水泥基材料的發展與應用

李經堂

（中國葛洲壩集團水泥有限公司集中采購中心 湖北 荊門 448000）

水泥基材料的發展與應用

李經堂

（中國葛洲壩集團水泥有限公司集中采購中心 湖北 荊門 448000）

新世紀水泥工業的發展趨勢是以節能、降耗、環保、改善水泥質量和提高勞動力生產率為中心，實現清潔生產和高效率節約化生產，走可持續發展的道路。提高中國水泥基材料生產與使用水平，對資源有效利用、降低環境負荷、促進水泥基材料與工程的可持續發展具有非常重要的意義。本文詳細論述了水泥基材料的發展與應用。

水泥基材料 發展趨勢 使用水平 可持續發展

引言

隨著科學技術的發展和人們環保意識的增強，水泥工業的可持續發展越來越得到重視，先進水泥基材料以現代材料科學理論為指導，以未來膠凝材料為主要研究目標，其目的是把傳統的水泥與混凝土材料推向高新技術領域進行研究和開發。近年來，國內外專家在水泥基研究和應用領域取得了很大的進步，為建材行業節約成本、減少環境影響和能源消耗方面做出了很大貢獻。

1. 水泥基材料

我國是水泥工為大國，水泥業作為我國基礎性原材料工業的支柱之一，在國民經濟可持續發展中具有舉足輕重的地位。水泥基復合材料是指以水泥為基體與其它材料組合而得到的具有新性能的材料。按所摻材料的分子質量來劃分，可分為聚合物水泥基復合材料和小分子水泥基復合材料，其中聚合物水泥基復合材料物包括纖維、乳液等。

2. 水泥基材料的發展

2.1 重點發展

建筑物的出現，推動了水泥工業的可持續發展，對水泥與混凝土材料提出了更高的要求，高強度、長壽命、低環境負荷是當代水泥材料發展的主要方向。通過大幅度提高水泥應用過程中的水泥基材料耐久性，延長建筑物安全使用壽命，大幅度降低水泥的長期需求量，從水泥礦物著手開發節能型礦物體系，即低燒成溫度及易磨性好的礦物和礦物體系，是實現水泥工業節能、環保的有效技術途徑。

在混凝土中加入纖維，可以強化、韌化水泥砂漿，提高水泥基復合材料拉伸、彎曲以及沖擊強度，控制裂紋的擴展，改善失效模式和未成型時材料的流動性，是改善其性能的最有效途徑。研發利用廢棄石渣、鋼渣等工業廢渣作為再生骨料，配制混凝土道路工程基層材料；研發混凝土路面專用道路水泥新材料，大幅提升道路水泥抗折強度、耐磨性等性能指標，獲得高彎拉強度、高耐疲勞極限、高耐久性的高性能道路混凝土；研發用于道路路面破損快速修復的高性能水泥基新材料。

2.2 發展趨勢

2014 年中國的水泥產量已達24.7億噸，隨著產品進口原料價格的逐年下降，隨著生產廠家對產品利潤追逐的心態平衡，隨著國標的實施和設計部門的理解支持，水泥基材料應用范圍已越來越廣泛。新型輥式磨及混壓機粉磨系統、自動化控制及網絡技術、新的熟料燒成方法如流態化床和噴騰爐燒成技術、高效除塵技術、煙氣脫硫除氮技術等的開發和應用，使水泥工業進入現代化發展期。通過對了業廢棄物進行合理的活化處理，開辟出能夠調節水泥性能的新的輔助膠凝組分，盡可能大量地取代水泥料。對大型施工設備依賴程度較低，同時兼具施工快速、維修簡易等特點，能滿足不同環境特征的海洋海島建筑需求。

2.3 發展問題

我國水泥工業仍然存在一系列問題；如企業平均規模小、結構不合理、總體產品質量較低、生產能源資源消耗高、環境污染嚴重等等。建立由高膠凝性水泥熟料與低鈣的性能調節型材料共同構成的強度與耐久性兼優的高性能水泥材料新體系，實現水泥和水泥基材料的高性能化和生態化。在可持續發展已成為人類共識的今天，以實現水泥工業低污染、低排放，推進水泥工業成為資源、環境與人類社會協調、持續發展的循環經濟產業體系。

3. 水泥基材料的應用

3.1 工程應用

隨著我國經濟建設的高速發展，國家提出了建設海洋強國的戰略目標。不僅大型跨海工程、重大海濱建設項目大量實施，而且遠海和近海島礁的建設也即將大規模展開。近年來，隨著石油和天然氣等石化能源開采環境的復雜化和深度化，地下巖層結構和溫度壓力的不斷增加，迫切需要開發適用于復雜地質條件下的油井水泥基新材料。海洋海島建筑常年處于腐蝕性海水與腐蝕性鹽霧侵蝕環境，混凝土結構除承受較大溫差形成的溫度應力外，并經常處于風力場、潮汛場破壞狀態中，受到多重因素的復合破壞。路橋工程應用此類材料施工，我們建議主要應用于路面施工縫的銜接補強，橋墩混凝土基面的防水防腐涂層，焊接處的防腐防水處理。不主張作為唯一材料使用于路面和橋面。混凝土路面比瀝青路面具有使用壽命長、施工簡單、維修費用低的優勢，同時還具有良好的耐磨性和抗沖擊性特點，因此在世界各國廣泛采用。提高路面混凝土的耐久性、安全性、服役壽命、降低環境負荷是道路工程用水泥基新材料發展的主要方向。跨海橋隧和海洋海島工程用水泥基材料研發重點，應是開發以“有效抵御各類鹽類腐蝕”、“早期強度與后期強度協調發展”、“在溫度-應力-腐蝕多條件耦合時具有長服役壽命”為三大特征的新一代新型水泥基材料。

3.2 防水應用

隨著人們對滲透結晶型防水材料的認識不斷深入，人們會感受和體會到此類材料在廚衛防水工程上的優勢。大力發展替代能源、資源或低品位原燃料在水泥產業的綜合利用技術，目前對量大面廣的一些工業廢渣如粉煤灰、礦渣等的綜合利用已經形成了一系列相當成熟的綜合利用技術，并已廣泛應用于水泥生產、混凝土摻合料和混凝土制品中。我們在理智地拒絕水泥基滲透結晶型防水材料用于大面積屋面防水工程的同時，也應該可以考慮其在屋面工程的其他作用。這樣涂層和基面的相融性強，不起殼開裂，防水效果就好，尤其適用于高性能混凝土、高強高性能混凝土、水工大體積混凝土的制備。利用水泥工業可有效消化和降解廢棄物的獨特優勢，加大對各種固體廢棄物的資源化利用，在廚房，衛生間等建筑內部的防水施工中，目前使用比較多的還是JS復合防水涂料和聚氨酯防水涂料，改性瀝青基防水涂料等等。研究開發低能源資源消耗、低環境負荷及具性能特色的水泥。

4. 建議

2012年5 月，國務院討論并通過了《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》，就水泥基材料可持續發展所面臨的問題和機遇進行了熱烈的討論，提出了節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料以及新能源汽車等七大戰略新興產業的重點發展方向和主要任務。以水泥熟料形成理論為依據，有效指導高膠凝性水泥熟料的制備過程，我們建議建筑外墻的防水工程可以用水泥基滲透結晶型防水材料。要開展大量的研究工作并將取得大量的研究成果應用于水泥混凝土生產中，水泥混凝土制品具有高的抗壓縮強度和好熱性能,但抗拉伸能力差。為克服這些缺點，采用的方法之一是摻入纖維材料。

結語：為了保護環境、變廢為主和保持可持續發展，世界各國水泥學者已開展了大量的研究工作并將取得大量的研究成果，應用于水泥混凝土生產中，節能環保、新材料新能源等戰略性新興產業離不開建材領域中相關新材料產業的支撐，戰略性新興產業的發展也將為建材新材料產業的發展創造巨大的市場空間，因此，與能源、環境等戰略性新興產業息息相關的國家重大工程用水泥基材料的發展前景值得期待。

[1]陳茜、伍勇華 ;纖維增強型水泥基復合材料的理論發展及應用分析;混凝土與水泥制品;2011年第11期

[2]陳蘇梅；淺析國內外水泥及水泥基材料發展現狀；《城市建設理論研究》；2012年

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1007-6344（2015）12-0016-01