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【观点】丁美荣:国内和国际32.5水泥应用现状、标准分析

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  2015年以来国内经济下行压力巨大,随着水泥消费拐点已到,产能过剩矛盾更加显现,行业经济效益严重下滑。乔龙德会长指出:当前全行业最重要的也是急需解决的问题就是要统一全行业思想认识,科学的、统一的、客观公正的认识是正确判断和有效解决一切问题的基础与运行前提。即所谓“问题导向 精准研判 精细施策”。深入剖析行业深层次问题,结合行业特点与实际情况,探讨符合市场经济规律且又可行、管用能操作的对策措施,仍是重大课题。作者针对当前严重影响行业经济运行与发展的若干认识误区或者说焦点问题作了一些分析思考,抛砖引玉,与业内人士探讨。以进一步厘清思路,统一认识,提升行业运行质量,促进水泥工业健康持续发展。

  1、中欧32.5水泥应用现状与分析

  德国2000年、2011年32.5水泥占水泥总产量比例分别为 60.1%、36.9%。着名混凝土专家廉慧珍、阎培渝教授等众多权威人士认为:目前国内使用量最大的C30混凝土其胶凝材料中水泥熟料系数在0.5以下,不同强度的水泥很容易通过调整砼配比来制备不同标号的砼。在配制普通强度等级的混凝土时,使用 32.5或42.5 强度等级的水泥是最佳选择。现代混凝土普遍使用高效减水剂,使得混凝土水胶比可以降低到0.5以下,这就是低强度水泥能做高强度混凝土的原因。目前混合材(掺合料)分别在水泥厂、商砼站掺加;混合材由水泥厂掺加,更有利于工程质量。

  国家建材情报研究所原所长、总工乔龄山在 “硅酸盐水泥的性能及其应用” 1介绍德国2000年各种标号水泥的比例为52.5 :42.5 :32.5=6.6% :33.3% :60.1% 。

  清华大学阎培渝教授在“对中国水泥产品结构调整的一点看法” 2介绍了2011 年德国各等级水泥比例(引自德国VDZ:Environmental Data of the German Cement Industry 2012 )3:2011 年德国销售2 622 万吨水泥, 32.5强度等级的水泥占 36.9% ;42.5 强度等级的水泥占 50.0%;52.5强度等级的水泥占 13.1% 。该文2还引用《欧洲预拌混凝土行业现状概述》4介绍了以下情况:大多数欧洲国家的预拌混凝土产品的强度等级大多在C15~C35 之间,C35 以上强度等级的预拌混凝土占比只略微超过10%。

  我国与欧洲水泥标准主要内容非常相似,强度检验方法也完全一致。因此,欧洲水泥及混凝土工业与我国可比性或参考价值更强。

  2015年我国32.5水泥平均占比约63%左右,预拌砼产量仅占混凝土总量35%左右,C10~C30砼占砼总供应量约78%左右。国内约65%左右的水泥用于广阔、分散的工程现场拌制混凝土(含砂浆),预拌砼比例低是造成我国32.5级水泥占比相对较高的主要原因。国内42.5及以上水泥比例基本与预拌砼比例等同, 提高42.5及以上水泥出厂比例是一渐行的过程,关键是发展预拌砼5。

  2、欧美中水泥标准简要对比分析

  EN197-1《通用水泥的组成、规格要求和合格评定准则》分32.5、42.5、52.5三个等级,没有62.5等级。将通用水泥分为5类:波特兰水泥(CEM Ⅰ)、波特兰复合水泥(CEMⅡ)、高炉水泥(CEMⅢ)、火山灰水泥(CEMⅣ)、复合水泥(CEMⅤ),细分为27 个品种。我国水泥标准系参照采用ISO及欧洲标淮修订的,与欧洲水泥标准 EN197-1非常相似。

  美国水泥产品标准由 ASTM C150-11 《波特兰水泥标准规范》、 ASTM C 595-11《混合水泥标准规范》和 ASTM C 1157-11 《水泥标准性能规范》 三大标准组成,由供需双方方选择执行。

  ASTM C1157-11将通用硅酸盐水泥分为6个品种,包含了C150和C595的所有水泥品种。只有普通型、低热型等规定了28天强度指标(即国内所称谓的标号),分别仅为28MPa、25MPa和21MPa,其它三品种即早强型、中热型等则只规定1天或3天、7天强度,没有规定28天强度要求,其中中热型3天、7天抗压强度指标分别为5、11MPa。ASTM C 1157已在北美广泛接受和采用,代表了国际水泥产品标准的发展方向,预计将会有越来越多的国家借鉴釆用6。

  ASTMC150《波特兰水泥》仅针对混合材掺量<5%的通用硅酸盐水泥,相当于我国标准其中的P.Ⅰ、P.Ⅱ。

  ASTMC595《混合水泥》针对混合材掺量>5%的硅酸盐水泥, 依据单掺或复合掺加混合材,分为二组分和三组分硅酸盐水泥。其中二组分水泥分为硅酸盐矿渣水泥和硅酸盐火山灰水泥。ASTMC595《混合水泥》规定三组分水泥允许混合材掺量最高达95%,对所有类型混合水泥规定的28天抗压强度的要求最高的是不低于25MPa。

  欧美水泥标准均没有所谓62.5 水泥,仅我国标准有62.5等级,但可以说完全没有生产。有专家建议,与国际标准接轨,使标准更结合实际生产应用,我国标准倒应取消62.5水泥等级。欧洲标准复合水泥中混合材掺量允许最高达80 %,而我国标准规定混合材掺量 >20% 且≤50%,严于欧美标准要求。

  根据以上介绍与对比,就很好理解美国三大水泥标准为什么没有划分水泥等级。实际上,ASTMC150仅是美国水泥三大标准之一,仅将相当于我国标准的P.Ⅰ、P.Ⅱ两个品种通用水泥单列成一个标准(62.5水泥无实际生产,完全可避开分析讨论)。ASTM C 1157、ASTMC595则针对掺加混合材并可直接用于配制混凝土及所有通用水泥品种,也就更好理解美国标准为什么对所有通用水泥品种28天强度指标要求相对较低、较松,分别为28MPa、25MPa和21MPa,最低要求仅21Mpa。美国水泥标准这样宽松而实事求是的要求,为大掺量应用混合材、改善混凝土后期性能及耐久性提供了很大的余地,为供需双方提供了很大的自由度。

  ASTM C 1157直接而简洁地体现了水泥标准的本质和功能,较好地克服了标准滞后性的缺点,能够开放性地包容材料和技术发展6。更体现了标准的科学性、适用性、公平性的制修订原则,为水泥企业生产销售直接配制混凝土的专用水泥提供了依据和技术条件,更有利于确保砼所用胶凝材料质量的均匀稳定与工程质量。

  刘晨等“我国水泥产品标准与欧美标准的对比分析”7(《水泥》2014 年11 期)结论:“从目前各国标准现状来看,欧美标准和我国标准从材料组成、物理性能和化学指标等项目都比较接近” 7。所有国际标准都是推荐性,随着世界各国“采标”步伐的加快,绝大多数国家水泥产品标准趋向一致,采用ISO标准体系。有关欧美通用水泥标准介绍见下期本文之二。

  清华大学廉慧珍教授等认为8:从西方到东方,越来越多的人认识到了混凝土的强度并不是第一重要的性质,而因为检测方法的不同,混凝土强度和水泥强度没有直接而简单的必然相关性。用强度的高低作为水泥质量高低的目标或标准是错误的,任何强度等级的水泥都应当是高质量的。当前水泥质量问题是多方面的,很多问题恰恰是盲目追求强度的结果,目前因水泥早强高强而引起的砼开裂等问题已非常普遍。用52.5水泥配制的高强混凝土反而容易开裂而影响耐久性,用52.5水泥却难以做出施工性能优异的C30混凝土。

  国际能源机构(IEA)和水泥工业可持续发展促进委员会(CSI)等拟定的《2050世界水泥工业发展技术路线图》9中,提出了水泥发展最重要的方向是由生产普通波特兰水泥(OPC)转向生产复合(混合)水泥,其重点是研究采用具有水硬性或胶凝性潜质的各种工业废渣,用混合材替代部分熟料。

  已故吴中伟院士生前提岀我国水泥工业发展目标之一,用50%的混合材替代熟料,既能满足建设对水泥的需求,又能降低CO2的排放8。

  阎培渝强调指岀2,10:从大企业负责人有关建议及公开报道可看岀,有关企业高管对国际水泥标准、生产现状与水泥使用及混凝土行业了解非常有限。现在混凝土对工作性能要求很高, 要求浆体含量高,用水量较低,实际上混凝土中的总胶凝材料用量(熟料与混合材)大多在 380kg/m3 以上,在配制普通强度等级的混凝土时,使用 32.5或42.5 强度等级的水泥是最佳选择。目前国内使用量最大的C30混凝土其胶凝材料中水泥熟料系数在0.5以下,不同强度的水泥很容易通过调整砼配比来制备不同标号的砼。

  3、我国通用水泥标准水平、与国际标准接轨等有关情况

  GB175-2007《通用硅酸盐水泥》标准修订时审查结论:已达到国际先进水平,并与国际标准接轨

  GB175-2007《通用硅酸盐水泥》、GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》标准文本前言分别指岀:本标准与欧洲水泥标准EN197-1《通用波特兰水泥》的一致性程度为非等效(相当于目前国家标委会要求的“等同或修改”两种采用国际标准形式的其中一种“修改采用”)。本标准是根据ISO679《水泥试验方法-强度测定》制定的,主要内容与ISO679完全一致。

  全国水泥标准化技术委员会于2006年8月24~26日在内蒙古呼和浩特市召开了《通用硅酸盐水泥》国家标准审查会。其审查结论及会议纪要要点为11、12、13:“本次标准修订采纳了国外先进国家标准中科学、合理的内容, 同时结合国内水泥生产、使用的实际情况,参照国外标准增加了水泥组分应定期校核等内容, 使修订后的标准更加科学、合理, 有利于标准的推广实施, 因此修订后的通用水泥标准达到国际先进水平”。

  GB175、GB/T17671标准主要起草人撰写的相关文章“结论”明确指出11、12,14:“1996年我国开始了强度检验方法等同采用ISO 标准的研究,以新强度检验方法标准为核心的通用水泥标准,这标志着我国水泥标准已与国际标准接轨”。

  近四十年来我国水泥标准历次修订概况

  关于我国水泥标准从1977开始的历次修订,业内人土可能依稀记得一些文章宣传介绍:1979年强度检验“硬炼”改“软炼”方法,强度要求约提高一个等级,即“硬炼”525水泥大致相当于“软炼”方法的425水泥,1999年由“软炼”改ISO标准方法,又大致约提高一个等级,即“软炼”法425水泥大致相当于ISO方法的32.5水泥。因此有企业总结说:七十年代“硬炼”法标准的525水泥大致相当于现在ISO方法标准的32.5水泥。大致而已,用以说明一下我国水泥标准历次修订过程与水泥等级、强度要求发展变化。

  当然任何标准都要定期修订,应当跟踪吸收国外先进标准和行业技术进步成果,根据本国实际情况,及时修订我国水泥标准。

  4、认识误区的由来与讨论

  因纸质版欧美水泥标准文本极少,也未见公开发行,绝大多数企业无相关资料,业内较多人土对国外标准了解甚少,大都没有看过标准本文,更谈不上研究对比。不少人士对欧美水泥标准仍停留在三、四十年前的ASTMC150单个标准的概念、印象,以概偏全,主观想象太多了,加上受传统思维、从众思维的影响,导致人云亦云,甚至以讹传讹。

  该焦点问题的起因是海螺水泥原负责人多年来呼吁:“要尽快淘汰32.5水泥,向国际标准看齐,国内大约将减少8亿吨的水泥产能,以2014年全国规模以上水泥产量24.76亿吨计算,若按照国际通行的波特兰水泥标准,目前国内的有效产能已经在16亿~17亿吨”、“我国已经是水泥生产大国,但水泥标准与欧美等发达国家、甚至大部分发展中国家相比,仍有较大差距”(原话,大量媒体均有报道)。

  应当说该人土的呼吁是善意的,出发点是好的,或许对欧美水泥标准仍停留在三、四十年前的单个标准即三个美国通用水泥标准其中之一的ASTMC150的某些概念、印象,对欧美水泥标准发展变化、系统性及具体内容了解太少了。或仅了解针对混合材掺量<5%的硅酸盐水泥的ASTMC150标准,也许不知有针对>5%混合材掺量且允许混合材最高掺量达95%的通用硅酸盐水泥标准,即ASTMC595《混合水泥》,可能更不清楚近年来广泛应用的ASTM C 1157-11《水泥标准性能规范》。

  “向国际标准看齐,国内大约将减少8亿吨的水泥产能”一说很值得啇榷,太主观想象了,甚至可以说是完全错误的。也许该人土所在企业经济效益遥遥领先于同行,太着名了,使得其建议显然放大了负面影响,加上传统观念、从众思维的影响,继而有些企业负责人、媒体宣染“欧美标准没有32.5等级水泥”、“发达国家都早已淘汰了32.5水泥,唯有中国至今还大量使用32.5水泥”、“美国水泥标准最低是42.5,欧洲有32.5等级水泥的标准,但并没有用;全世界的情况是42.5水泥占50%,52.5和62.5水泥占50%”、“主张高标号化发展,因为标号越低的水泥在生产过程中排放的二氧化碳越多”等等说法(均为原话,《中国建材报》等媒体报道),让众多业内人土感到吃惊、无语,是否太离谱了?相信绝大多数业内人土有自己的判断!

  这里引用水泥界知名专家高长明老先生两篇文章(一篇刊发在《水泥》2015第8期,另一篇写于今年三月份,各大网络媒体均刊发)其中一段话15:“说世界各国都早就淘汰了32.5水泥,这不是主观想象太丰富,就是对水泥工业实在太缺乏起码常识了。我就奇怪为什么诸君就不去查阅一下资料,而一味地听信“一言九鼎”的空穴来风?请大家查下资料,对这个问题就会有一历史的全面的了解。其实,亲自去掌握这些第一手的实际事实材料并不太难,何必人云亦云,以讹传讹”。

  水泥产能实质是熟料产能,假如水泥厂提高等级比例岀厂而少掺加混合材,其相应数量混合材会转移到商砼站等使用过程中掺加或使用的水泥数量会相对减少,熟料消耗量实质没有变化,水泥产能包括熟料产能、产量也没有减少,窑线没削减,凭啥把戏可以减少8亿吨的水泥产能?

  目前对熟料、水泥产能、产量统计方法确不规范,仍没有明确统一口径,也有人士嫌中国水泥产量数字太大,即所谓我国水泥统计数据没有与国际接轨。笔者建议采用其它产品或行业通行办法,可通过制订一行业标准来规范统一。引入修正系数,按可比产量统计,42.5通用水泥修正系数取1,其它通用水泥品种修正系数按混合材掺加量确定。

  关于水泥标准所设品种等级与产能产量的关联关系、是否会导致产能过剩?取消32.5水泥是否有利于调控市场?能否打击水泥市场假冒伪劣行为?对市场有何影响等认识误区、假如取消32.5水泥后水泥企业与砼搅拌站利弊比较、后果预测分析、欧美水泥标准的启示与思考、如何通过市场化、法制化化解产能过剩问题, 影响水泥工业经济运行质量的深层次问题、推进行业尽快走出困境与提升企业核心竞争力等焦点问题将陆续专文讨论。

  笔者再次建议业内人土尤其大型企业负责人翻阅了解一下欧美、我国水泥标准文本等,并参阅标准主要起草人等权威专家发表的以下文章:《通用硅酸盐水泥》标准修订情况综述11,12、《通用硅酸盐水泥》标准修订焦点解释13、 我国水泥产品标准与欧美标准的对比分析7;我国水泥标准同国际接轨的研究过程14(作者分别是标准起草人颜碧兰、江丽珍、肖忠明、刘 晨、王文义、张大同等);对中国水泥产品结构调整的一点看法2 、对通用水泥国家标准修订的思考与建议10 (阎培渝);水泥标准应有利于充分利用矿物掺和料——水泥性能标准 ASTM C1157 的启示6、我们是否误入了歧途—混凝土开裂观察与思考16、传统思维和从众思维对混凝土技术进步的影响17、现代混凝土需要什么样的水泥18、水泥产能过剩绝对不是32.5水泥造成的19、水泥产业链延伸的困惑与对策20 (廉慧珍,韩素芳等);关于尽快取消全部 32.5 水泥之我见14、2050年世界水泥工业发展技术路线图9(高长明)、论当前通用水泥标准修订等若干问题21。稍花点时间,各自应会得出理性而独立判断,或许对水泥工业避免波折与健康发展有所作用。

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