海洋之神

　　水泥混凝土行业现状

　　到“十一五”末年的2010年，全国的水泥产能已抵达18.7亿吨，熟料产量为11.52亿吨，其中新型干法水泥生产熟料8.2亿吨，熟料的产能比例已经凌驾80%。据水泥数字网统计，2010年，4000吨及以上水泥新型干法工艺生产线吨熟料标准煤耗预计下降到107千克以内，一些先进水泥生产企业的部分生产线已低于100千克，新型干法工艺平均水平下降到112千克标准煤。目前新的日产5000吨新型干法生产线粉尘排放基本抵达100毫克,行业最好水平居国际中等偏上。近700条新型干法水泥生产线建设了余热发电系统，装机容量4786兆瓦。“十一五”期间，累计淘汰落后水泥熟料生产能力4.34亿吨，落后水泥生产能力4.03亿吨。

　　高性能混凝土已广泛应用于我国重点工程建设，三峡等大型水利工程接纳的上千万方的中低热水泥混凝土、碱骨料反应研究结果解决了客观条件苛刻的青藏铁路建设难题，超早强高性能混凝土技术制作替代德国技术的无砟轨道板大宗应用于高速铁路，高品质的聚羧酸系高性能减水剂轨道交通和门路建设等等，高性能混凝土为我国重点工程建设发挥着越来越大的作用。

　　取得上述优异结果得益于我国水泥混凝土工业在自主立异、集成立异和引进消化吸收再立异方面所取得的长足进步。

　　水泥混凝土行业技术生长现状及“十一五”取得的结果

　　“十一五”期间，在科技部的领导下，我国水泥混凝土行业围绕节能减排的相关低碳技术研究全面进入国家三大科技计划体系，乐成申报多项国家科技支撑计划、国家重点基础研究计划（“973”计划）、高技术生长计划（“863”计划）的重大项目或重点项目，并取得了一批水泥混凝土行业节能减排重大技术结果，进一步推动了水泥混凝土行业的科学技术立异，为“十二五”及今后一段时间的我国新型干法工艺技术实施节能减排、资源综合利用的技术生长、高性能混凝土技术的不绝深化和有效应用涤讪了雄厚的基础。同时在国家发改委和工信部的支持下实施了一批节能减排科技示范项目，国家自然基金委也对应用基础研究给予了支持。

　　1.水泥生产制造历程的节能减排技术

　　水泥生产仍以高效、优质、清洁、节省资源的加工制造技术为总体生长趋势。其中包括接纳工业放弃物和尾矿替代原、燃料技术、调解原料组成使之抵达产品的性能与结构最优化；绿色制造技术与装备，清洁生产技术等。

　　在替代原、燃料技术方面，主要是利用工业放弃物和尾矿等替代建筑质料生产中的原、燃料。利用方法主要有两种：一是利用粉煤灰、煤矸石、赤泥、电石渣、种种尾矿渣等作为替代原料；二是利用废轮胎、废油、废塑料等可燃放弃物作为替代燃料。由于我国种种废渣种类多、数量大，我国水泥制造业在利用工业废渣作混淆材方面，无论是理论研究照旧实际应用已经处于世界领先水平，粉煤灰、矿渣已广泛应用于水泥和混凝土中，近年来通过物理和热态的化学活化等技术途径提升了钢渣的活性，磨细钢渣在水泥和混凝土中的应用得以实现。凭据欧共体的统计，在其成员国中利用二次燃料替代天然燃料用于水泥生产的替代率平均为12％，全球***的水泥制造商Laftilge公司可燃放弃物的燃料替代率在50％以上。但我国目前利用放弃物作替代燃料还没有进行系统研究。

　　目前我国许多种类危险放弃物、都会污泥、都会生活垃圾等没有获得很好的处理。中材集团牵头完成的“十一五”国家科技支撑计划项目“新型干法水泥生产线节能减排技术与装备研究”项目包括都会生活垃圾在水泥窑中的处理技术与装备研究，以及电石渣制水泥规；τ眉际跫白氨秆芯俊１本┙鹩缂乓惨丫辛怂嘁ぢ矸牌锏氖导

　　在调解原料组成技术方面，海内外最新结果多偏重于微观与宏观相结合的研究思路，具体说就是先深入研究原质料的微观组成与结构，通过设计对证料制品的微观与宏观结构进行最优化结构，最后在资源能源消耗最小化的前提下探讨质料的宏观制造要领，从而获取高性能水泥。

　　在由中国建筑质料科学研究总院（以下简称中国建材总院）牵头的“973”计划“高性能水泥制备和应用的基础研究”项目研究在受到种种外来离子固溶诱导下的C3S晶体晶型结构变异对C3S晶体胶凝活性的影响，后通过宏观设计将这种变异在工业化历程中加以实现。该项目在高阿利特含量的高胶凝性熟料研究方面取得实质性进展，通过提高阿利特水化活性和含量可以提高熟料强度5～10兆帕。此项技术实现了工业化生产。利用高强水泥熟料与水泥性能优化工艺技术可以使42.5品级水泥中的活化废渣混淆材掺量达30%~50%，混淆材掺量较海内平均水平（约20%）提高10%~30%，水泥生产综合电耗为每吨90~100千瓦时，低于目前海内新型干法水泥生产的平均电耗。在“十一五”中期立项的“973”计划“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”中，南京工业大学担负的“高介稳阿利特微结构和熟料矿物相组成优化”课题偏重通过提高阿利特高度介稳化和熟料相组成匹配，建立熟料相组成匹配模型和阿利特介稳化控制准则，获得高胶凝性水泥熟料。

　　其他体系水泥，如贝利特水泥（以C2S为主）、第三系列水泥—硫铝酸盐水泥都是通过调解熟料矿物组成、引入少量其他矿物组成等手段抵达降低熟料烧成热耗、减少CO2排放的目的。中国建材总院和南京工业大学拥有相关发明专利并在新型干法窑乐成生产，并已作为“低能耗水泥”用于水工水泥混凝土、预制混凝土、自应力混凝土等。

　　在绿色制造技术与装备方面，海内外的最新研究和应用主要包括新一代高能效预剖析窑炉工艺技术、高固气比节能技术、无球化粉磨技术、高效冷却装备、低温高效余热发电技术等。目前海内在已有基础上研究开发了六级旋风预热器、二支承回转窑、新型高效低污染水泥工业用燃烧器等节能新技术和装备，技术指标抵达国际先进水平。

　　西安建筑科技大学先进的高固气比技术在“十一五”期间获得了推广，节能减排效果显著。更新一代的预烧成窑炉工艺结合短窑燃烧技术目前已由中国建材总院担负的国家“973”计划“熟料分段烧成动力学及历程控制”课题开展相关基础研究。该项目将建立熟料形成历程的***热、动力学机制和***能量配置，从而建立新一代、高能效水泥窑炉工艺原型，该项目对降低熟料烧成热耗，提高熟料产量和质量具有重要意义。

　　“十一五”期间，国产节能粉磨装备的生产能力、技术水平大幅提高，原料立磨、煤磨立磨、水泥辊磨技术已臻成熟，已实现规；凸ひ祷笞谂涮子谛陆ê透慕ㄋ嗌摺Ｓ芍泄ú淖茉汉秃戏仕喙ひ瞪杓圃旱８旱摹笆晃濉笨萍贾С偶苹翁"高性能水泥绿色制造工艺和装备"着重开展了水泥粉磨技术和装备的研究。该课题研发的HFCG160大型辊压机及粉磨系统有效地解决了辊压机大型化后带来的分级效率下降的问题，并在主动调解水泥制品的颗粒漫衍方面取得了乐成的经验，整体性能与技术经济指标抵达国际先进水平，凌驾200 套的大型辊压机及其配套设备已投入运行，并已应用在铁矿石选矿、钢渣粉磨中。HRM4800大型生料立式磨粉磨技术是目前国产台时产量最高的生料立式磨，适应了差别易磨性原料的配套要求，立式磨系统单位产品吨电耗为13.53千瓦时，主要技术经济指标抵达国际先进水平。该装备可替代进口，满足日产5000吨级水泥熟料生产线配套要求。突破现有粉粹理论的高效节能粉磨技术也正开展应用基础研究，南京工业大学担负的“973”计划“水泥粉磨动力学及历程控制”课题着重研究多频次小能量振动破碎和离心力场下的粉磨动力学与能量通报，获得了小能量破坏功耗试验与理论模拟研究离心力场作用下的粉磨历程能量通报纪律，在小能量破坏功耗试验与理论模拟研究基础上，提出了分流循环粉磨工艺模型。

　　耐火质料在使用寿命及带来的情况污染被逐步提上议事日程。近10年来，海内外耐火质料界在寻找镁铬砖的替代质料及延长耐火质料寿命方面做了大宗事情，但效果均不十分理想。在国家“863”计划的支持下，北京瑞泰科技股份有限公司研制出具有良好抗热震性和挂窑皮性能的新型镁质复相质料，并建成了1.5万吨/年的高端碱性耐火质料生产线，成为国家“863”结果工业化基地。在“十一五”期间又获得国家“863”计划的立项支持，研究水泥窑用长寿命多功效系列未必形耐火质料。已乐成研制出三种具有可快速烘烤、耐高温、抗热震、耐磨、高强、优良耐碱侵蚀性能、抗剥落等优异性能的长寿命系列耐火质料，可乐成解决大中型水泥窑窑口、喷煤管耐火质料寿命低下的问题，先后在数条5000吨级水泥窑上应用，取得满意的使用效果。

　　除此之外，水泥工业在余热发电、协同处理放弃物、清洁生产及资源综合利用等方面也取得了许多结果，并逐步在水泥行业实施或推广。

　　2.高性能混凝土研究和应用技术

　　我国对高性能混凝土的研究基本与国际同步。在多个国家大型科研项目的支持下，我国在高性能混凝土新质料研发，耐久性控制、设计和施工技术等方面取得突破，开发了多品种的工业废渣掺合料，通过物理活化和化学活化解决早期活性、抗裂、收缩等问题，并大宗应用；从控制种种原质料的氯离子和含碱量入手控制混凝土的碱集料反应和钢筋锈蚀反应，全国许多地区和大型工程都建立了碱集料反应漫衍图和宁静集料矿山；清水混凝土技术及自流平混凝土制作的大型体育馆看台、盾构管片、大口径预应力钢筒混凝土管都抵达国际领先水平。高性能混凝土技术已推广应用到三峡工程、青藏铁路、南水北调、田湾核电站、首都机场新航站楼、煤矿建井等多个国家重点工程中，并取得了显著结果。

　　高性能混凝土取得的进展为：（1）通过系统研究对混凝土结构耐久性设计提出了基本划定；炷两峁鼓途眯缘乃鹕酥饕墙峁乖谑褂闷诩淝榭鲇泻橹实奈锢砘质瓷撕Γ孀徘榭鎏跫与设计使用年限差别，其可能泛起的侵蚀伤害水平也差别。关于重大、重要工程应该凭据100年寿命来设计混凝土。这其中预防碱集料反应和钢筋锈蚀的步伐在耐久性工程中最为重视。目前，工程界已经可以凭据简单破坏原因来提出长寿命质料包管步伐。（2）高性能混凝土用化学外加剂快速生长。其中生长最突出的是聚羧酸系高性能减水剂，它具有较高的减水率、良好的坍落度坚持性能和一定的引气性，生产工艺比萘系简单。海内科研单位开发了多种具有立异性和实用性的外加剂产品。这些外加剂对控制混凝土体积变形、增进早期强度生长、减少动态坍落度损失等方面有特殊功效，结果在多家企业生产，在国家高铁等重要工程中大宗应用，获得了很高的技术经济和社会效益。（3）长寿命混凝土的研究和应用规模日渐扩大。我国将高性能混凝土的研究规模由高强度高性能混凝土扩大到中等强度品级高性能混凝土，针对C30~C50强度规模内的混凝土的高性能化进行了系统的研究。结果标明：中等强度品级的C30~C50混凝土可以通过质料优选、混凝土配合比设计、严格的施工治理抵达高性能化，不但质料本钱没有大的增加，并且从延长混凝土使用寿命，减少工程维修用度的角度来说意义更为重大。

　　在针对工程实际情况开展的多因素协同作用下水泥基质料耐久性研究越来越多，东南大学、中国建材总院等单位都开展了多因素协同作用条件下水泥基质料失效机理的研究。中国建材总院借助国家“973”计划的支持，结合工程实际研究揭示了高性能水泥基质料在化学介质腐化、冻融循环、荷载等情况因素及其在二因素、三因素和四因素协同作用下的损伤失效行为纪律，并指导工程应用。

　　目前全世界都已经把高性能混凝土的研究重点集中到混凝土服役寿命的设计方面。国际结构混凝土联合会在2006年6月提出了全概率要领的寿命设计流程图，法领土木工程师学会在2007年提出了混凝土结构服役寿命设计指南，欧盟也正在研究提出一个过渡的基于性能的耐久性设计要领。我国的GB/T 50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》也是吸纳了最新的海内高性能混凝土耐久性研究最新结果，凭据混凝土的情况条件进行分级，划定混凝土的***水胶比和最小水泥用量等参数来进行耐久性设计；炷练役寿命的设计研究建立的耐久性模型尚有许多不确定因素，有些模型参数还不可量化，确定这些参数的难度较大，另外还缺少重复性好的测试要领，对有些破坏类型还缺少可靠的模型，如干湿循环和硫酸盐腐化等。针对这些问题，在以中国建材总院为主担负的“973”计划“水泥基质料的产品与结构稳定性及服役行为”课题，以提高水泥基质料耐久性为研究重点，研究服役条件下水泥基质料的行为体现及其耐久性变革纪律，剖析水泥基质料的性能劣化机理，建立基于混凝土耐久性的质料组成设计和寿命预测的理论与要领，建立混凝土寿命预测模型。为水泥的组成优化制备和使用提供理论指导。

　　针对我国目前水泥混凝土路面寿命短、行车舒适性差的问题，中国建材总院在“十一五”科技支撑计划“高性能门路水泥混凝土路面要害技术”课题研究中，应用现代高强混凝土技术、弹性混凝土技术、轻集料混凝土技术，结合路用特点，研究开发高性能水泥混凝土路面、防滑降噪柔韧型水泥混凝土路面、轻集料混凝土在桥面上的铺装技术，在实现大宗利用工业放弃物的同时，开发出抗弯拉强度大于7～8兆帕（韧性坚持稳定）、高耐磨性能、使用年限凌驾30年的路面质料，有效解决了混凝土路面的耐久性问题。

　　混凝土放弃后的循环利用也是近年混凝土行业研究的热点。日本全国建筑放弃物实现资源再利用率已凌驾50%,其中放弃混凝土利用率更高,目前,日本已经形成成熟的建筑垃圾处理技术。美国、德国等国家凭借经济实力与科技优势,接纳高新技术处理建筑垃圾。如美国接纳微波技术处理接纳的沥青混凝土路面,利用率达100%,本钱降低且质量相同。德国的干馏燃烧垃圾处理工艺,可以使垃圾中种种再生质料洁净地疏散出来,再接纳利用,有效地解决了垃圾占用土地的问题。我国建筑垃圾的研究和利用相比兴旺国家重视不敷，研究水平和应用情况差别很大，研究结果比较集中是通过物理手段将放弃混凝土、砖瓦制成再生集料替代天然砂石生产商品混凝土、新型墙体质料等并实现工业化。四川大地动后，中国建材总院组织完成了国家科技支撑计划“地动灾区建筑垃圾资源化与抗震节能衡宇示范”项目。通过集成立异，在地动灾区实现了建筑垃圾资源化，并建设了两条具有一定规模的示范生产线，并以建筑垃圾为原料生产了多种再生混凝土制品（砌块、墙板、构件）示范生产线，为灾区重建和建筑垃圾应用起到了示范作用。

　　“十二五”水泥混凝土技术生长偏向

　　围绕《国家中恒久科技生长计划纲要》“重点领域”中的优先主题“制造业”等偏向，针对水泥混凝土制造业节能减排和国家重大工程对水泥混凝土质料功效化、长寿命的需求，大力研究推广低碳技术，满足国家建设需求，使水泥混凝土行业科学、可连续生长。对水泥窑炉及工艺技术、降低本钱减排技术进行立异研究和示范，使水泥工业的节能减排指标抵达国际先进水平？怪卮蠊こ逃盟嗷炷林柿系难芯考坝τ茫愫说纭⑺纭⒏咚偬ü┞返戎卮蠊こ痰钠惹行枨蟆Ｉに喙ひ敌泶笞凇⒛岩源怼⑶榭鑫：洗蟮姆牌锛际酰逑纸ú墓ひ翟谘肪弥械淖饔茫迪纸ú墓ひ档目闪ぁ

　　“十二五”水泥混凝土领域技术重点生长偏向：

　　1.继续开展水泥制造低碳技术的研究与推广。继续推广已有的节能减排新技术，为水泥工业结构调解和转型提供科技支撑。在水泥窑炉设计、工艺技术、替代原燃料与原料减量化技术、高效燃烧技术、耐高温质料研究与制备、余热高效利用、粉尘、NOx、CO2减排、提高质量等方面开展立异性研究，取得一批具有自主知识产权、赶超国际先进水平的技术立异结果，提升我国在建材制造业领域自主和连续立异能力，实现我国建材制造技术领域的跨越式生长。

　　2.重点开发重大工程水泥与混凝土应用技术。继续围绕提高混凝土工程使用寿命开展研究与应用。特别是由于国家重大工程结构形式庞大化、使用情况劣化，对基础质料的功效和耐久性提出了更新、更高的要求，针对现有水泥与混凝土性能不可满足工程质量和使用寿命的特殊要求等重大问题，开发一批整体抵达国际先进水平的新质料并在工程中应用，攻克满足重大工程高质量、长寿命需求的水泥混凝土要害技术，建立新质料工业化基地及重大工程实施项目，实现重大工程宁静使用寿命提高1倍，形成我国自主知识产权的技术体系。

　　3.突破综合利用和协同处理技术。通过研究水泥窑炉综合利用和协同处理放弃物要害技术和装备，一方面充分利用放弃物的剩余热值，另一方面协同处理了大宗、难以处理、情况危害较大的工农业和生活放弃物，体现了绿色建材在社会大循环中的作用和价值，实现水泥混凝土行业的可连续生长。

　　4.生长可替代原、燃料的利用。低碳经济时期水泥行业节能减排的重点更多的要转向可替代原、燃料的利用，这是水泥生产的局势所趋，在这方面我国企业与国际一流企业另有差别？梢栽て谒孀琶禾考鄹窦绦险牵厩沽Φ脑龃螅嗥笠祷峥悸羌跎倜禾康氖褂昧浚扒笠恍┛商娲⑷剂希坏梢越档捅厩彩堑吞忌さ耐揪丁

　　科技立异、生长低碳技术既是应对；⒔獬敖恰钡氖侄危彩堑鹘饩媒峁埂⒆渖し椒ā⑹迪挚蒲さ淖詈靡臁８崭章淠坏娜舜笫唤焖拇渭嵘希录冶ψ芾硖岢隽丝蒲ぁ⒆偷鹘峁购凸刈⒚裆僖淮胃嗷炷列幸档纳ご戳嘶岛吞粽健＝窈蟮10年是建材行业生长的黄金10年，也是需要低碳技术支撑建材行业可连续生长的10年。我们要以科技立异和低碳技术引领行业的科学生长，为我国国民经济的生长做出应有的孝敬。