丁抗生
(建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所,北京100024)
近些年來,在商品混凝土的生產(chǎn)實踐中,有增無減地出現(xiàn)源于所用水泥“品質(zhì)不當”所引發(fā)的困難和問題,因而引起議論,從混凝土角度評價水泥,對水泥品質(zhì)提出訴求,設(shè)想水泥如何適應(yīng)混凝土的要求去改變,日漸形成熱議,受到混凝土業(yè)界和水泥業(yè)界的應(yīng)有關(guān)注和重視。筆者看到,從技術(shù)角度闡釋水泥和混凝土的品質(zhì)性能如何相互關(guān)聯(lián)的文章已累見于書刊,論述詳實,言之鑿鑿。但水泥究竟該如何回應(yīng)這些呼聲?談?wù)摰牟欢?。筆者作為水泥界和混凝土界的兩棲人,擬以一種整合的視角作些探討,發(fā)表個人的見解。本文將先作點粗淺的歷史回顧,探究混凝土和水泥間糾結(jié)關(guān)系發(fā)展的背景情況;然后對當前提出的混凝土對水泥的主要訴求進行梳理、鑒定,判斷其合理性和必要性究竟幾何?相應(yīng)給出處理意見;最后則提出本人對水泥和混凝土行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的認識和建議。茲如下述。
1824年J.Aspdin發(fā)明波特蘭水泥,為人類貢獻出理想的水硬性膠結(jié)材料,在兩個世紀里發(fā)展成為現(xiàn)代文明社會的基石之一。水泥發(fā)明后,一直緊隨著時代的科學和工業(yè)技術(shù)的進步而與時俱進地發(fā)展著。不斷更新?lián)Q代地變革著生產(chǎn)工藝裝備和技術(shù),水泥生產(chǎn)一直具備技術(shù)先進的屬性,是十分壯觀的重工業(yè)。采用著前沿科學技術(shù)的理論和實踐成果,水泥科技界持續(xù)進行了富有創(chuàng)造性的工作,建立起內(nèi)涵深厚的水泥科學。水泥的學科理論和生產(chǎn)實踐都是成就斐然,不容小覷的,這些就不細說了。
混凝土命定是水泥的主要應(yīng)用形態(tài)。沿習人類既往的經(jīng)驗,一出現(xiàn)水泥隨即就有了原生態(tài)的混凝土。原生態(tài)混凝土只會是四組分的,是名符其實的水泥混凝土,其性能由水泥所主宰,也因之受到極大制約和限制。原生態(tài)混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用,是泥水匠的方式,工藝極為簡陋,但容易實施和奏效。原生態(tài)混凝土被拌制成塑性的狀態(tài),這樣才能順利實施澆注成型的施工應(yīng)用。這時,既然顧及到了混凝土的工作性,對混凝土的強度性能就不能有過高追求了,對耐久性及其他性能則只能聽天由命、順其自然發(fā)揮,好在自然發(fā)揮得還是很能令人滿意的。這種情況,大致延續(xù)了約150年,在這么長時期內(nèi),工程建筑及其施工的技術(shù)進步十分滯緩,工程對混凝土性能“知足常樂”,混凝土工藝也少有進化,水泥所賦于混凝土的性能則仍然能夠勝任,相互之間保持著適應(yīng)的關(guān)系,不存在彼此間的矛盾和“訴求”,相安無事,皆大歡喜!這就是所謂的“傳統(tǒng)混凝土”的時代。
這期間,混凝土也并非一成不變,還是有三大進展的。分別是發(fā)明鋼筋混凝土,發(fā)現(xiàn)水灰比定則,發(fā)明預應(yīng)力鋼筋混凝土。首尾兩項其實是混凝土和鋼材在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的復合應(yīng)用。按結(jié)構(gòu)力學原理合理分配了載荷分別由混凝土和鋼材承擔,兩者也各盡其長勝任承擔使命。這種復合構(gòu)成極大地擴展了混凝土在工程建筑中的應(yīng)用范圍,功績至偉。但并未給其中混凝土的品質(zhì)性能真正帶來多大改進,混凝土施工工藝亦大體上簡陋如故。揭示出水灰比定則是確定下來對四組分混凝土材性的基本認識,從此得以自覺地調(diào)控和追求混凝土的強度性能,也得以認識混凝土主要性能間的矛盾制約關(guān)系,給性能調(diào)控和追求劃定了界限。水灰比定則亦非改善混凝土材性和工藝的實際措施。實際上,四組分傳統(tǒng)混凝土的品質(zhì)性能提高,是由水泥生產(chǎn)工藝革新使水泥品質(zhì)性能逐步提高所帶來的。設(shè)置混凝土制品工廠,生產(chǎn)特定的工程建筑部件,以機械化程度較高的特定工藝裝備和技術(shù),得以生產(chǎn)應(yīng)用工作性能甚差的半干硬性、干硬性混凝土,換來混凝土較高的強度性能。這是實際的做法,但顯然不能普遍運用??傊?,在傳統(tǒng)混凝土的長時期內(nèi),工程建筑及其施工的技術(shù)水平提高很慢,相對而言水泥品質(zhì)性能的提高走在前面,引領(lǐng)著混凝土材性提高,適應(yīng)工程、建筑的需求,簡單易行的混凝土落后工藝也延續(xù)著在施工現(xiàn)場運用,僅在混凝土制品工廠,看得到一點工藝進步。這時,工程施工對混凝土是滿意的,混凝土對水泥也是滿意的。
傳統(tǒng)混凝土時期,應(yīng)該是混凝土學科的肇始期,但混凝土問世近100年才有個水灰比定則,再往后幾十年才有個并不怎樣的混凝土配合比的設(shè)計規(guī)程,混凝土工藝幾十年仍呈現(xiàn)著與時代科學和工業(yè)技術(shù)水平反差極大的簡陋面貌,足以看出混凝土學科的學術(shù)內(nèi)容十分單薄,浮皮潦草,“混凝土學”若有若無。之所以這樣,有其內(nèi)在的原因,一方面是混凝土顯得十分簡單、容易施用,簡陋工藝、缺乏技術(shù)含量,因為“容易”而失去了工藝學的內(nèi)容。崗位工程評級,木工、瓦工最高可達八級,混凝土工按規(guī)定最高能到幾級?就足以說明問題了。另一方面,雖然是最單純的四組分混凝土,卻也是十分復雜的一個材料體系,恐怕是人類所用各種材料中最為復雜的。砂、石、水泥與水的簡單混合,即刻出現(xiàn)一個有明顯“生命歷程”的材料體系,其中水泥自發(fā)進行著長期延續(xù)的水化硬化過程,帶動整個體系經(jīng)歷復雜的物理—化學—力學的變化過程,而就在這變化過程中得到長期使用。對混凝土,人們的描述用語是:多組分、多相、多種尺度顆粒物料混雜堆積互相填充的組成結(jié)構(gòu),具有不穩(wěn)定性、非均質(zhì)性、不連續(xù)性、多種尺度的孔隙結(jié)構(gòu)、接觸界面情況復雜,而這一切都在變動等特點……由此可以想見,混凝土里面包含著綜合許多門學科內(nèi)容的大學問??上В骄窟@些學問是十分復雜而艱難的。就拿一個最基礎(chǔ)性的課題為例,也在20世紀前期,許多學者曾下功夫從砂石的幾何學性質(zhì)入手研究其堆積問題,結(jié)果是提出了顆粒級配的理論,制定出系統(tǒng)篩分的方法,最終形成指導砂石使用的規(guī)范,乃至作為混凝土配合比設(shè)計規(guī)程的量化依據(jù)。但是,所作研究終歸還是不夠充分的,對粒形、表面性狀這些難點,終究沒得出切實有效的處置辦法。致使由假想模型推導出的論斷和定量數(shù)據(jù),乃有可能嚴重失實。砂石規(guī)范乃至混凝土配合比設(shè)計規(guī)程,均因此存在偏差和訛誤。其他混凝土的基本理論,也有停留在概念和模型階段,不能深入實際狀況的類似情況,這里就不一一評說了。總之,混凝土的許多基礎(chǔ)研究都成了“雞肋”,再也無人繼續(xù)下去。
傳統(tǒng)混凝土“‘行’易‘知’難”,“行”易使工藝簡陋,“知”難使學術(shù)不張。這些肯定都不招人“待見”。與“體面”的水泥相比,混凝土顯得是“狗尾續(xù)貂”。于是,不知是何時,混凝土就與水泥行業(yè)割裂開來,丟給了工程建筑施工行業(yè)去掌管了。這不光是由施工方自拌自用混凝土的運營形式,更是把混凝土歸屬于施工技術(shù)的范疇。其體現(xiàn)就是有關(guān)混凝土的標準規(guī)范制訂,主管權(quán)和話語權(quán)基本上都隨順于施工部門,而與材料科學發(fā)展有所隔膜。不客氣地說,施工業(yè)總體上技術(shù)守舊,素質(zhì)不高,即使是工程建筑界,也擅長于工程力學范疇而在材料科學方面見遜,混凝土長期疏離水泥業(yè)的關(guān)照,對混凝土技術(shù)變革決不是件好事。事實上,關(guān)于混凝土材性的種種模糊乃至錯誤的認識至今仍充斥于施工界乃至工程建筑界,足以說明這種不良處境和積習深重。當然,水泥業(yè)甘于放棄對混凝土的“監(jiān)護人”職責,也難辭其咎!
一百幾十年的傳統(tǒng)混凝土時代是混凝土技術(shù)的“沉睡期”,發(fā)展極為遲緩。
猶如中世紀后爆發(fā)了文藝復興,長期沉淪之后混凝土也迎來了一場革命性的變革。到了20世紀中葉,第二次世界大戰(zhàn)之后全球性的大規(guī)模重建和新建任務(wù),迫使“少慢差費”的工程建筑傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向“多快好省”的機械化方式轉(zhuǎn)變,“預拌混凝土”的混凝土生產(chǎn)應(yīng)用模式也應(yīng)運而生,并快速推廣開來。但因處置的仍是塑性混凝土,新工藝模式尚不完善,效能也受限制,一度乃蓄勢以待,俟混凝土材性轉(zhuǎn)變,獲得高流度性能,得以實施泵送混凝土的施工作業(yè)方式后,才以“商品混凝土”(商品混凝土)的完備形態(tài)成為混凝土應(yīng)用方式的新潮流。
這里,引起混凝土材性變革的關(guān)鍵因素是高效減水劑的摻用。20世紀60年代前期,萘系和三聚氰胺系高效減水劑幾乎同時被發(fā)明(似乎應(yīng)該是油井水泥用外加劑的開發(fā)成果),用于混凝土迅速引發(fā)了一場混凝土材質(zhì)和材性的大革命。高效減水劑的作用是通過吸附—分散—解聚—釋水機制使水泥漿稀釋化并獲得流動性,從而打破了水灰比、用水量對混凝土流動的束縛。從此混凝土可以在低水灰比和少用水量條件下同時獲得高的強度和好的工作性能。在此基礎(chǔ)上,能改變混凝土各種性能的其他諸多外加劑和摻合料亦得以摻用,亦即敞開了變革混凝土組分和配比的大門。材質(zhì)的變化帶來相應(yīng)的材性變化,混凝土從而得以獲得各種追求的性能并呈現(xiàn)為相應(yīng)品種,也可以調(diào)制到適應(yīng)不同現(xiàn)代化混凝土生產(chǎn)應(yīng)用工藝的要求。這就是所謂的“現(xiàn)代混凝土”。就材質(zhì)材性而言是“高性能混凝土”,結(jié)合預拌混凝土工藝而言則是“商品混凝土”,通常可以混用這些稱呼?,F(xiàn)代混凝土的發(fā)展歷時三、四十年,至今方興未艾,正在掃蕩傳統(tǒng)混凝土最后殘留的陣地,繼續(xù)邁開創(chuàng)新、變革的步伐。
現(xiàn)代混凝土的特點通常歸納為三條:(1)材質(zhì)由四組分增加兩類組分:外加劑與摻合料。外加劑必然使用的是高效減水劑。(若有纖維增強組分則可視為砂石集料組分的外延)(2)材性皆可定為高性能混凝土,通常兼?zhèn)淞己玫墓ぷ餍?、足夠的強度性能、以及良好的耐久性能。(也可以具備特定的超越性能,成為特定品種,用于特定場合。)(3)采用現(xiàn)代化的混凝土生產(chǎn)、施工工藝,通常是預拌混凝土(商品混凝土的)方式。
現(xiàn)代混凝土無可推諉地促成了兩椿大事。其一是混凝土科學有了存身之地?,F(xiàn)在混凝土把原先的 “水泥混凝土”變成了“水泥基混凝土”。多出一個“基”字,使現(xiàn)代混凝土真正有了“獨立‘物’格”。這個“基”字,包含著外加劑、摻合料等的摻用并對混凝土的材質(zhì)、材性和工藝都帶來質(zhì)的飛躍,這一切都是混凝土自己創(chuàng)建的技術(shù)內(nèi)涵和技術(shù)范疇,可為混凝土材料學和混凝土工藝學書寫出不少篇章來。筆者認為,如果能進一步在現(xiàn)代混凝土的基礎(chǔ)理論方面完成必要的補足工作,得以支撐起一個綱舉目張的科學架構(gòu)來,混凝土學就真的可以自立門戶了。所謂基礎(chǔ)理論,對于混凝土工藝學而言,就是真正科學、理性的配合比設(shè)計理論、陳式和方法體系,諸如此類。
現(xiàn)代混凝土促成的另一椿大事就是形成了商品混凝土產(chǎn)業(yè)。材質(zhì)復雜、材性高張、工藝現(xiàn)代化,現(xiàn)代混凝土所蘊含的高技術(shù)含量,使施工企業(yè)沒有能力像傳統(tǒng)混凝土那樣自拌自用,而是必須由專業(yè)化的生產(chǎn)和施工力量“代勞”,這就是商品混凝土產(chǎn)業(yè)。商品混凝土不再歸屬于施工,也并不回歸于水泥,而成為相對獨立的中間環(huán)節(jié)。商品混凝土在其專業(yè)化的方向上可說是飛奔前進,工廠式集中拌制—罐車運輸—泵送施工的三段式工藝構(gòu)成模式,全部流程的各個環(huán)節(jié)都在不斷發(fā)展更新,逐步達到高度現(xiàn)代化的水平,對比傳統(tǒng)混凝土的簡陋狀況,真是“一飛沖天”,“換了人間”。
商品混凝土的經(jīng)營管理也是現(xiàn)代化的商務(wù)模式,全面造就商品混凝土高新產(chǎn)業(yè)的面貌。而今,在發(fā)達國家,全部混凝土應(yīng)用中商品混凝土已接近一統(tǒng)天下,在中國也在快步走向這種前景。
作為中間產(chǎn)業(yè)的商品混凝土與其上、下游產(chǎn)業(yè)水泥和施工,構(gòu)成二對供求關(guān)系。作為各自獨立的經(jīng)濟法人,利益糾結(jié)是正常的,有所“訴求”也是可以理解的,不過需要正確認識,妥善應(yīng)對,有理有利有節(jié)地處理矛盾和訴求,化解沖突。
商品混凝土與施工業(yè)的關(guān)系,曾有過糾葛,施工業(yè)原本自拌自用混凝土變成向商品混凝土購買,相應(yīng)的一塊經(jīng)濟收益轉(zhuǎn)讓給了商品混凝土,施工業(yè)有所不悅。但從使用商品混凝土帶來施工效率和質(zhì)量大大提高的收益,遠比轉(zhuǎn)移走的要大,結(jié)果是業(yè)務(wù)互補的雙贏局面,這點已被公認,矛盾消弭了。現(xiàn)實存在的新矛盾是工程建筑施工質(zhì)量出現(xiàn)問題時的責任該由誰承擔?由于混凝土是買來用的,施工方常諉過于商品混凝土方偷工減料,品質(zhì)偽劣;商品混凝土方則諉過于施工粗制濫造、不遵施工法度。其實兩種情況都存在,通常是施工的問題更多些。中國的施工隊伍普遍技術(shù)素質(zhì)低、責任心差,商品混凝土企業(yè)則由于市場無序惡性競爭售價過低而忽視產(chǎn)品質(zhì)量安全,這些都不是技術(shù)問題,而是責任問題。商品混凝土業(yè)的正確應(yīng)對之策則只能是嚴于律已,確保產(chǎn)品質(zhì)量,始終正派經(jīng)營,不搞賤價賣賤貨。還有一個情況是:因為是買來的而非自拌,施工方可以對商品混凝土性能“愈取愈求”。這本是好事,可水漲船高地推進商品混凝土和施工雙方的技術(shù)發(fā)展。但要防止走偏——例如泵送混凝土的流動性被不合理地推高之類??傮w上說,施工有求,商品混凝土當應(yīng),這里的訴求不構(gòu)成矛盾。
商品混凝土與水泥的關(guān)系則必然是很糾結(jié)的。在傳統(tǒng)混凝土時期,水泥的用戶直接是施工方,混凝土性能要求有限,水泥足以勝任,所以對水泥無所訴求。換成商品混凝土業(yè)成為水泥的直接用戶,把水泥制成高性能混凝土賣給施工,商品混凝土的高性能當然是光憑水泥自然發(fā)揮所達不到的,必須加上現(xiàn)代混凝土的技術(shù)處理,配合著共同來實現(xiàn)。這就像是地上放張桌子,桌上支把椅子,共同搭建出較高平臺,讓人站上去耍把戲。桌子、椅子都要有足夠高度,足夠結(jié)實,平臺才夠高、不散架。同樣道理,商品混凝土要求水泥具備良好的基本性能,包括能適應(yīng)采取商品混凝土(現(xiàn)代混凝土)的技術(shù)處理,也要求商品混凝土的技術(shù)措施施用得當和管用,得以在既定水泥的基礎(chǔ)上調(diào)制出所需的混凝土高性能來。這里構(gòu)成了三角關(guān)系:水泥性能+商品混凝土技術(shù)的改性作用≥要求的商品混凝土性能。水泥性能適當,商品混凝土技術(shù)是在不斷發(fā)展、提高的,商品混凝土的性能也就不斷拓展、提高,這是正常趨勢。但不排除要求商品混凝土很高性能,商品混凝土技術(shù)難以獨擔,需要水泥性能也適當提高的情況。而水泥性能若有降低,商品混凝土技術(shù)效果補救不足,商品混凝土性能也會劣化。這兩種情況下,商品混凝土就會對水泥提出“訴求”了。至于訴求是否合理?水泥應(yīng)該如何回應(yīng)?那要具體問題具體分析,不可一概而論。
在上述三角關(guān)系式中,對水泥性能項應(yīng)該有個基本界定:水泥具備怎樣的品質(zhì)性能,就應(yīng)該算作是合格、正常的?或者說,水泥性能怎樣就能成為不變的常數(shù)項,而只由商品混凝土技術(shù)和商品混凝土性能去互相隨動、平衡發(fā)展?當然,這里不排斥水泥可以“額外”出力助成良好結(jié)果,但“額外”不能界定為水泥的常規(guī)品性尺度。界定不能想當然,只能出自實踐。
事實上,現(xiàn)代混凝土的技術(shù)開發(fā)和發(fā)展,高性能混凝土的產(chǎn)生和發(fā)展,歷經(jīng)三、四十年的歷程,一切也都是以這期間生產(chǎn)的普通常規(guī)水泥為背景的。這期間對應(yīng)于水泥窯外分解工藝的成熟期,出產(chǎn)的水泥執(zhí)行過兩個標準:1999年前的標準和1999年修改的標準。現(xiàn)代混凝土與舊標準的水泥相互契合頗好,改用新標準后水泥品性本應(yīng)更好,但卻因放松水泥粉磨控制出了問題,細度過細和混合材過多,引起了與商品混凝土生產(chǎn)的不適應(yīng)情況。應(yīng)該說,正常生產(chǎn)的常規(guī)性能的水泥,仍是適應(yīng)商品混凝土生產(chǎn)的需要的,這是當前水泥供求的總體局勢。至于確實有商品混凝土不能或不宜用的水泥出現(xiàn),它們也是與正規(guī)、正常的水泥生產(chǎn)相背離的,應(yīng)屬于違規(guī)的偽劣產(chǎn)品,終究會被商品混凝土所拒用。水泥標準新近取消了P·O32.5的等級,也正是為了防范這種偽劣水泥。這是好事,但也值得為這椿好事之所以出臺的不好的背景情況深入反思。
確實需要關(guān)注水泥的變化。過去幾十年,窯外分解系統(tǒng)是主旋律,熟料品質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定,水泥也相應(yīng)穩(wěn)定。近十年,水泥制成技術(shù)變革走紅,在減排、綠色的新背景下,雖然熟料大概難變,水泥卻是可以變化的。剛才說到的偽劣水泥,或許正是變化走偏了變畸形的先例。如何正確把握水泥發(fā)展方向至關(guān)重要。筆者看到一些倡言減排、綠色的文章,那些否定當前熟料的“新方案”,不切實際,不足為念。但在制成上做文章,生產(chǎn)“低碳水泥”,卻現(xiàn)實可行、有蠱惑性。利用混合材、利用工業(yè)副產(chǎn)石膏、利用助磨劑等等,原本都是無可爭議的,但現(xiàn)在則要把握合理的尺度,否則會與商品混凝土技術(shù)發(fā)生沖突。而今水泥大概都得經(jīng)過商品混凝土而被使用,走向與商品混凝土沖突之路是沒有前程的。所以,面對商品混凝土的新現(xiàn)實,水泥的某些舊觀念,舊做法是需要重新審視的。談?wù)摴?jié)能利廢什么的,應(yīng)該辨別是混凝土利廢還是水泥利廢?如果把屬于商品混凝土的技術(shù)挪用來為水泥牟利,那是誤導,終究行不通的。一言以蔽之,水泥的發(fā)展變化,只能以商品混凝土馬首是瞻,不能背其道而馳之!
以上簡略窺視了近期水泥和商品混凝土發(fā)展的一些態(tài)勢,這些也就是商品混凝土對水泥產(chǎn)生“訴求”的背景。
如上所述,商品混凝土正在強勢發(fā)展,水泥在近十年似在醞釀著變化,其中一些與商品混凝土技術(shù)沖突的、錯誤的變化有所滋生,并對商品混凝土生產(chǎn)和質(zhì)量造成了現(xiàn)實的損害,被商品混凝土覺察后,自然要形成對水泥的“訴求”。提出訴求的內(nèi)容及其論證,需要技術(shù)上的探究和闡釋,這都順理成章。不過,技術(shù)研討必然會擴大技術(shù)追究的范疇,導向?qū)λ嗟摹扒笕焸洹保酥撂岢鰧λ唷敖M成”的“要求”來,這恐怕就過分了。當然,有關(guān)論述在技術(shù)上可能都是對的,是商品混凝土生產(chǎn)中使用水泥的依據(jù)和參考,但若據(jù)以提出對水泥的“訴求”,則可能是過了分寸。這樣,對于“訴求”是要甄別的,有的是反映了真實存在的矛盾,需要切實處理;有的學術(shù)認知的意義多些,未必需要和能夠?qū)嶋H處理。筆者認為,對于每項“訴求”都要作具體分析,除了技術(shù)上的合理性之外,更應(yīng)審視其必要性和可行性。需要從商品混凝土和水泥雙方作換位思考來審視,看它對雙方究竟意味著什么?牽涉到深層次的因果利害與否?要權(quán)衡取舍得失,作出合情合理合度的判斷,乃至還要想到善后或延伸的事項。其中,技術(shù)上的合理性只是訴求的發(fā)韌,未必能主導訴求的歸宿。
就此,筆者本著求實的理念,試著審視了見于書刊的各種“訴求”意見,經(jīng)過梳理、剖析,歸納成幾個方面的事項來進行研判,提出了自己的觀點。茲簡要列述如下。
商品混凝土生產(chǎn)是對水泥的再加工,只有原料特別是水泥的品質(zhì)性能穩(wěn)定、合格,才有商品混凝土生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)性能的穩(wěn)定、合格,這是人所共知的。但是,還應(yīng)該認識,其一,商品混凝土技術(shù)的控制實施是十分精細的,商品混凝土的技術(shù)手段相對簡單,只是外加劑的使用、摻合料的使用、工藝環(huán)節(jié)的調(diào)控,前者敏感而高效,中者不算敏感但有效,后者是隨動、保障作用。就靠調(diào)配外加劑和摻合料的用量而實現(xiàn)商品混凝土性能的大幅度變化,調(diào)控的精細程度可想而知。這種調(diào)控基于既定的水泥品質(zhì)性能來實施,怎能不要求水泥品質(zhì)性能足夠穩(wěn)定,品質(zhì)性能波動嚴格限定在狹小范圍內(nèi)?其二,現(xiàn)實情況又是“先斬后奏”的水泥使用方式,商品混凝土根據(jù)使用經(jīng)驗,預先設(shè)定水泥的品質(zhì)就現(xiàn)貨現(xiàn)用了,確切的水泥性能檢測結(jié)果事后才能獲知,如果該水泥品質(zhì)性能不足夠穩(wěn)定,不可作預期,那就根本不能這樣冒失使用?,F(xiàn)實條件下商品混凝土生產(chǎn)不可能用前確知現(xiàn)貨水泥情況,只能要求水泥供應(yīng)方保持水泥品質(zhì)性能高度穩(wěn)定。其三,所謂水泥的品質(zhì)性能,并不單純是水泥物理性能檢驗報告中的那些項目,強度、凝結(jié)時間之類,而是要求基于水泥材質(zhì)穩(wěn)定所呈現(xiàn)的材性穩(wěn)定,因為商品混凝土的調(diào)控是施之于材質(zhì)、呈現(xiàn)為材性的。雖然水泥性能指標相同而材質(zhì)不同,商品混凝土的調(diào)控方案也就不同。所以以上文中要說水泥品質(zhì)性能穩(wěn)定,而不只是水泥性能穩(wěn)定。
至于水泥品質(zhì)性能的穩(wěn)定性對商品混凝土影響到何許程度?難以給出量化的答復,而且也不能一概而論,須具體情況具體分析。舉個最簡單又最普遍存在的事例:出廠水泥溫度過高對商品混凝土有何危害?!不少報道指明,僅因溫度不同,商品混凝土的流動性可以從室溫下的良好可泵送的高流動度變化至高過70~80℃時的完全喪失流動性,只此水泥溫度一項,若不能平穩(wěn)到僅略高于室溫,就將使商品混凝土生產(chǎn)嚴重失控乃至無法進行。水泥品質(zhì)性能的其他波動超過估計釀成商品混凝土質(zhì)量波動乃至大小事故也是經(jīng)常發(fā)生、屢見不鮮的。目前商品混凝土業(yè)整體上對此處于被動無奈地位,有的企業(yè)自身的質(zhì)量調(diào)控松馳敷衍應(yīng)付,更只能噤聲,對于水泥不經(jīng)陳化就出廠這樣的違規(guī)行為也只能忍受。但是,隨著商品混凝土技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和性能質(zhì)量的不斷高企,穩(wěn)定原材料的客觀要求將越發(fā)強勁,在商品混凝土行業(yè)克服散漫內(nèi)亂局面,整合有序之后,終將打破逆來順受格局,要求水泥品質(zhì)性能的穩(wěn)定、合格。
商品混凝土的這條訴求,水泥企業(yè)也是應(yīng)該響應(yīng)的,水泥原料穩(wěn)定、配料穩(wěn)定、生產(chǎn)工況穩(wěn)定、產(chǎn)品品質(zhì)性能穩(wěn)定也正是水泥企業(yè)自身的追求,在水泥用戶的嚴格問責之下,促使水泥企業(yè)更加謹慎、規(guī)范地組織生產(chǎn)和銷售,力求穩(wěn)定,保證效益,是好事而不是壞事。至于某些基礎(chǔ)條件很差,無從組織長期、穩(wěn)定的正常生產(chǎn)的落后水泥企業(yè),目前還能靠些邪招在低端水泥市場上混跡售劣的,早些被淘汰出局,則是水泥和商品混凝土業(yè)共同的幸事。
粉磨站,只吃獨家熟料的,可視為等同于母廠廠家。粉磨站,無序地吃百家熟料的,將不能保證產(chǎn)品品質(zhì)性能穩(wěn)定,只有變無序為有序,精心組織生產(chǎn),或許也能提升穩(wěn)定性。至于水泥銷售環(huán)節(jié),將有必要嚴格組織既定水泥企業(yè)產(chǎn)品向既定商品混凝土企業(yè)的對口供銷,不能混淆一氣胡亂支應(yīng)。這些事要做成都有難度,但都是需要和可以逐步實現(xiàn)的??傊@條訴求是客觀需要,順應(yīng)潮流的,水泥方責無旁貸,應(yīng)予接受。
商品混凝土的這條訴求,背景、理由與前一條相同,只是是從另一側(cè)面來論述因果。前已敘及,商品混凝土生產(chǎn)的是高性能混凝土,要對水泥附加以商品混凝土技術(shù)實現(xiàn)適當?shù)母男?、提高。商品混凝土技術(shù)的實施是精細的,根據(jù)不同目的要求,因材施為,非常個性化。很像是中醫(yī)開藥方,辨癥施治,因人而異。商品混凝土因此需要透徹了解水泥的細致情況,不光是表面化的材性表現(xiàn),如強度、凝結(jié)時間、標準稠度之類,還需要了解材質(zhì)構(gòu)成的種種情況,如熟料燒成工藝和礦物組成、氯硫堿含量,水泥制成工藝和控制參數(shù)、石膏形態(tài)和用量、混合材種類和摻量、助磨劑情況,乃至水泥顆粒分析、水化熱測定值等等。概而言之,商品混凝土需要了解水泥的材質(zhì)材性,絲毫不比水泥企業(yè)自身稍遜,這不是為收藏情報,而是為了生產(chǎn)的實用目的,像大體積混凝土組織配比,必須驗算水泥水化導致的混凝土升溫,計算中就需要熟料礦物成分數(shù)據(jù);考慮集料的堿集料反應(yīng)需要關(guān)注水泥含堿量等等。在下文的論述中則可以看到了解水泥其他細節(jié)情況的意義和目的,這里不作詳述??傊?,商品混凝土要求知曉全面、翔實的水泥資料是實際生產(chǎn)需要,缺少了解就會陷入盲目的境地,在盲目狀態(tài)下要及時、正確、有效、適度地施行技術(shù)調(diào)控,即使可能,也是事倍功半,勉為其難的。過去和現(xiàn)在,商品混凝土的調(diào)控難度還不很大,欠缺點了解還能摸索著解決。今后商品混凝土技術(shù)發(fā)展,在獲取更有效手段和更高產(chǎn)品性能的同時,調(diào)控難度將更大、更復雜,像外加劑的適應(yīng)性之類的問題,若如下文所議給予水泥寬松的成分含量要求,而又要解決相應(yīng)產(chǎn)生的疑難情節(jié),商品混凝土了解水泥的細節(jié)情況將更為必要,水泥提供情況也更值得。
水泥的技術(shù)信息,似乎牽涉不到專利、保密之類,除非有違規(guī)作法想隱瞞,盡可以公開、透明。而真要有違規(guī)處,例如P·O42.5水泥混合材多加了點,坦呈事由和情況,倒是對用戶和自身都負責任的態(tài)度,秘而不宣則是存心弄虛作假了。
正常情況下,水泥生產(chǎn)穩(wěn)定,水泥供求關(guān)系穩(wěn)定,全面的水泥技術(shù)信息也未必需要逐日提供,但情況有明顯變化時應(yīng)提供,商品混凝土需要查問時應(yīng)予提供,形成良好的知會關(guān)系。至于具體如何操作,應(yīng)由雙方業(yè)界協(xié)商制訂出條例、規(guī)則來規(guī)范執(zhí)行。滿足這條訴求要求,正規(guī)的水泥廠容易做到,吃百家飯的粉磨站則很難做到。從保證水泥品質(zhì)性能到提供必要的技術(shù)信息,吃百家飯的粉磨站都難執(zhí)行,其長期存在的前景堪憂!
以上是對水泥的整體訴求,以下分析各個具體的技術(shù)事項。
由于水泥粉磨技術(shù)進步,高效選粉機、輥壓機、立磨、超細磨、顆粒分析儀等的普遍應(yīng)用,磨得更細已頗容易。加上水泥標準改變,有些水泥廠要靠加細來使水泥產(chǎn)品性能達標,當前水泥確實磨得比以前要細很多,顆粒形狀也有從球磨機的球形向輥磨的扁平片轉(zhuǎn)變之勢,直接導致水泥標準稠度用水量明顯增大。商品混凝土也明顯感受到用水量增加、稠化快、流動性變差,繼而還有水化熱大、吸附量多、收縮增大、易產(chǎn)生裂縫等衍生問題,對這些人們微詞頗多。
筆者則認為,在細度過細這個較籠統(tǒng)的現(xiàn)象之下,有必要作深入細致的分析研究。目前,水泥的概念有時顯得含糊不清,需要明確分別是熟料組分還是混合材組分來說事?;旌喜募蛹毩?,其浸潤、附著的“物理”需水量增大,但似乎也就這點影響,沒有更多“添亂”,那些火山灰反應(yīng)、次生水化之類的效應(yīng)是較后期的事,在混凝土拌合物階段不會呈現(xiàn)出細度的更大影響,這種增水需求容易應(yīng)對。熟料加細了,水化速度和總量都增大,水化產(chǎn)物快速、大量生成,除需水量增大外,水化產(chǎn)物的各種后續(xù)變化造就的水泥漿體性能改變也明顯呈現(xiàn),如水化熱大、增稠快、吸附強……這種熟料加細的后果,如需加以控制,似乎可以從減少熟料用量方面著手,亦即控制水化總量。水化總量控制必需瞻前顧后地全程進行,許多事情都與這種總量變化相關(guān)聯(lián),其中孕含著商品混凝土的核心技術(shù),值得探究。將來在混凝土配合比設(shè)計中,在混凝土性能的研討中,都應(yīng)用“熟料”而不是“水泥”來作量化處理,與摻合料明確劃分開來。總之,現(xiàn)在人們評論的水泥細度過細問題,是較單純的稠度變差和牽動全局的水化加快兩種現(xiàn)象的混雜結(jié)果。但是,探討水泥細度可能很快就會失去意義,因為水泥企業(yè)正在臨近按合理的顆粒級配設(shè)計組織水泥生產(chǎn)的一場大變革,這也將是水泥制成技術(shù)發(fā)展的終極目標之一。
水泥制成估計要完成三項工作。其一,繼續(xù)完善高效節(jié)能粉磨系統(tǒng)。普及用在線顆粒分析儀技術(shù)調(diào)度控制粉磨工藝。發(fā)展完善單獨粉磨及精細分級的工藝系統(tǒng)。發(fā)展完善多粒級物料級配及均勻混合工藝系統(tǒng)。發(fā)展完善對多種物料各自單獨粉磨和精細分級,隨后組織多種粒級級配和均勻混合的集成工藝體系。其二,堅定貫徹充分有效發(fā)揮熟料作用的原則,單獨粉磨熟料,力求3~32μm的分級占絕大多數(shù),32~60μm的分級占小份額,≤3μm的分級占個零頭,>60μm的分級為0;按照≤32μm的分級提供28天水化及強度,>32μm的分級28天后繼續(xù)水化其未水化的內(nèi)核,支持維持后期強度和耐久性的需要——這種得到公認的研究結(jié)果,合理并穩(wěn)定地制訂出熟料的分級級配組合方案,以待制備水泥。其三,按最佳堆積密度的理想篩析曲線來設(shè)計水泥的整體顆粒分級級配,以上述熟料的級配結(jié)果為基礎(chǔ),適當選用粉磨并分級的混合材來填補缺失,例如用硅灰補充<0.1μm的分級,用加細粉煤灰加細石灰石等補充0.1~0.3μm的分級,用較粗粉煤灰或礦渣補充42~60μm的分級,用粗磨細鋼渣補充60~75μm的分級,等等。(據(jù)說我國水泥≥60μm的含量極少,造成混凝土內(nèi)60~75μm分級的缺失,予以補充后就能與細集料接續(xù)了。)把各級補充混合材與基礎(chǔ)熟料分級級配組合全部合并,均勻混合,就制成了新型的P·O水泥。這種水泥的細度將恢復較粗指標,標準稠度需水量可能有適中值,熟料絕大部分在28天內(nèi)水化并給出額定強度,28天以后還有部分殘留的熟料繼續(xù)水化以維持后期強度和耐久性,但沒有長期仍水化不完的粗粒熟料。
以上大致的構(gòu)想已有多位人士提議,筆者很支持而附和之,并認為是對商品混凝土關(guān)于水泥細度等的“訴求”的富有創(chuàng)意的答復。水泥在變化,不可能把它拉回到過去“粗制”的狀況去,它也不可能更細到哪里去,上面構(gòu)想的就是它的終極狀況了。前幾年已是對水泥過細引起的不良反應(yīng)最為敏感的時段,商品混凝土業(yè)強烈不滿但也承受下來了,其實那些不良反應(yīng)就是商品混凝土技術(shù)調(diào)控的通常對象,調(diào)控用的常規(guī)手段(多用點減水劑、少用些水泥、多用些摻合料、保持適當用水量,等等)也是奏效的。那就再“姑妄”下去,看水泥制成合乎科學理性的發(fā)展變革吧。
水泥使用混合材有兩種情況,一種是必要的,一種是未必的。純硅酸鹽水泥P·Ⅰ個性很強烈,有時需要它緩和點,避免出現(xiàn)“毛刺”,以及更符合標準規(guī)定的分等級性能指標,乃至經(jīng)濟適用些,需要摻用少量混合材,成為P·Ⅱ和P·O水泥。另一種情況則是著眼于廢渣利用,變廢為寶,在產(chǎn)品水泥的性能可接受、甚至頗合意的前提下,大量摻用混合材,成為P·C、P·S、P·P、P·F等水泥品種。能有市場的話,生產(chǎn)這些水泥經(jīng)濟上更有利、技術(shù)上也合理。至于前節(jié)說的未來水泥,所含混合材當然是必要成分。
現(xiàn)代混凝土的摻合料和水泥的混合材,大多是同一種物料,多為廢渣或尾礦。如礦渣、粉煤灰、石粉等,主要差別是或在水泥磨制中摻用,或在混凝土拌制時摻用,最終在混凝土中發(fā)揮作用的機制和效果又都是同一回事了。不過,這個使用工序的一步之差,分隔在兩個產(chǎn)業(yè)中,由不同的工藝系統(tǒng)來實施,卻確實有很大差別,乃至造成兩個產(chǎn)業(yè)間的矛盾沖突。在過去的傳統(tǒng)混凝土時代,施工業(yè)多視廢渣利用為“摻假”,排斥其用于混凝土中,倒是水泥業(yè)作為混合材利用,發(fā)展成幾種水泥,在水泥的名義下,施工方也矇然接受了。待到現(xiàn)代混凝土時代,摻合料成為混凝土的必要組成原料,使用摻合料成為商品混凝土的核心技術(shù)之一,形勢就根本變化了,商品混凝土業(yè)“反客為主”,成為利用廢渣的主角了。在節(jié)能環(huán)保潮流涌動的今天,廢渣利用受關(guān)注、受重視的程度越發(fā)高企,甚至成為減排達標的“靈符”,導致行業(yè)間的插手、爭奪。
當前水泥和商品混凝土業(yè)就存在這種利害沖突,是該發(fā)展水泥混合材的用法,還是該發(fā)展混凝土摻合料的用法?有必要協(xié)商并合理解決這個問題??陀^地說,作混合材的用法有許多技術(shù)優(yōu)勢,水泥粉磨工藝和技術(shù)的雄厚背景,可以自行加工混合材到要求的狀態(tài),可以按優(yōu)化的方案去組成水泥,可以保證水泥的均質(zhì)性良好,如是等等。劣勢則是水泥的大生產(chǎn)只能出產(chǎn)定型產(chǎn)品,不可能進行小打小鬧、隨機性變動組成和參數(shù)的產(chǎn)品生產(chǎn)。摻合料的用法劣勢多多,商品混凝土企業(yè)一般不具備加工摻合料的能力,只能買現(xiàn)成的材料來用,選購的余地都很小,難以用上品性優(yōu)化的產(chǎn)品;使用摻合料的工藝很單純,沒有多重調(diào)控、優(yōu)化狀況的條件,連拌制混凝土中物料混合的均勻穩(wěn)定性能也比水泥要遜色很多,總之是從方案到實施直到結(jié)果,按技術(shù)水平衡量,商品混凝土多半是不及水泥企業(yè)的。但是,最為關(guān)鍵的一點,商品混凝土的生產(chǎn)任務(wù)是隨機性的、多元化的、個性化的,要按用戶需要和各種變化著的條件和狀況,機動靈活地組織生產(chǎn),實施“量身定做”式的生產(chǎn)。商品混凝土企業(yè)實際選用原材料的余地有限,工藝調(diào)控變通的余地也很有限,主要就是憑藉組織配料方案,精細地搭配運用原材料,特別是恰當摻用外加劑和摻合料,得以實現(xiàn)服務(wù)千家、各得其貨。這是水泥廠做不到的。所以,打個比方,混合材的用法像是制造中成藥,摻合料的用法像是組方抓藥,但病人是要中醫(yī)診斷,“辨癥施治”、“對癥下藥”的,結(jié)果只能是以抓藥組方為主流。同樣道理,是商品混凝土企業(yè)生產(chǎn)混凝土,水泥企業(yè)只能止步于生產(chǎn)水泥,那就不能不把廢渣和尾礦利用的主導權(quán)判歸于混凝土的摻合料,同時限制水泥混合材的運用:除非必要,不要摻用!
摻合料使用是商品混凝土核心技術(shù)和核心利益,水泥企業(yè)不要去侵犯。若有必要,少量摻用混合材,商品混凝土業(yè)當然認可;若無必要地大量摻用混合材,擠壓掉了商品混凝土技術(shù)調(diào)控摻合料的施用條件和調(diào)控空間,則商品混凝土絕不可能購用這種水泥。實際上,若干年來,商品混凝土生產(chǎn)大多購用P·O水泥,重要工程更寧愿用P·Ⅱ水泥,主要就是出于保證技術(shù)施用,而不是經(jīng)濟上的追求。反之,P·O32.5水泥的被取消,正是有些水泥廠過分摻用混合材牟利惹的禍。
時運弄人,過去辛苦倡導,發(fā)展P·S、P·F 、P·P、P·C這些水泥品種,現(xiàn)在除非有大額長期訂單(建大壩、直供大型水泥制品廠之類),恐怕不敢貿(mào)然生產(chǎn)這些,而是回歸生產(chǎn)P·O和P·Ⅱ、P·Ⅰ水泥,恢復品性純正、穩(wěn)定和優(yōu)越。
不過,雖然時過境遷,水泥廠一般不宜生產(chǎn)大摻量混合材的水泥,以免被商品混凝土所排斥,但是,水泥廠應(yīng)該大力進行商品混凝土所用摻合料的生產(chǎn),充分發(fā)揮粉磨工藝和技術(shù)優(yōu)勢,生產(chǎn)加工優(yōu)質(zhì)摻合料,直接賣給商品混凝土廠去用,所謂堤內(nèi)的損失堤外補,或許收益還更大些。(未完待續(xù))