水泥行业应注重混凝土的技术需求

黄文咏

（厦门美益集团有限公司，福建　厦门　361027）

水泥行业应注重混凝土的技术需求

黄文咏

（厦门美益集团有限公司，福建厦门361027）

评论水泥品质的优劣，不能简单用是否符合产品标准判断，更重要的是它对水泥混凝土各种性能的影响。本文从使用者的角度评析一些水泥存在的问题，希望水泥行业注重混凝土行业的感受，争取让顾客满意。

水泥；混凝土；使用效果；顾客满意

0　引言

水泥的使用已有一百多年历史了，之前水泥与混凝土之间也还相安无事。随着建筑工程对混凝土的性能要求越来越高和预拌混凝土的出现，混凝土技术也得到突飞猛进的发展。近年来，一些水泥厂过分追求利益，听不进混凝土行业的诉求，自顾自地提高水泥细度、调整熟料成分、增加混合材掺量、添加水泥外加剂，仅以强度、安定性和凝结时间等满足 GB 175-2007 为依据生产水泥。可是，水泥毕竟只是混凝土的原材料，一种产品应该更多地考虑其后的使用效果，最终评价水泥的优劣，应以使用它的混凝土为准。

1　水泥混合材与混凝土掺合料

上世纪九十年代中期开始，混凝土裂缝困扰各地的混凝土工程，有人将裂缝归罪于新兴行业的商品混凝土和掺粉煤灰。笔者对此做过调查，1984年厦门一家预制构件厂开始兼营商品混凝土，1986年该搅拌站就已经掺用粉煤灰了，到1995年的十多年间，生产了数百万方的商品混凝土，未见有裂缝纠纷。笔者认为，混凝土裂缝的出现与水泥颗粒越来越细、C3A 含量增加等因素有关，与 GB 12958-1991《复合硅酸盐水泥》标准的出现也有关系，是这个标准允许水泥掺加各种工业废渣。五大水泥中，曾在中国驰骋多年的矿渣水泥现在已经难觅踪影了，此前倍受水泥厂青睐的粒化高炉矿渣不再受到追捧，钢铁厂只好将之磨细后卖给商品混凝土搅拌站做掺合料。此后，连普通水泥也都选择矿渣、粉煤灰之外的混合材，并大量掺用。其中具有火山灰活性的材料，诸如煤矸石、烧页岩、烧粘土、煤渣的掺入造成水泥干缩率大，而且火山灰混合材料掺加量愈多，干缩愈大[1]。这也是商品混凝土，包括施工单位的自拌混凝土和农民的自拌混凝土（一般不加减水剂和掺合料）都出现裂缝的主要原因之一。

GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》取消了 GB 12958-1999 允许掺加的粒化精炼铬铁渣、粒化增钙液态渣、粒化碳素铬铁渣、粒化高炉钛矿渣等混合材料以及符合附录 A 新开辟的混合材料，说明并非有活性的工业废渣都可以作为水泥混合材使用。因为，有色冶金渣中带有重金属、化工废渣中含有酸性物质、甚至含有有毒物质等潜在危及人体健康安全；冶金废渣中有的含有方镁石以及硫化物，影响水泥混凝土的体积安定性等[2]。

从盲目提倡充分利用工业废弃物作为水泥混合材料，到禁止使用某些对人体健康和水泥性能有害的工业废渣，不能不说是一个进步。旧标准 GB 175-1999 的 8.3.2 条明确规定混合材料掺加量超过最大限量时为不合格品，只是当时还没有水泥组分的检测方法。而新标准 GB 175-2007的 5.1 条明确了通用硅酸盐水泥的组分，并规范性引用了GB/T12960-2007《水泥组分的定量测定》，该方法可以遏制混合材的超标掺加，还可以遏制混合材的胡乱掺加[2]。然而，GB175-2007 的不合格品判定中却取消了混合材料掺加量的规定。由于种种原因，我国某些水泥企业存在混合材乱用的现象，具体表现为多掺和乱掺……而掺加的混合材料种类除了通用水泥标准规定的几种外，还掺加其他不允许的混合材[2]。这种现象在掺合料生产中也有发生，2010年厦门市建设与管理局叫停在预拌混凝土中掺加矿渣粉，并非说真正的矿渣粉不能用，而是有些不法厂商把已经禁止使用的一些工业废渣冒充磨细矿渣，鱼目混珠。检测发现，有些“矿渣粉”活性指数达不到要求、放射性超标等，主管部门才不得已而为之。

各国水泥的耐久性是通过水泥组分的规定来保证的。因此，水泥组分是水泥品种的界定条件，水泥性能的控制条件和耐久性的保证条件[2]。遗憾的是，在水泥行业，多掺和乱掺混合材的水泥，现在不是不合格品。制止混合材乱用的现象，对水泥行业来说真是任重而道远。

2　水泥在混凝土中的使用效果

混凝土是衡量水泥强度检验方法好坏的客观标准，哪种方法检验得到的水泥强度更符合混凝土实际，更能反映水泥在混凝土中的使用效果，那种方法就越真实越好[3]。上世纪八十年代中期厦门特区出于建设需要，进口不少水泥，当时在厦门某部属企业的中心试验室做了许多混凝土配合比试验，使人们有机会见识不同水泥在混凝土中的强度效应。笔者选有代表性的几例汇总分析，如表 1 所示。

表1　水泥实测强度、水灰比与混凝土强度

从 8 种水泥的四个水灰比的 fcu，i/fce平均值看，台湾和菲律宾水泥强度对混凝土强度的贡献最大，比值接近 1，在W/C=0.40 时，以当时的技术条件，强度就能接近今天的C60。朝鲜水泥次之。四种国产水泥本身强度不低但混凝土强度不高，其中永安普通 52.5，水泥强度与台湾和菲律宾水泥相当，虽然在大水灰比时，混凝土强度还不算太低，但平均水平，差距甚远，序号 8 的平均 fcu，i/fce比序号 1 高出28%（0.992 与 0.775）。

当时，厦门进口一批台湾某名牌水泥，合同约定验收采用中国标准，等级是普通 52.5。主管部门从港口货船上抽样检测结果是 524kgf/cm2（旧计量单位），之后应需方要求，又将样品委托香港某权威检测机构仲裁检验结果是 521kgf/ cm2。后来供方又将样品委托某检测机构按台湾相应标准检测，合格。因此台湾水泥厂和香港中间商质疑 GB177 这一检验方法，但中方按合同约定提出索赔成功。此后，台湾和东南亚一些国家的水泥渐渐淡出厦门。

近十几年来，在国内集中供热和中小热电厂领域，循环流化床锅炉应用发展十分迅速，由此产生的煤灰（也称为沸腾炉渣）有人将其冒充为 GB/T1596 的粉煤灰。流化床煤灰虽然具有较高的活性，但是，需水性大，后期水泥胶砂的干缩率也增大，尤其是影响到水泥与减水剂的相容性，导致水泥浆体的流动性能下降，经时损失大，随着用量的增加，影响越显著[2]。

为了解某厂家的 P•O 42.5 水泥对减水剂的适应性，笔者曾组织用同一个配合比做长达三个多月的跟踪验证试验，除水泥外，其他材料均来自同一批次抽取的样品，试验结果如表2 所示。

建立鲍罗米公式进行回归计算时，将混凝土强度除以水泥强度（fcu，i/fce）的本意就是消除水泥强度波动对混凝土强度波动的影响，当其他条件相同时，同厂家、同品种、同等级水泥的 fcu，i/fce应当是一个相对稳定的数值。然而表2 反映，该水泥的强度无法等比例地左右其混凝土强度，fcu，i/fce极差高达15.8%。这个数据意味着不同时间生产的，假设强度同为51MPa 的这种水泥其相同配合比的混凝土强度可能相差8MPa。如果水泥强度不能正确反映它对混凝土强度的贡献，则水泥强度是有价格却无价值的东西。

从表2 还可以看到，混凝土坍落度 1h 经时变化量中，序号 1、4、5、6 坍落度损失太大，序号 12 的拌合物初始阶段和易性恶化，序号 10 的坍落度 1h 后损失殆尽，这样的水泥给使用者造成很大麻烦。

笔者还做过某一检测合格的 P•O 42.5 水泥对三家减水剂的适应性试验。掺加任意一种减水剂，不管掺量多大，混凝土拌合物都变得非常黏稠，黏附在钢板上很难铲动它，拌合物的黏附力大，难以振捣，对混凝土泵送尤为不利。最近几年，类似问题多次遇到过，可是以前没有这种现象，现在的水泥对减水剂的适应性越来越差。究竟在水泥里掺了什么？厂家讳莫如深，造成预拌混凝土企业分析混凝土不合格原因时无从下手，难以采取相应的纠正措施，防不胜防，十分被动。

表2　水泥与减水剂的适应性

3　多功能复合型水泥助磨剂

使用水泥助磨剂的初衷应该是通过它对颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度，降低粉磨电耗[4]。然而，一些水泥企业对提产型的助磨剂兴趣不大，而是一厢情愿地向增加水泥强度、改变水泥性能等多功能型转化。

按照 GB/T26748-2011《水泥助磨剂》，掺了助磨剂的技术要求是水泥胶砂抗压强度相对值不小于 95%；而对水泥混凝土的要求则放得更宽，抗压强度相对值不低于 90%。由此可以认为，助磨剂对水泥有助磨作用，但可能造成强度降低。可是有些厂家说，他们的大掺量系列专用水泥助磨剂，可使水泥中石灰石掺量达 35%，钢渣掺量达 30%。还经常在报纸上看到这样的促销广告，缓凝型水泥助磨剂、促凝型水泥助磨剂、增强型水泥助磨剂，甚至有减水增强型水泥助磨剂等。在水泥中添加减水剂，其减水效应可以降低水泥标准稠度用水量和提高水泥胶砂流动度，借此掩饰某些混合材造成水泥需水性增大的不良后果。

预拌混凝土企业是水泥行业的大客户，他们面对不同的混凝土工程，需对混凝土各种材料及其用量作出相应的变换和调整使混凝土性能满足设计和施工的要求。例如，水下灌注桩混凝土的凝结时间要长一点，以利于施工操作，地下部分的混凝土构件一般没有早强要求，凝结时间长一点也无所谓。但是高层建筑物泵送混凝土虽然也要求缓凝，可是不希望凝结时间太长，出于工期要求，混凝土早期强度不能太低。泵送、水下灌注和自密实混凝土对流动性及其经时损失比普通混凝土要求高。长期处于室内干燥 I-A 环境中的混凝土结构构件，当其钢筋的混凝土保护层 ≤20mm，水胶比＞0.55 时，不应使用矿物掺合料或粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥[5]。可是大体积混凝土为降低水化热，粉煤灰可以掺到胶凝材料用量的 40%[6]。还有海港工程钢筋混凝土，磨细矿渣的掺量大于胶凝材料总量的 50% 时，才能明显的提高混凝土抗氯离子渗透性[7]。一位好厨师常用的是纯面粉，至于是做精致的西式糕点还是做馒头，由他考虑再加什么材料。如果给他的只是加了不知名调料和粗粮的面粉，他将如何满足众多食客的不同口味？面粉厂又何必越俎代庖！

一些助磨剂有不同程度的起泡和引气作用；二甘醇可使水化热增大；脂肪酸类助磨剂能使水泥有疏水性，拌和时则需仔细搅拌方能湿润[8]。引气可能降低混凝土强度；水化热增大对大体积混凝土不利；疏水性，会对混凝土的搅拌时间提出更长的要求，将影响到生产效率。三乙醇胺是一种传统助磨剂，而混凝土工程又常将它作为早强剂使用。新版GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》规定，三乙醇胺掺入混凝土的量不应大于胶凝材料质量的 0.05%，因为三乙醇胺等有机胺类早强剂在蒸养条件下会使混凝土产生爆皮、强度降低等问题。而外加剂与混凝土原材料的相容性试验，又局限在砂浆扩展度经时损失方面，水泥中各种外加剂对混凝土其他性能的不良影响等到发现，为时已晚了。

最近，笔者集团的粉磨厂开始生产水泥，先后使用过一些助磨剂，成分不明，之前的助磨剂供应商总是自夸其产品的增强作用，但混凝土搅拌站对掺这类助磨剂的水泥并不买账。后来粉磨厂又试用一种提产型助磨剂。两种助磨剂（A：增强型，B：提产型）对比试验结果如表 3 所示。

这两种助磨剂的助磨效果差不多。掺用A助磨剂的水泥虽然 3d、28d 强度都高，但是对混凝土 7d 强度并无早强贡献（平均：29.3MPa 与29.2MPa），而且混凝土28d 强度低（平均：38.9MPa 与 41.4MPa），坍落度小（平均：186mm与200mm），坍落度经时损失大（平均：32% 与22%）。初步试验结果不能说 B 助磨剂对混凝土性能有改善，但是可以认为所谓增强型 A 助磨剂的水泥强度是虚高，且对混凝土拌合物和易性产生不利影响。

国内外关于助磨剂对水泥粉磨的作用机理，所得出的结论不尽相同。理论问题尚未解决，实践更是检验真理的唯一标准。据报道，2009年、2011年和2012年，相继有三家水泥大集团作出全面停用、停用和全面暂时停用助磨剂的决定[9]。看来，助磨剂在水泥行业的质量安全性和使用有效性还有负面反应，而预拌混凝土行业由于不知情，处于无可奈何之中。

表3　两种助磨剂的对比试验结果

4　结语

水泥行业超标多掺混合材，不仅是挤占混凝土行业的利益，而且限制了混凝土技术的发挥，影响我国建筑水平的提高；水泥行业乱掺混合材，将危及人体健康安全并对混凝土性能产生不利影响。在助磨剂的幌子下，一些水泥企业钻标准的空子，投机取巧，使水泥性能与混凝土性能的相关性越来越差。建议水泥行业生产一部分纯硅酸盐水泥且不加助磨剂，让搅拌站自行考虑各种掺合料和外加剂的配比，以满足混凝土工程中个性化和差异化的需求。

目前水泥与混凝土双方互不了解、各行其是、互相误导、互相不满[10]。希望水泥行业能够重温一下 ISO 9000 的八项质量管理原则之一“以顾客为关注焦点：组织依存于顾客。因此，组织应当理解顾客当前和未来的需求，满足顾客要求并争取超越顾客期望”，水泥行业应当多了解其产品在混凝土中的使用效果，注重混凝土行业对水泥的评价，不断地增强顾客满意的程度。

[1]中国建材研究院水泥所编著. 水泥性能及其检验[M]．北京：中国建材工业出版社，1994：43.

[2] 肖忠明，王昕主编．工业废渣在水泥生产中的应用[M]．北京：中国建材工业出版社，2009：7，198，196，92，95～97.

[3]姚燕主编．实施水泥新标准技术资料汇编[M]．北京：中国标准出版社，2001：50．

[4] 雷前治．为我国水泥行业节能减排鼓与呼[J]．中国建材报，2008年1月2日：第二版．

[5] GB/T 50476-2008混凝土结构耐久性设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008：36．

[6] GB 50496-2009大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009：11.

[7] JTJ275-2000 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S]．北京：人民交通出版社，2001：63．

[8] 林宗寿．助磨剂对水泥性能有何影响[J]．中国建材报，2013(5)：14．

[9] 刘延生．中国水泥助磨剂的由来及现状[J]．中国建材报，2012(11)：1，2．

[10] 张红．专家纵论混凝土 (清华大学教授廉慧珍演讲) [J]．混凝土世界，2013(10)：36.

［通讯地址］厦门市海沧区东孚镇凤山工业区（361027）

Cement industry must focus on the technical needs of concrete

Huang Wenyong
(Xiamen MEON Group Co., Ltd, FujianXiamen361027, China)

To judge the quality of the cement, it can not simply base on whether it comply with the product specifications, more importantly, it is to judge by its influences on properties of the concrete. This thesis is to analyze some issues of the cement from the perspectives of users, hopefully cement industry can pay more attentions to the perception of concrete industry, and strive to satisfy the customer.

cement; concrete; use effect; customer satisfaction

黄文咏（1977-），男，工程师，ISO9001 质量管理体系国家注册审核员，主要从事预拌商品混凝土的生产与质量管理。