近来关于如何压减水泥产能,中国水泥工业应该如何发展的讨论很热烈,许多人都发表了看法。在此也谈一点个人的认识。
有媒体近期发表的大型水泥企业集团董事长的访谈中,提及需要在水泥产品结构上创新[1]。水泥产品要实现“四化”,即高标号化、特种化、商混化和制品化。其依据是“国际上现在通用的基本上是42.5水泥,占比约50%,剩下的50%是标号更高的52.5和62.5水泥,但在我国32.5水泥的占比却过半”。还有大型水泥企业集团董事长认为“我国现行的水泥标准与欧美等发达国家、甚至大部分发展中国家相比,仍有较大差距,要主动与国际先进水平对标,提升水泥标准迫在眉睫”[2]。这些企业高管认为,只要取消低强度等级的混合水泥,只生产混合材掺量在5%以内的高强度等级硅酸盐水泥,则可压减数亿吨水泥产能。
上述观点表明,这些水泥企业的高管对于国际上水泥生产现状、水泥技术标准体系以及水泥最主要的销售对象――混凝土行业的了解非常有限。
1、ISO标准与我国现行标准的差异
国际上现有两个水泥标准体系,美国ASTM体系与欧洲EN体系。美国标准《波特兰水泥》(ASTMC150/C150M-12)不以强度高低对水泥进行分级,其试验方法与我国现行方法不同,借鉴意义不大。我国现行标准是参照欧洲EN197标准制订的,所用试验方法相同,水泥的强度等级划分相同。负责欧洲水泥标准化工作的CEN/TC51主席和秘书处,同时也负责水泥和石灰的国际标准化工作(ISO/TC74limeandcement)。因此欧洲标准更具参考价值。
现行欧洲标准《通用水泥》(EN197)中,根据混合材的品种和掺量,规定了27个水泥品种。这远比中国标准详细。在这方面中国标准落后于欧洲标准。
在欧洲标准《通用水泥》(EN197)中,规定水泥的强度等级为32.5、42.5、52.5。只有中国标准《通用硅酸盐水泥》(GB175―2007)规定有62.5强度等级。所以“国际上生产62.5强度等级的水泥”的说法是没有根据的。在中国62.5强度等级的水泥并没有实际生产的产品。如果没有实际的生产与应用,标准中的相应内容就没有存在的价值。因此在标准中规定62.5强度等级是先进抑或落后确有必要探讨。
所以我国水泥标准与欧美等发达国家相比,其差距不在强度等级,而是品种的细化方面。对于同一品种的水泥,我国标准的技术水平与国际是相同的。
我国现行的水泥标准只能规范水泥生产过程的稳定性和均质性,不能反映水泥的使用性能。随着混凝土技术的发展,采用现行水泥标准规定的检测方法得到的性能,越来越不能反映水泥的实际使用状况。我们应该学习美国的经验,制订以性能为导向的水泥标准[3]。
2、我国能否生产62.5或72.5强度等级的硅酸盐水泥
为什么水泥企业不生产现行国家标准有规定的62.5强度等级的硅酸盐水泥?除了市场原因外,水泥生产本身也存在困难。为了生产62.5强度等级的硅酸盐水泥,需要熟料强度达到65MPa以上,这需要增加C3S的含量。现在新型干法窑生产的硅酸盐水泥熟料,其C3S的含量在50%~60%范围内。如果进一步增加C3S含量,则需要非常优质的石灰石,这种资源很稀少。生料中碳酸钙含量提高后,硅、铝、铁组分的调整范围减小,使生料配料困难。高C3S含量的熟料对于烧成条件的变化很敏感,控制参数稍有变化,熟料品质就有很大变化。高强水泥的强度的经时损失大,存储时间稍长,强度就可能不达标。十余年前,国家投入3000万元科研经费开展高性能水泥的研究,其主要内容就是研究高C3S含量的水泥熟料的生产与应用。这个项目的实验室研究取得了成功,但并没有实现工业化应用。我们掌握了高C3S含量的水泥熟料的生产技术,工艺装备也有,但不实际生产,就是因为市场不接受这种产品。水泥厂如果生产这种成本高、市场推广难的产品,将把自己引入死胡同中。
即使使用高强熟料生产62.5强度等级及以上的硅酸盐水泥,也需要增加水泥的细度。高细度的水泥,其水化放热量大,放热速率快,与外加剂的适应性不好。用这样的水泥配制高强混凝土,用于浇筑大体积的梁柱构件,后期强度增长率低,易产生温度裂缝,其效果并不好。在有耐久性要求的混凝土工程中,对于水泥的要求常常明确规定,不得使用R型早强水泥,水泥中C3A含量须小于8%。住建部与工信部2014年联合颁布的《高性能混凝土应用技术指南》指出,配制高性能混凝土所用水泥的比表面积不宜超过350m2/kg。土木工程领域已经认识到,使用高C3S、高C3A含量与高细度的高强早强水泥,对于提高混凝土结构的耐久性没有益处。希望水泥行业也了解并认同这一观点。
3、发达国家的主流水泥产品是什么
根据德国水泥协会的年报,在2013年,德国销售了2472万吨水泥,其中混合材掺量在5%以内的CEMⅠ型波特兰水泥713万吨,占28.8%;混合材掺量在6%~31%的CEMⅡ型波特兰混合水泥1185万吨,占47.9%;矿渣含量高于32%的CEMⅢ型矿渣水泥550万吨,占22.3%;CEMⅣ型火山灰水泥和一些特种水泥24.1万吨,少于1%[4]。
在2011年德国销售的2622万吨水泥中,32.5强度等级的水泥占36.9%,其中早强型水泥占29.5%,普通型水泥占7.4%;42.5强度等级的水泥占50.0%,其中早强型水泥占26.0%,普通型水泥占24.0%;52.5强度等级的水泥占13.1%,其中早强型水泥占9.0%,普通型水泥占4.1%[5]。
从以上数据可见,欧洲主流的水泥产品是42.5强度等级的CEMⅡ型波特兰混合水泥,类似于我国的P・O42.5普通硅酸盐水泥。32.5强度等级的水泥用量也很大,而52.5强度等级的水泥用量不多。这种水泥产品结构与我国目前的水泥产品结构很相似。因此我国目前的水泥产品结构是合理的。
从水泥产品的结构与用户需求出发,借鉴国际标准,在我国的通用水泥标准中应该保留32.5强度等级,取消62.5强度等级。
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