水泥基材料的发展与应用

李经堂

（中国葛洲坝集团水泥有限公司集中采购中心 湖北 荆门 448000）

水泥基材料的发展与应用

李经堂

（中国葛洲坝集团水泥有限公司集中采购中心 湖北 荆门 448000）

新世纪水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、改善水泥质量和提高劳动力生产率为中心，实现清洁生产和高效率节约化生产，走可持续发展的道路。提高中国水泥基材料生产与使用水平，对资源有效利用、降低环境负荷、促进水泥基材料与工程的可持续发展具有非常重要的意义。本文详细论述了水泥基材料的发展与应用。

水泥基材料 发展趋势 使用水平 可持续发展

引言

随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，水泥工业的可持续发展越来越得到重视，先进水泥基材料以现代材料科学理论为指导，以未来胶凝材料为主要研究目标，其目的是把传统的水泥与混凝土材料推向高新技术领域进行研究和开发。近年来，国内外专家在水泥基研究和应用领域取得了很大的进步，为建材行业节约成本、减少环境影响和能源消耗方面做出了很大贡献。

1. 水泥基材料

我国是水泥工为大国，水泥业作为我国基础性原材料工业的支柱之一，在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。水泥基复合材料是指以水泥为基体与其它材料组合而得到的具有新性能的材料。按所掺材料的分子质量来划分，可分为聚合物水泥基复合材料和小分子水泥基复合材料，其中聚合物水泥基复合材料物包括纤维、乳液等。

2. 水泥基材料的发展

2.1 重点发展

建筑物的出现，推动了水泥工业的可持续发展，对水泥与混凝土材料提出了更高的要求，高强度、长寿命、低环境负荷是当代水泥材料发展的主要方向。通过大幅度提高水泥应用过程中的水泥基材料耐久性，延长建筑物安全使用寿命，大幅度降低水泥的长期需求量，从水泥矿物着手开发节能型矿物体系，即低烧成温度及易磨性好的矿物和矿物体系，是实现水泥工业节能、环保的有效技术途径。

在混凝土中加入纤维，可以强化、韧化水泥砂浆，提高水泥基复合材料拉伸、弯曲以及冲击强度，控制裂纹的扩展，改善失效模式和未成型时材料的流动性，是改善其性能的最有效途径。研发利用废弃石渣、钢渣等工业废渣作为再生骨料，配制混凝土道路工程基层材料；研发混凝土路面专用道路水泥新材料，大幅提升道路水泥抗折强度、耐磨性等性能指标，获得高弯拉强度、高耐疲劳极限、高耐久性的高性能道路混凝土；研发用于道路路面破损快速修复的高性能水泥基新材料。

2.2 发展趋势

2014 年中国的水泥产量已达24.7亿吨，随着产品进口原料价格的逐年下降，随着生产厂家对产品利润追逐的心态平衡，随着国标的实施和设计部门的理解支持，水泥基材料应用范围已越来越广泛。新型辊式磨及混压机粉磨系统、自动化控制及网络技术、新的熟料烧成方法如流态化床和喷腾炉烧成技术、高效除尘技术、烟气脱硫除氮技术等的开发和应用，使水泥工业进入现代化发展期。通过对了业废弃物进行合理的活化处理，开辟出能够调节水泥性能的新的辅助胶凝组分，尽可能大量地取代水泥料。对大型施工设备依赖程度较低，同时兼具施工快速、维修简易等特点，能满足不同环境特征的海洋海岛建筑需求。

2.3 发展问题

我国水泥工业仍然存在一系列问题；如企业平均规模小、结构不合理、总体产品质量较低、生产能源资源消耗高、环境污染严重等等。建立由高胶凝性水泥熟料与低钙的性能调节型材料共同构成的强度与耐久性兼优的高性能水泥材料新体系，实现水泥和水泥基材料的高性能化和生态化。在可持续发展已成为人类共识的今天，以实现水泥工业低污染、低排放，推进水泥工业成为资源、环境与人类社会协调、持续发展的循环经济产业体系。

3. 水泥基材料的应用

3.1 工程应用

随着我国经济建设的高速发展，国家提出了建设海洋强国的战略目标。不仅大型跨海工程、重大海滨建设项目大量实施，而且远海和近海岛礁的建设也即将大规模展开。近年来，随着石油和天然气等石化能源开采环境的复杂化和深度化，地下岩层结构和温度压力的不断增加，迫切需要开发适用于复杂地质条件下的油井水泥基新材料。海洋海岛建筑常年处于腐蚀性海水与腐蚀性盐雾侵蚀环境，混凝土结构除承受较大温差形成的温度应力外，并经常处于风力场、潮汛场破坏状态中，受到多重因素的复合破坏。路桥工程应用此类材料施工，我们建议主要应用于路面施工缝的衔接补强，桥墩混凝土基面的防水防腐涂层，焊接处的防腐防水处理。不主张作为唯一材料使用于路面和桥面。混凝土路面比沥青路面具有使用寿命长、施工简单、维修费用低的优势，同时还具有良好的耐磨性和抗冲击性特点，因此在世界各国广泛采用。提高路面混凝土的耐久性、安全性、服役寿命、降低环境负荷是道路工程用水泥基新材料发展的主要方向。跨海桥隧和海洋海岛工程用水泥基材料研发重点，应是开发以“有效抵御各类盐类腐蚀”、“早期强度与后期强度协调发展”、“在温度-应力-腐蚀多条件耦合时具有长服役寿命”为三大特征的新一代新型水泥基材料。

3.2 防水应用

随着人们对渗透结晶型防水材料的认识不断深入，人们会感受和体会到此类材料在厨卫防水工程上的优势。大力发展替代能源、资源或低品位原燃料在水泥产业的综合利用技术，目前对量大面广的一些工业废渣如粉煤灰、矿渣等的综合利用已经形成了一系列相当成熟的综合利用技术，并已广泛应用于水泥生产、混凝土掺合料和混凝土制品中。我们在理智地拒绝水泥基渗透结晶型防水材料用于大面积屋面防水工程的同时，也应该可以考虑其在屋面工程的其他作用。这样涂层和基面的相融性强，不起壳开裂，防水效果就好，尤其适用于高性能混凝土、高强高性能混凝土、水工大体积混凝土的制备。利用水泥工业可有效消化和降解废弃物的独特优势，加大对各种固体废弃物的资源化利用，在厨房，卫生间等建筑内部的防水施工中，目前使用比较多的还是JS复合防水涂料和聚氨酯防水涂料，改性沥青基防水涂料等等。研究开发低能源资源消耗、低环境负荷及具性能特色的水泥。

4. 建议

2012年5 月，国务院讨论并通过了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，就水泥基材料可持续发展所面临的问题和机遇进行了热烈的讨论，提出了节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料以及新能源汽车等七大战略新兴产业的重点发展方向和主要任务。以水泥熟料形成理论为依据，有效指导高胶凝性水泥熟料的制备过程，我们建议建筑外墙的防水工程可以用水泥基渗透结晶型防水材料。要开展大量的研究工作并将取得大量的研究成果应用于水泥混凝土生产中，水泥混凝土制品具有高的抗压缩强度和好热性能,但抗拉伸能力差。为克服这些缺点，采用的方法之一是掺入纤维材料。

结语：为了保护环境、变废为主和保持可持续发展，世界各国水泥学者已开展了大量的研究工作并将取得大量的研究成果，应用于水泥混凝土生产中，节能环保、新材料新能源等战略性新兴产业离不开建材领域中相关新材料产业的支撑，战略性新兴产业的发展也将为建材新材料产业的发展创造巨大的市场空间，因此，与能源、环境等战略性新兴产业息息相关的国家重大工程用水泥基材料的发展前景值得期待。

[1]陈茜、伍勇华 ;纤维增强型水泥基复合材料的理论发展及应用分析;混凝土与水泥制品;2011年第11期

[2]陈苏梅；浅析国内外水泥及水泥基材料发展现状；《城市建设理论研究》；2012年

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1007-6344（2015）12-0016-01