浅析特种水泥产业现状和评价体系

刘淼 王长安 王瑞海 张庆华

无论在世界何处，水泥都是一种用量很大、使用非常广泛的建筑工程材料。尽管建筑业发展迅速，但还没有出现一种能够取代水泥的建筑材料。我国自2002年以来水泥产量一直稳居世界第1，并且也是是世界上的水泥消费大国。改革开放以来，中国经济持续快速稳定增长，不但提高了人民生活水平和国家实力，也刺激了水泥工业的快速发展。党的十八大以来，水泥工业深入贯彻落实中央新部署新要求，把新的发展理念放在更加突出的位置，坚持以提高产品质量和经济效益为中心，加快产业转型升级和优化；确保产业健康发展的基础上持续保持增长，改革供给侧结构，培育提高新动能；转变发展方式，实施创新驱动战略，激发整个行业的技术创新活力，加强各方合作，推动绿色发展。2016年8月，中国建材集团和中材集团2家大型央企进行了联合重组，形成了一个总资产超过5 000亿元的新集团，中国水泥工业从行业规模上进一步取得了优势。

水泥的品质是影响建筑工程质量的主要因素。为了提升水泥产品质量，必须确保我国的水泥标准具有世界先进水平。标准化工作对水泥工业的技术创新和绿色发展具有基础和支撑作用。通过开展中国水泥标准在“一带一路”国家的引用转化，推动了我国装备、工程和产品出口并创造经济效益，有助于降低贸易成本、促进投资贸易便利化、深化国际合作，形成咨询、融资、建造、运营、服务等一体化的产业链條，扩大国际影响、占领高端市场。改革开放以来，随着引进国外先进技术和设备，淘汰落后的生产设备和生产模式，我国水泥生产技术经历了从诞生到壮大的发展过程，特别是新型干法水泥工艺技术和装备，以及高质量生产线的开发都实现了跨越式提高。目前，我国水泥工艺技术和装备已在处于全球领先地位。在过去的10年里，中国建材集团向“一带一路”沿线国家出口了312条大型水泥生产线，在全球新建水泥生产线中占比65%。连续9年在全球水泥工程市场中保持占有率第1的地位[1]。随着水泥行业的持续稳定发展，特种工程材料迎来了快速发展的一个新机遇。

特种工程材料是指能够满足特殊环境下、特定工程对材料性能的独特需要的一类工程材料，广泛应用于水利工程、化工工程、高速公路、高速铁路、地铁、环保、冶金、机场、市政等建设中，其中包括大批国家重点工程。特种工程材料比通用工程材料的性能更加优越，具有施工便利、就地取材、经济安全等优点，并能够替代进口产品，发展特种工程材料能够满足工程特殊的质量和性能要求，并降低工程对环境造成的污染。随着我国城市现代化进程的逐步加快，城市规模不断扩大，城市功能不断强化，对特种工程材料的市场需求也日益高涨，特种水泥（包括工程材料）进入高速增长阶段。按照先进国家中特种水泥品种在使用水泥中占比5%～10%[2]计算，我国特种水泥的发展前景将十分巨大。

本文综述了特种水泥的产业发展及检测现状，介绍了检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合体系，并以油井水泥为例详细阐述了特种水泥产品质量分级。

1 特种水泥产业现状

特种水泥是具有特殊性能和专门用途的水泥。目前，我国特种水泥种类繁多，常用品种有白色硅酸盐水泥、彩色水泥、快硬硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥、低热水泥、中热水泥、油井水泥、海工水泥、核电水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、砌筑水泥、耐火水泥、膨胀水泥和防辐射水泥等60多种[2]。除了常用的特种水泥品种，一些应用在极端环境下的水泥基胶凝材料，例如抗水流泥沙冲刷磨损的水利水电工程用混凝土，具有高抗侵蚀、低碳性能的海洋工程用硅酸盐水泥基材料，应用在油气开采中的耐高温、耐酸性气体腐蚀、抗裂的固井水泥，重大工程复杂地质环境用防钢筋锈蚀的自愈混凝土，具备超快速修复性能的轨道交通、道路、桥梁工程用水泥混凝土材料；以及代表未来水泥发展方向的多功能水泥，例如能在夜晚发光的夜光水泥、能随空气含水量多少而变化颜色的变色水泥、能像木材一样锯切的木质水泥、具备导电性能的导电水泥、柔韧性比普通水泥高10倍的弹力水泥等。

特种水泥在我国国防、石油、水电、冶金、化工、建筑、机械、交通等各行各业均有广泛的应用，很多国内的重点工程都使用了特种水泥。例如，三峡工程建设中采用了 500多万吨中低热硅酸盐水泥，胜利油田7 000m超深井固井工程建设中使用了油井水泥，成昆铁路工程建设中应用了大量的抗硫硅酸盐水泥，南极长城科考站建设中采用了硫铝酸盐水泥等[2]。

当前我国水泥工业正在加快建设资源节约型和环境友好型的低碳化和绿色化产业，特种水泥也应该适应节能环保、绿色高效的新形势，坚持按照生态、可持续壮大的方针发展。随着特种水泥行业的持续发展，测量、评价各种特种水泥技术性能的综合评价体系将具有很大的推广应用前景。虽然，我国特种水泥的应用量巨大，在世界范围处于领先地位。但是，特种水泥的检测技术与国外相比仍然有很大的进步空间，检测手段、准确度上还有一定的差异。

与此同时，水泥窑协同处置固废及危废技术正在成为水泥窑在区域存在的价值体现，水泥生产过程中每年能消纳数以万吨计造成环境污染的生活垃圾、工业垃圾等。针对特种水泥的特殊性能表征和我国水泥窑协同处置固废及危废技术现状，开展特种水泥性能、固体废弃物的综合利用评价、水泥产品的质量的检测和重金属含量的检测工作，为我国环境保护和可持续性经济发展做出卓越的贡献。

为了更好地实现水泥生产协同处置固废，同时保证特种水泥品质要求，需要对待处理的固废和熟料按照标准进行相关的检测，做到按类按量处置。目前，我国在水泥标准方面还缺少水泥矿物组成的应用评价规范和建材用固体废物评价标准，所以需要建立完整的质量体系对固体废弃物的综合利用评价、水泥产品的质量的检测和重金属含量的质量控制。

2 特种水泥评价体系

特种水泥作为具有某种独特性能，适合特定用途并发挥特殊作用的功能水泥品种，对其品质指标的要求更为严格和苛刻。水泥行业原有的检测技术和设备已不能满足要求，必须依据相关标准和规范，通过检测仪器设备的建设和研究、人员的培训和管理、检测项目的研究、资源的整合和共享，针对特种水泥的特殊性能表征和我国水泥窑协同处置固废及危废技术现状，建立一套完整的综合体系，进行特种水泥性能和固体废弃物的利用评价、水泥产品的质量检测和重金属含量的质量控制。

围绕特种水泥，国家水泥质量监督检验中心（以下简称“中心”）正在建设检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合评价体系。中心自创办以来，一直致力于水泥、原材料及水泥产业相关链的品质评价检测服务，承担了通用和特种水泥及水泥熟料品质指标检验，水泥原燃材料、混合材、各类工业废渣、混凝土外加剂、水泥及粉状物料的颗粒级配等委托检验，煤的工业分析、煤的发热量、成分检测，水泥对比验证、新产品鉴定、生产许可证检验，水泥产品质量争异、纠纷与事故最终仲裁检验，水泥包装袋检验与质量评定，水泥及水泥熟料、混合材中水溶性六价铬含量检测，水泥窑协同处置固体废物技术规范及水泥胶砂中可浸出重金属检测等业务。中心是国内建材行业的权威检测机构，也是国内建材领域业务门类最齐全、综合实力最强的测试研究机构之一，拥有了在建材检测领域领先的检测、表征、评价和认证服务能力。

为了更好地实现水泥生产协同处置固废的同时保证特种水泥品质要求，中心对待处理的固废和熟料进行相关的检测，做到按类按量处置，建立了完善的化学检测、物理检测和结构微观检测体系，对涉及海洋工程用海工硅酸盐水泥、核电工程用低热和中热硅酸盐水泥、油气开采工程用油井水泥、抢修抢建和道路工程用硫铝酸盐水泥等特种水泥的各种物理性能、化学性能、物理化学性能进行评价，分析其检测数据与性能的关联性，提出一些新的性能指标，创新和提高检测的深度和水平，建立检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合体系。

建设先进的检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合体系，可以衔接材料生产和应用环节，解决材料性能测试评价和演示验证瓶颈问题。中心通过增加检测设备、扩充实验室面积、提升检测分析仪器技术指标、加大研发力度，满足行业的特殊应用需求，提升技术水平，增强核心竞争力，引领特种水泥领域检测和检测分析仪器的技术进步与创新。中心完善了与国际先进水平接轨的检测方法和标准，增强了我国特种水泥检测评价和生产性服务水平与能力，并借助大数据、互联网和人工智能技术完成了特种水泥检验认证和企业诊断服务体系的搭建与试运行，初步形成了与国际知名企业对标的特种水泥测试评价服务网络体系，并与主中心、相关行业中心、区域中心实现数据对接和共享，为特种水泥产业的快速发展提供了技术服务和支撑。

中心利用本身在特种水泥方面的技术优势，通过标准引领、科技引导以及行业推广等多种方式有利于做出客观公正的特种水泥测试评价结果并将综合评价体系推向行业内的用户。为了加强技术支持，中心与相关领域的高校，专家和重点实验室签署了合作协议，为建立检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合体系进一步巩固了理论依据。通过依托行业技术骨干，包括从事产品研发、质量监督、认证机构的专家学者，并联合同行其他相关测试评价服务机构，以市场需求为引导，共性支撑为指导，完善特种水泥的化学及矿物组分、物理性能、微观结构、耐久性能等测试评价方法及标准体系，提高专用测试评价仪器、装备和设施的开发能力与保障水平，建设特种水泥测试评价数据库、“远程”检验认证服务体系，开展特种水泥测试、模拟验证、应用评价等公共服务。目标是维护和提高特种水泥及水泥基材料的质量，促进产品创新和检测体系建设。

在建设特种水泥综合评价体系的基础上，中心还为全国分析检测人员提供了技术能力培训，通过举办全国检验大对比活动和检验职业技能大赛等，加强培训和技术交流工作，建立完善、系统的技术培训中心。中心建立了完善的销售和售后技术支持体系，并利用互联网业务平台、信息化手段收集客户反馈信息促进新产品的研究开发，提升产品技术水平，提高服务效率，变革服务模式，从而更好地贴近市场，服务客户。

3 特种水泥产品质量分级

特种水泥产品质量分级是中心承担的中国石化易派客电子商务平台课题，针对特种水泥起草的管理办法和产品质量评价细则，现已在网上公布。通过对以下4方面内容进行审查，进行特种水泥产品质量分级“质量经营能力主要考察包括企业资质、装备水平、生产能力、财务状况、经营业绩、售后服务等内容。质量监管能力主要考察包括企业质保体系、质保人员、过程控制、检验测试能力等内容。质量发展能力主要考察包括企业研发能力、标准化水平、国际竞争力等内容。实物质量水平主要对产品各项性能指标进行测试，量化评价产品质量水平。”

以下以油井水泥为例阐述特种水泥产品质量分级。油井水泥是专用于油气开采工程时，起胶结封固注井套管与周围的岩层作用的一种特种水泥。油井水泥注入时应具备适宜的流动性和密度，注入后具备较快的凝结速度，硬化后性能稳定、耐渗透、耐腐蚀。油井水泥能够解决地层内油、气、水互相串扰的问题，保证油井内油气顺利流向地面。

3.1 油井水泥质量分级细则

油井水泥的质量分级细则是通过对油井水泥生产企业进行现场审查和对油井水泥进行产品性能评价，采用计分分级法，对各项评价指标进行分值设定，根据评价情况得到相应的分值进行产品质量分级。

3.1.1 对油井水泥生产企业的现场审查

对油井水泥生产企业按照公平公正、定量主导的原則进行现场审查，内容包括基本资质审查和生产保障能力评价，不满足其中任何一项将予以否决。

对油井水泥生产企业进行的基本资质审查包括：①审查油井水泥生产企业的基本要求：针对企业的营业执照、税务登记证、组织机构代码证等资质材料进行审核；②审查油井水泥生产企业的财务状况：针对企业纳税人资格进行审核，需提供3个月的国税纳税证明复印件；③审查油井水泥生产企业的资质证书：企业应通过ISO9001质量管理体系认证且在有效期内，生产许可证在有效期内且包含被评价油井水泥品种。

对油井水泥生产企业进行的生产保障能力评价包括：①评价油井水泥生产企业的生产能力：对企业上一年度产量、均化设施、粉磨系统和熟料生产线进行评价；②评价油井水泥生产企业的检验能力：对企业检验人员的配备和技术素质进行评价，对企业检验设备的检定证书或经确认的检验校准证书进行评价；③评价油井水泥生产企业的质量保证：对企业关键原材料/器件的采购控制程序、技术指标、记录、采购商情况等进行评价，对企业生产过程的作业指导书、生产环境、产品认证评价指标等进行评价，对企业产品质量的可追溯性包括程序文件或相关规定进行评价，对企业质量管理及检验人员熟悉和了解产品检验的要求、方法、判定的程度等进行评价；④评价油井水泥生产企业的国际竞争力：对企业获得的国际资质认证和国际市场销售业绩进行评价；⑤评价油井水泥生产企业的研发创新：对企业的研发人员、研发机构、获奖、专利情况进行评价。

3.1.2 对油井水泥产品进行性能评价

对油井水泥生产企业完成现场审查后，对油井水泥产品性能按照国家标准进行评价。应测试油井水泥的产品性能例如稠化时间、抗压强度、不溶物等，各项性能指标需满足《油井水泥》（GB10238—2015）的要求，有一项不满足要求对则该品种水泥予以否决。

3.1.3 质量分级

对油井水泥生产企业完成现场审查和对油井水泥产品完成性能评价后，根据得分将油井水泥产品质量分为A、B、C三个等级。

3.2 油井水泥质量分级结果应用

油井水泥质量分级细则是中心组织油井水泥行业相关专家制定的，依据评价细则对申请评价企业进行现场评价和产品抽样检测。现场评审内容主要包括质量经营能力、质量监管能力和质量发展能力，依据相关条款进行打分，完成现场评价后撰写现场评价报告。现场抽取油井水泥样品进行产品质量检测，形成检测报告。整个评价总分100分，现场评价占40分，实物质量检测占60分。总分90分以上得A级，75分以上得B级，60分以上得C级。

2019年，中心完成了嘉华特种水泥股份有限公司、葛洲坝石门特种水泥有限公司等12家企业的产品质量评价工作。

4 结语

通过建立检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合体系，中心形成了一个特种水泥试验和研究基地，组建了特种水泥技术联盟，加强了特种水泥的国内外技术交流和国际标准化合作，进一步提升了特种水泥的研究和性能评价工作，制定了针对特种水泥的各种检测和评价标准，提升了特种水泥的生产质量，研究提出了一些新的性能指标，创新和提高了检测的深度和水平。检测、评价和研究各种特种水泥性能表征的综合体系的建设，将完善我国特种水泥的科研和试验条件，在科学研究、标准制定、国际交流和人才培养等方面都将发挥重要作用。

参考文献

[1] 曾蕴瑶.两河交汇涌起“走出去”猛流——两材重组打造“一带一路”新优势[N].中国建材报，2018—01—29.

[2] 文寨军.我国特种水泥发展历程、现状及发展趋势[J].中国水泥，2013（2）：31—33.