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也谈现代混凝土对水泥的诉求及两者的协调发展

2011-08-15丁抗生

商品混凝土 2011年7期
关键词:水泥性能混凝土

丁抗生

(建筑材料工业技术情报研究所,北京100024)

近些年来,在商品混凝土的生产实践中,有增无减地出现源于所用水泥“品质不当”所引发的困难和问题,因而引起议论,从混凝土角度评价水泥,对水泥品质提出诉求,设想水泥如何适应混凝土的要求去改变,日渐形成热议,受到混凝土业界和水泥业界的应有关注和重视。笔者看到,从技术角度阐释水泥和混凝土的品质性能如何相互关联的文章已累见于书刊,论述详实,言之凿凿。但水泥究竟该如何回应这些呼声?谈论的不多。笔者作为水泥界和混凝土界的两栖人,拟以一种整合的视角作些探讨,发表个人的见解。本文将先作点粗浅的历史回顾,探究混凝土和水泥间纠结关系发展的背景情况;然后对当前提出的混凝土对水泥的主要诉求进行梳理、鉴定,判断其合理性和必要性究竟几何?相应给出处理意见;最后则提出本人对水泥和混凝土行业协调发展的认识和建议。兹如下述。

1 浅议混凝土和水泥纠结关系发展背景

1.1 传统混凝土

1824年J.Aspdin发明波特兰水泥,为人类贡献出理想的水硬性胶结材料,在两个世纪里发展成为现代文明社会的基石之一。水泥发明后,一直紧随着时代的科学和工业技术的进步而与时俱进地发展着。不断更新换代地变革着生产工艺装备和技术,水泥生产一直具备技术先进的属性,是十分壮观的重工业。采用着前沿科学技术的理论和实践成果,水泥科技界持续进行了富有创造性的工作,建立起内涵深厚的水泥科学。水泥的学科理论和生产实践都是成就斐然,不容小觑的,这些就不细说了。

混凝土命定是水泥的主要应用形态。沿习人类既往的经验,一出现水泥随即就有了原生态的混凝土。原生态混凝土只会是四组分的,是名符其实的水泥混凝土,其性能由水泥所主宰,也因之受到极大制约和限制。原生态混凝土的生产和应用,是泥水匠的方式,工艺极为简陋,但容易实施和奏效。原生态混凝土被拌制成塑性的状态,这样才能顺利实施浇注成型的施工应用。这时,既然顾及到了混凝土的工作性,对混凝土的强度性能就不能有过高追求了,对耐久性及其他性能则只能听天由命、顺其自然发挥,好在自然发挥得还是很能令人满意的。这种情况,大致延续了约150年,在这么长时期内,工程建筑及其施工的技术进步十分滞缓,工程对混凝土性能“知足常乐”,混凝土工艺也少有进化,水泥所赋于混凝土的性能则仍然能够胜任,相互之间保持着适应的关系,不存在彼此间的矛盾和“诉求”,相安无事,皆大欢喜!这就是所谓的“传统混凝土”的时代。

这期间,混凝土也并非一成不变,还是有三大进展的。分别是发明钢筋混凝土,发现水灰比定则,发明预应力钢筋混凝土。首尾两项其实是混凝土和钢材在结构构件中的复合应用。按结构力学原理合理分配了载荷分别由混凝土和钢材承担,两者也各尽其长胜任承担使命。这种复合构成极大地扩展了混凝土在工程建筑中的应用范围,功绩至伟。但并未给其中混凝土的品质性能真正带来多大改进,混凝土施工工艺亦大体上简陋如故。揭示出水灰比定则是确定下来对四组分混凝土材性的基本认识,从此得以自觉地调控和追求混凝土的强度性能,也得以认识混凝土主要性能间的矛盾制约关系,给性能调控和追求划定了界限。水灰比定则亦非改善混凝土材性和工艺的实际措施。实际上,四组分传统混凝土的品质性能提高,是由水泥生产工艺革新使水泥品质性能逐步提高所带来的。设置混凝土制品工厂,生产特定的工程建筑部件,以机械化程度较高的特定工艺装备和技术,得以生产应用工作性能甚差的半干硬性、干硬性混凝土,换来混凝土较高的强度性能。这是实际的做法,但显然不能普遍运用。总之,在传统混凝土的长时期内,工程建筑及其施工的技术水平提高很慢,相对而言水泥品质性能的提高走在前面,引领着混凝土材性提高,适应工程、建筑的需求,简单易行的混凝土落后工艺也延续着在施工现场运用,仅在混凝土制品工厂,看得到一点工艺进步。这时,工程施工对混凝土是满意的,混凝土对水泥也是满意的。

传统混凝土时期,应该是混凝土学科的肇始期,但混凝土问世近100年才有个水灰比定则,再往后几十年才有个并不怎样的混凝土配合比的设计规程,混凝土工艺几十年仍呈现着与时代科学和工业技术水平反差极大的简陋面貌,足以看出混凝土学科的学术内容十分单薄,浮皮潦草,“混凝土学”若有若无。之所以这样,有其内在的原因,一方面是混凝土显得十分简单、容易施用,简陋工艺、缺乏技术含量,因为“容易”而失去了工艺学的内容。岗位工程评级,木工、瓦工最高可达八级,混凝土工按规定最高能到几级?就足以说明问题了。另一方面,虽然是最单纯的四组分混凝土,却也是十分复杂的一个材料体系,恐怕是人类所用各种材料中最为复杂的。砂、石、水泥与水的简单混合,即刻出现一个有明显“生命历程”的材料体系,其中水泥自发进行着长期延续的水化硬化过程,带动整个体系经历复杂的物理—化学—力学的变化过程,而就在这变化过程中得到长期使用。对混凝土,人们的描述用语是:多组分、多相、多种尺度颗粒物料混杂堆积互相填充的组成结构,具有不稳定性、非均质性、不连续性、多种尺度的孔隙结构、接触界面情况复杂,而这一切都在变动等特点……由此可以想见,混凝土里面包含着综合许多门学科内容的大学问。可惜,探究这些学问是十分复杂而艰难的。就拿一个最基础性的课题为例,也在20世纪前期,许多学者曾下功夫从砂石的几何学性质入手研究其堆积问题,结果是提出了颗粒级配的理论,制定出系统筛分的方法,最终形成指导砂石使用的规范,乃至作为混凝土配合比设计规程的量化依据。但是,所作研究终归还是不够充分的,对粒形、表面性状这些难点,终究没得出切实有效的处置办法。致使由假想模型推导出的论断和定量数据,乃有可能严重失实。砂石规范乃至混凝土配合比设计规程,均因此存在偏差和讹误。其他混凝土的基本理论,也有停留在概念和模型阶段,不能深入实际状况的类似情况,这里就不一一评说了。总之,混凝土的许多基础研究都成了“鸡肋”,再也无人继续下去。

传统混凝土“‘行’易‘知’难”,“行”易使工艺简陋,“知”难使学术不张。这些肯定都不招人“待见”。与“体面”的水泥相比,混凝土显得是“狗尾续貂”。于是,不知是何时,混凝土就与水泥行业割裂开来,丢给了工程建筑施工行业去掌管了。这不光是由施工方自拌自用混凝土的运营形式,更是把混凝土归属于施工技术的范畴。其体现就是有关混凝土的标准规范制订,主管权和话语权基本上都随顺于施工部门,而与材料科学发展有所隔膜。不客气地说,施工业总体上技术守旧,素质不高,即使是工程建筑界,也擅长于工程力学范畴而在材料科学方面见逊,混凝土长期疏离水泥业的关照,对混凝土技术变革决不是件好事。事实上,关于混凝土材性的种种模糊乃至错误的认识至今仍充斥于施工界乃至工程建筑界,足以说明这种不良处境和积习深重。当然,水泥业甘于放弃对混凝土的“监护人”职责,也难辞其咎!

一百几十年的传统混凝土时代是混凝土技术的“沉睡期”,发展极为迟缓。

1.2 现代混凝土

犹如中世纪后爆发了文艺复兴,长期沉沦之后混凝土也迎来了一场革命性的变革。到了20世纪中叶,第二次世界大战之后全球性的大规模重建和新建任务,迫使“少慢差费”的工程建筑传统生产方式向“多快好省”的机械化方式转变,“预拌混凝土”的混凝土生产应用模式也应运而生,并快速推广开来。但因处置的仍是塑性混凝土,新工艺模式尚不完善,效能也受限制,一度乃蓄势以待,俟混凝土材性转变,获得高流度性能,得以实施泵送混凝土的施工作业方式后,才以“商品混凝土”(商品混凝土)的完备形态成为混凝土应用方式的新潮流。

这里,引起混凝土材性变革的关键因素是高效减水剂的掺用。20世纪60年代前期,萘系和三聚氰胺系高效减水剂几乎同时被发明(似乎应该是油井水泥用外加剂的开发成果),用于混凝土迅速引发了一场混凝土材质和材性的大革命。高效减水剂的作用是通过吸附—分散—解聚—释水机制使水泥浆稀释化并获得流动性,从而打破了水灰比、用水量对混凝土流动的束缚。从此混凝土可以在低水灰比和少用水量条件下同时获得高的强度和好的工作性能。在此基础上,能改变混凝土各种性能的其他诸多外加剂和掺合料亦得以掺用,亦即敞开了变革混凝土组分和配比的大门。材质的变化带来相应的材性变化,混凝土从而得以获得各种追求的性能并呈现为相应品种,也可以调制到适应不同现代化混凝土生产应用工艺的要求。这就是所谓的“现代混凝土”。就材质材性而言是“高性能混凝土”,结合预拌混凝土工艺而言则是“商品混凝土”,通常可以混用这些称呼。现代混凝土的发展历时三、四十年,至今方兴未艾,正在扫荡传统混凝土最后残留的阵地,继续迈开创新、变革的步伐。

现代混凝土的特点通常归纳为三条:(1)材质由四组分增加两类组分:外加剂与掺合料。外加剂必然使用的是高效减水剂。(若有纤维增强组分则可视为砂石集料组分的外延)(2)材性皆可定为高性能混凝土,通常兼备良好的工作性、足够的强度性能、以及良好的耐久性能。(也可以具备特定的超越性能,成为特定品种,用于特定场合。)(3)采用现代化的混凝土生产、施工工艺,通常是预拌混凝土(商品混凝土的)方式。

现代混凝土无可推诿地促成了两椿大事。其一是混凝土科学有了存身之地。现在混凝土把原先的 “水泥混凝土”变成了“水泥基混凝土”。多出一个“基”字,使现代混凝土真正有了“独立‘物’格”。这个“基”字,包含着外加剂、掺合料等的掺用并对混凝土的材质、材性和工艺都带来质的飞跃,这一切都是混凝土自己创建的技术内涵和技术范畴,可为混凝土材料学和混凝土工艺学书写出不少篇章来。笔者认为,如果能进一步在现代混凝土的基础理论方面完成必要的补足工作,得以支撑起一个纲举目张的科学架构来,混凝土学就真的可以自立门户了。所谓基础理论,对于混凝土工艺学而言,就是真正科学、理性的配合比设计理论、陈式和方法体系,诸如此类。

现代混凝土促成的另一椿大事就是形成了商品混凝土产业。材质复杂、材性高张、工艺现代化,现代混凝土所蕴含的高技术含量,使施工企业没有能力像传统混凝土那样自拌自用,而是必须由专业化的生产和施工力量“代劳”,这就是商品混凝土产业。商品混凝土不再归属于施工,也并不回归于水泥,而成为相对独立的中间环节。商品混凝土在其专业化的方向上可说是飞奔前进,工厂式集中拌制—罐车运输—泵送施工的三段式工艺构成模式,全部流程的各个环节都在不断发展更新,逐步达到高度现代化的水平,对比传统混凝土的简陋状况,真是“一飞冲天”,“换了人间”。

商品混凝土的经营管理也是现代化的商务模式,全面造就商品混凝土高新产业的面貌。而今,在发达国家,全部混凝土应用中商品混凝土已接近一统天下,在中国也在快步走向这种前景。

1.3 商品混凝土与水泥的相互关系

作为中间产业的商品混凝土与其上、下游产业水泥和施工,构成二对供求关系。作为各自独立的经济法人,利益纠结是正常的,有所“诉求”也是可以理解的,不过需要正确认识,妥善应对,有理有利有节地处理矛盾和诉求,化解冲突。

商品混凝土与施工业的关系,曾有过纠葛,施工业原本自拌自用混凝土变成向商品混凝土购买,相应的一块经济收益转让给了商品混凝土,施工业有所不悦。但从使用商品混凝土带来施工效率和质量大大提高的收益,远比转移走的要大,结果是业务互补的双赢局面,这点已被公认,矛盾消弭了。现实存在的新矛盾是工程建筑施工质量出现问题时的责任该由谁承担?由于混凝土是买来用的,施工方常诿过于商品混凝土方偷工减料,品质伪劣;商品混凝土方则诿过于施工粗制滥造、不遵施工法度。其实两种情况都存在,通常是施工的问题更多些。中国的施工队伍普遍技术素质低、责任心差,商品混凝土企业则由于市场无序恶性竞争售价过低而忽视产品质量安全,这些都不是技术问题,而是责任问题。商品混凝土业的正确应对之策则只能是严于律已,确保产品质量,始终正派经营,不搞贱价卖贱货。还有一个情况是:因为是买来的而非自拌,施工方可以对商品混凝土性能“愈取愈求”。这本是好事,可水涨船高地推进商品混凝土和施工双方的技术发展。但要防止走偏——例如泵送混凝土的流动性被不合理地推高之类。总体上说,施工有求,商品混凝土当应,这里的诉求不构成矛盾。

商品混凝土与水泥的关系则必然是很纠结的。在传统混凝土时期,水泥的用户直接是施工方,混凝土性能要求有限,水泥足以胜任,所以对水泥无所诉求。换成商品混凝土业成为水泥的直接用户,把水泥制成高性能混凝土卖给施工,商品混凝土的高性能当然是光凭水泥自然发挥所达不到的,必须加上现代混凝土的技术处理,配合着共同来实现。这就像是地上放张桌子,桌上支把椅子,共同搭建出较高平台,让人站上去耍把戏。桌子、椅子都要有足够高度,足够结实,平台才够高、不散架。同样道理,商品混凝土要求水泥具备良好的基本性能,包括能适应采取商品混凝土(现代混凝土)的技术处理,也要求商品混凝土的技术措施施用得当和管用,得以在既定水泥的基础上调制出所需的混凝土高性能来。这里构成了三角关系:水泥性能+商品混凝土技术的改性作用≥要求的商品混凝土性能。水泥性能适当,商品混凝土技术是在不断发展、提高的,商品混凝土的性能也就不断拓展、提高,这是正常趋势。但不排除要求商品混凝土很高性能,商品混凝土技术难以独担,需要水泥性能也适当提高的情况。而水泥性能若有降低,商品混凝土技术效果补救不足,商品混凝土性能也会劣化。这两种情况下,商品混凝土就会对水泥提出“诉求”了。至于诉求是否合理?水泥应该如何回应?那要具体问题具体分析,不可一概而论。

在上述三角关系式中,对水泥性能项应该有个基本界定:水泥具备怎样的品质性能,就应该算作是合格、正常的?或者说,水泥性能怎样就能成为不变的常数项,而只由商品混凝土技术和商品混凝土性能去互相随动、平衡发展?当然,这里不排斥水泥可以“额外”出力助成良好结果,但“额外”不能界定为水泥的常规品性尺度。界定不能想当然,只能出自实践。

事实上,现代混凝土的技术开发和发展,高性能混凝土的产生和发展,历经三、四十年的历程,一切也都是以这期间生产的普通常规水泥为背景的。这期间对应于水泥窑外分解工艺的成熟期,出产的水泥执行过两个标准:1999年前的标准和1999年修改的标准。现代混凝土与旧标准的水泥相互契合颇好,改用新标准后水泥品性本应更好,但却因放松水泥粉磨控制出了问题,细度过细和混合材过多,引起了与商品混凝土生产的不适应情况。应该说,正常生产的常规性能的水泥,仍是适应商品混凝土生产的需要的,这是当前水泥供求的总体局势。至于确实有商品混凝土不能或不宜用的水泥出现,它们也是与正规、正常的水泥生产相背离的,应属于违规的伪劣产品,终究会被商品混凝土所拒用。水泥标准新近取消了P·O32.5的等级,也正是为了防范这种伪劣水泥。这是好事,但也值得为这椿好事之所以出台的不好的背景情况深入反思。

确实需要关注水泥的变化。过去几十年,窑外分解系统是主旋律,熟料品质优良稳定,水泥也相应稳定。近十年,水泥制成技术变革走红,在减排、绿色的新背景下,虽然熟料大概难变,水泥却是可以变化的。刚才说到的伪劣水泥,或许正是变化走偏了变畸形的先例。如何正确把握水泥发展方向至关重要。笔者看到一些倡言减排、绿色的文章,那些否定当前熟料的“新方案”,不切实际,不足为念。但在制成上做文章,生产“低碳水泥”,却现实可行、有蛊惑性。利用混合材、利用工业副产石膏、利用助磨剂等等,原本都是无可争议的,但现在则要把握合理的尺度,否则会与商品混凝土技术发生冲突。而今水泥大概都得经过商品混凝土而被使用,走向与商品混凝土冲突之路是没有前程的。所以,面对商品混凝土的新现实,水泥的某些旧观念,旧做法是需要重新审视的。谈论节能利废什么的,应该辨别是混凝土利废还是水泥利废?如果把属于商品混凝土的技术挪用来为水泥牟利,那是误导,终究行不通的。一言以蔽之,水泥的发展变化,只能以商品混凝土马首是瞻,不能背其道而驰之!

以上简略窥视了近期水泥和商品混凝土发展的一些态势,这些也就是商品混凝土对水泥产生“诉求”的背景。

2 解析当前商品混凝土对水泥的具体诉求

如上所述,商品混凝土正在强势发展,水泥在近十年似在酝酿着变化,其中一些与商品混凝土技术冲突的、错误的变化有所滋生,并对商品混凝土生产和质量造成了现实的损害,被商品混凝土觉察后,自然要形成对水泥的“诉求”。提出诉求的内容及其论证,需要技术上的探究和阐释,这都顺理成章。不过,技术研讨必然会扩大技术追究的范畴,导向对水泥的“求全责备”,乃至提出对水泥“组成”的“要求”来,这恐怕就过分了。当然,有关论述在技术上可能都是对的,是商品混凝土生产中使用水泥的依据和参考,但若据以提出对水泥的“诉求”,则可能是过了分寸。这样,对于“诉求”是要甄别的,有的是反映了真实存在的矛盾,需要切实处理;有的学术认知的意义多些,未必需要和能够实际处理。笔者认为,对于每项“诉求”都要作具体分析,除了技术上的合理性之外,更应审视其必要性和可行性。需要从商品混凝土和水泥双方作换位思考来审视,看它对双方究竟意味着什么?牵涉到深层次的因果利害与否?要权衡取舍得失,作出合情合理合度的判断,乃至还要想到善后或延伸的事项。其中,技术上的合理性只是诉求的发韧,未必能主导诉求的归宿。

就此,笔者本着求实的理念,试着审视了见于书刊的各种“诉求”意见,经过梳理、剖析,归纳成几个方面的事项来进行研判,提出了自己的观点。兹简要列述如下。

2.1 关于要求水泥品质性能务求稳定、合格

商品混凝土生产是对水泥的再加工,只有原料特别是水泥的品质性能稳定、合格,才有商品混凝土生产和产品品质性能的稳定、合格,这是人所共知的。但是,还应该认识,其一,商品混凝土技术的控制实施是十分精细的,商品混凝土的技术手段相对简单,只是外加剂的使用、掺合料的使用、工艺环节的调控,前者敏感而高效,中者不算敏感但有效,后者是随动、保障作用。就靠调配外加剂和掺合料的用量而实现商品混凝土性能的大幅度变化,调控的精细程度可想而知。这种调控基于既定的水泥品质性能来实施,怎能不要求水泥品质性能足够稳定,品质性能波动严格限定在狭小范围内?其二,现实情况又是“先斩后奏”的水泥使用方式,商品混凝土根据使用经验,预先设定水泥的品质就现货现用了,确切的水泥性能检测结果事后才能获知,如果该水泥品质性能不足够稳定,不可作预期,那就根本不能这样冒失使用。现实条件下商品混凝土生产不可能用前确知现货水泥情况,只能要求水泥供应方保持水泥品质性能高度稳定。其三,所谓水泥的品质性能,并不单纯是水泥物理性能检验报告中的那些项目,强度、凝结时间之类,而是要求基于水泥材质稳定所呈现的材性稳定,因为商品混凝土的调控是施之于材质、呈现为材性的。虽然水泥性能指标相同而材质不同,商品混凝土的调控方案也就不同。所以以上文中要说水泥品质性能稳定,而不只是水泥性能稳定。

至于水泥品质性能的稳定性对商品混凝土影响到何许程度?难以给出量化的答复,而且也不能一概而论,须具体情况具体分析。举个最简单又最普遍存在的事例:出厂水泥温度过高对商品混凝土有何危害?!不少报道指明,仅因温度不同,商品混凝土的流动性可以从室温下的良好可泵送的高流动度变化至高过70~80℃时的完全丧失流动性,只此水泥温度一项,若不能平稳到仅略高于室温,就将使商品混凝土生产严重失控乃至无法进行。水泥品质性能的其他波动超过估计酿成商品混凝土质量波动乃至大小事故也是经常发生、屡见不鲜的。目前商品混凝土业整体上对此处于被动无奈地位,有的企业自身的质量调控松驰敷衍应付,更只能噤声,对于水泥不经陈化就出厂这样的违规行为也只能忍受。但是,随着商品混凝土技术的继续发展和性能质量的不断高企,稳定原材料的客观要求将越发强劲,在商品混凝土行业克服散漫内乱局面,整合有序之后,终将打破逆来顺受格局,要求水泥品质性能的稳定、合格。

商品混凝土的这条诉求,水泥企业也是应该响应的,水泥原料稳定、配料稳定、生产工况稳定、产品品质性能稳定也正是水泥企业自身的追求,在水泥用户的严格问责之下,促使水泥企业更加谨慎、规范地组织生产和销售,力求稳定,保证效益,是好事而不是坏事。至于某些基础条件很差,无从组织长期、稳定的正常生产的落后水泥企业,目前还能靠些邪招在低端水泥市场上混迹售劣的,早些被淘汰出局,则是水泥和商品混凝土业共同的幸事。

粉磨站,只吃独家熟料的,可视为等同于母厂厂家。粉磨站,无序地吃百家熟料的,将不能保证产品品质性能稳定,只有变无序为有序,精心组织生产,或许也能提升稳定性。至于水泥销售环节,将有必要严格组织既定水泥企业产品向既定商品混凝土企业的对口供销,不能混淆一气胡乱支应。这些事要做成都有难度,但都是需要和可以逐步实现的。总之,这条诉求是客观需要,顺应潮流的,水泥方责无旁贷,应予接受。

2.2 关于要求水泥提供全面、透明的真实信息和数据

商品混凝土的这条诉求,背景、理由与前一条相同,只是是从另一侧面来论述因果。前已叙及,商品混凝土生产的是高性能混凝土,要对水泥附加以商品混凝土技术实现适当的改性、提高。商品混凝土技术的实施是精细的,根据不同目的要求,因材施为,非常个性化。很像是中医开药方,辨症施治,因人而异。商品混凝土因此需要透彻了解水泥的细致情况,不光是表面化的材性表现,如强度、凝结时间、标准稠度之类,还需要了解材质构成的种种情况,如熟料烧成工艺和矿物组成、氯硫碱含量,水泥制成工艺和控制参数、石膏形态和用量、混合材种类和掺量、助磨剂情况,乃至水泥颗粒分析、水化热测定值等等。概而言之,商品混凝土需要了解水泥的材质材性,丝毫不比水泥企业自身稍逊,这不是为收藏情报,而是为了生产的实用目的,像大体积混凝土组织配比,必须验算水泥水化导致的混凝土升温,计算中就需要熟料矿物成分数据;考虑集料的碱集料反应需要关注水泥含碱量等等。在下文的论述中则可以看到了解水泥其他细节情况的意义和目的,这里不作详述。总之,商品混凝土要求知晓全面、翔实的水泥资料是实际生产需要,缺少了解就会陷入盲目的境地,在盲目状态下要及时、正确、有效、适度地施行技术调控,即使可能,也是事倍功半,勉为其难的。过去和现在,商品混凝土的调控难度还不很大,欠缺点了解还能摸索着解决。今后商品混凝土技术发展,在获取更有效手段和更高产品性能的同时,调控难度将更大、更复杂,像外加剂的适应性之类的问题,若如下文所议给予水泥宽松的成分含量要求,而又要解决相应产生的疑难情节,商品混凝土了解水泥的细节情况将更为必要,水泥提供情况也更值得。

水泥的技术信息,似乎牵涉不到专利、保密之类,除非有违规作法想隐瞒,尽可以公开、透明。而真要有违规处,例如P·O42.5水泥混合材多加了点,坦呈事由和情况,倒是对用户和自身都负责任的态度,秘而不宣则是存心弄虚作假了。

正常情况下,水泥生产稳定,水泥供求关系稳定,全面的水泥技术信息也未必需要逐日提供,但情况有明显变化时应提供,商品混凝土需要查问时应予提供,形成良好的知会关系。至于具体如何操作,应由双方业界协商制订出条例、规则来规范执行。满足这条诉求要求,正规的水泥厂容易做到,吃百家饭的粉磨站则很难做到。从保证水泥品质性能到提供必要的技术信息,吃百家饭的粉磨站都难执行,其长期存在的前景堪忧!

以上是对水泥的整体诉求,以下分析各个具体的技术事项。

2.3 关于水泥细度和颗粒级配

由于水泥粉磨技术进步,高效选粉机、辊压机、立磨、超细磨、颗粒分析仪等的普遍应用,磨得更细已颇容易。加上水泥标准改变,有些水泥厂要靠加细来使水泥产品性能达标,当前水泥确实磨得比以前要细很多,颗粒形状也有从球磨机的球形向辊磨的扁平片转变之势,直接导致水泥标准稠度用水量明显增大。商品混凝土也明显感受到用水量增加、稠化快、流动性变差,继而还有水化热大、吸附量多、收缩增大、易产生裂缝等衍生问题,对这些人们微词颇多。

笔者则认为,在细度过细这个较笼统的现象之下,有必要作深入细致的分析研究。目前,水泥的概念有时显得含糊不清,需要明确分别是熟料组分还是混合材组分来说事。混合材加细了,其浸润、附着的“物理”需水量增大,但似乎也就这点影响,没有更多“添乱”,那些火山灰反应、次生水化之类的效应是较后期的事,在混凝土拌合物阶段不会呈现出细度的更大影响,这种增水需求容易应对。熟料加细了,水化速度和总量都增大,水化产物快速、大量生成,除需水量增大外,水化产物的各种后续变化造就的水泥浆体性能改变也明显呈现,如水化热大、增稠快、吸附强……这种熟料加细的后果,如需加以控制,似乎可以从减少熟料用量方面着手,亦即控制水化总量。水化总量控制必需瞻前顾后地全程进行,许多事情都与这种总量变化相关联,其中孕含着商品混凝土的核心技术,值得探究。将来在混凝土配合比设计中,在混凝土性能的研讨中,都应用“熟料”而不是“水泥”来作量化处理,与掺合料明确划分开来。总之,现在人们评论的水泥细度过细问题,是较单纯的稠度变差和牵动全局的水化加快两种现象的混杂结果。但是,探讨水泥细度可能很快就会失去意义,因为水泥企业正在临近按合理的颗粒级配设计组织水泥生产的一场大变革,这也将是水泥制成技术发展的终极目标之一。

水泥制成估计要完成三项工作。其一,继续完善高效节能粉磨系统。普及用在线颗粒分析仪技术调度控制粉磨工艺。发展完善单独粉磨及精细分级的工艺系统。发展完善多粒级物料级配及均匀混合工艺系统。发展完善对多种物料各自单独粉磨和精细分级,随后组织多种粒级级配和均匀混合的集成工艺体系。其二,坚定贯彻充分有效发挥熟料作用的原则,单独粉磨熟料,力求3~32μm的分级占绝大多数,32~60μm的分级占小份额,≤3μm的分级占个零头,>60μm的分级为0;按照≤32μm的分级提供28天水化及强度,>32μm的分级28天后继续水化其未水化的内核,支持维持后期强度和耐久性的需要——这种得到公认的研究结果,合理并稳定地制订出熟料的分级级配组合方案,以待制备水泥。其三,按最佳堆积密度的理想筛析曲线来设计水泥的整体颗粒分级级配,以上述熟料的级配结果为基础,适当选用粉磨并分级的混合材来填补缺失,例如用硅灰补充<0.1μm的分级,用加细粉煤灰加细石灰石等补充0.1~0.3μm的分级,用较粗粉煤灰或矿渣补充42~60μm的分级,用粗磨细钢渣补充60~75μm的分级,等等。(据说我国水泥≥60μm的含量极少,造成混凝土内60~75μm分级的缺失,予以补充后就能与细集料接续了。)把各级补充混合材与基础熟料分级级配组合全部合并,均匀混合,就制成了新型的P·O水泥。这种水泥的细度将恢复较粗指标,标准稠度需水量可能有适中值,熟料绝大部分在28天内水化并给出额定强度,28天以后还有部分残留的熟料继续水化以维持后期强度和耐久性,但没有长期仍水化不完的粗粒熟料。

以上大致的构想已有多位人士提议,笔者很支持而附和之,并认为是对商品混凝土关于水泥细度等的“诉求”的富有创意的答复。水泥在变化,不可能把它拉回到过去“粗制”的状况去,它也不可能更细到哪里去,上面构想的就是它的终极状况了。前几年已是对水泥过细引起的不良反应最为敏感的时段,商品混凝土业强烈不满但也承受下来了,其实那些不良反应就是商品混凝土技术调控的通常对象,调控用的常规手段(多用点减水剂、少用些水泥、多用些掺合料、保持适当用水量,等等)也是奏效的。那就再“姑妄”下去,看水泥制成合乎科学理性的发展变革吧。

2.4 关于水泥混合材的使用

水泥使用混合材有两种情况,一种是必要的,一种是未必的。纯硅酸盐水泥P·Ⅰ个性很强烈,有时需要它缓和点,避免出现“毛刺”,以及更符合标准规定的分等级性能指标,乃至经济适用些,需要掺用少量混合材,成为P·Ⅱ和P·O水泥。另一种情况则是着眼于废渣利用,变废为宝,在产品水泥的性能可接受、甚至颇合意的前提下,大量掺用混合材,成为P·C、P·S、P·P、P·F等水泥品种。能有市场的话,生产这些水泥经济上更有利、技术上也合理。至于前节说的未来水泥,所含混合材当然是必要成分。

现代混凝土的掺合料和水泥的混合材,大多是同一种物料,多为废渣或尾矿。如矿渣、粉煤灰、石粉等,主要差别是或在水泥磨制中掺用,或在混凝土拌制时掺用,最终在混凝土中发挥作用的机制和效果又都是同一回事了。不过,这个使用工序的一步之差,分隔在两个产业中,由不同的工艺系统来实施,却确实有很大差别,乃至造成两个产业间的矛盾冲突。在过去的传统混凝土时代,施工业多视废渣利用为“掺假”,排斥其用于混凝土中,倒是水泥业作为混合材利用,发展成几种水泥,在水泥的名义下,施工方也矇然接受了。待到现代混凝土时代,掺合料成为混凝土的必要组成原料,使用掺合料成为商品混凝土的核心技术之一,形势就根本变化了,商品混凝土业“反客为主”,成为利用废渣的主角了。在节能环保潮流涌动的今天,废渣利用受关注、受重视的程度越发高企,甚至成为减排达标的“灵符”,导致行业间的插手、争夺。

当前水泥和商品混凝土业就存在这种利害冲突,是该发展水泥混合材的用法,还是该发展混凝土掺合料的用法?有必要协商并合理解决这个问题。客观地说,作混合材的用法有许多技术优势,水泥粉磨工艺和技术的雄厚背景,可以自行加工混合材到要求的状态,可以按优化的方案去组成水泥,可以保证水泥的均质性良好,如是等等。劣势则是水泥的大生产只能出产定型产品,不可能进行小打小闹、随机性变动组成和参数的产品生产。掺合料的用法劣势多多,商品混凝土企业一般不具备加工掺合料的能力,只能买现成的材料来用,选购的余地都很小,难以用上品性优化的产品;使用掺合料的工艺很单纯,没有多重调控、优化状况的条件,连拌制混凝土中物料混合的均匀稳定性能也比水泥要逊色很多,总之是从方案到实施直到结果,按技术水平衡量,商品混凝土多半是不及水泥企业的。但是,最为关键的一点,商品混凝土的生产任务是随机性的、多元化的、个性化的,要按用户需要和各种变化着的条件和状况,机动灵活地组织生产,实施“量身定做”式的生产。商品混凝土企业实际选用原材料的余地有限,工艺调控变通的余地也很有限,主要就是凭藉组织配料方案,精细地搭配运用原材料,特别是恰当掺用外加剂和掺合料,得以实现服务千家、各得其货。这是水泥厂做不到的。所以,打个比方,混合材的用法像是制造中成药,掺合料的用法像是组方抓药,但病人是要中医诊断,“辨症施治”、“对症下药”的,结果只能是以抓药组方为主流。同样道理,是商品混凝土企业生产混凝土,水泥企业只能止步于生产水泥,那就不能不把废渣和尾矿利用的主导权判归于混凝土的掺合料,同时限制水泥混合材的运用:除非必要,不要掺用!

掺合料使用是商品混凝土核心技术和核心利益,水泥企业不要去侵犯。若有必要,少量掺用混合材,商品混凝土业当然认可;若无必要地大量掺用混合材,挤压掉了商品混凝土技术调控掺合料的施用条件和调控空间,则商品混凝土绝不可能购用这种水泥。实际上,若干年来,商品混凝土生产大多购用P·O水泥,重要工程更宁愿用P·Ⅱ水泥,主要就是出于保证技术施用,而不是经济上的追求。反之,P·O32.5水泥的被取消,正是有些水泥厂过分掺用混合材牟利惹的祸。

时运弄人,过去辛苦倡导,发展P·S、P·F 、P·P、P·C这些水泥品种,现在除非有大额长期订单(建大坝、直供大型水泥制品厂之类),恐怕不敢贸然生产这些,而是回归生产P·O和P·Ⅱ、P·Ⅰ水泥,恢复品性纯正、稳定和优越。

不过,虽然时过境迁,水泥厂一般不宜生产大掺量混合材的水泥,以免被商品混凝土所排斥,但是,水泥厂应该大力进行商品混凝土所用掺合料的生产,充分发挥粉磨工艺和技术优势,生产加工优质掺合料,直接卖给商品混凝土厂去用,所谓堤内的损失堤外补,或许收益还更大些。(未完待续)

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