丁抗生
(建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所,北京 100024)
不少商品混凝土企業(yè)有切身體驗(yàn),水泥性能是合格的,用之于混凝土則有時會表現(xiàn)出不正常,主要是初期水化性狀不良,拌合物稠化、凝結(jié)過快,諸如此類。追究這種現(xiàn)象的成因,人們找到了幾大“元兇”,或是水泥調(diào)凝石膏未用天然二水石膏而用了工業(yè)副產(chǎn)石膏及硬石膏之類,或是水泥堿含量高,或是水泥(熟料)C3A 含量高,或兼而有之。就這些“元兇”都提出了“訴求”。面對這個問題,通常納入高效減水劑與水泥的“適應(yīng)性”的范疇尋求解決。但不同商品混凝土企業(yè),面臨不同的水泥,處理“適應(yīng)性”的技術(shù)能力不同,一般似乎都未能掌握全盤應(yīng)對技術(shù),不能順利解決問題。尤其是對“元兇”在于石膏的情況更束手無策。以致不少人聽說某水泥用的是工業(yè)副產(chǎn)石膏,就有點(diǎn)談虎色變,并因此形成頗多支持的“訴求”——要求水泥用二水石膏作調(diào)凝劑。
這里反映的,其實(shí)是水泥初期水化進(jìn)程調(diào)控這個重大問題的一個側(cè)面,有必要對問題作全局性的認(rèn)識,再考察各個側(cè)面,就有頭緒、不迷茫了,應(yīng)對具體問題才能實(shí)事求是、合理處置。
眾所周知,熟料礦物C3A 水化極快速,不進(jìn)行調(diào)控的話,將使水泥速凝,拌制的混凝土將來不及應(yīng)用就凝硬了。于是找到了添加石膏磨制水泥的技術(shù)途徑。利用“石膏與C3A 的水化產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)生成鈣礬石,鈣礬石屏蔽著內(nèi)層未水化的C3A,阻滯其水化,……”這么一個頗有些復(fù)雜而又巧妙的機(jī)制,硬是造就出了一種水泥初期水化受調(diào)控的“正?!边M(jìn)程,這個進(jìn)程中呈現(xiàn)有一段時間的水化停滯期,然后在C3S 也加入水化進(jìn)程后,水泥恢復(fù)全面水化狀態(tài),進(jìn)入凝結(jié)硬化。凝結(jié)前的停滯期則正好提供了一段適當(dāng)?shù)氖┕r段,用來進(jìn)行正常施工。在這個石膏調(diào)凝的復(fù)雜機(jī)制中,有幾個前后銜接的反應(yīng)過程,各受到一些控制環(huán)節(jié)的制約,建立了一些平衡或失衡的關(guān)系。因此,許多因素,包括C3A 的固溶結(jié)晶狀況、不同品類石膏溶解性能的差異、堿及其他成分的存在狀況等等,都對進(jìn)程和結(jié)果狀況有重要影響,商品混凝土關(guān)注到了這些因素,提出訴求,也不無道理。好在盡管不同水泥企業(yè)生產(chǎn)的水泥都是個性化的,材質(zhì)不可能全同,但都綜合協(xié)調(diào)了左右水泥初期水化機(jī)制的因素,實(shí)現(xiàn)了水泥初期水化進(jìn)程的正常受控,這就是水泥的凝結(jié)時間(還有安定性)符合水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的意蘊(yùn)。
不言而喻,這里的正常水化進(jìn)程是既定水泥在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測條件下的“標(biāo)準(zhǔn)”表現(xiàn),猶如人們的“標(biāo)準(zhǔn)像”。水化的背景條件若有改變,水化表現(xiàn)或多或少會有相應(yīng)改變。通常,性能正常、合格的水泥,拌制傳統(tǒng)塑性混凝土,背景情況改變都不會很大,混凝土的初期水化進(jìn)程應(yīng)該都保持正常。但是,如果是拌制現(xiàn)代商品混凝土,混凝土都是摻用外加劑和摻合料的,像最常用的萘系高效減水劑就或高或低地含有Na2SO4成分,膨脹劑或是硫鋁酸鈣型或是游離f-CaO 型,摻合料的潛在活性都等待著堿激發(fā)和硫酸鹽激發(fā)進(jìn)行次生水化反應(yīng),這些無疑是極大改變著既定水泥的水化背景;加之商品混凝土多是高流動性的,所要求的水化進(jìn)程狀態(tài)并不以塑性為標(biāo)準(zhǔn),即使混凝土的水化宛如水泥般“正常”進(jìn)行,也并不符合要求;這一切都將打破原先由水泥自身建立的正常水化“秩序”,要求重新建立該既定混凝土正常水化的“新秩序”。這是商品混凝土提出的新任務(wù),理應(yīng)由商品混凝土承擔(dān),水泥沒有額外承擔(dān)的義務(wù)。按商品混凝土性能要求,實(shí)現(xiàn)商品混凝土生產(chǎn),這是商品混凝土技術(shù)的體現(xiàn),在施用商品混凝土技術(shù)解決問題之前,試拌的混凝土呈現(xiàn)各種不良表現(xiàn),都不足怪,“辨癥施治”,施用技術(shù)手段解決問題,就是正理。把解決問題之前的商品混凝土的不正常水化現(xiàn)象歸咎于水泥,提出種種“訴求”,有些推諉責(zé)任,不合情理。水泥的責(zé)任只限于保證提供的水泥性能合格、正常,并且充分地提供該水泥的詳盡生產(chǎn)技術(shù)資料。解決商品混凝土配制的技術(shù)問題應(yīng)由商品混凝土自行擔(dān)待。
水泥通過恰當(dāng)施用石膏,合理調(diào)控水泥早期水化機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了水泥早期水化的正常進(jìn)程。商品混凝土在復(fù)雜得多的背景情況下來重新調(diào)控混凝土的初期水化進(jìn)程,但仍然是以“水泥式的機(jī)制”為施為對象,當(dāng)然還有“減水劑”、“調(diào)凝劑”等的作用機(jī)制及相應(yīng)技術(shù)手段等可資利用。這應(yīng)該是商品混凝土技術(shù)的“看家本領(lǐng)”,且足夠完備的。
事實(shí)上,多年前陳建奎教授就提出了“欠硫化現(xiàn)象”,大致就是水泥用工業(yè)副產(chǎn)石膏之類作調(diào)凝劑,因石膏溶出速度偏低,商品混凝土水化表現(xiàn)反常的情況?!扒妨蚧币约捌渌c堿、C3A 相關(guān)的問題,他都放在水泥與外加劑(超塑化劑)相互“適應(yīng)性”(“相容性”)的范疇內(nèi),通過超塑化劑的配方設(shè)計,系統(tǒng)地予以解決了。
不過陳建奎教授的超塑化劑配方以及商品混凝土全配比設(shè)計軟件還是專利技術(shù),在商品混凝土界的普及面還很有限;商品混凝土的新發(fā)展,包括聚羧酸系新一代高效減水劑的應(yīng)用之類,也待更切實(shí)無誤地納入系統(tǒng)軟件之中;其他來源的“復(fù)配”技術(shù)有類似情況;總體而言,還未有規(guī)范化的、公認(rèn)和通用的一套技術(shù)在商品混凝土企業(yè)中得到普遍運(yùn)用,不少商品混凝土企業(yè)應(yīng)對嚴(yán)重欠硫化等問題的技術(shù)能力或有不足。能夠?qū)捜菀欢螘r間,讓商品混凝土業(yè)抓緊普及、提高、完善技術(shù)教育,同時暫且減免一些帶給商品混凝土生產(chǎn)的困擾,目前還是有現(xiàn)實(shí)需要的。而從困擾的源頭去看,想要減少C3A 和堿含量并不現(xiàn)實(shí),水泥企業(yè)可以緩手的事,就是對工業(yè)副產(chǎn)石膏和硬石膏等的限用,這也是對商品混凝土困擾最烈、解決最難的事端。
綜合上述,筆者認(rèn)為已闡明了水泥和商品混凝土水化初期進(jìn)程調(diào)控的分野;原則上講,商品混凝土是應(yīng)該自行解決調(diào)控技術(shù)問題,不應(yīng)限制水泥對工業(yè)副產(chǎn)石膏和硬石膏等的成功利用的;但是,目前商品混凝土企業(yè)還有些欠缺技術(shù)能力,需要水泥給些照顧,要求水泥企業(yè)暫且不用或少用這類石膏的訴求,還是值得考慮和采納的。
水泥制成使用助磨劑提高粉磨效率,本來是個積極措施,也是允許的,其使用的限制正是不得從其他方面影響水泥的品性。但是,目前有一些人偏要犯禁,借助磨劑之名,冠上“激發(fā)”、“改性”、“增效”等前綴,推銷販賣其“專利”性的產(chǎn)品。其實(shí)質(zhì),不過是把石膏礦渣水泥、石灰燒粘土水泥等過去稱為無(少)熟料水泥的堿激發(fā)、硫酸鹽激發(fā)、乃至氯鹽激發(fā)等技術(shù),以及混凝土減水劑、早強(qiáng)劑等技術(shù),挪用到水泥中,借以增加礦渣、煤渣等混合材在水泥中的摻用量,而又能造成水泥性能(主要是早期強(qiáng)度)“合格”的表象,把這種偽劣水泥蒙混進(jìn)入市場出售,牟取不義之財。當(dāng)然,這是得到個別水泥廠的合謀、配合的,都是“明知故犯”。要說,無論是把硅酸鹽水泥與其他種類的水泥混合,還是往硅酸鹽水泥中摻加除混合材、調(diào)凝石膏、以及允許少量使用的經(jīng)核準(zhǔn)的助磨劑之外的一切化學(xué)外加劑,都是標(biāo)準(zhǔn)明令禁止、不能被容許的。這些所謂的高效助磨劑都是成分保密的,使你弄不清楚到底是什么名堂,對水泥做了哪些手腳,使水泥用戶難以去認(rèn)清和防止?jié)摬氐奈kU。這種偽劣水泥當(dāng)然遲早會暴露出品質(zhì)問題乃至造成混凝土工程質(zhì)量事故,但未必能被查究出來,這也是有些人敢于制偽的原因之一。但是,惟其難作事后追究,就更有必要事前嚴(yán)防,要強(qiáng)調(diào)防止在助磨劑的包裝下往水泥中摻加外加劑的違規(guī)行為,保證水泥品質(zhì)的“純潔性”和性能的“真實(shí)性”。補(bǔ)充說明一下,如果真的有什么新產(chǎn)品新技術(shù),能夠改善、增進(jìn)混凝土的性能而絕不暗藏危害的,盡可以作為商品混凝土的技術(shù)開發(fā)內(nèi)容提供出來,經(jīng)受得住科學(xué)驗(yàn)證的話是不會被埋沒的,就像曾經(jīng)被視為“水泥桿菌”的鈣礬石,在透徹掌握其機(jī)理后得以開發(fā)出膨脹劑一樣,科學(xué)技術(shù)是允許創(chuàng)新的,但必須是站得住腳的真創(chuàng)新,盜用混凝土減水劑、早強(qiáng)劑等技術(shù),像化名“凝石”之類的忽悠,則不能被通融。
關(guān)于禁用假冒助磨劑之類,商品混凝土界和水泥界都早有一致共識,當(dāng)前要做的是堵塞執(zhí)行中的漏洞,一旦鑿實(shí)有違規(guī)事件,立即予以揭露。
附帶說一下,與高效助磨劑有“異曲同工”之“妙”的,在商品混凝土的摻合料供應(yīng)中,也有摻加“活化”、“增強(qiáng)”、“激發(fā)”外加劑的,尤其是做成所謂復(fù)合的優(yōu)質(zhì)摻合料,更易于做手腳。有的是商品混凝土企業(yè)自己這樣做,應(yīng)給予提醒,莫要自誤;有向商品混凝土企業(yè)推銷的,則應(yīng)告誡,莫要誤人。總之,對于假托摻合料販?zhǔn)厶摷傩艿氖吕?,?yīng)按禁用假冒助磨劑一樣,給予抵制。
水泥原料石灰石和粘土含長石類雜質(zhì),給熟料(水泥)引入了堿。水泥生產(chǎn)是討厭堿的,尤其是預(yù)分解窯,有堿循環(huán),會形成粘掛、堵塞,需要旁路放風(fēng),窯灰又不好處理,還得回?fù)竭M(jìn)水泥,水泥的堿含量高了,對性能又弊多利少。這樣,在燒成中,就要控制硫酸鹽化度以平衡堿含量,調(diào)節(jié)C3A 中堿的固溶情況;在制成水泥時,更要調(diào)控參數(shù)(石膏形態(tài)和摻量、細(xì)度,窯灰和混合材摻量等)以使水泥凝結(jié)正常,安定性合格。水泥中堿和硫總是關(guān)系密切,在同一個機(jī)制中保持平衡,一并實(shí)現(xiàn)“安定和諧”。由水泥到商品混凝土,水化背景情況有很大改變,水泥含堿量高和石膏溶出量低等問題又會重新呈現(xiàn)出來,這時又需要用商品混凝土外加劑技術(shù)再次進(jìn)行調(diào)整處理,大致是調(diào)控超塑化劑的復(fù)配配方,增減點(diǎn)硫堿(R2SO4)之類,重建水化液相中的C3A-SO3平衡和[R+]+[Ca2+]/[OH-]間的平衡關(guān)系,實(shí)現(xiàn)混凝土正常的早期水化進(jìn)程,這個進(jìn)程中稠化、凝結(jié)都更放緩了些,以符合對混凝土流動性更高的要求。這些和前面第5 節(jié)講的其實(shí)是同一回事,同樣的意思。
除此之外,水泥堿含量與混凝土的堿—集料反應(yīng)有關(guān)聯(lián),這是確鑿無訛的。好在這種“過街老鼠”著實(shí)罕見,警惕了,預(yù)防著,必要時選用低堿水泥,就行了。還有一種說法,認(rèn)為水泥堿含量高增大混凝土開裂危險,降低耐久性能,國外專家有這種考察結(jié)論。已知水泥含堿量高確實(shí)對安定性不利,但安定性合格,后來的耐久性仍然要大打折扣?則尚缺乏機(jī)理解說及有力論證,不足以使人信服。所以,普遍性地要求限制水泥含堿量,巴不得都是低堿水泥,恐怕是過分了,既無必要,也無可能。
其實(shí),水泥廠多半是向往生產(chǎn)低堿水泥的,工藝平衡,品性優(yōu)良,何樂而不為?!可惜原料使然,含堿量高上去了,能不用它?通過技術(shù)措施,能維持生產(chǎn)流程工況正常,制出品性合格的熟料和水泥,含堿量是高點(diǎn),又還能怎樣要求呢?隨著水泥原料資源的日漸枯竭,品位降低,過去敢不用,今后就得用,總體趨勢水泥含堿量將走高。對混凝土來說,水泥含堿量高點(diǎn)低點(diǎn)通常不礙事,是好用或可用的,特殊情況下,講究一次,購買低堿水泥來用,就可以了。不同水泥廠家,原料不同,水泥含堿量自會不同,從市場上尋購低堿水泥,并不困難。
總之,筆者認(rèn)為,在一些文章中,對水泥含堿量偏高的危害說得有些夸張;商品混凝土技術(shù)應(yīng)對含堿量等問題有一套綜合性的處理方法,歸納在超塑化劑的復(fù)配配制技術(shù)中,行之有效;防范堿—集料反應(yīng)等特殊情況下,可以選購低堿水泥用;有了這幾條,一般性的要求限制水泥含堿量,就沒有必要了,反顯得缺乏(水泥)生產(chǎn)觀念,也不可能被采納。
對混凝土的各種性能或表現(xiàn),分析成因和影響因素,經(jīng)常可追溯到水泥熟料礦物成分上說事。突出的有兩件,一是大體積混凝土防止溫度應(yīng)力造成開裂,探究到水泥水化熱的釋放,分辨各熟料礦物成分的表現(xiàn);二是探究水泥與高效減水劑的相互“適應(yīng)性”(“相容性”),分辨各熟料礦物成分的不同吸附效果。其他還有從水化物漿體自收縮大小考慮;從水泥石脆性或韌性大小考慮;從抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)弱考慮;乃至從強(qiáng)度發(fā)展和耐久性考慮認(rèn)為早強(qiáng)型不如晚強(qiáng)型等等。諸多探究都似乎顯示,熟料礦物中C3A 的表現(xiàn)最為不良,其次是C3S,最表現(xiàn)良好、不惹是非的是C2S,由此引申出的結(jié)論似乎是要顛覆熟料礦物組成的高C3S、高C3A 模式,要推薦貝利特熟料、高鐵熟料了,也確實(shí)有人是這樣提議了。怎么說呢?!筆者認(rèn)為,在這些追究中,基本上都體現(xiàn)著同一種邏輯思維:“你看,水化了,產(chǎn)生出水化的新狀態(tài),狀態(tài)繼續(xù)變化著,呈現(xiàn)出方方面面的現(xiàn)象,說不準(zhǔn)哪個方面會出現(xiàn)問題,追究問題發(fā)現(xiàn)當(dāng)然都是水化惹的禍,而主導(dǎo)水化的就是問題的主因。如果不水化就什么問題也沒有,沒介入水化的也沒責(zé)任。”這不很像是“干活的有錯,不干活的免咎”的邏輯嗎?這種邏輯中有片面性和表面性,但容易迷惑人。C3A 在水泥水化中是“先鋒隊”,主導(dǎo)著初期水化性能,造出種種結(jié)果,是不能從中分辨正誤是非的。就拿使水泥漿快速增稠來說,C3A 水化快,增稠快,C2S 不水化,不增稠,于是C3A 造成坍損,C2S 不造成坍損,從減少坍損衡量,水泥中宜含C2S 不宜含C3A。能夠這樣分析歸納嗎?!要問,試想,若無C3A 的水化增稠,即使是讓C3S 來領(lǐng)軍水化,也將是水泥拌合幾個小時后才有明顯的水化動靜和狀況。在這幾個小時內(nèi),混凝土能經(jīng)歷靜置而不嚴(yán)重離析泌水抓底嗎?這種樣子的混凝土該如何澆注成型?待到稠化程度與原來C3A 水化者仿佛時再施工?那排斥C3A 又有什么意義,排斥與不排斥C3A 又究竟利弊如何?倘或更極端化,真要是C2S 當(dāng)家的水泥,那能用嗎?!所以,說到底,當(dāng)前的一切,從水泥性能標(biāo)準(zhǔn)到混凝土的施工進(jìn)度,都是以水泥企業(yè)普遍采用、大同小異的熟料礦物組成方案為基礎(chǔ)搭建起來的,水泥的水化模式基本一致,就是C3A “打先鋒”,主導(dǎo)初期水化進(jìn)程和狀態(tài);C3S 隨即跟進(jìn),“接掌帥印”,長期“主持大局”;C4AF“打邊鼓”;C2S 起“殿后”作用。這種格局是歷史和實(shí)踐造成的,行之有效又穩(wěn)定少變。暫時還看不到有更好的格局可以取代它。至于進(jìn)行分析研究,從整體格局或局部細(xì)節(jié)上“指點(diǎn)江山、激揚(yáng)文字”評說“是非得失、成敗臧否”,那也很自然和必然,科學(xué)技術(shù)總是發(fā)展的嘛。
回到對熟料礦物組成進(jìn)行評說的話題上來,“成也蕭何,敗也蕭何”,若非顛覆C3A主導(dǎo)初期水化的模式,但精細(xì)考察個中利弊,用以指導(dǎo)商品混凝土生產(chǎn),還是需要的。實(shí)際上,除了大壩工程的確選用特定熟料礦物組成和水泥組成的專用的大壩水泥之外,通常的大體積混凝土,多半還是采用普硅P·O 水泥,頂多選擇C3A 相對稍低的品牌,但大力采用多摻摻合料、組成適宜的配合比、限制和降低原料溫度、組織適宜的工藝(澆注方法,保溫養(yǎng)護(hù)等)、布置測量溫度和水冷降溫設(shè)置等綜合措施,再經(jīng)過切實(shí)的熱工計算,驗(yàn)證預(yù)期的溫差在允許限度內(nèi),最后按全部計劃認(rèn)真實(shí)施,就都大功告成了。這里大家都沒有直接去限定水泥的C3A 含量,但做得都正確、成功,值得玩味。
眾所周知,水泥熟料的礦物組分方案,像含堿量一樣,是由原料、工藝條件、性能追求三方面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的結(jié)果。預(yù)分解窯燒成工藝,提供了迄今最強(qiáng)有力的燒成能力,但原料條件制約著生料配料方案,不是想怎么燒就能怎么燒的,現(xiàn)在的熟料率值,未必比過去濕法長窯時代有多大改變,那種說當(dāng)今水泥廠無限制地追求提高C3S 和C3A 含量的情況并不真實(shí)。實(shí)際情況反而是因?yàn)樗嘣鲜沂驼惩临Y源品位下降趨勢,熟料C3S 和C3A 將呈減少趨勢。當(dāng)然,絕大多數(shù)水泥廠會努力維持高C3S 和較高C3A 的熟料組成,因?yàn)榫C合平衡各種組成方案在熟料燒成工藝和水泥性能表現(xiàn)兩方面的利弊得失后,公認(rèn)為高C3S 和較高C3A 最為可取。至于C3S 和C3A 取值多少?則主要取決于原料。C3A 取得“二號”地位的原因主要不是早強(qiáng)性能,而是其水化“先鋒”的性能。這也不光是因?yàn)樗焖伲撬c石膏、堿等等成分構(gòu)筑了一套可調(diào)節(jié)其水化的反應(yīng)機(jī)制,通過這種有些復(fù)雜的機(jī)制,恰當(dāng)?shù)厥笴3A主導(dǎo)的水泥初期水化進(jìn)程符合混凝土生產(chǎn)應(yīng)用的工藝要求,同時也提供了對水泥中C3A、堿、石膏等含量和狀態(tài)發(fā)生變化時的包容能力,穩(wěn)定水化進(jìn)程少受干擾。這是個巧奪天工的有用機(jī)制,在商品混凝土技術(shù)中仍然被有效利用。這一番議論前面已經(jīng)說過,這里又反復(fù)地說,意在提請領(lǐng)悟這種商品混凝土技術(shù)的關(guān)鍵性的立足點(diǎn)。同時也以水泥生產(chǎn)觀點(diǎn)指出:設(shè)想出理想的熟料礦物組成,想讓水泥廠去采納,是不現(xiàn)實(shí)的。
最后,對本節(jié)開始處提到的水泥和高效減水劑的“適應(yīng)性”或“相容性”概念,談點(diǎn)看法。直接了當(dāng)?shù)卣f,對這個概念的現(xiàn)行定義和應(yīng)用的若干說法,筆者感到難以理喻,認(rèn)為說法不妥。本來水泥水化,拌合水一部分成了水化物的結(jié)合水,一部分成了水化物聚集結(jié)構(gòu)的束縛水和吸附水,剩下的游離水漸少,漿體變稠、凝結(jié),拌合物流動性變差、喪失。高效減水劑通過吸附—屏蔽—分散—解聚—釋水—降粘的作用機(jī)制,改變拌合水分的分劃,重建拌合物流動性的格局。這里對水泥和減水劑的相互關(guān)系說得夠清楚了。C3A 水化、稠化快,需要減水劑的作用來維持流動性,吸附足夠量的減水劑后達(dá)到目的;C2S 幾乎不水化,無須引入減水劑作用“釋放”游離水(水本來就未被束縛)。結(jié)果卻說C3A 與減水劑“相容性”差,C2S 與減水劑“相容性”好,令人費(fèi)解。照此說法,不妨說說混凝土與減水劑的“相容性”,結(jié)論是不是水泥與減水劑“相容性”最差,石子與減水劑“相容性”最好?不是嗎?!常規(guī)概念,喻如治病救傷要輸血,需要血型相匹配,不匹配不能輸,這叫“不相容”;血型可配合(包括O 型供血有普適性),按需要多輸些或少輸些,都叫“相容”,不會是少輸者叫“相容性好”,多輸者就“相容性差”了。反觀商品混凝土界現(xiàn)在對與減水劑的“相容性”的說法,是否意蘊(yùn)錯亂,叫人莫明其妙?這樣得出的評判,如C3S“相容性差”,C2S“相容性好”之類,有什么正確性?想是誤導(dǎo)視聽。
以上,筆者就商品混凝土對水泥的主要訴求事項(xiàng)梳理分類、辨析判斷,一一給出了解說。筆者不存理想水泥標(biāo)樣的臆想,只求水泥和商品混凝土行業(yè)在彼此尊重“核心利益”方面做到協(xié)調(diào)配合、統(tǒng)籌兼顧,避免形成對立和沖突,共謀互利雙贏的發(fā)展。這樣,筆者認(rèn)為,水泥生產(chǎn)采納如下一些做法就是合適的:
熟料生產(chǎn):
根據(jù)原料和工藝條件,繼續(xù)按適宜的率值方案生產(chǎn)熟料,無須改變,無須刻意滿足所謂商品混凝土的要求。
但若愿意變更,也適合于變更的話,不妨把高C3A 含量適當(dāng)降低點(diǎn),高C3S 含量也可稍有降低。原料石灰石和粘土資源的品位下降時,可順?biāo)浦鄹淖兟手捣桨福槐嘏S護(hù)高C3S 高C3A 的熟料生產(chǎn)。
對熟料含堿量,以及其他Cl、S、MgO、P 等微(少)量成分的控制亦隨順常規(guī),無須改變。
根據(jù)市場需要可以組織低熱水泥、低堿水泥、道路水泥等的熟料的生產(chǎn),但不必把常規(guī)生產(chǎn)向?qū)S盟噢D(zhuǎn)移。
水泥生產(chǎn):
水泥制成是當(dāng)前和今后水泥工業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)課題,也是與商品混凝土在核心利益上統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的關(guān)鍵性課題。
水泥廠的粉磨—分級工藝技術(shù)沿節(jié)能—增效方向的發(fā)展將持續(xù)下去。同時應(yīng)規(guī)劃粉磨產(chǎn)品的增多和變化并相應(yīng)改組和增設(shè)粉磨—分級工藝系統(tǒng),使得能夠?qū)崿F(xiàn)多種粉磨產(chǎn)品的并行生產(chǎn)。
水泥生產(chǎn)的前景——為有效和節(jié)約地利用熟料,宜合理組成分粒級熟料組分的配合比。合理組成水泥的連續(xù)級配的分粒級組分的配合比,其細(xì)粒部分由熟料的組合所充擔(dān),其極細(xì)粒部分和粗粒部分由混合材相應(yīng)充擔(dān)。這樣組成的水泥具有較正常的細(xì)度,有科學(xué)的顆粒級配和優(yōu)越性能。這種水泥應(yīng)歸屬于P·O 或P·Ⅱ。
在改產(chǎn)上述水泥之前,也基本上只生產(chǎn)P·O 和P·Ⅱ水泥。除非有大戶長期定單,不生產(chǎn)P·S、P·P、P·F、P·C 等。亦即堅決地只生產(chǎn)混合材用量低的水泥,保證商品混凝土使用摻合料的充??臻g。
同樣堅定地加工生產(chǎn)供商品混凝土使用的摻合料產(chǎn)品,并保證其優(yōu)良性能。
除了單純的助磨劑外,那些還含有激發(fā)劑、增效劑、減水劑、增強(qiáng)劑等成分的偽助磨劑一概禁用。
水泥調(diào)凝最好是用天然二水石膏,以方便商品混凝土實(shí)施調(diào)控。若用其他類型石膏,應(yīng)保持其品質(zhì)穩(wěn)定,在水泥中的施用情況也穩(wěn)定,制成的水泥水化凝結(jié)性能穩(wěn)定,不易起波動。
水泥出廠前一定要陳放足夠長的時間,使其溫度冷卻至接近室溫,最高不超過40℃。
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水泥廠宜與商品混凝土企業(yè)建立長期持久的對口供求關(guān)系。并須向商品混凝土全面提供詳盡的技術(shù)信息,供商品混凝土透徹了解水泥的品質(zhì)和性能。
按照前面一節(jié)所說的去做,水泥生產(chǎn)和商品混凝土生產(chǎn)將能避免明顯的矛盾沖突,各守本分,相安無事。不過,這只是較低程度的協(xié)調(diào),達(dá)到“并行不?!?。其實(shí)雙方還有合作融合的深層需要,也有可能重新融合,共同發(fā)展。
水泥行業(yè)當(dāng)前總體上處于完成了一場重大工藝變革后的逍遙時期:窯外分解技術(shù)瓜熟蒂落,新型粉磨系統(tǒng)處于“收官”階段。就水泥生產(chǎn)本身而言,看不到還有什么發(fā)展變革的新前景、新任務(wù)??绯鏊嘧陨矸懂?,倒是有兩個現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域可以進(jìn)軍,其一是利用水泥工業(yè)兼行垃圾處理,但中國的有關(guān)衙門似乎在這方面還不敢作出戰(zhàn)略決斷;其二就是商品混凝土產(chǎn)業(yè),水泥工業(yè)有先天的優(yōu)勢和足夠?qū)嵙梢詫ζ錆B透、融合、兼并。水泥科研——水泥化學(xué)方面,在水泥自身范疇,研究得差不多到頭了,近幾十年早已蹣跚而前、進(jìn)展不多。打開門來,看到現(xiàn)代混凝土,一大片新領(lǐng)域值得投身開發(fā),作為水泥水化跨越出去的延伸領(lǐng)域,水泥科研大舉介入,也理直氣壯??傊?,以現(xiàn)代混凝土“馬首是瞻”,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)水泥生產(chǎn)和科研的近期發(fā)展,是很合情合理的,也是大有價值和前景的,水泥界應(yīng)該當(dāng)機(jī)立斷、勿誤時機(jī)、大力投入、積極進(jìn)取,進(jìn)行一場新的戰(zhàn)略性發(fā)展變革。
商品混凝土行業(yè)目前是獨(dú)自站立于水泥和施工業(yè)之間的中間產(chǎn)業(yè),其獨(dú)立地位主要是生產(chǎn)經(jīng)營意義上的,值得長久保留下去。但商品混凝土業(yè)屬于小型企業(yè),企業(yè)數(shù)量多但都較弱小,各自為政,難以形成合力;行業(yè)植根不深,原料、市場都仰求于人,在商業(yè)轉(zhuǎn)變中處于被動和弱勢。而盲目發(fā)展和無序競爭更造成混亂局勢且難以整頓。這種種情況都不利于商品混凝土業(yè)的健康成長和持續(xù)發(fā)展。怎么辦才行呢?似乎要靠行會式的整合,由實(shí)力雄厚的靠山或大佬企業(yè)組織聯(lián)營,組織建設(shè)原料基地,整頓經(jīng)營秩序,抱團(tuán)應(yīng)對困難……這里,水泥大企業(yè),尤其是水泥集團(tuán)公司,肯定是最佳“靠山”、它們推出的商品混凝土企業(yè)適合擔(dān)當(dāng)行業(yè)的“組織者、領(lǐng)頭人”。
商品混凝土打開了一大片技術(shù)領(lǐng)域,技術(shù)開發(fā)前景廣闊、課題無盡,但行業(yè)自身技術(shù)力量很薄弱,大體上只能應(yīng)付企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作,沒有成建制、有規(guī)模的科研隊伍,技術(shù)開發(fā)過去和現(xiàn)在都靠外力進(jìn)行,外力首推水泥科研界,高等院校建材專業(yè)科室等也是主力軍。目前來看,介入的力量還是不足的,在開發(fā)外加劑等熱門課題上吸引了較多投入,其他課題甚少有人開展,一些基礎(chǔ)性研究亦未接續(xù)前人做下去,商品混凝土技術(shù)發(fā)展任重道遠(yuǎn),需要水泥科研界全力投入、責(zé)無旁貸。
總之,水泥和混凝土原本是不可分割的,分則兩傷,合則兩利,而像混合材和摻合料之爭這樣的現(xiàn)實(shí)問題,放在一家子內(nèi)部協(xié)調(diào)更容易處理,水泥和混凝土應(yīng)該重新融合為一體求發(fā)展,這是歷史的宿命。水泥應(yīng)該積極主動去擁抱混凝土,走向融合。這里,只有水泥能當(dāng)主動者,水泥必須主動。要從產(chǎn)業(yè)和科研兩個方面全面進(jìn)軍商品混凝土領(lǐng)域,齊頭并進(jìn),進(jìn)駐商品混凝土領(lǐng)域。
水泥集團(tuán)公司或大水泥廠,直接出資興建商品混凝土
企業(yè),這應(yīng)該加速進(jìn)行。應(yīng)該在各地率先興建有足夠規(guī)模、起“標(biāo)兵”作用的商品混凝土站,并從幾個方面“保駕護(hù)航”,使之成為當(dāng)?shù)厣唐坊炷翗I(yè)的“龍頭企業(yè)”。一是技術(shù)裝備先進(jìn),建站時的起點(diǎn)水準(zhǔn)就要高,目前國內(nèi)商品混凝土企業(yè)普遍存在的薄弱環(huán)節(jié)是砂石堆存和調(diào)運(yùn),水泥業(yè)這方面最是強(qiáng)項(xiàng),適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用于商品混凝土就把技術(shù)等級拔高了;二是通過直供水泥和其他原料的巨大優(yōu)勢,保證商品混凝土站優(yōu)質(zhì)生產(chǎn);三是通過水泥廠的技術(shù)力量(通常遠(yuǎn)強(qiáng)于商品混凝土站)提供支援服務(wù),保證商品混凝土站以高技術(shù)水平運(yùn)行;四是水泥廠在財務(wù)上有較強(qiáng)實(shí)力,適當(dāng)發(fā)揮“靠山”的作用,有助于保證商品混凝土正常經(jīng)營;五是水泥廠其他軟實(shí)力也有助于商品混凝土站的相關(guān)業(yè)務(wù)。商品混凝土是個開放型產(chǎn)業(yè),不能禁止各行各業(yè)介入,但水泥工業(yè)應(yīng)當(dāng)介入最多、最深、最給力,要占據(jù)主導(dǎo)地位。
水泥工業(yè)應(yīng)該全面生產(chǎn)商品混凝土生產(chǎn)所需的主要原材料,包括砂石、摻合料、高效減水劑等等。應(yīng)該秉持商品混凝土的基礎(chǔ)理論(例如顆粒密實(shí)堆積的連續(xù)級配理論)統(tǒng)籌安排各項(xiàng)生產(chǎn),把各方面的優(yōu)化配置的產(chǎn)品,整合到商品混凝土中綜合性地體現(xiàn)出來,必將能大幅提升商品混凝土的品質(zhì)性能。
如前面§2.3 所述,組織生產(chǎn)完全符合科學(xué)級配設(shè)計的水泥。
全面生產(chǎn)商品混凝土用的各種優(yōu)質(zhì)摻合料及復(fù)合摻合料。如前§2.4 所述,水泥廠嚴(yán)格限用混合材,以供商品混凝土順利使用摻合料,但應(yīng)充分發(fā)揮粉磨工藝技術(shù)優(yōu)勢,為商品混凝土生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)摻合料。商品混凝土本身缺乏按顆粒緊密堆積原理更科學(xué)更有效地使用摻合料的技術(shù)能力,水泥廠可以代為考慮、預(yù)作適當(dāng)處置,幫助商品混凝土用好摻合料。這在方面,沒有水泥和商品混凝土緊密的通盤配合實(shí)施,是永遠(yuǎn)做不到的。
為商品混凝土生產(chǎn)加工供應(yīng)優(yōu)質(zhì)砂石。商品混凝土用天然砂石資源日益枯竭,機(jī)制砂石已成主流,目前供應(yīng)商品混凝土砂石的都是裝備和技術(shù)都極其落后的村鎮(zhèn)小采石場,產(chǎn)品質(zhì)量極差,如碎石不可或缺的5~15mm 粒級的,俗稱“瓜子片”,確實(shí)都呈扁平片如瓜子狀,嚴(yán)重的粒形不合格,嚴(yán)重敗壞石子的整個級配狀況,這是全國性的老大難問題,其實(shí)是很容易解決的——把小采石場的顎破改成錘式或反擊式破碎機(jī)就行,可惜就是做不到。水泥廠礦山開采和破碎加工裝備技術(shù)是最先進(jìn)的,若生產(chǎn)砂石,絕對保證優(yōu)質(zhì)。為滿足商品混凝土需要,水泥廠應(yīng)該生產(chǎn)砂石,結(jié)合合理利用低品位礦石和節(jié)約資源,開展石料的多種經(jīng)營。
水泥廠應(yīng)介入生產(chǎn)商品混凝土用的高效減水劑。高效減水劑是商品混凝土必需使用的,又是必需經(jīng)過恰當(dāng)?shù)膹?fù)配加工、個性化地有效使用的。商品混凝土企業(yè)需要掌握復(fù)配技術(shù)才能用好減水劑,為此當(dāng)然需要掌控減水劑性能。減水劑的復(fù)配和應(yīng)用是商品混凝土核心技術(shù),減水劑的開發(fā)有特殊重要性,水泥界進(jìn)入商品混凝土業(yè),就一定要掌控這些核心技術(shù),包括生產(chǎn)高效減水劑,并處于領(lǐng)先位置。這是可以做到的,因?yàn)閹状咝p水劑的研發(fā),水泥科研力量都是參與者乃至主持者。高效減水劑生產(chǎn)廠應(yīng)該是中心廠 ,產(chǎn)品母液提供給各個復(fù)配站去做復(fù)配加工后交付拌樓使用。這就是水泥廠應(yīng)該為所建商品混凝土站相應(yīng)建構(gòu)的減水劑應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。必不可少。
除了上述商品混凝土基本原料外,其他原料的生產(chǎn)供應(yīng)是否水泥也都介入,那可以酌情考慮,如膨脹劑生產(chǎn)、防凍劑生產(chǎn)、陶粒陶砂生產(chǎn)、增強(qiáng)纖維生產(chǎn)等等,從技術(shù)上講和水泥都能沾點(diǎn)靠點(diǎn),水泥要去兼辦多少有些優(yōu)勢。當(dāng)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,獨(dú)守一門的已少見了,似乎都在向周邊各處滲透。水泥業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈延伸到商品混凝土,把商品混凝土所需主要的或關(guān)鍵的原材料的生產(chǎn)供應(yīng)包攬在內(nèi),是順勢而為,勢所必為的。
至于商品混凝土再作延伸,那就是“水泥制品”產(chǎn)業(yè)范疇,當(dāng)前是有些技術(shù)要求很嚴(yán)而油水也很足的業(yè)務(wù)的,像隧道的盾構(gòu)、高鐵的軌枕之類。作為水泥應(yīng)用的最前端,給予必要的關(guān)注、適當(dāng)?shù)膮⑴c,似亦無不妥。
水泥科學(xué)曾經(jīng)輝煌,可惜在水泥本身的范疇內(nèi),基本上已發(fā)掘殆盡,可以歸檔封存了?,F(xiàn)代混凝土打破了水泥的藩籬,展現(xiàn)了一大片新技術(shù)領(lǐng)域,等待著水泥科研大軍進(jìn)駐屯墾。水泥科研還能走向何方?筆者想像不出來,只看到眼前現(xiàn)代混凝土是片待開發(fā)的沃土。無可游移、無可疑慮,揮師而進(jìn)、安營扎寨吧!
想到這里,筆者眼前浮想聯(lián)翩,似乎抓來就是研究課題,例如研究全系統(tǒng)貫徹顆粒緊密堆積理論,實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)和性能的全新設(shè)計,把砂率之類的“雞肋”概念扔進(jìn)歷史的垃圾堆,……但且打?。∪藗冏詴?、自會播種、自有收成,還是樂見其成吧。筆者相信水泥科研界的能力,半個世紀(jì)前,初次學(xué)習(xí)水泥水化,曾有疑問:何以叫“化學(xué)”,不叫“物理”或“力學(xué)”?后來才有所領(lǐng)悟,叫“化學(xué)”太貼切了,它最具有實(shí)證精神,材料科學(xué)憑實(shí)證探索才能真正建立起來,像混凝土這種材料,用力學(xué)的方法,搞個力學(xué)—數(shù)學(xué)模型,推演概念,議論一番,空洞不實(shí),終于懸在半空,進(jìn)退維谷,不切實(shí)用。像混凝土的流變學(xué),更有像裂縫成因按力學(xué)原理的解說,都是空洞的“八股”,久聞令人厭惡。期待著水泥科研界,兼承水泥化學(xué)的實(shí)證求索精神,耕耘現(xiàn)代混凝土,取得豐碩成果。