水泥行業應注重混凝土的技術需求

黃文詠

（廈門美益集團有限公司，福建　廈門　361027）

水泥行業應注重混凝土的技術需求

黃文詠

（廈門美益集團有限公司，福建廈門361027）

評論水泥品質的優劣，不能簡單用是否符合產品標準判斷，更重要的是它對水泥混凝土各種性能的影響。本文從使用者的角度評析一些水泥存在的問題，希望水泥行業注重混凝土行業的感受，爭取讓顧客滿意。

水泥；混凝土；使用效果；顧客滿意

0　引言

水泥的使用已有一百多年歷史了，之前水泥與混凝土之間也還相安無事。隨著建筑工程對混凝土的性能要求越來越高和預拌混凝土的出現，混凝土技術也得到突飛猛進的發展。近年來，一些水泥廠過分追求利益，聽不進混凝土行業的訴求，自顧自地提高水泥細度、調整熟料成分、增加混合材摻量、添加水泥外加劑，僅以強度、安定性和凝結時間等滿足 GB 175-2007 為依據生產水泥。可是，水泥畢竟只是混凝土的原材料，一種產品應該更多地考慮其后的使用效果，最終評價水泥的優劣，應以使用它的混凝土為準。

1　水泥混合材與混凝土摻合料

上世紀九十年代中期開始，混凝土裂縫困擾各地的混凝土工程，有人將裂縫歸罪于新興行業的商品混凝土和摻粉煤灰。筆者對此做過調查，1984年廈門一家預制構件廠開始兼營商品混凝土，1986年該攪拌站就已經摻用粉煤灰了，到1995年的十多年間，生產了數百萬方的商品混凝土，未見有裂縫糾紛。筆者認為，混凝土裂縫的出現與水泥顆粒越來越細、C3A 含量增加等因素有關，與 GB 12958-1991《復合硅酸鹽水泥》標準的出現也有關系，是這個標準允許水泥摻加各種工業廢渣。五大水泥中，曾在中國馳騁多年的礦渣水泥現在已經難覓蹤影了，此前倍受水泥廠青睞的粒化高爐礦渣不再受到追捧，鋼鐵廠只好將之磨細后賣給商品混凝土攪拌站做摻合料。此后，連普通水泥也都選擇礦渣、粉煤灰之外的混合材，并大量摻用。其中具有火山灰活性的材料，諸如煤矸石、燒頁巖、燒粘土、煤渣的摻入造成水泥干縮率大，而且火山灰混合材料摻加量愈多，干縮愈大[1]。這也是商品混凝土，包括施工單位的自拌混凝土和農民的自拌混凝土（一般不加減水劑和摻合料）都出現裂縫的主要原因之一。

GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》取消了 GB 12958-1999 允許摻加的粒化精煉鉻鐵渣、粒化增鈣液態渣、粒化碳素鉻鐵渣、粒化高爐鈦礦渣等混合材料以及符合附錄 A 新開辟的混合材料，說明并非有活性的工業廢渣都可以作為水泥混合材使用。因為，有色冶金渣中帶有重金屬、化工廢渣中含有酸性物質、甚至含有有毒物質等潛在危及人體健康安全；冶金廢渣中有的含有方鎂石以及硫化物，影響水泥混凝土的體積安定性等[2]。

從盲目提倡充分利用工業廢棄物作為水泥混合材料，到禁止使用某些對人體健康和水泥性能有害的工業廢渣，不能不說是一個進步。舊標準 GB 175-1999 的 8.3.2 條明確規定混合材料摻加量超過最大限量時為不合格品，只是當時還沒有水泥組分的檢測方法。而新標準 GB 175-2007的 5.1 條明確了通用硅酸鹽水泥的組分，并規范性引用了GB/T12960-2007《水泥組分的定量測定》，該方法可以遏制混合材的超標摻加，還可以遏制混合材的胡亂摻加[2]。然而，GB175-2007 的不合格品判定中卻取消了混合材料摻加量的規定。由于種種原因，我國某些水泥企業存在混合材亂用的現象，具體表現為多摻和亂摻……而摻加的混合材料種類除了通用水泥標準規定的幾種外，還摻加其他不允許的混合材[2]。這種現象在摻合料生產中也有發生，2010年廈門市建設與管理局叫停在預拌混凝土中摻加礦渣粉，并非說真正的礦渣粉不能用，而是有些不法廠商把已經禁止使用的一些工業廢渣冒充磨細礦渣，魚目混珠。檢測發現，有些“礦渣粉”活性指數達不到要求、放射性超標等，主管部門才不得已而為之。

各國水泥的耐久性是通過水泥組分的規定來保證的。因此，水泥組分是水泥品種的界定條件，水泥性能的控制條件和耐久性的保證條件[2]。遺憾的是，在水泥行業，多摻和亂摻混合材的水泥，現在不是不合格品。制止混合材亂用的現象，對水泥行業來說真是任重而道遠。

2　水泥在混凝土中的使用效果

混凝土是衡量水泥強度檢驗方法好壞的客觀標準，哪種方法檢驗得到的水泥強度更符合混凝土實際，更能反映水泥在混凝土中的使用效果，那種方法就越真實越好[3]。上世紀八十年代中期廈門特區出于建設需要，進口不少水泥，當時在廈門某部屬企業的中心試驗室做了許多混凝土配合比試驗，使人們有機會見識不同水泥在混凝土中的強度效應。筆者選有代表性的幾例匯總分析，如表 1 所示。

表1　水泥實測強度、水灰比與混凝土強度

從 8 種水泥的四個水灰比的 fcu，i/fce平均值看，臺灣和菲律賓水泥強度對混凝土強度的貢獻最大，比值接近 1，在W/C=0.40 時，以當時的技術條件，強度就能接近今天的C60。朝鮮水泥次之。四種國產水泥本身強度不低但混凝土強度不高，其中永安普通 52.5，水泥強度與臺灣和菲律賓水泥相當，雖然在大水灰比時，混凝土強度還不算太低，但平均水平，差距甚遠，序號 8 的平均 fcu，i/fce比序號 1 高出28%（0.992 與 0.775）。

當時，廈門進口一批臺灣某名牌水泥，合同約定驗收采用中國標準，等級是普通 52.5。主管部門從港口貨船上抽樣檢測結果是 524kgf/cm2（舊計量單位），之后應需方要求，又將樣品委托香港某權威檢測機構仲裁檢驗結果是 521kgf/ cm2。后來供方又將樣品委托某檢測機構按臺灣相應標準檢測，合格。因此臺灣水泥廠和香港中間商質疑 GB177 這一檢驗方法，但中方按合同約定提出索賠成功。此后，臺灣和東南亞一些國家的水泥漸漸淡出廈門。

近十幾年來，在國內集中供熱和中小熱電廠領域，循環流化床鍋爐應用發展十分迅速，由此產生的煤灰（也稱為沸騰爐渣）有人將其冒充為 GB/T1596 的粉煤灰。流化床煤灰雖然具有較高的活性，但是，需水性大，后期水泥膠砂的干縮率也增大，尤其是影響到水泥與減水劑的相容性，導致水泥漿體的流動性能下降，經時損失大，隨著用量的增加，影響越顯著[2]。

為了解某廠家的 P?O 42.5 水泥對減水劑的適應性，筆者曾組織用同一個配合比做長達三個多月的跟蹤驗證試驗，除水泥外，其他材料均來自同一批次抽取的樣品，試驗結果如表2 所示。

建立鮑羅米公式進行回歸計算時，將混凝土強度除以水泥強度（fcu，i/fce）的本意就是消除水泥強度波動對混凝土強度波動的影響，當其他條件相同時，同廠家、同品種、同等級水泥的 fcu，i/fce應當是一個相對穩定的數值。然而表2 反映，該水泥的強度無法等比例地左右其混凝土強度，fcu，i/fce極差高達15.8%。這個數據意味著不同時間生產的，假設強度同為51MPa 的這種水泥其相同配合比的混凝土強度可能相差8MPa。如果水泥強度不能正確反映它對混凝土強度的貢獻，則水泥強度是有價格卻無價值的東西。

從表2 還可以看到，混凝土坍落度 1h 經時變化量中，序號 1、4、5、6 坍落度損失太大，序號 12 的拌合物初始階段和易性惡化，序號 10 的坍落度 1h 后損失殆盡，這樣的水泥給使用者造成很大麻煩。

筆者還做過某一檢測合格的 P?O 42.5 水泥對三家減水劑的適應性試驗。摻加任意一種減水劑，不管摻量多大，混凝土拌合物都變得非常黏稠，黏附在鋼板上很難鏟動它，拌合物的黏附力大，難以振搗，對混凝土泵送尤為不利。最近幾年，類似問題多次遇到過，可是以前沒有這種現象，現在的水泥對減水劑的適應性越來越差。究竟在水泥里摻了什么？廠家諱莫如深，造成預拌混凝土企業分析混凝土不合格原因時無從下手，難以采取相應的糾正措施，防不勝防，十分被動。

表2　水泥與減水劑的適應性

3　多功能復合型水泥助磨劑

使用水泥助磨劑的初衷應該是通過它對顆粒表面的物理化學作用，發揮力學效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細度，降低粉磨電耗[4]。然而，一些水泥企業對提產型的助磨劑興趣不大，而是一廂情愿地向增加水泥強度、改變水泥性能等多功能型轉化。

按照 GB/T26748-2011《水泥助磨劑》，摻了助磨劑的技術要求是水泥膠砂抗壓強度相對值不小于 95%；而對水泥混凝土的要求則放得更寬，抗壓強度相對值不低于 90%。由此可以認為，助磨劑對水泥有助磨作用，但可能造成強度降低。可是有些廠家說，他們的大摻量系列專用水泥助磨劑，可使水泥中石灰石摻量達 35%，鋼渣摻量達 30%。還經常在報紙上看到這樣的促銷廣告，緩凝型水泥助磨劑、促凝型水泥助磨劑、增強型水泥助磨劑，甚至有減水增強型水泥助磨劑等。在水泥中添加減水劑，其減水效應可以降低水泥標準稠度用水量和提高水泥膠砂流動度，借此掩飾某些混合材造成水泥需水性增大的不良后果。

預拌混凝土企業是水泥行業的大客戶，他們面對不同的混凝土工程，需對混凝土各種材料及其用量作出相應的變換和調整使混凝土性能滿足設計和施工的要求。例如，水下灌注樁混凝土的凝結時間要長一點，以利于施工操作，地下部分的混凝土構件一般沒有早強要求，凝結時間長一點也無所謂。但是高層建筑物泵送混凝土雖然也要求緩凝，可是不希望凝結時間太長，出于工期要求，混凝土早期強度不能太低。泵送、水下灌注和自密實混凝土對流動性及其經時損失比普通混凝土要求高。長期處于室內干燥 I-A 環境中的混凝土結構構件，當其鋼筋的混凝土保護層 ≤20mm，水膠比＞0.55 時，不應使用礦物摻合料或粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥[5]。可是大體積混凝土為降低水化熱，粉煤灰可以摻到膠凝材料用量的 40%[6]。還有海港工程鋼筋混凝土，磨細礦渣的摻量大于膠凝材料總量的 50% 時，才能明顯的提高混凝土抗氯離子滲透性[7]。一位好廚師常用的是純面粉，至于是做精致的西式糕點還是做饅頭，由他考慮再加什么材料。如果給他的只是加了不知名調料和粗糧的面粉，他將如何滿足眾多食客的不同口味？面粉廠又何必越俎代庖！

一些助磨劑有不同程度的起泡和引氣作用；二甘醇可使水化熱增大；脂肪酸類助磨劑能使水泥有疏水性，拌和時則需仔細攪拌方能濕潤[8]。引氣可能降低混凝土強度；水化熱增大對大體積混凝土不利；疏水性，會對混凝土的攪拌時間提出更長的要求，將影響到生產效率。三乙醇胺是一種傳統助磨劑，而混凝土工程又常將它作為早強劑使用。新版GB 50119-2013《混凝土外加劑應用技術規范》規定，三乙醇胺摻入混凝土的量不應大于膠凝材料質量的 0.05%，因為三乙醇胺等有機胺類早強劑在蒸養條件下會使混凝土產生爆皮、強度降低等問題。而外加劑與混凝土原材料的相容性試驗，又局限在砂漿擴展度經時損失方面，水泥中各種外加劑對混凝土其他性能的不良影響等到發現，為時已晚了。

最近，筆者集團的粉磨廠開始生產水泥，先后使用過一些助磨劑，成分不明，之前的助磨劑供應商總是自夸其產品的增強作用，但混凝土攪拌站對摻這類助磨劑的水泥并不買賬。后來粉磨廠又試用一種提產型助磨劑。兩種助磨劑（A：增強型，B：提產型）對比試驗結果如表 3 所示。

這兩種助磨劑的助磨效果差不多。摻用A助磨劑的水泥雖然 3d、28d 強度都高，但是對混凝土 7d 強度并無早強貢獻（平均：29.3MPa 與29.2MPa），而且混凝土28d 強度低（平均：38.9MPa 與 41.4MPa），坍落度小（平均：186mm與200mm），坍落度經時損失大（平均：32% 與22%）。初步試驗結果不能說 B 助磨劑對混凝土性能有改善，但是可以認為所謂增強型 A 助磨劑的水泥強度是虛高，且對混凝土拌合物和易性產生不利影響。

國內外關于助磨劑對水泥粉磨的作用機理，所得出的結論不盡相同。理論問題尚未解決，實踐更是檢驗真理的唯一標準。據報道，2009年、2011年和2012年，相繼有三家水泥大集團作出全面停用、停用和全面暫時停用助磨劑的決定[9]。看來，助磨劑在水泥行業的質量安全性和使用有效性還有負面反應，而預拌混凝土行業由于不知情，處于無可奈何之中。

表3　兩種助磨劑的對比試驗結果

4　結語

水泥行業超標多摻混合材，不僅是擠占混凝土行業的利益，而且限制了混凝土技術的發揮，影響我國建筑水平的提高；水泥行業亂摻混合材，將危及人體健康安全并對混凝土性能產生不利影響。在助磨劑的幌子下，一些水泥企業鉆標準的空子，投機取巧，使水泥性能與混凝土性能的相關性越來越差。建議水泥行業生產一部分純硅酸鹽水泥且不加助磨劑，讓攪拌站自行考慮各種摻合料和外加劑的配比，以滿足混凝土工程中個性化和差異化的需求。

目前水泥與混凝土雙方互不了解、各行其是、互相誤導、互相不滿[10]。希望水泥行業能夠重溫一下 ISO 9000 的八項質量管理原則之一“以顧客為關注焦點：組織依存于顧客。因此，組織應當理解顧客當前和未來的需求，滿足顧客要求并爭取超越顧客期望”，水泥行業應當多了解其產品在混凝土中的使用效果，注重混凝土行業對水泥的評價，不斷地增強顧客滿意的程度。

[1]中國建材研究院水泥所編著. 水泥性能及其檢驗[M]．北京：中國建材工業出版社，1994：43.

[2] 肖忠明，王昕主編．工業廢渣在水泥生產中的應用[M]．北京：中國建材工業出版社，2009：7，198，196，92，95～97.

[3]姚燕主編．實施水泥新標準技術資料匯編[M]．北京：中國標準出版社，2001：50．

[4] 雷前治．為我國水泥行業節能減排鼓與呼[J]．中國建材報，2008年1月2日：第二版．

[5] GB/T 50476-2008混凝土結構耐久性設計規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，2008：36．

[6] GB 50496-2009大體積混凝土施工規范[S].北京：中國計劃出版社，2009：11.

[7] JTJ275-2000 海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范[S]．北京：人民交通出版社，2001：63．

[8] 林宗壽．助磨劑對水泥性能有何影響[J]．中國建材報，2013(5)：14．

[9] 劉延生．中國水泥助磨劑的由來及現狀[J]．中國建材報，2012(11)：1，2．

[10] 張紅．專家縱論混凝土 (清華大學教授廉慧珍演講) [J]．混凝土世界，2013(10)：36.

［通訊地址］廈門市海滄區東孚鎮鳳山工業區（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

黃文詠（1977-），男，工程師，ISO9001 質量管理體系國家注冊審核員，主要從事預拌商品混凝土的生產與質量管理。