2017年度特種水泥混凝土工程材料行業(yè)發(fā)展報告

  中國混凝土與水泥制品協(xié)會特種水泥混凝土工程材料分會是2010年建立起的行業(yè)組織，我分會積極響應(yīng)黨的號召，致力于以應(yīng)用技術(shù)開發(fā)來帶動行業(yè)的發(fā)展；以新技術(shù)發(fā)展帶動行業(yè)的技術(shù)進步；以國內(nèi)外市場為導(dǎo)向?qū)ζ髽I(yè)提供全方位的服務(wù)。在這7年的時間里，分會一直在為特種水泥在工程建設(shè)中能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用而努力，行業(yè)也不斷的發(fā)展壯大。

  1 特種水泥發(fā)展歷程

  1949年中華人民共和國成立后，水泥品種和生產(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)從市場經(jīng)濟中的企業(yè)行為改變?yōu)橛媱澖?jīng)濟條件下的政府行為，由政府出資組建的科研單位承擔(dān)。我國特種水泥的發(fā)展大致經(jīng)歷了仿造、自主開發(fā)研究、創(chuàng)新提升3個階段，經(jīng)過50年幾代人的努力，已研制成功六大體系八大類共60余種特種水泥。目前，我國在特種水泥的理論研究、品種數(shù)量及應(yīng)用水平上已進入世界先列，滿足了我國石油、水電、冶金、化工、建筑、機械、交通和海洋開發(fā)等各行業(yè)的需要，其中數(shù)十項成果獲得了國家級及部級獎或國家發(fā)明專利。

  （1）仿造階段

  解放初期，我國僅按作坊方式生產(chǎn)少量的白水泥（原蘇州光華水泥廠前身），特種水泥的研究、生產(chǎn)和產(chǎn)品幾乎空白。為了盡快滿足國民經(jīng)濟恢復(fù)時期經(jīng)濟建設(shè)的迫切需要，我國科技人員在短短幾年內(nèi)仿照前蘇聯(lián)的產(chǎn)品研制了一批特種水泥，其中大批量投入生產(chǎn)并得到推廣應(yīng)用的主要有快硬硅酸鹽水泥、冷堵和熱堵油井水泥以及符合前蘇聯(lián)技術(shù)條件的大壩水泥。

  （2）自主開發(fā)研究階段

  為了改變我國水泥科學(xué)領(lǐng)域既沒有科研機構(gòu)也沒有專業(yè)隊伍的狀況，我國于1954年成立了重工業(yè)部建材工業(yè)管理局建筑材料工業(yè)試驗所，自此我國開始了玻璃、陶瓷、水泥及耐火材料等方面的系統(tǒng)研究，水泥品種的研究也逐步從仿制階段進入了自主開發(fā)研究階段，結(jié)合我國原料和使用特點，在仿造中進行獨立開發(fā)，從而使一批新品種水泥脫穎而出。其間，研究開發(fā)的主要新品種水泥有：以回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)法生產(chǎn)的礬土水泥、耐高溫鋁酸鹽水泥、快硬高強鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力硅酸鹽水泥、硅酸鹽膨脹水泥、石膏礬土膨脹水泥、澆筑水泥（1988年制定專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時改名為無收縮快硬硅酸鹽水泥）、明礬石膨脹水泥和45°C，75°C，95°C油井水泥系列等，這些新品種水泥在國民經(jīng)濟建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。

  （3）創(chuàng)新提升階段

  經(jīng)過20世紀50-60年代豐富的科研實踐和基礎(chǔ)研究，我國水泥品種的研究工作從1970年以后進人了研究創(chuàng)新階段，創(chuàng)造發(fā)明了多種新品種水泥，廣泛應(yīng)用于國家各類重點工程建設(shè)，很好地滿足了國民經(jīng)濟建設(shè)的需要。在此期間研究開發(fā)的主要新品種水泥有：第3系列水泥（主要包括硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥兩大類），油田固井工程用API油井水泥系列及適用于深井固井工程的120℃油井水泥，用于搶修、搶建、堵漏止水和低溫施工的快凝快硬氟鋁酸鹽水泥（簡稱雙快氟鋁酸鹽水泥），適合于各種軍事工程搶修搶建的快凝快硬硅酸鹽水泥（簡稱雙快硅酸鹽水泥，也稱雙快搶修水泥），專用于粘結(jié)鑄造用砂的雙快型砂水泥，適用于大體積的水工建筑的低熱微膨脹水泥，具有良好的膨脹、高強度和抗裂防滲性能的明礬石膨脹水泥，用于混凝土結(jié)構(gòu)自防水工程的混凝土膨脹劑系列（u型混凝土膨脹劑、AEA鋁酸鈣膨脹劑、CEA復(fù)合膨脹劑），具有高膨脹性能的無聲破碎劑（SCA），適于不同井溫的系列微細油井水泥和特種油井水泥以及達到國際領(lǐng)先水平、具有低資源能源消耗、低環(huán)境負荷和高性能的低熱硅酸鹽水泥（也稱高貝利特水泥）等品種。

  2 發(fā)展現(xiàn)狀

  中國經(jīng)濟進入中速發(fā)展新常態(tài)，水泥行業(yè)產(chǎn)量、產(chǎn)能嚴重過剩，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)快速調(diào)整，同時帶來的環(huán)境承載和資源供給壓力增大?！笆濉薄ⅰ笆濉毙袠I(yè)發(fā)展規(guī)劃明確指出，水泥特種化是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向。

  2016年我國水泥總產(chǎn)量達24.03億噸。特種水泥作為我國水泥產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，當(dāng)前年產(chǎn)量約為4400多萬噸，所占比重僅為水泥總量的1.86%左右，雖較去年有所提高，但這一數(shù)值與發(fā)達國家6%~10%的比重值有著明顯差距，由此可見我國水泥工業(yè)的特種化程度還遠遠不夠。

  2.1 市場上的硫鋁酸鹽水泥基特種工程材料

  （1）制品市場

  硫鋁酸鹽水泥是一種堿度低、早期強度高后期強度不倒縮且對玻璃纖維侵蝕小、自由膨脹率低的水泥品種。主要的水泥制品有外墻裝飾掛板、隔墻板、藝術(shù)小品、雕塑等。

  ① 外墻掛板

  GRC墻板（即玻璃纖維增強水泥板）是近三十多年來國際上水泥砼領(lǐng)域出現(xiàn)的新材料，利用耐堿玻璃纖維和低堿度水泥制造。GRC板具有輕質(zhì)、高強、隔熱保溫、防水、防火、可加工性良好等諸多的優(yōu)點，它的出現(xiàn)有效地改善并提高了水泥砼的脆性和抗拉強度，可大幅度地減小板厚，降低自重。GRC外墻板已大量應(yīng)用于世界各地的建筑上，在建筑上占有獨特的地位.

  ② GRC墻體材料（內(nèi)隔墻板）的應(yīng)用

  我國從20實世紀80年代開始研究GRC應(yīng)用技術(shù)，為解決玻璃纖維在普通硅酸鹽水泥內(nèi)的腐蝕問題，中國建材院的科技工作者相繼研究成功了抗堿玻璃纖維和低堿度硫鋁酸鹽水泥，用這兩種材料匹配的GRC制品，經(jīng)過快速老化試驗，其耐久性達到60年以上，已達到世界先進水平。

  目前，國內(nèi)GRC內(nèi)隔墻及外墻內(nèi)保溫板的市場仍占GRC制品的主要市場，它是一種輕質(zhì)條形墻板（又稱多孔條板），廣泛應(yīng)用于各類建筑的非承重分戶、分室隔墻和承重外墻的內(nèi)保溫工程，其特點是可提供輕質(zhì)、耐火、耐水、隔聲、施工方便、造價不高而又安全可靠的隔斷或墻體材料，備受用戶歡迎。

  ③ 塑石假山

  隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，以硫鋁酸鹽水泥為原料的塑石假山正在代替普通水泥為原料的假山，如圖1所示。因硫鋁酸鹽水泥具有早強、高強、抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕和低堿度等優(yōu)良特性，并且在造價方面和靈活性上都節(jié)省了很多人力和物力，真正達到了低碳、生態(tài)、環(huán)保的功效。

  塑石假山的特點主要表現(xiàn)在以下五點：一是可以塑造出理想的園林建筑。二是可以在非產(chǎn)石地區(qū)布置異地山石景。三是施工靈活方便。四是造型隨意。五是塑石假山不僅僅體現(xiàn)在園林藝術(shù)方面，也充分體現(xiàn)在功能實用方面，如街頭散置塑石、水廠塑石假山擋土墻等方面的實用功能同時近幾年國家對樹木和山體實施了保護，塑石假山、仿木產(chǎn)品市場容量逐漸提高，塑石假山仿木專用材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景相當(dāng)可觀。

  （2）快速修補材料

  縱觀全球建筑業(yè)發(fā)展進程，可以明顯看出，工業(yè)發(fā)達國家經(jīng)歷了建筑高峰期后，現(xiàn)在接踵而至的是面臨大量的混凝土修補作業(yè)。高速鐵路、高速公路、橋梁、隧道、機場等領(lǐng)域具有巨大的潛在市場。

  使用快硬硫鋁酸鹽水泥可達到搶速度爭時間的目的，其抗凍性和抗鹽腐蝕性也明顯優(yōu)于相鄰的波特蘭水泥。例如北京的西直門、三元和朝陽門等立交橋的接頭和疊合橋面路面，使用硫鋁酸鹽水泥基修補材料節(jié)省了施工時間，能夠快速開放交通，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

  （3）節(jié)能保溫材料

  有機類保溫材料主要來源于石油附產(chǎn)品，包括發(fā)泡聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）、噴涂聚氨酯（SPU）以及聚苯顆粒等。從全國范圍看，有機類外墻外保溫系統(tǒng)占據(jù)了我國當(dāng)前外墻外保溫市場75%以上的份額，但防火性能卻是其致命傷，不僅易燃，而且熱分解時還會產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)苯乙烯。無機保溫材料防火阻燃性高，多半為A級阻燃材料，且性能穩(wěn)定、變形系數(shù)小，使用壽命相對較長，施工難度相對較小，工程成本相對較低，可以循環(huán)再利用。

  （4）灌漿材料

  灌漿材料，高鐵橋梁架設(shè)、鋼結(jié)構(gòu)安裝、路橋工程的加固以及混凝土結(jié)構(gòu)加固建設(shè)中都得到了大量應(yīng)用。

  ① 使用硫鋁酸鹽水泥制成的超高強灌漿材料應(yīng)用于高速鐵路盆式橡膠支座的灌漿，1~2小時即可達到設(shè)計強度，從而可以繼續(xù)架設(shè)下一片橋梁，而使用普通水泥灌漿材料則需要24小時以上，使得架橋速度提高十多倍，在我國的高速鐵路建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。

  3 特種水泥現(xiàn)階段存在的問題

  3.1 特種水泥的特殊性

  沒有被充分考慮特種水泥的特殊性能是普通硅酸鹽水泥無法替代的，建材十三五規(guī)劃中提到水泥特種化是未來水泥發(fā)展的重要方向。特種水泥的特殊性決定了其產(chǎn)能比通用硅酸鹽水泥小很多，而是應(yīng)該作為水泥工業(yè)中規(guī)模小但生產(chǎn)技術(shù)先進的行業(yè)得到特殊的扶持與發(fā)展。但是從特種水泥現(xiàn)階段的發(fā)展看來，國家對特種水泥行業(yè)的重視程度還遠遠不夠，很多相關(guān)政策不完善，大多都參照通用硅酸鹽水泥行業(yè)情況制定，忽略了特種水泥行業(yè)的特殊性，這使得大多數(shù)特種水泥企業(yè)很難享受到國家對水泥行業(yè)的一些優(yōu)惠政策，企業(yè)發(fā)展比較艱難。

  （1）《資源綜合利用產(chǎn)品及勞務(wù)增值稅政策》沒有考慮到特種水泥的特點

  《資源綜合利用產(chǎn)品及勞務(wù)增值稅政策》規(guī)定“42.5及以上等級水泥的原料20%以上來自所列資源，其他水泥、水泥熟料的原料40%以上來自所列資源”，這個規(guī)定是按照普通水泥的混合材摻量范圍來制定的，普通水泥的生料配料中不能使用工業(yè)廢渣，水泥粉磨時混合材摻量通常在20%~60%，但是，特種水泥的原料就可以使用工業(yè)廢渣替代天然原材料，摻加工業(yè)廢渣的比例可以更高。該規(guī)定也沒有涉及對環(huán)境危害更大急需處置的赤泥、工業(yè)石膏等工業(yè)廢渣在水泥企業(yè)中處置的鼓勵政策。因此，特種水泥雖然比普通水泥更高效、更廣泛的消納和資源化利用工業(yè)廢渣，但沒有享受到的相應(yīng)的更好的優(yōu)惠政策。

  （2）金融政策沒有明確扶持特種水泥

  硫鋁酸水泥等特種水泥企業(yè)規(guī)模小，資金實力弱，需要金融政策的扶持。但是，《關(guān)于化解產(chǎn)能嚴重過剩矛盾的指導(dǎo)意見》中“對產(chǎn)能嚴重過剩行業(yè)實施有針對性的信貸指導(dǎo)政策，加強和改進信貸管理”，“加大對產(chǎn)能嚴重過剩行業(yè)企業(yè)兼并重組整合過剩產(chǎn)能、轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)產(chǎn)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)改造和向境外轉(zhuǎn)移產(chǎn)能、開拓市場的信貸支持”。由于沒有明確鼓勵支持特種水泥的轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)產(chǎn)、技術(shù)改造，金融機構(gòu)把特種水泥也歸為產(chǎn)能嚴重過剩行業(yè)，從而不予金融政策的支持。

  （3）落后產(chǎn)能轉(zhuǎn)型生產(chǎn)特種水泥沒有獎勵支持

  普通水泥“落后產(chǎn)能”中日產(chǎn)1000噸~2500噸生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝也是先進的，只是較日產(chǎn)5000噸以上生產(chǎn)線的規(guī)模效益差一些。由于普通水泥產(chǎn)能嚴重過剩，目前大量的生產(chǎn)日產(chǎn)1000噸到2500噸生產(chǎn)線處于關(guān)停和作為落后產(chǎn)能淘汰，并獲得《淘汰落后產(chǎn)能中央財政獎勵資金管理辦法》的支持。

  特種水泥由于市場應(yīng)用特殊，生產(chǎn)規(guī)模小，暫時無法采用日產(chǎn)5000噸以上生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)。但是日產(chǎn)1000噸~2500噸生產(chǎn)線對于特種水泥來說是極佳的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)能。將條件成熟的這些生產(chǎn)線轉(zhuǎn)型生產(chǎn)特種水泥將重新盤活這些閑置或廢棄的固定資產(chǎn)，發(fā)揮其應(yīng)有作用，大量節(jié)約社會資源。但是這種轉(zhuǎn)型生產(chǎn)特種水泥沒有納入《淘汰落后產(chǎn)能中央財政獎勵資金管理辦法》的支持。

  （4）技改資金投入占比高，企業(yè)壓力大

  目前，小規(guī)模的特種水泥生產(chǎn)線的水、電、大氣污染物排放等都是執(zhí)行大規(guī)模的普通水泥生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)。如大氣污染物排放的技改，小規(guī)模生產(chǎn)線和大規(guī)模生產(chǎn)線的資金投入相差不大，但相對于總資產(chǎn)的占比差別就很大。同樣的技改，對于日產(chǎn)5000噸以上生產(chǎn)線的企業(yè)來說是很小的投入，但對于規(guī)模不大的特種水泥企業(yè)來說卻是一筆龐大的支出。由于沒緩沖機制和補助機制，特種水泥企業(yè)壓力大。

  （5）錯峰生產(chǎn)

  工信部和環(huán)保部為貫徹落實《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進建材工業(yè)穩(wěn)增長調(diào)結(jié)構(gòu)增效益的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)﹝2016﹞34號），化解水泥行業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩矛盾，同時避免水泥生產(chǎn)排放與取暖鍋爐排放疊加，減輕采暖期大氣污染，聯(lián)合發(fā)布了工信部聯(lián)原﹝2016﹞351號《關(guān)于進一步做好水泥錯峰生產(chǎn)的通知》的文件。通知對水泥錯峰生產(chǎn)的時間作了以下規(guī)定：“…….北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、山東、河南自11月15日至次年3月15日；……”。在今年9月1日秋冬季治霾“攻堅戰(zhàn)”打響之后，京津冀地區(qū)的地方政府在陸續(xù)釋放比春夏季節(jié)更為嚴厲的、包括采暖季工業(yè)錯峰生產(chǎn)在內(nèi)的治霾措施。9月13日，十部委和六個省區(qū)政府聯(lián)合印發(fā)了《京津冀及周邊地區(qū)2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》。鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥90％以上的企業(yè)位于以上地區(qū)。

  鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥相比，有其獨特的性能。普通硅酸鹽水泥在負溫下不能正常施工，而鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥具有快凝快硬的特性，是冬季施工和搶修必須的水泥材料。在國家鼓勵發(fā)展建筑工業(yè)化和建材部品化的政策下，冬季采用硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)建材部品可以取消燃煤蒸汽養(yǎng)護，是部品生產(chǎn)企業(yè)的首選。鋁酸鹽水泥作為耐火材料用的粘結(jié)劑，主要用于鋼鐵、冶金和水泥行業(yè)窯爐內(nèi)襯不定型耐火材料，具有不可替代的作用，錯峰生產(chǎn)時間是鋼鐵、冶金和硅酸鹽水泥的傳統(tǒng)停產(chǎn)大修期，卻是高鋁水泥的需求高峰期。因此，冬季是硅酸水泥的淡季，而對于鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥來說正是銷售旺季。例如，山東地區(qū)，11月~12月普通水泥的月銷售量大約是旺季的60%~80%，春節(jié)前后的2個月，銷售量很少，節(jié)后的一個月銷售量大約是旺季的50%~70%。而對于鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥來說，在此期間的銷售量與其他季節(jié)基本持平，甚至更多。該規(guī)定對鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥企業(yè)以及下游企業(yè)將產(chǎn)生巨大影響。

  3.2 特種水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計施工規(guī)范不健全

  盡管特種水泥的生產(chǎn)研究已經(jīng)有七十多年，然而我國直到2014年才在國家標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)特種水泥一詞，行業(yè)、企業(yè)對特種水泥的發(fā)展不夠重視，相應(yīng)的工程設(shè)計和施工規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)）還不健全。如冬季施工工程、快速施工工程等的設(shè)計和施工規(guī)范尚未制定，硫鋁酸鹽水泥在相關(guān)工程中無法充分發(fā)揮作用，在許多應(yīng)該使用硫鋁酸鹽水泥的工程領(lǐng)域，使用的仍是通用硅酸鹽水泥，這難免會造成工程質(zhì)量的降低，達不到預(yù)期的效果。

  目前國家標(biāo)準(zhǔn)中涉及的特種水泥標(biāo)準(zhǔn)達14個，如表1所示。近兩年特種水泥的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善，不僅在原有的標(biāo)準(zhǔn)進行了修訂而且對核電工程建設(shè)用水泥、海工水泥建立了國家標(biāo)準(zhǔn)。要想讓特種水泥發(fā)揮其優(yōu)勢性能這遠遠不夠，行業(yè)、國家應(yīng)加快建立、健全特種水泥相關(guān)產(chǎn)品、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計施工規(guī)范。

  3.3 市場小而不規(guī)范、新市場拓展緩慢

  一直以來特種水泥市場所占份額都遠遠低于通用硅酸鹽水泥，第一是由于生產(chǎn)特種水泥的企業(yè)大多規(guī)模小。第二是由于生產(chǎn)工藝落后、能耗高。從生產(chǎn)工藝裝備來看，雖目前用于水工大壩建設(shè)的中熱、低熱水泥的生產(chǎn)已基本實現(xiàn)了落后工藝向新型干法工藝的轉(zhuǎn)變和過渡，但用量較大的水泥品種如硫鋁酸鹽水泥、白水泥、油井水泥等仍是采用生產(chǎn)工藝及裝備相對落后的中空窯、小型立筒（旋風(fēng)）預(yù)熱窯、小型分解窯生產(chǎn)，不僅生產(chǎn)規(guī)模小、能耗高、環(huán)境污染較嚴重，而且在生產(chǎn)控制和質(zhì)量管理中也存在一些問題，致使特種水泥性能不夠穩(wěn)定，假冒偽劣產(chǎn)品橫行，也影響了特種水泥的推廣應(yīng)用。

  4 發(fā)展成果

  目前，我國基于硅酸鹽系統(tǒng)特種水泥的標(biāo)準(zhǔn)已取得一定的成果，但其他礦物系統(tǒng)的特種水泥標(biāo)準(zhǔn)研究制定進展緩慢。

  4.1 特種水泥力助我國核電騰飛

  我國科研人員通過對熟料礦相組成與水泥性能關(guān)系，以及微量組分對水泥熟料形成影響機理的研究，實現(xiàn)了水泥熟料礦物中C₃S、C₂S、C₃A和C₄AF的合理匹配和性能優(yōu)化；利用微量組分摻雜技術(shù)和對熟料煅燒關(guān)鍵工藝參數(shù)的調(diào)控，解決了高強中熱核電水泥熟料在煅燒過程中液相量少、液相粘度低和燒成溫度范圍窄等技術(shù)難題，實現(xiàn)高強中熱核電水泥在新型干法系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)。核電水泥研發(fā)應(yīng)用碩果累累。成果一：確立了高強中熱核電水泥熟料的最佳礦物組成范圍。成果二：闡明了高強中熱核電水泥熟料微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。

  成果三：解決了高強中熱核電水泥熟料工業(yè)化制備難題。成果四：實現(xiàn)了高強中熱核電水泥性能優(yōu)化。成果五：制定了《核電工程用硅酸鹽水泥》GB/T 3145-2015國家標(biāo)準(zhǔn)。

  4.2 海工水泥

  隨著我國海洋開發(fā)戰(zhàn)略的實施，越來越多的海岸工程和離岸工程進入規(guī)劃和施工中，對高性能海工混凝土的需求日益增多。海工混凝土屬于高性能混凝土，服役期內(nèi)長期處于海洋環(huán)境中，要求具有高工作性、高耐久性。作為服役期內(nèi)一直處于海水和海洋大氣環(huán)境中的海工混凝土，其耐久性的要求高于一般意義的高性能混凝土，尤其在抗?jié)B性及抗鹽類侵蝕方面。開發(fā)和研制具有優(yōu)異力學(xué)性能和耐久性的新型海工水泥才能夠滿足海洋工程的需要，其重要作用無法替代，研究者們已經(jīng)開始從改變水泥組成和水泥顆粒級配入手研制出海工水泥，這也將是水泥企業(yè)發(fā)展的一個趨勢。對我國海洋工程的建設(shè)具有重要的意義，為國家的海洋工程建設(shè)做出重要的貢獻。并在2015年10月發(fā)布實施了《海工硅酸鹽水泥》GB/T31289-2014。

  5 發(fā)展趨勢

  隨著我國社會經(jīng)濟的日益發(fā)展，人們的環(huán)保意識越來越高，綠色、生態(tài)、環(huán)保受到全世界各地政府、企事業(yè)和人民的高度重視。如何與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，促進社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展是關(guān)系民生的大事。目前，通用硅酸鹽水泥越來越難以滿足重點工程或特殊工程的施工要求，而特種工程材料的性能可以彌補這些不足，在生產(chǎn)過程中特種水泥可以充分利用工業(yè)廢渣，既節(jié)約資源，又保護環(huán)境，在冬季施工、搶修搶建工程中能夠用發(fā)揮重要的作用，并且隨著海洋工程建設(shè)規(guī)模的日益擴大，特種水泥將迎來新的發(fā)展平臺。

  5.1 提高產(chǎn)品的技術(shù)水平，節(jié)能減排、綠色發(fā)展

  當(dāng)前我國的水泥工業(yè)已進入構(gòu)建資源節(jié)約和環(huán)境友好型的低碳綠色產(chǎn)業(yè)的新階段，特種水泥的發(fā)展也應(yīng)該適應(yīng)這樣的新形勢，以節(jié)能、環(huán)保、綠色為主題，走可持續(xù)發(fā)展道路。與通用硅酸鹽水泥行業(yè)相比，特種水泥行業(yè)發(fā)展還不成熟，生產(chǎn)工藝技術(shù)還較落后，綜合能耗和環(huán)保指標(biāo)還不理想，應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)的力度也  不夠，這已經(jīng)嚴重影響到特種水泥行業(yè)的健康發(fā)展。為了與世界經(jīng)濟發(fā)展主題相符，走綠色發(fā)展之路，必須努力提高產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平，從原料的配料與煅燒技術(shù)、生產(chǎn)工藝設(shè)備與技術(shù)和工業(yè)廢渣利用技術(shù)等方面實現(xiàn)特種水泥工業(yè)的節(jié)能減排。

  （1）原料的配料與煅燒技術(shù)

  從探索水泥礦物組成入手，研究開發(fā)新的節(jié)能型礦物，即低鈣、低燒成的溫度及易磨性好的礦物體系，采用新的煅燒工藝，實現(xiàn)低碳發(fā)展。例如為了減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗和二氧化碳氣體排放，國內(nèi)外大規(guī)模興起的對低鋁高硅硫鋁酸鹽水泥的研究即貝利特硫鋁酸鹽水泥系列。

  （2）生產(chǎn)工藝設(shè)備與技術(shù)

  水泥生產(chǎn)過程中能耗和大氣污染物排放的控制是水泥工業(yè)節(jié)能減排的重要步驟。例如硫鋁酸鹽水泥熟料的煅燒過程需要配入石膏，采用帶預(yù)熱器的窯爐進行煅燒時，生料與煙氣在預(yù)熱爐中進行熱交換過程中能夠吸收其中的二氧化硫，因此大大降低了二氧化硫的排放量。而用中空窯生產(chǎn)工藝進行生產(chǎn)，缺少了煙氣與生料的熱交換預(yù)熱工藝，煙氣中二氧化硫直接排放，將會造成環(huán)境污染。因此，我們必須利用先進技術(shù)對特種水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備進行改造，如增加預(yù)熱器、分解爐、收塵器等設(shè)施，降低特種水泥生產(chǎn)能耗，改善環(huán)境、降低污染，徹底改變落后的生產(chǎn)方式，為特種水泥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開創(chuàng)新路。

  （3）工業(yè)廢渣利用技術(shù)

  除了對特種水泥生產(chǎn)工藝及設(shè)備的改進達到節(jié)能減排的目的之外，利用工業(yè)廢渣制備特種水泥也是特種水泥走綠色發(fā)展之路的一個重要方向。工業(yè)廢渣作為排放量最大的固體廢棄物，對自然環(huán)境造成的污染是巨大的。工業(yè)廢渣的清潔化和資源化一直是廣大科研工作人員研究的熱點和重點，這直接關(guān)系到整個國民經(jīng)濟的健康循環(huán)發(fā)展。將工業(yè)廢渣資源化利用于建材行業(yè)，一方面可以減輕工業(yè)廢棄物對環(huán)境的負擔(dān)，另一方面也能夠降低水泥行業(yè)對自然資源的依賴程度，這對節(jié)能減排、保護環(huán)境具有很現(xiàn)實的意義。

  改性硫鋁酸鹽水泥原料可以使用含有CaO、Al₂O₃、SiO₂、SO₃、Fe₂O₃等化學(xué)成分的工業(yè)廢渣，如粉煤灰、煤矸石、赤泥、工業(yè)石膏等替代天然原料。在熟料燒成中就可以80%以上使用工業(yè)廢渣，有效的消納和資源化利用工業(yè)廢渣，這對解決我國大量工業(yè)渣占用土地資源、污染環(huán)境、造成安全隱患等問題具有重大的意義，十分契合國家大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的政策。

  （4）發(fā)展低碳水泥

  硫鋁酸鹽水泥相對硅酸水泥，石灰石配入量低20%左右，燒成溫度低150℃左右，具有顯著的碳排放低、能耗低的特點。2014年我國水泥產(chǎn)量24.76億噸，熟料煅燒消耗標(biāo)煤約2.476億噸，CO₂排放約18.64億噸。如果水泥工業(yè)的能耗降低15%，CO₂排放降低20%，將可以節(jié)約標(biāo)煤0.37億噸，減少CO₂排放3.68億噸。對國家節(jié)能減排將做出重大的貢獻。

  目前，國內(nèi)外熱衷研究的低碳水泥主要有兩個體系：一是硅酸鹽體系的高貝利特水泥，二是硫鋁酸鹽體系的改性硫鋁酸鹽水泥。高貝利特水泥由于早期強度很低，它的應(yīng)用局限于要求水化熱低的大體積混凝土，如大壩水泥，不能大范圍的推廣使用。改性硫鋁酸鹽水泥水化熱可調(diào)，而且早期強度比普通硅酸鹽水泥高，還具有優(yōu)越的高強、抗凍、耐硫酸鹽腐蝕等特性，是目前國內(nèi)外爭相研究的主要方向。

  目前，國際上低碳水泥品種很多，有Porsol水泥、Alinit水泥、Celitement水泥、日本生態(tài)水泥、多組分高混合材摻量水泥、高貝利特水泥、Aether水泥、BCT水泥等，下面簡單介紹一下Aether水泥。

  Aether水泥是由拉法基公司研制發(fā)明的，并已申報發(fā)明專利。拉法基水泥公司于2010年成立了Aether項目組，歷時3年（從2010年9月1日至2013年8月31日）進行了Aether低碳水泥的相關(guān)研究工作。Aether項目組完成了Aether水泥生產(chǎn)的2次工業(yè)試驗，證實了依托現(xiàn)有的水泥窯爐工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)Aether水泥的可行性。

  專業(yè)機構(gòu)BRE（英國建筑科學(xué)研究院-英國領(lǐng)先的建筑專業(yè)技術(shù)中心）對Aether水泥的測試結(jié)果表明：由Aether水泥制備的混凝土擁有較高的早期抗壓強度，其6h抗壓強度可達20MPa左右，28d抗壓強度達到標(biāo)準(zhǔn)水泥（CEMⅠ52.5R）強度水平；該混凝土的尺寸收縮小于OPC配制混凝土的50%，尺寸穩(wěn)定性高于OPC水泥制作的混凝土。

  5.2 開發(fā)具有發(fā)展?jié)摿Φ男率袌?，擴大市場需求量

  特種水泥要想得到更廣闊的發(fā)展，必須積極開發(fā)新市場，擴大市場的需求量。比如硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥相比，具有很多特殊性能：

  ① 硫鋁酸鹽水泥有優(yōu)異的早期強度，適用于搶修搶建工程使用；② 硫鋁酸鹽水泥抗凍性能好，非常適合用于冬季施工工程；③ 硫鋁酸鹽水泥石結(jié)構(gòu)較致密，因此具有優(yōu)異的抗?jié)B性能，混凝土的抗?jié)B性是同標(biāo)號硅酸鹽水泥的2-3 倍，適合防水抗?jié)B工程；④ 硫鋁酸鹽水泥抗腐蝕性能非常優(yōu)異，特別對海水、氯鹽、硫酸鹽及其他復(fù)合鹽類具有極好的抗侵蝕能力，非常適合用于海洋工程的建設(shè)中。

  這些特殊的性能使工程能夠在極端環(huán)境下、或有特殊要求的情況下保質(zhì)保量的完成，為開發(fā)新市場提供了良好的基礎(chǔ)。

  （1）修補工程

  我國建筑業(yè)雖然正值高峰期，但是由于建筑質(zhì)量問題較普遍的發(fā)生，混凝土修補業(yè)也正悄然興起。硫鋁酸鹽水泥具有快硬、高強、膨脹、抗凍、耐蝕和粘結(jié)性好等優(yōu)良險能，且其價格與有機高分子材料相比要低得多，因此它在未來的歲月里必將作為具有很強競爭力的混凝土修補材料而展示出樂觀前景。但這種水泥凝結(jié)速度較快，在一些如修補、灌漿的工程中，若凝結(jié)時間太短則不利于施工，但在另一些如止水堵漏的工程中，硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)硬化速度又顯得較慢，1小時~幾小時的強度不夠甚至沒有。因此，為了充分發(fā)揮硫鋁酸鹽水泥的潛能，擴大其應(yīng)用范圍，針對具體的工程性質(zhì)對其凝結(jié)硬化速度、強度、膨脹性、粘結(jié)性、施工的稠度等性能進行適當(dāng)調(diào)整是必要的。

  （2）海洋工程

  隨著陸地自然資源的短缺，人類向海洋索取資源是必然的趨勢，加快海洋資源的開發(fā)利用已成為我國重要的發(fā)展戰(zhàn)略取向之一。因此兼具快硬早強、抗凍、抗?jié)B和抗海水腐蝕性能的硫鋁酸鹽水泥隨著海洋工程建設(shè)規(guī)模的日益擴大，其需求量也必將愈來愈大。

  5.3 傳統(tǒng)工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合

  在當(dāng)前，工業(yè)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)的引入、商業(yè)智能的興起，是應(yīng)對經(jīng)濟新常態(tài)背景下嚴酷的市場競爭和加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的迫切需要。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)、知識的整合實現(xiàn)無所不在的創(chuàng)新，將改變我們對傳統(tǒng)工業(yè)的認識，也將改變傳統(tǒng)工業(yè)本身的運行模式。盡管互聯(lián)網(wǎng)還沒有全面輻射到工業(yè)領(lǐng)域，但是隨著國家對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重視，互聯(lián)網(wǎng)必將成為水泥行業(yè)新的創(chuàng)新發(fā)展模式。特種水泥行業(yè)應(yīng)該借此機會，以電子商務(wù)為抓手，發(fā)展第三方服務(wù)，向價值鏈高端延伸，適應(yīng)行業(yè)“新常態(tài)”，加速推動行業(yè)從傳統(tǒng)制造業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)業(yè)的新商業(yè)模式順利轉(zhuǎn)型。

  綜上所述，未來我們行業(yè)要密切聯(lián)系工程實際，開發(fā)出更多先進、實用的特種水泥品種，如：極端環(huán)境下重大工程用水泥基材料、極端環(huán)境下重大工程水泥混凝土、節(jié)能綠色結(jié)構(gòu)-功能一體化建筑材料、低碳膠凝材料。形成現(xiàn)代化的特種水泥工業(yè)體系，從而推動特種水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。