威專家的觀點、論述，期望對引導水泥、砼行業(yè)轉(zhuǎn)型升級及健康發(fā)展，提升產(chǎn)業(yè)競爭力及運行質(zhì)量具有啟示意義。

  現(xiàn)代混凝土以高效減水劑等外加劑及摻和料的普遍使用為特征，正在由此而經(jīng)歷一場深刻的變革，極大地改變并提升了混凝土的技術(shù)與性能，改變了混凝土和水泥單一的依從關(guān)系，得以摻入大量礦物摻和料（水泥廠稱混合材），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, 而是進入了現(xiàn)代混凝土時代。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。離開砼談水泥產(chǎn)品質(zhì)量、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)型升級就沒任何意義！水泥和混凝土一直分屬于兩個行業(yè)，存在嚴重的隔離現(xiàn)象，兩產(chǎn)業(yè)(相互)之間的矛盾、問題日益凸顯， 加上受傳統(tǒng)觀念、從眾思維的影響，也導致產(chǎn)生了許多認識誤區(qū)和對發(fā)展問題的困惑，所存在的一些片面理解、導向甚至是錯誤觀點和行動，已嚴重阻礙了水泥及砼產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，并嚴重影響工程質(zhì)量，還造成能源、資源的浪費和對環(huán)境的破壞，亟待澄清、糾正與厘清，以科學引導水泥及砼行業(yè)健康有序發(fā)展。

  正確理解高性能混凝土與提高水泥的適用性

  提高我國水泥產(chǎn)品及標準的適用性、開放包容性，正確理解高性能混凝土的理念與生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)措施，對推廣高性能混凝土有很大作用與意義。

  眾多權(quán)威專家反復(fù)強調(diào)指岀：高性能混凝土是以耐久性作為設(shè)計的主要指標，主要針對耐久性而言的，而不是強度。然而不容忽視的是，國內(nèi)不少從業(yè)者對高性能混凝土的認識和應(yīng)用仍然存在不少誤區(qū)， 其中，最為突出的就是將高強度與高性能混凝土畫上等號或者把高強度作為高性能混凝土必不可少的一部分，而事實卻并非如此。我國標準CECS207-2006《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》及住建部工信部建標[2014]117號文等將高性能混凝土定義為：采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性，滿足建設(shè)工程特定要求。主要特征“三高”并沒有高強度；美國ACI定義為：高性能混凝土是符合特殊性能組合和勻質(zhì)性要求的混凝土。并不是一個混凝土的品種，而是強調(diào)混凝土的“性能”或者質(zhì)量、狀態(tài)、水平，不同的工程要求不同的強調(diào)重點，即特殊性能組合。

  推廣高性能混凝土將極大地促進預(yù)拌混凝土產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與差異化發(fā)展，其中礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)是推廣高性能混凝土的重要措施之一，將有效提升混凝土質(zhì)量，延長建筑使用壽命，又可降低生產(chǎn)成本，并具有減排、利廢、節(jié)能等巨大社會效益。

  美國水泥標準ASTM C 1157--2011《水泥標準性能規(guī)范》對水泥組分、化學成分和細度沒有任何規(guī)定、限制，只對性能進行規(guī)定，增設(shè)了耐久性及其它選擇性指標，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 ,分別僅為28、25和21 MPa。其中 LH型7 、28天強度指標分別為11、21 MPa(由于目前國內(nèi)未對中美近幾年水泥實物樣品進行系統(tǒng)比對分析，經(jīng)向水泥標準研制單位權(quán)威專家征詢，分別約相當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)了水泥標準的本質(zhì)和功能，較好地克服了標準滯后性的缺點，能夠開放性地包容材料和技術(shù)發(fā)展。20多年來該標準已修訂多次，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)范釆納的水泥標準。該標準代表了國際水泥產(chǎn)品標準的發(fā)展方向，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。

  標準本身不是法律，所有國際標準都是推薦性的，只有供需雙方協(xié)商采用并在合同中注明，才具法律效力。市場需求是引導制定標準的最主要依據(jù)之一，產(chǎn)品類標準主要作用與目的：提高產(chǎn)品及服務(wù)的適用性，增強可操作性和有效性，促進技術(shù)進步、公平貿(mào)易與合理利用資源。因此，提高我國水泥產(chǎn)品及標準的適用性、開放包容性對推廣高性能混凝土有很大作用與意義。

  關(guān)于水泥、砼強度與使用混合材的傳統(tǒng)思維及片面認識

  例如片面認為純硅水泥是好的，摻加混合材的水泥是不好的；仍有不少業(yè)內(nèi)人土、水泥廠技術(shù)人員主觀地認為或主張高性能及高強砼通過采用高標號水泥加骨料而不摻摻和料直接配制等等。由于受一些傳統(tǒng)觀念、從眾思維的影響，目前業(yè)內(nèi)對有關(guān)水泥、砼強度的概念與混合材的使用，仍存在很多認識誤區(qū)，并根深蒂固，對水泥及混凝土技術(shù)進步產(chǎn)生了很大負面影響。

  中國混凝土與水泥協(xié)會會長、著名水泥混凝土專家徐永模指岀：混凝土的原材料是多元材料組分，水泥是混凝土的一個原材料組分，即膠凝材料。混凝土性能取決于組分的均化程度，其綠色制造技術(shù)的重點也是均化。在粉體均化方面要解決攪拌站分散且小規(guī)模生產(chǎn)方式與水泥廠大規(guī)模集中生產(chǎn)供應(yīng)的矛盾，礦粉、固廢種類多，成分波動與水泥產(chǎn)品標準化要求的矛盾，混凝土以性能要求為導向的設(shè)計和個性化柔性生產(chǎn)方式與水泥產(chǎn)品較少的矛盾。

  著名混凝土學者、清華大學廉慧珍教授為推進水泥產(chǎn)業(yè)鏈延伸與混凝土產(chǎn)業(yè)融合和技術(shù)進步，推動行業(yè)轉(zhuǎn)變陳舊、錯誤認識與錯誤導向，撰寫了大量文章、報告，做了大量工作，極受行業(yè)尊重，其專門以“思維方法和觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)更重要”為題論述的報吿有六篇， 在其中之二《傳統(tǒng)思維和從眾思維對混凝土技術(shù)進步的影響》中指出：

  目前對混凝土技術(shù)進步影響或阻礙最大的傳統(tǒng)思維或者說誤區(qū)是：“強度第一(甚至唯一)”，以強度高低作為水泥和混凝土“好”、“差”之分，誤認為“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”?！案邚娀蚋咝阅芑炷帘仨氂酶邚姸?標號)水泥，建議取消低級別水泥”。“純的水泥混凝土是真貨，摻用摻和料的水泥是假冒偽劣的；純硅酸鹽水泥和普通水泥是正品，其它是次等品”。

  廉慧珍教授反復(fù)強調(diào)：“因此，單純以強度評價水泥和混凝土的“好”、“壞”是傳統(tǒng)思維造成的誤區(qū)。應(yīng)當把將這種傳統(tǒng)觀念糾正成：水泥強度的高限比低限還重要，抗裂性比強度更重要；最重要的是質(zhì)量均勻。好的混凝土是具有滿足工程特定要求的各項性能和具有最大的勻質(zhì)性，體積穩(wěn)定而不開裂?！?

  該報吿進一步論述：目前已將礦物摻和料稱為“輔助性膠凝材料”，現(xiàn)在或?qū)砑词狗勖夯覂r格比水泥價格高，也必須用，國內(nèi)外部分地區(qū)或少量工程目前已成為事實。如現(xiàn)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、提高抗化學腐蝕的能力和后期強度，尤其是粉煤灰抗裂性能好。我們應(yīng)排斥假冒偽劣產(chǎn)品，正確使用摻和料能極大改善砼性能及耐久性，這樣改善的砼何談偽劣！混凝土如不用摻和料其耐久性的問題將難以保證。現(xiàn)代混凝土以高效外加劑及礦物摻和料的普遍使用為特征，正在由此而經(jīng)歷著一場深刻的科學變革，改變了混凝土的一切，得以摻入大量礦物摻和料而不影響強度。

  高效外加劑和礦物摻和料的應(yīng)用與發(fā)展是現(xiàn)代混凝土科學中最突出的成就。減水劑是實現(xiàn)高性能混凝土生產(chǎn)的重要組成，在改善混凝土的性能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)用意義不再僅是節(jié)約水泥的經(jīng)濟意義和利用廢棄物的環(huán)保意義，其更重要的是全面提高混凝土的各項性能。如提高混凝土的耐久性；改善混凝土的和易性、粘聚性和保水性；降低混凝土水化溫度；增進后期強度；改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高密實度和抗腐蝕能力；提高混凝土的抗裂能力等。

  目前國內(nèi)攪拌站配制的砼其水硬性膠凝材料實質(zhì)是經(jīng)二次配料工序制備的,岀廠水泥標號或表觀強度，也是由熟料摻混合材、石膏配制的。如水泥與砼產(chǎn)業(yè)融合或條件具備，部分區(qū)域兩產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作良好，最終的砼中水泥組分當然可在水泥廠配制，在這種情況下，不充分考慮應(yīng)用條件而過分追求或強調(diào)岀廠配制水泥高強高標號化是另一個誤區(qū)。

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  科學客觀看待混凝土及水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

  國內(nèi)42.5及以上水泥比例幾乎與預(yù)拌砼比例等同，若追求提高42.5及以上水泥出廠比例，重點應(yīng)是發(fā)展預(yù)拌混凝土。

  2013年我國混凝土總量約達80億立方米，預(yù)拌混凝土產(chǎn)量僅占30%左右。江蘇省預(yù)拌混凝土供應(yīng)量連續(xù)8年位居全國第一， 2013年全省C10～C30強度等級的混凝土占總供應(yīng)量的71.8%，其中用量最大的C30混凝土占53.6%，C35砼及以上占28.2% (其中絕大部分是C35砼)。

  國內(nèi)C50及以上高強混凝土實際應(yīng)用占比很少，從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)對混凝土標號的“偏好”取決于當?shù)亟ㄖ膶痈?，有些地區(qū)最多是平均C25，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。另外，如何把普通型號混凝土(C25～C35)高性能化是重點，對社會的貢獻會更大，更迫切?；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)展趨勢為導向，以提高混凝土結(jié)構(gòu)工程耐久性為目標，以提高混凝土工程質(zhì)量為重點，滿足建設(shè)工程提供高、中、低端結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量要求，向市場提供生產(chǎn)差異化、技術(shù)含量高、附加值高的混凝土拌和物。

  2013年全囯水泥產(chǎn)量24.14億噸，其中32.5水泥約占67％，42.5普通及復(fù)合水泥約占30％，52.5級及特種水泥約占3.0％。湖南省2013年水泥產(chǎn)量1.13億噸，水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及質(zhì)量等級與全國平均水平接近。但砌筑水泥等低等級強度水泥產(chǎn)量極少，以至在統(tǒng)計部門的公告中甚至無產(chǎn)量數(shù)，國內(nèi)整體情況也差不多，此乃我國水泥生產(chǎn)消費極不合理的狀況。

  比爾蓋茨最近在個人博客上，為了讓大家對中國在二十一世紀對水泥的狼吞虎咽有一個直觀認識，他做了一個令人震撼的對比。2011年至2013年期間，中國消耗了66億噸水泥，超過美國在整個二十世紀的消耗量。但是看看美國在1901年至2000年期間建造了哪些工程：各種摩天大樓、州際公路、胡佛水壩等等，而期間消耗的水泥總共只有45億噸。

  近年來歐美日水泥工業(yè)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％。

  我國人口基數(shù)大，人均收入遠低于發(fā)達國家，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1.61噸)，遠超發(fā)達國家高速發(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、不合理地使用造成浪費是主要原因之一。

  發(fā)展預(yù)拌砼取決于國家經(jīng)濟社會發(fā)展水平、體制、勞動生產(chǎn)率、政策與應(yīng)用規(guī)范、措施等。不少地區(qū)為什么32.5水泥比42.5水泥售價高？如湖南省株洲中材日產(chǎn)5000噸線，其銷售產(chǎn)品中占40％的32.5水泥總利潤比占60％的42.5水泥還要高。市場需求與應(yīng)用條件是決定生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)最主要的因素。

  因此，我國水泥高標號化出廠是漸進式的，僅靠水泥企業(yè)努力其作用甚小，目前其結(jié)果只是將更多的部分混合材轉(zhuǎn)移到攪拌站添加而已，從而將該效益由水泥廠轉(zhuǎn)移到攪拌站，關(guān)于該問題及其具體原因本文有一節(jié)詳細分析。

  水泥廠和攪拌站摻加摻和料現(xiàn)狀及其對比分析

  砼攪拌站使用42.5級水泥配制C25～C40砼需再摻20％～60％混合材粉

  目前國內(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摻加一部分，國內(nèi)目前42.5級水泥其混合材實際平均摻入量約15％(不含緩凝劑)，32.5級水泥平均摻入量約34％左右。配制砼時再摻入一部分，目前使用復(fù)合或普通(P.O 42.5、P.C 32.5)配制每立方C25～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％。摻和料與水泥組分統(tǒng)稱膠凝材料，以改善砼施工性能和耐久性，又可達到降低成本等目的。若配制C50 、C60 高性能砼，為改善砼性能和耐久性也必須摻加摻和料。

  清華大學閻培渝教授指岀：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，其它是摻和料即混合材，不同強度的水泥很容易通過調(diào)整砼配比來制備不同標號的砼。國際能源機構(gòu)和水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展促進委員會擬定的《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)的各種混合材，替代部分熟料。

  因此：水泥企業(yè)關(guān)健是提高熟料質(zhì)量，滿足配制良好適應(yīng)性水泥及高性能混凝土的需要。另一個關(guān)鍵問題或工序是：混凝土所需的膠凝材料即水泥到底是在水泥廠配制？還是在砼攪拌站配制？該問題還涉及水泥與混凝土產(chǎn)業(yè)鏈各方的經(jīng)濟效益、兩產(chǎn)業(yè)的融合，更與工程質(zhì)量緊密相關(guān)。

  由于部分業(yè)內(nèi)人土沒有深入了解混凝土特點及生產(chǎn)工藝，特別是沒認識到現(xiàn)代砼摻加高效外加劑后的特征及其配比、性能的極大改變，錯誤地認為直接用高標號水泥加砂、石子即可配制砼，且誤認為如此配制的砼其質(zhì)量、強度好些，可不加摻和料或覺得加摻和料不利于砼強度及性能，加上一些傳統(tǒng)觀念、思維甚至是想當然等原因，由此產(chǎn)生許多對水泥及砼產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)構(gòu)及升級的認識誤區(qū)或片面理解甚至是一些極端的錯誤觀點。

  通過對該問題的討論，對澄清部分誤區(qū)與一些錯誤觀點很有益處，對厘清、反思、完善乃至修正通用水泥及砼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整指導思想，科學表達通用水泥及砼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量發(fā)展方向與目標,推進水泥與混凝土產(chǎn)業(yè)的融合、升級，加快推廣應(yīng)用高性能砼, 提高建設(shè)工程質(zhì)量也很有意義。

  國內(nèi)高標號水泥及砌筑水泥占比低的主要原因

  現(xiàn)階段若不顧客觀條件大力推動水泥高強高標號化，對提高砼質(zhì)量遠沒取到水泥工作者的預(yù)期作用,或許一時得利的只是砼攪拌站生產(chǎn)商。

  目前我國預(yù)拌砼比例低是造成高標號水泥出廠比例低的主要原因。砌筑水泥產(chǎn)量極少則由于科學、合理使用及引導、應(yīng)用規(guī)范、標準等方面問題造成的。

  目前我國預(yù)拌混凝土產(chǎn)量僅占混凝土總量30%左右，C10-C30混凝土占總供應(yīng)量約75%左右。配制每立方C30、C40，如從滿足砼強度等級或標號而言，強度等級為32.5的水泥完全可配制C40甚至更高等級高性能砼、普通砼和用于結(jié)構(gòu)工程。

  目前國內(nèi)現(xiàn)狀是，絕大多數(shù)攪拌站是選購42.5復(fù)合或普通水泥可配制砼，也有選購32.5等級水泥的。實際情況是摻和料(混合材)由水泥廠、砼攪拌站各摻一部分。因所選水泥等級不同及砼性能要求，兩者摻加比例相應(yīng)變化。

  對于使用水泥超過總量一半的農(nóng)村、城鎮(zhèn)等，由于不是預(yù)拌混凝土或計量等現(xiàn)場拌制條件不具備，加上混合材粉資源、生產(chǎn)、專用車輛、儲存等條件限制，不便摻加摻和料，就只能由水泥廠全部摻加摻和料了，并提供相應(yīng)較低級別的適用水泥品種，目前絕大部分是32.5水泥。國內(nèi)約70％左右的水泥用于廣闊、分散的工程現(xiàn)場拌制混凝土，也就是說預(yù)拌混凝土比例低是造成我國32.5級水泥占比高的主要原因。

  由于傳統(tǒng)觀念、習慣及從眾思維和片面導向、宣傳的影響，加上科學、合理使用及應(yīng)用規(guī)范、標準等方面問題，本完全可使用22.5砌筑水泥等低等級強度水泥的大量工程尤其在農(nóng)村市場，反而選用了32.5甚至等級更高的水泥，并造成極大的浪費，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,也導致造成了我國多年來砌筑水泥產(chǎn)量極低的不合理現(xiàn)象。從科學發(fā)展及環(huán)境要求，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。

  若拋開市場需求因素，如采取行政手段推廣高標號水泥，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，能耗肯定會非正常增加，對節(jié)能減排帶來很大負面影響。釆取加大資源浪費的辦法去推廣高標號水泥也注定行不通。此外，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。

  目前要調(diào)整提高水泥廠出廠水泥等級(實則是相對標號)，關(guān)健是提高預(yù)拌砼比例。深入分析現(xiàn)狀，國內(nèi)高標號水泥比例幾乎與預(yù)拌砼比例等同。而攪拌站配制砼使用42.5水泥時，因大量加入摻和料而將42.5水泥實際變成了32.5甚至是32.5以下水泥，C10-C30混凝土所用水泥（包括32.5等級水泥）普遍摻入了比例不低的摻和料。

  若要提升出廠高標號水泥的應(yīng)用效果，即提升水泥高強高標號化的社會效果，真正用來配制與提高砼質(zhì)量，則是系統(tǒng)工程了，涉及法制、法規(guī)、社會信用環(huán)境與監(jiān)管，還與體制、應(yīng)用、設(shè)計規(guī)范等密切相關(guān)。以目前國內(nèi)實際狀況，有可能只是將更多的混合材轉(zhuǎn)移到攪拌站添加，將水泥廠一部分效益讓給攪拌站而己?，F(xiàn)階段水泥廠若不顧客觀條件大力推動水泥高標號化，或許最得利的將是砼攪拌站生產(chǎn)商，是否值得業(yè)內(nèi)反思！

  雖然片面或不顧應(yīng)用條件提升高標號水泥比例所帶來的弊端被部分水泥企業(yè)所忽視，但攪拌站與混凝土專家顯然對此了然于胸，并成功地將此誤區(qū)化解，引導實際工程加大摻和料的配比。其具體措施十分精準：在制定的混凝土應(yīng)用標準和規(guī)范中，除對地下防水和冬季施工等特殊工程的最低水泥用量做出要求外，其他工程均只對總膠凝材料的最小用量作出限制，也就肯定了32.5及以下水泥的實際使用的科學性和適用性，認可了水泥廠由于少摻混合材的效益損失向攪拌站轉(zhuǎn)移的事實。不少水泥企業(yè)直截了當指岀，現(xiàn)階段建設(shè)工程管理部門要求商混站使用42.5以上水泥的規(guī)定，實質(zhì)上起到了維護商品砼攪拌站利益的作用。在“關(guān)于混凝土的陰陽配合比問題”研討會上，有關(guān)專家甚至直述：對混凝土中水泥或膠凝材料最小用量的限制，實際上是人為的限定，很不合理，阻礙了混凝土技術(shù)的發(fā)展。

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  目前由攪拌站摻加摻和料有很多弊端

  近二十年來清華大學廉慧珍教授大量報告、文章及在全國砼行業(yè)會上反復(fù)呼吁并闡述其觀點：水泥就是為混凝土而生產(chǎn)的,由于我國水泥和混凝土分屬于兩個學科體系，在過去水泥強度和混凝土總體強度等級多較低、混凝土結(jié)構(gòu)服役環(huán)境相對簡單的情況下，水泥和混凝土之間的相互矛盾沒如今明顯、突岀。隨著社會與科學技術(shù)的發(fā)展，水泥業(yè)和作為用戶的混凝土業(yè)之間的矛盾不斷凸顯。水泥為混凝土服務(wù)的概念沒有有效建立起來。信息不對稱造成各方職責無法到位，難以確定混凝土工程的責任者。出現(xiàn)工程質(zhì)量問題時，必然糾紛不止。這種水泥-混凝土-施工的生產(chǎn)關(guān)系已經(jīng)嚴重阻礙了混凝土工程技術(shù)和建設(shè)的健康發(fā)展，嚴重影響工程質(zhì)量，造成能源、資源的浪費和對環(huán)境的破壞沖擊，改革是必需的。

  廉慧珍教授論述并重點強調(diào)：“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。傳統(tǒng)混凝土拌和物達到變異系數(shù)穩(wěn)定所需攪拌時間約為75秒，現(xiàn)今摻入摻和料和外加劑的拌和物，全程攪拌達到均勻的時間（包括加水前的干拌）為150 秒。而目前我國預(yù)拌混凝土通常攪拌時間是30 秒，個別最長的也不過60秒，延長攪拌時間勢必影響產(chǎn)量，所以至今基本不能做到。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，攪拌站用水泥摻用礦物摻和料時，稀釋了水泥中的石膏含量，又不可能對石膏摻量再進行優(yōu)化,因而影響需水性、變形性以及抗壓、抗拉強度值。對于外加劑，發(fā)達國家一般采取外加劑分次摻人的方式,在攪拌機中上料時先摻入一半，然后通過輸送車上攪拌機中的傳感器，自動添加其余部分。我國混凝土攪拌站一律將外加劑溶入拌和水中一起投人，這是外加劑使用效果最差的方式?！?

  廉慧珍教授極力主張摻和料由水泥廠摻加，并強調(diào)指岀：“就組分復(fù)雜的現(xiàn)代混凝土的實際需要來說，把混凝土所需要用的膠凝材料放回到工廠去生產(chǎn)，在共同粉磨中做到原材料的預(yù)均化，就能夠不增加現(xiàn)行攪拌時間而大大提高混凝土的勻質(zhì)性。攪拌站總體成本不會增加，反而對節(jié)約能源和資源、降低質(zhì)量管理成本都會產(chǎn)生明顯的效益。從整體來講，不僅可以實現(xiàn)水泥廠和攪拌站雙贏，而且更重要的是有利于建設(shè)工程的質(zhì)量和耐久性。水泥廠生產(chǎn)混凝土需要的膠凝材料是符合客觀規(guī)律的。”

  水泥企業(yè)進入混凝土行業(yè)的困惑，關(guān)鍵就是要改變生產(chǎn)關(guān)系,真正實現(xiàn)二者融合。國外兩者一直是一體的，而國內(nèi)比較特殊，是兩層皮，糾紛不斷甚至還加劇，造成了極大弊端，極不利于建設(shè)工程質(zhì)量和耐久性。

  水泥廠由于生產(chǎn)控制、管理體系等條件更完善，預(yù)均化、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)整混合材、水泥熟料、外加劑的比例甚至砼配比，可確保配比更均勻，顆粒級配更合理，質(zhì)量更有保障。因此，摻和料由水泥廠摻加是發(fā)展方向，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。

  目前水泥企業(yè)岀廠的高標號水泥，仍屬中間產(chǎn)品，絕大多數(shù)砼如C30及攪拌站實際又添加約相當于岀廠的高標號水泥中約2.5倍左右的摻和料，還不利于提高砼質(zhì)量，較難取得一些人土所設(shè)想的效果，相反水泥產(chǎn)業(yè)還減少了效益。

  混凝土及水泥質(zhì)量突出問題和原因

  目前國內(nèi)混凝土早期開裂、強度倒縮和水泥混凝土對工程的適應(yīng)性等導致砼耐久性（抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化性、抗侵蝕行）差的問題非常普遍，造成了巨大的經(jīng)濟及投資損失。對其具體原因進行科學分析、采取應(yīng)對措施才是解決問題的關(guān)鍵。

  首先，混凝土早期開裂和強度倒縮更多地與使用細磨的普通水泥與早強高強水泥有關(guān)。部分施工單位認為水泥的早期強度越高，混凝土強度發(fā)展得越快，其質(zhì)量越有保證；而且水泥早期強度越高，施工速度可以加快，成本可大幅度下降。而早強水泥主要通過提高熟料配比、增加熟料的早強礦物和比表面積來實現(xiàn)的，這種水泥制成的早強混凝土由于初期水化所形成的可見與不可見的內(nèi)部缺陷,因水泥的早期水化產(chǎn)物消耗殆盡，而無后期水化產(chǎn)物去修復(fù)，加之水化放熱不均，溫濕度等環(huán)境因素交差變化，從而導致結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大、早期開裂增多、耐久性較差。

  著名水泥及砼專家張大康指岀：“半個世紀以來我們幾乎將水泥質(zhì)量與水泥強度等同。我國水泥在近50年來發(fā)生了一系列不利于砼工程耐久性的變化趨勢，包括熟料的C3S提高，水泥的強度特別是早期強度提高，水泥細度過細，水泥堿含量提高，出廠水泥溫度提高?！?

  其次，配制混凝土時，過多地強調(diào)水泥用量也是導致混凝土開裂的重要因素。由于將混凝土強度與水泥強度等同看待，對礦物摻和料的錯誤認識。因此，過分強調(diào)水泥用量，以保證混凝土強度，使得混凝土的需水量增大、水化熱高、收縮增大，引起混凝土的體積變化不穩(wěn)定。

  再者，水泥和混凝土對工程的適應(yīng)性差，也是造成工程耐久性差的特殊要素。不同工程的環(huán)境條件和環(huán)境變化不盡相同，如大體積工程、地下工程、低溫環(huán)境下的工程、環(huán)境侵蝕工程等。

  總之，影響混凝土耐久性的因素較多、諸如原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計、施工工藝、施工環(huán)境條件、制作過程控制條件和后期使用維護管理等，每一環(huán)節(jié)都是緊密相連，必須環(huán)環(huán)相扣，相互配合，才能實現(xiàn)整個建筑物質(zhì)量的提升。

  現(xiàn)代混凝土科技與大量而普遍的工程均表明：低強度等級水泥也可配制高強度等級混凝土，提高混凝土的長期性能的根本手段是：最大限度地降低水泥用量和水膠比；使用有機外加劑和礦物摻和料；提高混凝土的遠齡期強度，使其結(jié)構(gòu)密實、孔隙率低,改善水泥水化產(chǎn)物的組成。應(yīng)提高其技術(shù)和管理水平，優(yōu)化配比及原料,強化施工過程控制等。同時，應(yīng)提高對混凝土應(yīng)用環(huán)境的客觀條件和變化的預(yù)見性，以提高其對工程的適應(yīng)性。應(yīng)根據(jù)工程需要需要生產(chǎn)個性化產(chǎn)品，避免過分強調(diào)簡單的同質(zhì)化。歷經(jīng)2000年自然環(huán)境侵蝕的古羅馬建筑能完整保存，其石灰-火山灰混凝土的特征是：混凝土凝結(jié)硬化緩慢、早期強度低。

  專家對澄清有關(guān)認識誤區(qū)的觀點和建議

  中國混凝土與水泥協(xié)會會長徐永模指岀：“混凝土本不是一種標準化的材料制品，其性能取決于設(shè)計要求、組分的均化程度和施工質(zhì)量。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。因此，我們可以通過改善原材料的均化來提高混凝土的性能質(zhì)量。首先要進行砂石均化，包括含水率的均化、級配的均化、雜質(zhì)含量的均化、粒形的均化?！?

  談到使用高強度等級水泥時，廉慧珍表示：“強度高的水泥不一定是好水泥！能打出好混凝土的水泥才是好水泥。很多問題是過度追求強度指標所致，強度高的水泥不一定配出好的混凝土，因為品質(zhì)好的水泥除強度高外，在顆粒級配、泌水性、耐久性等方面也要有好的表現(xiàn)?！?

  就此問題聯(lián)系到目前水泥品質(zhì)檢測與混凝土實踐應(yīng)用不完全對應(yīng)的問題時，廉慧珍指出：“水泥通常是用較高的水膠比、不摻減水劑測試，固定水膠比。而從高效減水劑普遍使用，砼強度與水泥強度之間不再有簡單的線性相關(guān)性，不論釆用固定水膠比檢測的水泥強度是多少，砼都可以按照工程所需要的強度來設(shè)置水膠比。也就是說，即使采用低強度等級如32.5水泥都能配出高強混凝土如C60，現(xiàn)行水泥國標規(guī)定的其它指標，也只是供用戶選擇水泥的一種相對指標，不能將其看成是真值，現(xiàn)在使用高效減水劑配制的砼相比，無論硬化前后都有較大的差異?！?

  談到對水泥質(zhì)量發(fā)展方向的修正時，張大康認為：首先要提高混凝土耐久性對水泥的質(zhì)量要求；其次，以提高混凝土耐久性為目的的水泥質(zhì)量改進技術(shù)路線為降低水泥早期水化速率和減少水泥化學收縮；第三，需要厘清的若干有關(guān)水泥質(zhì)量的概念；第四，提高混凝土耐久性的水泥生產(chǎn)的技術(shù)措施?；炷林阅途眯栽絹碓讲睿嗍侵匾蛩刂?使用的水泥過量，水泥變得更易開裂。半個多世紀以來水泥的質(zhì)量變遷則值得我們?nèi)シ此?長期以來，水泥和混凝土質(zhì)量都以強度為第一標準，質(zhì)量還是強度至上的嗎？

  張大康進一步指出：“水泥質(zhì)量在混凝土耐久性方面已是漸行漸遠，其原因主要來自違反科學規(guī)律的利益驅(qū)動和認識的局限。所以，水泥與混凝土需要良好的溝通，而以往對混凝土耐久性的研究很少將水泥質(zhì)量改進作為內(nèi)容之一，而這正是迫切需要解決的,不再是簡單的強度越高越好。”

  談到如何正確理解高性能混凝土時，廉慧珍、吳笑梅強調(diào)：高性能混凝土不是一個品種，而是一個概念, 而是強調(diào)混凝土的“性能”或者質(zhì)量、狀態(tài)、水平，不同的工程要求不同的強調(diào)重點即特殊性能組合。其配比精度、原料質(zhì)量、施工、養(yǎng)護要求更高，摻加大量活性混合材，對普通不敏感因素變得更敏感，影響因素多。由于混凝土強度等級越高，脆性就越大，同時其他方面的缺點也會逐一顯現(xiàn)。因而高強混凝土需要基于這些不足考慮如何增韌，在其工作性能上研究如何達到‘高強混凝土的高性能化’?；A(chǔ)建設(shè)的工程壽命是最大的節(jié)能減排，如果能使整個工程的耐久和壽命得到延長，甚至不惜于在生產(chǎn)該混凝土或者水泥品種時能耗水平高一點。

  無論對水泥及混凝土產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)升級如何理解，歸根到底，必須回答如何在科學、合理、環(huán)保、經(jīng)濟地利用各種資源的前提下，保證以耐久性為主要特征的混凝土的性能，這是所有產(chǎn)業(yè)者義不容辭的共同責任。

  必須研究解決傳統(tǒng)混凝土面臨的具體問題：現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，荷載大，所處環(huán)境嚴酷。人類開發(fā)重點轉(zhuǎn)向高層建筑、大跨橋梁、地下工程和海洋、沙漠、高原、兩極工程；混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題突出；混凝土對生態(tài)環(huán)境的影響,主要表現(xiàn)在生產(chǎn)水泥熟料大量排放CO₂、氮氧化物等。

  因此，現(xiàn)代混凝土勢必滿足以下要求：未來的混凝土必須從根本上減少水泥熟料用量，必須更多地利用多種工業(yè)廢料作為其原材料；未來的混凝土又必須是高性能的，尤其是耐久的，耐久同樣意味著資源的節(jié)約；未來的混凝土生產(chǎn)必須促進人類的可持續(xù)發(fā)展，減少溫室氣體的排放，減少資源和能源的消耗，綜合利用工業(yè)廢渣。

  結(jié)語

  通過梳理專家的觀點，結(jié)合自身體會，筆者提出如下思考，相信讀者自會厘清疑惑，尋求屬于自己的答案。

  從混凝土的角度如何正確認識和要求水泥的質(zhì)量？水泥標準應(yīng)該突出什么性能？水泥的品質(zhì)如何體現(xiàn)？面對混凝土摻和料技術(shù)更重于改善性能的事實，是否應(yīng)當改變摻混合材的只是為降低成本的觀念？ASTM C 1157對目前我國水泥及混凝土工業(yè)有何啟示？針對砼攪拌站需再摻20％～60％混合材粉的實際情況，推動水泥高強高標號化出廠，現(xiàn)階段其結(jié)果是否只是將更多的部分混合材或效益轉(zhuǎn)移到攪拌站？對提高工程質(zhì)量作用如何？依據(jù)國內(nèi)高標號比例幾乎與預(yù)拌砼比例等同，僅靠水泥企業(yè)推動高標號化是否有效果？重點是否在發(fā)展預(yù)拌混凝土？ 混凝土對原料的粒徑組成嚴格要求，是提高性能、減少水泥用量的重要舉措，水泥用篩余和比表面積控制細度的目的和手段是否還適用？水泥標準應(yīng)當用什么指導思想進行修訂？圍繞現(xiàn)代混凝土的技術(shù)發(fā)展趨勢以及對水泥性能的要求，提高水泥質(zhì)量方向及做法?

  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。為提高水泥適應(yīng)性與競爭力，是否應(yīng)引導開發(fā)低熱及砼專用水泥、砌筑水泥等品種，滿足工程用戶個化性、差異化要求？通用水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整過多期待或片面強調(diào)提高42.5及以上岀廠水泥比例，甚至將其作為唯一指標，其指導思想是否應(yīng)考慮現(xiàn)階段實際政策環(huán)境、應(yīng)用條件與市場需求，以確保工程質(zhì)量及經(jīng)濟社會效益為中心，進行反思、完善乃至修正？通用硅酸鹽水泥開發(fā)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方向或?qū)蚴欠駪?yīng)修正為：突岀提高以較高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比例，以提高我國水泥產(chǎn)品適用性，改善砼抗裂性，延長建筑物壽命，推廣應(yīng)用高性能砼，并推動水泥產(chǎn)業(yè)鏈延伸、轉(zhuǎn)型升級，與混凝土產(chǎn)業(yè)的融合， 提高建設(shè)工程質(zhì)量。

(清華大學廉慧珍教授對本文作了補充修正，特此深表謝意！)