王燕謀看“凝石”

    最近，《人民日報(bào)》、《中央電視臺》都先后對“凝石”作了報(bào)導(dǎo)，《中國水泥網(wǎng)》還召開了“凝石”高峰論壇，這些宣傳在中國水泥界一時(shí)間引起很大反響，許多人提出了疑問，一些小型水泥廠欲改產(chǎn)“凝石”作為排脫困境的解決方案。在這種情況下，本人作為長期從事科研開發(fā)和工業(yè)管理的水泥工作者，感到有責(zé)任提出看法，供大家參考。

    眾所周知，硅酸鹽水泥已有180年生產(chǎn)和使用歷史，公認(rèn)是安全可靠的當(dāng)代建筑膠凝材料，全世界年產(chǎn)量有20多億噸，我國年產(chǎn)量已達(dá)9億多噸。然而，長期以來，人們?nèi)栽诓粩鄬ふ倚阅芨?、價(jià)格更低、生產(chǎn)時(shí)更能節(jié)省資源的新型建筑膠凝材料，向硅酸鹽水泥發(fā)起陣陣挑戰(zhàn)，這在社會進(jìn)步史上是很正常的事，“凝石”研究本身也是無可非議的。

    早在20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)人首先研究出堿礦渣水泥，此后，其他國家也相繼投入力量開發(fā)這種水泥。堿礦渣水泥是用磨細(xì)?；郀t礦渣與堿性激發(fā)劑配制而成，還可用鋼渣、磷渣、粉煤灰和赤泥等部分或全部代替高爐礦渣，作為激化劑的有水玻璃、苛性堿和芒硝等。堿礦渣水泥具有很高強(qiáng)度，3天抗壓強(qiáng)度達(dá)70——90Mpa，還有水化熱低、抗?jié)B和耐腐蝕性強(qiáng)等特性。這些性能對研究者具有很大吸引力。但是，堿礦渣水泥存在耐久性問題，主要表現(xiàn)在長期抗折強(qiáng)度倒縮，還有干燥收縮大和表面泛堿等問題。五十多年來，堿礦渣水泥由于耐久性問題沒有很好解決，雖然已在一些工程上試用，但至今未能在建筑工程上推廣。另外，堿性激發(fā)劑資源有限，價(jià)格較貴，一定程度上也影響了這種水泥的推廣應(yīng)用。目前，各國學(xué)者仍在對堿礦渣水泥進(jìn)行深入研究，我國有些高等學(xué)校也在開展這方面工作。

    中國建材研究院在1956年開始研究石膏礦渣水泥。這種水泥是由?；郀t礦渣、硫酸鹽激發(fā)劑石膏、堿性激發(fā)劑石灰或硅酸鹽水泥熟料共同磨制而成。石膏礦渣水泥試驗(yàn)室28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)80——90Mpa，生產(chǎn)條件下的28天抗壓強(qiáng)度達(dá)50——60Mpa，也具有水化熱低、抗?jié)B和耐腐蝕性能好等特點(diǎn)；1961年制訂出該水泥的部領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)（JC31—61）；20世紀(jì)60年代，在武漢、成都和南昌等地進(jìn)行過批量生產(chǎn)與使用。然而，這種水泥存在凝結(jié)慢、養(yǎng)護(hù)條件苛刻、性能波動(dòng)大和大氣穩(wěn)定性差等問題。在武漢鋼鐵公司一個(gè)車間工程的建設(shè)中采用了石膏礦渣水泥作梁柱結(jié)構(gòu)，建成后發(fā)現(xiàn)其表面起砂嚴(yán)重，大氣穩(wěn)定性差，不得不將該結(jié)構(gòu)件拆除，造成了損失。?；郀t礦渣是水泥生產(chǎn)的重要資源，用于硅酸鹽水泥生產(chǎn)比石膏礦渣水泥更為合算。自20世紀(jì)60年代末，石膏礦渣水泥在我國水泥生產(chǎn)的品種系列中，開始逐漸銷聲匿跡。

    20世紀(jì)70年代，法國Davidovits教授開發(fā)出地土聚合水泥（Geopolymeric Cement）。這種水泥主要由天然或人工硅鋁材料、堿性激發(fā)劑、促硬劑配制而成，有些情況下配以緩凝劑。硅鋁材料主要是偏高岑土，還有的采用礦渣，粉煤灰和其他火山灰質(zhì)材料等。堿性激發(fā)劑主要是堿金屬：堿土金屬的氫氧化物或氧化物，如NaOH、水玻璃等等。硬化劑采用硅灰、氟硅酸鈉和低鈣硅比的水化硅酸鈣等。據(jù)介紹，地土聚合水泥4小時(shí)抗壓強(qiáng)度能達(dá)20Mpa，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)100Mpa；水化熱低；收縮?。豢?jié)B透和耐腐蝕性強(qiáng)，還有耐高溫性能。在有關(guān)報(bào)導(dǎo)中看到，這種水泥已在一些特殊工程中試用，如用于耐腐管道、有害廢棄物固化、建筑物保護(hù)層和搶修工程等等；但尚未在建筑承重結(jié)構(gòu)工程上應(yīng)用，還沒有在建筑工程中推廣。看來，地土聚合水泥尚在研究開發(fā)之中。據(jù)了解，包括中國在內(nèi)的許多國家的實(shí)驗(yàn)室正在開展這方面的科學(xué)研究，個(gè)別企業(yè)已對這種水泥進(jìn)行商業(yè)開發(fā)。至于研究與開發(fā)前景，是否能完全取代硅酸鹽水泥，有待進(jìn)一步探索研究的結(jié)果。

    在中國，堿礦渣水泥、石膏礦渣水泥和地土聚合水泥等不采用硅酸鹽水泥熟料而配制成的水泥，都統(tǒng)稱為無熟料水泥。

    根據(jù)本人所見到的技術(shù)資料，“凝石”是由冶金礦渣、粉煤灰和赤泥等工業(yè)副產(chǎn)品與激發(fā)劑配制而成，具有高強(qiáng)、高抗?jié)B和耐腐蝕性強(qiáng)等特性，在組成和性能上都類似于上述無熟料水泥。需要特別指出的是，資料表明，“凝石”的試生產(chǎn)時(shí)間和試用期較短，尚缺少包括大氣穩(wěn)定性在內(nèi)的長期耐久性數(shù)據(jù)。

    建筑工程是百年大計(jì)，要按50——100年設(shè)計(jì)，水泥混凝土的長期耐久性十分重要，如果沒有足夠的耐久性數(shù)據(jù)，在建筑承重結(jié)構(gòu)工程上絕不允許使用，在建筑工程上也不能推廣。

    本人認(rèn)為，如果研究者沒有解決“凝石”的長期耐久性問題，這種材料就無法完全取代硅酸鹽水泥，就不能在建筑工程上推廣。

    （摘自：中國建材協(xié)會名譽(yù)會長 中國水泥網(wǎng)總顧問 王燕謀）

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