[獨(dú)家]高長(zhǎng)明:我國(guó)對(duì)混合材的研發(fā)工作須要全盤部署和推進(jìn)
大約半個(gè)多世紀(jì)以前,上世紀(jì)五、六十年代,國(guó)內(nèi)外水泥界都認(rèn)為水泥混合材是一種中性填充料,將其摻入水泥中,雖然會(huì)影響一些水泥強(qiáng)度,但卻可以綜合利用一些工業(yè)廢料,如礦渣和粉煤灰等。只要適當(dāng)控制其摻入量,生產(chǎn)32.5和42.5(或52.5)水泥,既可適當(dāng)增加水泥產(chǎn)量,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)完全可以滿足各種建設(shè)工程對(duì)水泥性能的不同需求,頗受水泥生產(chǎn)和消費(fèi)兩方面的歡迎。
對(duì)水泥混合材的這種認(rèn)知,在我國(guó)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng),一直延續(xù)到2015年,甚至到現(xiàn)在。在這期間我國(guó)水泥中混合材的摻入量不斷增加,達(dá)到近40%,32.5水泥的生產(chǎn)和消費(fèi)在水泥總量中的占比隨之上升到70%,熟料系數(shù)下降到0.58左右。致使我國(guó)成為世界上水泥中熟料含量最少的國(guó)家,水泥的平均實(shí)物性能和強(qiáng)度最低,加以假冒偽劣水泥的陰魂不散,造成我國(guó)水泥的整體品質(zhì)不佳,尤其是32.5水泥的聲譽(yù)每況愈下的境地。2016年有一些企業(yè)家提出,主張取消全部32.5水泥,水泥應(yīng)向高標(biāo)號(hào)化發(fā)展。這種矯枉過正的主張,盡管受到大多數(shù)科技人員的異議,但是國(guó)家水泥標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)仍然通過了標(biāo)準(zhǔn)修改單,相繼取消了32.5復(fù)合水泥和32.5 R復(fù)合水泥標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)檫€有32.5礦渣和32.5粉煤灰水泥標(biāo)準(zhǔn)的存在,加之客觀情況的需要,實(shí)際上對(duì)32.5水泥生產(chǎn)使用占比的影響不大,市場(chǎng)形勢(shì)基本未改變多少。
2000年左右,德國(guó)首先研發(fā)得知,細(xì)磨礦渣具有一定的膠凝性能,可以部分替代熟料的功能,最高能達(dá)50%,從而掀起了對(duì)各種混合材進(jìn)行深加工,激發(fā)其潛在水化活性和膠凝性,以期在不影響水泥基本性能和強(qiáng)度的前提下,盡量少用熟料,研發(fā)采用混合材替代部分熟料的序幕。革新混合材是中性填充料的傳統(tǒng)認(rèn)知,創(chuàng)新理念,應(yīng)該把混合材看成為是一種類似于熟料的水泥組成中的一個(gè)較重要的材料。
在這個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐和革新理念的基礎(chǔ)上,歐洲南美諸國(guó)深入開展了混合材性能的研發(fā)工作,至今已獲得了一系列的相關(guān)成果,收獲頗豐。主要表現(xiàn)為,在聯(lián)合國(guó)所屬的國(guó)際能源署IEA、水泥可持續(xù)發(fā)展倡議組織CSI和世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)WBCSD,繼2009年發(fā)布的《2050世界水泥工業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖》和2018年發(fā)布的《水泥工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型技術(shù)路線圖》對(duì)少用熟料,多用深加工混合材,降低熟料系數(shù)的技術(shù)途徑的強(qiáng)力推薦中。于是在國(guó)際上,又將混合材性能的研發(fā)工作推向了一個(gè)新高潮。
最近意大利Master-Builders Solutions公司與德國(guó) BASF Construction Solutions公司聯(lián)合研發(fā)小組,公布了其歷時(shí)三年在該領(lǐng)域所獲得的最新成果。該研究小組的探索目標(biāo)主要有三項(xiàng):1.研發(fā)混合材的潛在膠凝性能,確定混合材替代熟料的潛力最大有多少?在不影響傳統(tǒng)水泥性能的前提下,甚至在改進(jìn)水泥某些性能的同時(shí),水泥熟料系數(shù)最多能降到多少?2.研發(fā)更有效的助磨劑,不僅有利于對(duì)混合材的深加工,在降低水泥粉磨電耗的同時(shí),還能使水泥的顆粒組成型譜最優(yōu)化。3.研發(fā)新型混凝土外加劑,采用較低標(biāo)號(hào)的水泥(熟料系數(shù)較低)配制高性能的結(jié)構(gòu)型混凝土(C30~C40或更高)。
該研發(fā)小組業(yè)已獲得的階段性成果有:1.深加工礦渣對(duì)熟料的替代功能已提高到50%~60%,粉煤灰的可達(dá)15%~20%,石灰石的可達(dá)5%~10%。2.明確了煅燒粘土(低品位偏高嶺土礦廢料)很可能成為今后水泥混合材的“生力軍”,前景可期。3.鋼渣的潛力更大,雖然其技術(shù)難度高,但已創(chuàng)出工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的有效途徑,各種爐渣和冶煉廢渣的應(yīng)用前景同樣令人鼓舞。4.結(jié)合項(xiàng)目需要新研制的助磨劑,對(duì)降低水泥電耗和提升水泥性能效果令人滿意。5.新型外加劑,在不片面追求早期強(qiáng)度的條件下,對(duì)混凝土的施工性能與耐久性能均有改進(jìn),可配制出C30~C40承重型混凝土。
另外德國(guó) Hoffmann Green Cement Technologies公司研制的LC水泥,其熟料系數(shù)降到0.50,碳足跡比傳統(tǒng)水泥減少200~250 kg CO2/t, 降排近40%。其他還有近百份研究報(bào)告都肯定了開展混合材性能研發(fā)的重要性,以及其所獲成果的積極意義,值得我國(guó)水泥界多加關(guān)注。茲不贅述。
最后結(jié)合到我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況,借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn),筆者認(rèn)為:
1.我國(guó)32.5水泥的占比的確太高,應(yīng)于大幅削減,但不能削減為0(全部取消);以減到30%左右為宜。
2.我國(guó)水泥的熟料系數(shù)的確較低,應(yīng)適當(dāng)提高,但不能提高到0.90左右,只生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)水泥;以提到0.60為宜。
3.我們應(yīng)該革新理念,緊跟國(guó)際發(fā)展趨勢(shì),把混合材看作為水泥組成中一種材料,加緊部署、推進(jìn)和研發(fā)其潛在膠凝性能,部分替代熟料,為水泥工業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
4.如果我們固守幾十年前的老經(jīng)驗(yàn),自動(dòng)放棄對(duì)混合材性能的開拓研發(fā),錯(cuò)失時(shí)機(jī),這將是一個(gè)涉及我國(guó)水泥工業(yè)健康發(fā)展的大方向問題。為了避免走彎路或錯(cuò)路,必須廣開言路,集思廣益,科學(xué)慎審決策。
編輯:周程
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