在回顧世界水泥質(zhì)量發(fā)展道路的基礎(chǔ)上，已經(jīng)分析了水泥質(zhì)量變遷與混凝土耐久性劣化的關(guān)系。庫(kù)馬爾·梅塔和理查德·W·伯羅斯[3]總結(jié)了近百年美國(guó)混凝土發(fā)展道路，他們提出與混凝土耐久性有關(guān)的水泥方面的問(wèn)題，包括：①水泥用量增加了；②水泥強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度高了；③水泥C3S多了；④水泥比表面積增加了。

國(guó)內(nèi)學(xué)者也有類似的意見。但對(duì)于如何解決這些問(wèn)題，水泥和混凝土兩方面的意見很難統(tǒng)一。水泥方面似乎被禁錮于一種傳統(tǒng)的思維定勢(shì)之中，認(rèn)為一百多年以來(lái)已經(jīng)建立并不斷完善的通用硅酸鹽水泥技術(shù)指標(biāo)體系，其框架是無(wú)需置疑的，只需進(jìn)行一些細(xì)節(jié)上的小的修補(bǔ)。

混凝土方面又較少考慮他們的意見對(duì)于水泥行業(yè)需要付出的一系列巨大代價(jià)，這些代價(jià)包括經(jīng)濟(jì)的、能源的和環(huán)境的。本文試圖根據(jù)混凝土耐久性的需要，探討對(duì)通用硅酸鹽水泥技術(shù)指標(biāo)體系框架的修改。在滿足混凝土耐久性需要的同時(shí)，水泥行業(yè)如何以最小的經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境代價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥質(zhì)量發(fā)展方向的修正。

1水泥質(zhì)量發(fā)展方向存在的問(wèn)題

最近的十余年間，來(lái)自于混凝土方面對(duì)水泥質(zhì)量的批評(píng)已經(jīng)很多，提出了許多具體存在的問(wèn)題。但很少有人指出，半個(gè)多世紀(jì)，甚至可以將時(shí)間追溯的更早一些，水泥質(zhì)量的發(fā)展道路與混凝土耐久性的要求是背道而馳的。真正認(rèn)識(shí)水泥質(zhì)量發(fā)展方向的錯(cuò)誤，并進(jìn)行修正，才能保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

總結(jié)目前水泥質(zhì)量存在的主要問(wèn)題如下：

1）水泥強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度偏高；

2）水泥細(xì)度細(xì)；

3）熟料C3A含量偏高；

4）熟料C3S含量偏高；

5）水泥的堿含量偏高；

6）夏季出廠水泥溫度偏高。

上述問(wèn)題導(dǎo)致：

1）水泥早期（水化后數(shù)分鐘至3d）化學(xué)減縮增加；

2）水泥早期水化熱增加；

3）水泥在數(shù)年及更長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的強(qiáng)度增長(zhǎng)能力減弱，甚至消失；

4）水泥開裂敏感性增加。

除前述水泥質(zhì)量存在的主要問(wèn)題之外，還存在以下的一般性問(wèn)題：

1）僅以水泥的凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度作為確定石膏摻量的依據(jù)。實(shí)際上水泥中石膏的摻量和形態(tài)與流變性能、開裂敏感性均密切相關(guān)。

2）水泥磨尾倉(cāng)使用段做研磨體，導(dǎo)致水泥顆粒形貌變差。

3）使用料床粉磨作為水泥終粉磨，導(dǎo)致水泥顆粒形貌變差。

4）水泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥與減水劑相容性未作規(guī)定，實(shí)際水泥于此參差不齊。

5）水泥標(biāo)準(zhǔn)沒有全面的水泥質(zhì)量勻質(zhì)性指標(biāo)，水泥質(zhì)量波動(dòng)大，偶爾發(fā)生用戶非預(yù)期的、不可知的巨大變化。

將上述問(wèn)題歸納總結(jié)，以混凝土耐久性破壞進(jìn)行溯源，水泥質(zhì)量存在的本質(zhì)性（核心）問(wèn)題有兩項(xiàng)：1）水泥早期水化速率過(guò)快；

2）水泥堿含量偏高（主要指三北地區(qū)而言）。

其余問(wèn)題均可視為是這兩個(gè)本質(zhì)問(wèn)題的現(xiàn)象或原因。堿含量偏高固然是水泥早期水化速率、化學(xué)收縮過(guò)大的原因，但除此之外，堿會(huì)劣化水化產(chǎn)物形貌?；蛟S有人主張將化學(xué)減縮加大、水化熱增加也列入導(dǎo)致混凝土性能變差的本質(zhì)原因?；瘜W(xué)減縮增加實(shí)際上是因?yàn)樗嘣缙谒俾始涌?，使水化產(chǎn)生的化學(xué)減縮在早期的測(cè)量結(jié)果增加了，并非真正的減縮增加。

真正能夠減小混凝土化學(xué)減縮的措施，只有降低水泥用量。水化熱的情況也與化學(xué)減縮近似，只是化學(xué)減縮在混凝土初凝之前是少害或無(wú)害的，水泥漿體硬化之后才會(huì)產(chǎn)生危害。水化熱在水泥漿體硬化之前和之后都是有害的，只有在混凝土達(dá)到最高內(nèi)部溫升之后，水化熱的危害才會(huì)變小以致消失。因此，早期化學(xué)減縮、早期水化熱增加也可以視為水泥早期水化速率高的結(jié)果。

水泥行業(yè)普遍存在的一些不利于混凝土性能,特別是有害于混凝土耐久性的做法：

1）水泥強(qiáng)度等級(jí)越高（熟料含量越高），細(xì)度越細(xì)；

2）通過(guò)提高熟料C3A含量提高水泥早期強(qiáng)度或提高窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量；

3）要求熟料鮑格公式計(jì)算的C3S含量大于一個(gè)很高的數(shù)值，例如60%；

4）水泥磨尾倉(cāng)使用段做研磨體；

5）使用料床粉磨作為水泥終粉磨；

6）在水泥粉磨過(guò)程中加入以堿金屬鹽為主要成分的激發(fā)劑。

2混凝土若干技術(shù)要求辨析

半個(gè)多世紀(jì)水泥質(zhì)量的變遷，堿含量的提高是由于水泥企業(yè)為了降低能耗、提高窯單位容積產(chǎn)量，主動(dòng)采用窯外分解窯技術(shù)造成的。除此之外，C3S含量增加、早期強(qiáng)度提高以及細(xì)度變細(xì)都不是水泥企業(yè)的主動(dòng)行為。水泥質(zhì)量向錯(cuò)誤方向的演變，是在水泥使用者不斷給水泥行業(yè)以誤導(dǎo)造成的。這種誤導(dǎo)有一些是技術(shù)性因素，也有一些是非技術(shù)性因素。例如水泥早期強(qiáng)度的不斷提高，是由于混凝土早期強(qiáng)度的要求，而混凝土早期強(qiáng)度提高又是業(yè)主、施工方的要求。在與建筑物有關(guān)的多方復(fù)雜關(guān)系中，總能看到利益、政績(jī)驅(qū)動(dòng)的因素。今天，當(dāng)水泥企業(yè)考慮修正水泥質(zhì)量發(fā)展方向的時(shí)候，應(yīng)該特別注意不能因?yàn)槿狈贤ㄅc研究，再次受到水泥使用方的誤導(dǎo)。

毋庸置疑，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)混凝土耐久性劣化，很大一部分原因源于水泥強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度提高，細(xì)度變細(xì)。但如果混凝土行業(yè)要求水泥行業(yè)一定要降低水泥早期強(qiáng)度和細(xì)度，將可能再一次對(duì)水泥行業(yè)造成誤導(dǎo)。事實(shí)上導(dǎo)致混凝土耐久性劣化的是水泥的早期水化速率快，熟料的C3A、C3S含量高，水泥中熟料細(xì)顆粒多。

2.1水泥強(qiáng)度

理查德·W·伯羅斯在分析美國(guó)半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)混凝土耐久性變差的原因時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)水泥早期強(qiáng)度不斷提高的危害[6]。但降低水泥早期強(qiáng)度對(duì)于混凝土耐久性是充分條件而非必要條件。換言之，降低水泥早期強(qiáng)度對(duì)混凝土耐久性有利，但危害混凝土耐久性的本質(zhì)，不是水泥的早期強(qiáng)度高，而是水泥的早期水化速率快。如果在提高水泥早期強(qiáng)度的同時(shí)，不加快水泥的早期水化速率，則對(duì)混凝土耐久性沒有明顯危害。

水泥早期水化速率高的原因包括：①熟料早期水化速率（強(qiáng)度）高；②水泥中含有較多的熟料細(xì)粉（<3μm）；③水泥中石膏的形態(tài)和數(shù)量沒有得到正確的優(yōu)化；④堿含量高。將上述關(guān)系歸納如圖1所示。

圖1水泥早期強(qiáng)度影響因素分析

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我們幾乎將水泥質(zhì)量與水泥強(qiáng)度等同，同時(shí)又將水泥活性與水泥強(qiáng)度等同。認(rèn)為提高水泥活性是提高水泥強(qiáng)度的唯一途徑。而忽視了水泥強(qiáng)度的物理作用，忽視了通過(guò)優(yōu)化水泥的粒度分布，提高水泥水化前的堆積密度，可以在顯著提高水泥強(qiáng)度的同時(shí)降低水化速率這一重要事實(shí)。

對(duì)于強(qiáng)度認(rèn)識(shí)的誤區(qū)包括：

1）首先是水泥、混凝土的唯強(qiáng)度論：強(qiáng)度第一，甚至強(qiáng)度唯一。這一錯(cuò)誤的觀念從混凝土傳遞到水泥行業(yè)，多年來(lái)已經(jīng)深入人心，許多人認(rèn)為不容置疑。

2）其次是水泥強(qiáng)度的唯化學(xué)論：把活性、化學(xué)反應(yīng)能力與強(qiáng)度等同，認(rèn)為強(qiáng)度的唯一來(lái)源是水泥（或混合材料）的化學(xué)反應(yīng)能力。一個(gè)連帶的誤區(qū)是認(rèn)為水泥高強(qiáng)必然高水化熱。

3）將按照標(biāo)準(zhǔn)方法檢驗(yàn)（固定水灰比）的只具有相對(duì)意義的強(qiáng)度數(shù)值絕對(duì)化。事實(shí)上，強(qiáng)度是水灰比、齡期的函數(shù)。

唯強(qiáng)度論的出發(fā)點(diǎn)也許不錯(cuò)，但結(jié)果卻令人沮喪。有人為了避免混凝土路面的損壞，將混凝土路面板的28d抗折強(qiáng)度提高到5MPa。隨著混凝土強(qiáng)度增加，其脆性也同時(shí)提高。

對(duì)因沖擊荷載而疲勞斷裂的水泥混凝土路面，高脆性將使其更加無(wú)法耐久。高強(qiáng)的同時(shí)必然是高脆性的、易開裂的混凝土，很難承受沖擊載荷。地震時(shí)的建筑物、混凝土路面、受到輪船撞擊的橋墩都是承受沖擊載荷。

1957建成的武漢長(zhǎng)江大橋，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)歷經(jīng)了近80次撞擊，無(wú)結(jié)構(gòu)性損壞。最嚴(yán)重的一次是一艘萬(wàn)噸級(jí)油輪正面撞上了武漢長(zhǎng)江大橋的7號(hào)橋墩。武漢長(zhǎng)江大橋橋墩使用的是抗壓強(qiáng)度15～20MPa的混凝土。1988年建成的廣東九江大橋，2007年被一艘2000噸級(jí)的運(yùn)砂船撞擊，發(fā)生160m垮塌。近年來(lái)橋梁混凝土的抗壓強(qiáng)度已經(jīng)提高30～50MPa，但被船撞垮橋梁的事故頻現(xiàn)。

唯化學(xué)論是又一個(gè)錯(cuò)誤的思維定勢(shì)。水泥強(qiáng)度的唯化學(xué)論忽視了水泥石強(qiáng)度的本質(zhì)。20世紀(jì)60年代，T.C.Powers基于對(duì)水泥石結(jié)構(gòu)的假設(shè)及大量試驗(yàn)結(jié)果，提出了反映水泥石強(qiáng)度與其孔隙率關(guān)系的膠空比公式：R=α0·Xn

式中：

R——水泥石強(qiáng)度；

α0——水泥凝膠的固有強(qiáng)度，即凝膠體在孔隙率為0時(shí)的強(qiáng)度；

n——試驗(yàn)常數(shù)，約為2.5～3；

X——膠空比，即水泥凝膠在水泥石中的填充程度，大小為凝膠體積與凝膠體積加毛細(xì)孔體積及氣孔體積之和的比值，主要與水灰比和水化程度有關(guān)。

水泥石孔隙率大小主要取決于水灰比。從水泥的水化硬化過(guò)程而言，決定水泥強(qiáng)度的因素可以分為化學(xué)作用和物理作用兩個(gè)方面。在水泥中含有較多熟料及高活性的混合材料，或熟料、混合材料的活性較高，都可以產(chǎn)生較多的水化產(chǎn)物，從而減小孔隙率，提高強(qiáng)度。

同時(shí)，如果提高水化前水泥顆粒的堆積密度，可以降低用水量，同樣可以降低水泥石的孔隙率，提高強(qiáng)度。利用物理作用提高水泥強(qiáng)度，特別是提高早期強(qiáng)度，可以使用較少的熟料，在大幅度提高強(qiáng)度的同時(shí)，降低水化熱。采用分別粉磨工藝，按照各自不同的要求分別控制熟料、混合材料的粒度分布，配制水泥時(shí)對(duì)粒度分布進(jìn)行設(shè)計(jì)與控制，可以生產(chǎn)含有60%的熟料的水泥，3d抗壓強(qiáng)度高于熟料6MPa，28d抗壓強(qiáng)度高于熟料14MPa。同時(shí)水化熱降低。

日本水泥的粉磨工藝處于世界領(lǐng)先水平，分別粉磨技術(shù)在日本50年前就已經(jīng)開始應(yīng)用，40年前已經(jīng)全部淘汰了混合粉磨工藝。筆者1999年在日本水泥廠看到的關(guān)于水泥強(qiáng)度的一個(gè)普遍現(xiàn)象是，與熟料強(qiáng)度比較，摻有15%混合材料的水泥，3d抗壓強(qiáng)度高于熟料5MPa，28d抗壓強(qiáng)度高于熟料10MPa。摻有50%混合材料的水泥，3d抗壓強(qiáng)度略低于熟料，28d抗壓強(qiáng)度略高于熟料。這已經(jīng)足夠滿足配制C60混凝土的需要。

不能將化學(xué)反應(yīng)能力誤認(rèn)為是強(qiáng)度的本質(zhì)。強(qiáng)度的本質(zhì)是孔隙率。所有能夠降低孔隙率的措施都可以提高強(qiáng)度。水泥的粒度分布經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)之后，強(qiáng)度可以提高到令我們吃驚的程度。即使是石灰石這樣的惰性物質(zhì)，如果足夠細(xì)，也會(huì)有很高的強(qiáng)度貢獻(xiàn)，在水泥中等量替代熟料后，甚至?xí)^(guò)替代前的水泥強(qiáng)度。轉(zhuǎn)變思維模式，摒棄唯化學(xué)論，我們就可以生產(chǎn)出具有很高強(qiáng)度，同時(shí)水化熱很低的水泥。

2.2水泥細(xì)度

當(dāng)希望與水泥性能建立聯(lián)系時(shí)，水泥細(xì)度的含義不夠明確，因?yàn)榕c水泥物理性能相關(guān)的是水泥粒度分布，篩余或比表面積只能作為水泥廠粉磨工藝一個(gè)控制指標(biāo)。在混凝土行業(yè)很多人將細(xì)度與篩余等同。

與水泥早期強(qiáng)度類似，粗水泥也只是混凝土耐久性的充分條件而非必要條件?；炷烈笏嗖荒苓^(guò)細(xì)實(shí)際上想要表達(dá)的是：水泥過(guò)細(xì)會(huì)加快早期水化速率、提高早期水化熱、增加早期收縮、提高減水劑摻量、增加坍落度損失。

但事實(shí)上造成上述現(xiàn)象的主要是過(guò)細(xì)的熟料顆粒，混合材料（于混凝土則為摻和料）過(guò)細(xì)基本上不會(huì)導(dǎo)致上述問(wèn)題。水泥中不同組分（熟料、石膏、混合材料）的水化行為不同，在水泥石微結(jié)構(gòu)中的作用不同，對(duì)水泥性能的影響不同，粒度分布的要求也不同。

在探討水泥最佳粒度分布時(shí)必須分別考慮[9]。即分別研究熟料粒度分布、混合材料粒度分布和水泥粒度分布的要求。水泥中熟料的粒度分布要求是在保證較低細(xì)顆粒含量的前提下，盡量提高水化程度，熟料粒度分布應(yīng)符合最佳性能RRSB方程。混合材料粒度分布要求是，與熟料配合后提高水泥顆粒的堆積密度使得熟料+混合材料組成的水泥的粒度分布符合Fuller曲線。

僅從水泥細(xì)度角度而言，符合現(xiàn)代混凝土要求的水泥應(yīng)：①單方混凝土中盡量低的熟料含量；②早期（數(shù)分鐘至3d）盡量低的水化速率；③28d之內(nèi)足夠的水化程度，且保持5～10年持續(xù)提供水化產(chǎn)物的能力；④粉體顆粒具有較高的堆積密度。目前我國(guó)廣泛應(yīng)用的采用混合粉磨工藝的水泥，不符合上述要求。為滿足上述要求，熟料的細(xì)粉（<3μm顆粒）要有一個(gè)較低的限量，筆者建議一般性的標(biāo)準(zhǔn) <10%，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)<8%，同時(shí)混合材料更多地含有細(xì)粉。這需要采用分別粉磨工藝。

2.3需水量

在水泥和混凝土行業(yè)都有“需水量”這一簡(jiǎn)稱，但其含義不同。在混凝土行業(yè)需水量指單方混凝土用水量，在水泥行業(yè)需水量指水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量包括4個(gè)部分：①固體顆粒表面的吸附水（包括顆粒之間空隙的水）；②水泥初始水化消耗的水；③稀釋水泥初始水化產(chǎn)物的水；④火山灰質(zhì)等具有開口孔和內(nèi)比表面積的材料吸附到材料內(nèi)部的水?；炷劣盟康慕M成與水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量大致相同，多出了砂石表面吸附水，但各部分的比例不同。

混凝土單方用水量并不是水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的單值函數(shù)，其影響因素包括：①水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量；②水泥與減水劑相容性；③減水劑的質(zhì)量和用量；④粉煤灰的含碳量；⑤砂石材料的含泥量；⑥混凝土所有膠凝材料的粒度分布。對(duì)于今天已經(jīng)普遍使用減水劑的流態(tài)混凝土，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與單方混凝土用水量不能簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)的原因還在于，檢驗(yàn)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量時(shí)沒有減水劑的存在，而拌和混凝土?xí)r使用了減水劑。

使用減水劑后固體顆粒（主要是粉體顆粒）表面的吸附水（包括填充顆粒之間空隙的水）明顯減少。有一個(gè)能夠說(shuō)明問(wèn)題的例證：向水泥中摻入20%的很細(xì)的礦渣粉，例如比表面積600m2/kg，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是增加的。用這種水泥拌和的混凝土用水量卻是減少的。對(duì)這一現(xiàn)象混凝土行業(yè)稱為礦物減水效應(yīng)。

3對(duì)水泥質(zhì)量發(fā)展方向的修正

前文[1-2]及本文已經(jīng)盡量充分討論了當(dāng)今混凝土耐久性變差與水泥質(zhì)量的密切關(guān)系。今后我們能否沿著過(guò)去幾十年水泥質(zhì)量的方向繼續(xù)前行？答案顯然是否定的，混凝土耐久性不允許。能否轉(zhuǎn)身向后，重新回到幾十年前？答案同樣也是否定的，巨大能源和環(huán)境的壓力使然。我們應(yīng)該尋找一條更好的途徑，以較小的能源、資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)代價(jià)達(dá)到既定目標(biāo)——生產(chǎn)可以使混凝土耐久的水泥。以下筆者試圖對(duì)此進(jìn)行探討。

討論水泥質(zhì)量發(fā)展方向的修正，或水泥質(zhì)量的改善，是基于這樣的認(rèn)識(shí)：①半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)與世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，水泥質(zhì)量是在沿著一條錯(cuò)誤的方向發(fā)展；②通用水泥標(biāo)準(zhǔn)體系的框架必須進(jìn)行根本性的修改。在研討修正水泥質(zhì)量發(fā)展方向的時(shí)候筆者特別強(qiáng)調(diào)范式轉(zhuǎn)換。

3.1難以改變的對(duì)混凝土耐久性不利影響因素

主要是熟料C3S活性、堿含量，盡管它們影響顯著，但難以改變。

3.1.1　熟料C3S活性

水泥早期水化速率高的原因已如圖1所示。其中熟料C3S數(shù)量和活性的增加是半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)水泥質(zhì)量方面最大的變化。20世紀(jì)70年代窯外分解窯和與之配套的高效篦冷機(jī)開始應(yīng)用，顯著提高了熟料的煅燒強(qiáng)度，熟料高C3S含量成為可能。不僅熟料中鮑格公式法計(jì)算的C3S含量可以高達(dá)60%以上，而且，窯外分解窯普遍采用快燒急冷的工藝方式，一方面使得熟料中實(shí)際存在的C3S可以比鮑格公式計(jì)算值高8%～10%（絕對(duì)值）；另一方面，熟料中的硅酸鹽礦物晶格缺陷顯著增加，使得熟料水化反應(yīng)速率增加。這些都使熟料早期水化速率顯著加快。由于我國(guó)一直采用混合粉磨工藝，水泥中熟料細(xì)粉的含量隨著水泥細(xì)度變細(xì)而增加。這又使得水泥早期水化速率增加。熟料C3S數(shù)量可以通過(guò)降低KH調(diào)整，但其活性卻很難降低，或者說(shuō)降低C3S活性需要付出很高經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境代價(jià)。

3.1.2　熟料堿含量

熟料堿含量是伴隨預(yù)熱器窯和窯外分解窯的普及和窯系統(tǒng)粉塵排放量減少而提高的，原因在于預(yù)熱器窯和窯外分解窯在窯內(nèi)高溫區(qū)進(jìn)入氣相的堿，無(wú)法像其他窯型那樣在窯外冷凝到粉塵表面排除到窯外，所有原燃材料帶入的堿幾乎全部留在熟料中。除非在水泥廠附近找到低堿的替代原料，否則能有效降低熟料堿含量的措施只有旁路放風(fēng)，但這會(huì)顯著增加熱耗。對(duì)于新建水泥廠可以慎重選擇廠址，避免使用高堿原料。

3.2對(duì)水泥質(zhì)量發(fā)展方向的修正

既然已經(jīng)明確水泥存在的本質(zhì)性問(wèn)題是早期水化速率快、堿含量高，那么對(duì)水泥質(zhì)量修正的方向也就明確了。降低堿含量的困難已如前述。如果不能以較低的代價(jià)降低堿含量，要解決的核心問(wèn)題就是降低水泥早期水化速率。技術(shù)路線如圖2所示。粗線部分為重點(diǎn)內(nèi)容。

圖2　降低水泥早期水化速率技術(shù)路線

對(duì)于圖2給出的技術(shù)路線，可以概括表述為：使用低C3A、C3S的熟料，采用分別粉磨工藝，生產(chǎn)早期水化速率低，而強(qiáng)度并不太低的水泥。

3.3優(yōu)質(zhì)水泥的基本特征

早年筆者曾經(jīng)提出若干從保證混凝土性能特別是混凝土耐久性考慮的，優(yōu)質(zhì)水泥的基本特征：

1）單方混凝土的熟料用量較少；

2）較低的早期水化速率和水化熱；

3）與高效減水劑具有良好的相容性；

4）全面的水泥質(zhì)量勻質(zhì)性指標(biāo)；

5）合理的早期、后期強(qiáng)度和至少保持10年內(nèi)持續(xù)的強(qiáng)度增長(zhǎng)；

6）粒度分布合理，顆粒球形指數(shù)高，堆積密度高；

7）較小的體積收縮；

8）適宜的堿含量；

9）夏季較低的出廠水泥溫度。

3.4提高混凝土耐久性水泥生產(chǎn)的技術(shù)措施

為提高混凝土耐久性，水泥生產(chǎn)可以采取的主要技術(shù)措施包括：

1）改變熟料礦物組成：C3A<5%，C3S<50%。

2）盡量降低熟料中的堿含量，同時(shí)控制硫堿比不低于0.8。

3）水泥粉磨采用分別粉磨。熟料+石膏的終粉磨采用球磨機(jī)+高效選粉機(jī)（選粉效率90%以上），以期得到形貌良好、粒度分布集中的熟料粉。熟料粉RRSB均勻性系數(shù)達(dá)到1.35以上。

4）混合材料粉磨優(yōu)先選擇立磨，并粉磨至多種細(xì)度分別儲(chǔ)存，惰性材料（如石灰石）最細(xì)。

5）對(duì)水泥的粒度分布進(jìn)行設(shè)計(jì)、控制，使得熟料粉+多種混合材料粉組成的水泥的粒度分布符合Fuller曲線。

6）以水泥的早期水化速率、流變性能和開裂敏感性作為確定水泥中石膏種類、摻量的優(yōu)先依據(jù)。

7）出磨水泥經(jīng)過(guò)至少3d庫(kù)存后出廠。

8）夏季降低出廠水泥溫度至80℃以下。

3.5　對(duì)通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行根本性修訂

盡管我們時(shí)常以水泥標(biāo)準(zhǔn)是最低質(zhì)量要求為理由，拒絕對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)的修改，但水泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥質(zhì)量巨大的引導(dǎo)作用使得我們欲改變水泥質(zhì)量，必須先改變水泥標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此筆者建議：

1） 建立低水灰比（在0.38～0.40之間選取固定值）強(qiáng)度檢驗(yàn)方法，廢止現(xiàn)行ISO強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（出口水泥可以保留）；

2）增加熟料鮑格公式計(jì)算C3A、C3S的上限指標(biāo)；

3）增加熟料硫堿比下限指標(biāo)；

4）增加水泥早期水化速率上限指標(biāo)；

5）增加水泥1d、3d水化熱上限指標(biāo)；

6）增加水泥堿含量上限指標(biāo)；

7）增加對(duì)水泥開裂敏感性的限制；

8）增加水泥與減水劑相容性下限指標(biāo)；

9）增加3d/28d強(qiáng)度比值的上限指標(biāo)，增加水泥強(qiáng)度28d/365d強(qiáng)度比值的上限指標(biāo)；

10）增加水泥與減水劑相容性、強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差上限指標(biāo)；

11）水泥初凝時(shí)間下限指標(biāo)變?yōu)?20min；

12）適當(dāng)調(diào)整目前通用硅酸鹽水泥的其他指標(biāo)。

4結(jié)束語(yǔ)

1）半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)混凝土耐久性越來(lái)越差，水泥質(zhì)量錯(cuò)誤的發(fā)展方向是最重要的原因。水泥質(zhì)量發(fā)展方向與混凝土耐久性相悖的主要原因，來(lái)自反科學(xué)的利益驅(qū)動(dòng)和認(rèn)識(shí)的局限。如不能盡快徹底改變水泥質(zhì)量的發(fā)展方向和現(xiàn)狀，混凝土耐久性問(wèn)題就無(wú)法從根本上改觀，我國(guó)每年數(shù)千億的混凝土建筑物，幾十年之后面臨的維修和重建費(fèi)用，數(shù)目之大讓人不寒而栗。美國(guó)目前每年混凝土建筑物的維修費(fèi)用高達(dá)數(shù)千億美元。

2）混凝土耐久性不斷劣化的事實(shí)，讓我們不得不對(duì)水泥質(zhì)量發(fā)展方向產(chǎn)生懷疑，欲扭轉(zhuǎn)水泥質(zhì)量發(fā)展方向，則必須從根本上轉(zhuǎn)變水泥質(zhì)量的唯強(qiáng)度論、唯化學(xué)論等一系列錯(cuò)誤觀念，從根本上修訂現(xiàn)有通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)的框架。

3）將水泥質(zhì)量作為一個(gè)重要的變量，突破現(xiàn)有通用硅酸鹽水泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，研究水泥質(zhì)量與混凝土耐久性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上重新建立通用硅酸鹽水泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系。

4）幾十年來(lái)我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)一直不斷追隨西方發(fā)達(dá)國(guó)家，今天，當(dāng)他們已經(jīng)走向錯(cuò)誤方向的時(shí)候，我們應(yīng)該有勇氣走自己的路。