解決混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量問(wèn)題的根本途徑― 變革混凝土工程的生產(chǎn)關(guān)系
清華大學(xué)土木水利學(xué)院廉慧珍
摘要：混凝土材料不是最終產(chǎn)品，其最終產(chǎn)品是通過(guò)規(guī)范化的工藝制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。混凝土工程是包括選擇和控制原材料，經(jīng)過(guò)試配、生產(chǎn)、運(yùn)送，直到澆筑、振搗、收面、養(yǎng)護(hù)（控制溫度和濕度）至指定齡期的全過(guò)程。完成最終產(chǎn)品的是混凝土工程。其中澆筑、振搗、收面、養(yǎng)護(hù)是混凝土工程中影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)健工藝。脫離此關(guān)鍵工藝的混凝土拌和物不能保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)前混凝土工程已被分離到不同行業(yè)，由不懂混凝土的人強(qiáng)制性地向混凝土生產(chǎn)商供應(yīng)原材料，生產(chǎn)出的混凝土拌和物又交給更加不懂混凝土的人去完成最終產(chǎn)品，信息不對(duì)稱造成各方職責(zé)無(wú)法到位，難以確定混凝土工程的責(zé)任者。出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，必然糾紛不止。這種水泥一混凝土一施工的生產(chǎn)關(guān)系已經(jīng)阻礙了混凝土工程技術(shù)和建設(shè)的健康發(fā)展，造成能源、資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的沖擊，改革是必需的。
1,混凝土工程生產(chǎn)關(guān)系現(xiàn)狀及對(duì)工程質(zhì)量的影響
生產(chǎn)關(guān)系的實(shí)質(zhì)是生產(chǎn)資料的占有和利益分配的關(guān)系。改革傳統(tǒng)水泥一混凝土一施工的關(guān)系必然涉及各方面的利益，因此生產(chǎn)關(guān)系的改革是一種革命性的變革，必然會(huì)遭到傳統(tǒng)勢(shì)力的反抗。生產(chǎn)力的發(fā)展是必然的規(guī)律，生產(chǎn)關(guān)系的具體形式必須適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的要求。從人類歷史發(fā)展來(lái)看，生產(chǎn)關(guān)系的變革符合隨著生產(chǎn)力發(fā)展的否定之否定規(guī)律：從原始社會(huì)的無(wú)分工逐漸到自然分工―主要是家庭中按性別、年齡分別外出狩獵和家務(wù)的分工；此后又逐漸產(chǎn)生三次社會(huì)大分工：第一次是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)分離；第二次是手工業(yè)和農(nóng)業(yè)分離；第三次是出現(xiàn)商業(yè)，產(chǎn)生專門從事商業(yè)活動(dòng)的商人。在這樣三次社會(huì)大分工的過(guò)程中，逐漸形成物質(zhì)生產(chǎn)勞動(dòng)和精神生產(chǎn)勞動(dòng)、體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)的分離和對(duì)立。18 世紀(jì)( 1765 年）開(kāi)始的第一次工業(yè)革命和19 世紀(jì)（1870 年）開(kāi)始的,第二次工業(yè)革命所帶來(lái)的分工至今越來(lái)越精細(xì)。然而，20 世紀(jì)以來(lái)生產(chǎn)力的飛速發(fā)展，又需要集約化、規(guī)模化；科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展需要聯(lián)合與傳承，需要不同學(xué)科交叉。若干跨學(xué)科的新技術(shù)、新理論的出現(xiàn)，說(shuō)明打破專業(yè)藩籬和學(xué)科壁壘是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的又一次需要和必然，否則將會(huì)阻礙當(dāng)代科學(xué)技術(shù)新的突破。當(dāng)前混凝土工程的生產(chǎn)關(guān)系也面臨著變革的問(wèn)題。
100 多年以來(lái)，水泥和混凝土一直分屬于兩個(gè)學(xué)科體系，在生產(chǎn)中存在嚴(yán)重的行業(yè)隔離現(xiàn)象，水泥界的觀念是：“我們就要高C3S 、高強(qiáng)度、低能耗，至于對(duì)混凝土有什么影響，那是混凝土的事”，他們不了解除了強(qiáng)度之外，混凝土還應(yīng)當(dāng)有什么樣的質(zhì)量要求；混凝土界一味追求強(qiáng)度的提高，認(rèn)為水泥強(qiáng)度高才能提高混凝土強(qiáng)度，并不了解水泥廠采取什么樣的技術(shù)路線提高水泥的強(qiáng)度，也不了解這樣的技術(shù)路線對(duì)混凝土?xí)a(chǎn)生什么影響。在過(guò)去水泥強(qiáng)度和混凝土總體強(qiáng)度等級(jí)多較低、混凝土結(jié)構(gòu)服役環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單的情況下，水泥和混凝土之間的相互矛盾并不明顯。而如今，隨著社會(huì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水泥業(yè)和作為用戶的混凝土業(yè)之間的矛盾不斷凸現(xiàn)：主要是因?yàn)楦咝p水劑的大規(guī)模使用后，混凝土強(qiáng)度不再依賴于水泥強(qiáng)度，但水泥強(qiáng)度卻還在不斷提高，使用新型干法窯的初衷是為了降低能耗和環(huán)境保護(hù)的需要，而現(xiàn)在卻西一味地提高強(qiáng)度而增加粉磨的能耗，以致當(dāng)前用量仍然很大的C25 以下混凝土要么幾乎無(wú)法配制，要么勉強(qiáng)配出來(lái)的，則強(qiáng)度大大超過(guò)設(shè)計(jì)要求，或者嚴(yán)重離析、泌水，影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量：同時(shí)因?yàn)樗噙^(guò)細(xì)和因此而造成顆粒級(jí)配的不合理，使混凝土開(kāi)裂敏感性增大、和外加劑相容性變差、抗拉強(qiáng)度下降、后期強(qiáng)度倒縮、耐久哇變差……。這似乎應(yīng)該是水泥界不了解其所服務(wù)的對(duì)象所造成的弊端。
過(guò)去教科書(shū)中所說(shuō)“配制混凝土?xí)r，水泥強(qiáng)度一般應(yīng)為混凝土強(qiáng)度的1 . 5 倍一2 . 5 倍”，是針對(duì)當(dāng)時(shí)用0 . 44 / 0 . 46 的水灰比檢測(cè)的水泥強(qiáng)度、而混凝土又不使用減水劑的條件而言的。而今，32.5 水泥完全能配制出用于某種環(huán)境的C60 混凝土，而用于C20 混凝土?xí)r仍然強(qiáng)度太高，復(fù)合水泥用于C30、C40 常用混凝土很好，但許多人不愿意用，認(rèn)為復(fù)合水泥‘強(qiáng)度低”、“混合材品種和摻量不透明”，這是混凝土界下了解水泥的生產(chǎn)而造成的結(jié)果；另一方面，他們自己反而為了降低成本而打著“提高耐久性”的旗號(hào)，在生產(chǎn)混凝土?xí)r盲目增大礦物摻和料用量，甚至只看強(qiáng)度而啟用未經(jīng)全面研究和工程考驗(yàn)的其他礦物粉料，最快顯露的直接結(jié)果就是混凝土拌和物離析、泌水嚴(yán)重，混凝土碳化速率加快、碳化深度增大，造成施工方和混凝土供應(yīng)商的矛盾、混凝土供應(yīng)商和質(zhì)檢之間的矛盾。
在過(guò)去現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)混凝土?xí)r，由于懂得混凝土，知道如何保證工程質(zhì)量，施工方自己對(duì)混凝土質(zhì)量負(fù)責(zé)；然而，從提高生產(chǎn)效率和工業(yè)文明的角度來(lái)看，預(yù)拌混凝土無(wú)疑是混凝土生產(chǎn)的一個(gè)進(jìn)步，問(wèn)題是有利必有弊。如今，混凝土基本上是脫離工程的，施工人員越來(lái)越不懂混凝土了，混凝土供應(yīng)者也不管施工，施工方并不對(duì)混凝土負(fù)責(zé)。于是常出現(xiàn)因施工單位的“無(wú)理”要求，擅自在拌和物中加水，改變配合比等等現(xiàn)象，造成工程驗(yàn)收時(shí)糾紛不止，嚴(yán)重影響了混凝土工程質(zhì)量。而混凝土供應(yīng)商也只負(fù)責(zé)運(yùn)到工地交貨為止，并不管施工單位如何處理和對(duì)待混凝土的拌和物，難以確認(rèn)對(duì)最終產(chǎn)品的責(zé)任。有人說(shuō)：“現(xiàn)在混凝土怎么打，實(shí)際上是民工說(shuō)了算，隨意加水的問(wèn)題拗不過(guò)民工。”這真實(shí)反映了混凝土施工中的普遍現(xiàn)象。誰(shuí)能解決？誰(shuí)來(lái)解決？
2 當(dāng)前預(yù)拌混凝土生產(chǎn)存在的問(wèn)題
行業(yè)隔離的結(jié)果造成雙方相互誤導(dǎo)，而從生產(chǎn)關(guān)系上來(lái)看，現(xiàn)在水泥和混凝土兩個(gè)行業(yè)是各自獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，雙方都有各自的生產(chǎn)資料占有和分配方式與制度，亦即都有各自的利益立場(chǎng)。礦物摻和料由誰(shuí)摻好？實(shí)質(zhì)上是錢由誰(shuí)賺的問(wèn)題。現(xiàn)狀必然是各不相讓。然而，從發(fā)展生產(chǎn)力的角度，公平地說(shuō)，目前由攪拌站摻用摻和料有如下弊端：
( l ）因?yàn)樵牧戏N類多，常有人把粉煤灰錯(cuò)當(dāng)成水泥，甚至有人把膨脹劑當(dāng)成了礦渣使用，這類事故時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)生，損失就很大。解決此類問(wèn)題就會(huì)增加管理的成本。
( 2 ）水泥廠將熟料與適量石膏共同粉磨來(lái)生產(chǎn)水泥（包括摻混合材的水泥和復(fù)合水泥）時(shí)，其中的石膏是進(jìn)行整體優(yōu)化的，攪拌站用水泥摻用礦物摻和料時(shí)，則不可能對(duì)石膏再進(jìn)行優(yōu)化，因此礦物摻和料的摻人就會(huì)稀釋石膏，而且也稀釋石灰，而石膏和石灰恰恰對(duì)礦物摻和料有激發(fā)作用。于是，摻用摻和料的混凝土早期強(qiáng)度低、凝結(jié)緩慢，與外加劑相容性差、干縮大、長(zhǎng)期彈性模量較低。
( 3 ）為了迎合攪拌站解決這個(gè)問(wèn)題的需要，有人辦起礦物摻和料的生產(chǎn)廠（名為“復(fù)合膠凝材料”，不含外加劑）, 把不同礦物摻和料按一定比例（比例的根據(jù)是什么？）混合，再加入一定量的石灰和石膏（加人量的根據(jù)是什么？) ，當(dāng)前“礦粉”這種有意無(wú)意混淆視聽(tīng)的產(chǎn)品，其中有的就是在生產(chǎn)礦渣粉時(shí)摻人了如粉煤灰或石粉（什么巖石的粉？）和一定量的石膏混合而成。石膏的優(yōu)化必須和水泥結(jié)合，即對(duì)全部膠凝材料整體優(yōu)化，目前市場(chǎng)的添加石膏或復(fù)合都是脫離水泥的、盲目的。且不論這種產(chǎn)品如何適應(yīng)不同環(huán)境中的不同工程的需要，即使這種產(chǎn)品能用，在攪拌站摻到水泥中后，也不能解決一個(gè)致命的難題―攪拌不均勻。所生產(chǎn)的水泥的質(zhì)量勻質(zhì)性是最重要的，因此從原材料、生料、熟料，直到水泥成品，每一道工序都經(jīng)過(guò)均化，而混凝土攪拌站是無(wú)法做到這樣均化的。傳統(tǒng)混凝土拌和物達(dá)到變異系數(shù)穩(wěn)定所需攪拌時(shí)間約為75秒⑴，現(xiàn)今摻入礦物摻和料和外加劑的拌和物，全程攪拌達(dá)到均勻的時(shí)間（包括加水前的干拌）為150 秒⑵。而目前我國(guó)預(yù)拌混凝土通常攪拌時(shí)間都是30 秒，個(gè)別最長(zhǎng)的也不過(guò)l 分鐘，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間勢(shì)必影響產(chǎn)量，所以至今基本無(wú)人能做到。
( 4 ）由于混凝土攪拌站難以控制進(jìn)廠水泥的來(lái)源，則幾乎不可能從根本上解決水泥與外加劑的相容性問(wèn)題。西方國(guó)家控制預(yù)拌混凝土坍落度損失一般采取外加劑分次摻人的方式：在攪拌機(jī)中上料時(shí)先摻人一半，然后通過(guò)輸送車上攪拌機(jī)中的傳感器，感應(yīng)拌和物黏度變化，而自動(dòng)添加其余部分。我國(guó)混凝土廠商沒(méi)有人舍得投資安裝這種裝置，一律將外加劑溶入拌和水中一起投人。這是外加劑使用效果最差的方式，不僅坍落度損失無(wú)法克服，而且也不經(jīng)濟(jì)―大量外加劑被骨料表面所吸附，使外加劑效率下降，不得不增加摻量。外加劑摻人最好的方式是在粉磨水泥時(shí)兼作助磨劑而摻人，外加劑由于被先吸附在水泥顆粒的表面，在混凝土加水?dāng)嚢韬竽芫徛尫哦L(zhǎng)時(shí)間保持在混凝土拌和物中的濃度，不僅可提高流化效果、減少坍落度損失，還可避免外加劑被骨料吸附而降低效率的問(wèn)題。從外加劑效率來(lái)說(shuō)，也是礦物摻和料在水泥廠摻好。
( 2 ）水泥廠將熟料與適量石膏共同粉磨來(lái)生產(chǎn)水泥（包括摻混合材的水泥和復(fù)合水泥）時(shí)，其中的石膏是進(jìn)行整體優(yōu)化的，攪拌站用水泥摻用礦物摻和料時(shí)，則不可能對(duì)石膏再進(jìn)行優(yōu)化，因此礦物摻和料的摻人就會(huì)稀釋石膏，而且也稀釋石灰，而石膏和石灰恰恰對(duì)礦物摻和料有激發(fā)作用。于是，摻用摻和料的混凝土早期強(qiáng)度低、凝結(jié)緩慢，與外加劑相容性差、干縮大、長(zhǎng)期彈性模量較低。
( 3 ）為了迎合攪拌站解決這個(gè)問(wèn)題的需要，有人辦起礦物摻和料的生產(chǎn)廠（名為“復(fù)合膠凝材料”，不含外加劑）, 把不同礦物摻和料按一定比例（比例的根據(jù)是什么？）混合，再加入一定量的石灰和石膏（加人量的根據(jù)是什么？) ，當(dāng)前“礦粉”這種有意無(wú)意混淆視聽(tīng)的產(chǎn)品，其中有的就是在生產(chǎn)礦渣粉時(shí)摻人了如粉煤灰或石粉（什么巖石的粉？）和一定量的石膏混合而成。石膏的優(yōu)化必須和水泥結(jié)合，即對(duì)全部膠凝材料整體優(yōu)化，目前市場(chǎng)的添加石膏或復(fù)合都是脫離水泥的、盲目的。且不論這種產(chǎn)品如何適應(yīng)不同環(huán)境中的不同工程的需要，即使這種產(chǎn)品能用，在攪拌站摻到水泥中后，也不能解決一個(gè)致命的難題―攪拌不均勻。所生產(chǎn)的水泥的質(zhì)量勻質(zhì)性是最重要的，因此從原材料、生料、熟料，直到水泥成品，每一道工序都經(jīng)過(guò)均化，而混凝土攪拌站是無(wú)法做到這樣均化的。傳統(tǒng)混凝土拌和物達(dá)到變異系數(shù)穩(wěn)定所需攪拌時(shí)間約為75秒⑴，現(xiàn)今摻入礦物摻和料和外加劑的拌和物，全程攪拌達(dá)到均勻的時(shí)間（包括加水前的干拌）為150 秒⑵。而目前我國(guó)預(yù)拌混凝土通常攪拌時(shí)間都是30 秒，個(gè)別最長(zhǎng)的也不過(guò)l 分鐘，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間勢(shì)必影響產(chǎn)量，所以至今基本無(wú)人能做到。
( 4 ）由于混凝土攪拌站難以控制進(jìn)廠水泥的來(lái)源，則幾乎不可能從根本上解決水泥與外加劑的相容性問(wèn)題。西方國(guó)家控制預(yù)拌混凝土坍落度損失一般采取外加劑分次摻人的方式：在攪拌機(jī)中上料時(shí)先摻人一半，然后通過(guò)輸送車上攪拌機(jī)中的傳感器，感應(yīng)拌和物黏度變化，而自動(dòng)添加其余部分。我國(guó)混凝土廠商沒(méi)有人舍得投資安裝這種裝置，一律將外加劑溶入拌和水中一起投人。這是外加劑使用效果最差的方式，不僅坍落度損失無(wú)法克服，而且也不經(jīng)濟(jì)―大量外加劑被骨料表面所吸附，使外加劑效率下降，不得不增加摻量。外加劑摻人最好的方式是在粉磨水泥時(shí)兼作助磨劑而摻人，外加劑由于被先吸附在水泥顆粒的表面，在混凝土加水?dāng)嚢韬竽芫徛尫哦L(zhǎng)時(shí)間保持在混凝土拌和物中的濃度，不僅可提高流化效果、減少坍落度損失，還可避免外加劑被骨料吸附而降低效率的問(wèn)題。從外加劑效率來(lái)說(shuō)，也是礦物摻和料在水泥廠摻好。
3 當(dāng)前水泥對(duì)混凝土不適應(yīng)的問(wèn)題及其對(duì)工程質(zhì)量的影響
從水泥廠現(xiàn)狀來(lái)看，其大宗的用戶是混凝土制造商，然而水泥生產(chǎn)并未考慮現(xiàn)今用戶的特點(diǎn)和需要，例如，混合材比硅酸鹽水泥對(duì)水灰比有更大的敏感性。隨水灰比的減小，摻用礦物摻和料后水泥強(qiáng)度增高的幅度大于硅酸鹽水泥的強(qiáng)度提高的幅度⑶。按照現(xiàn)在人們的從眾思維方法，對(duì)水泥質(zhì)量的評(píng)價(jià)主要認(rèn)為強(qiáng)度高的水泥才是好水泥。現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)把標(biāo)準(zhǔn)修訂前的水灰比0.44～0.46 增大到0.5 ，使得混合材水泥的標(biāo)稱強(qiáng)度降低得更多，用戶就誤認(rèn)為“凡是有摻和料的水泥都不是正品，性能都不好。”實(shí)際上，現(xiàn)在的混凝土強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度已經(jīng)不再是線性的關(guān)系了，用強(qiáng)度高低作為質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)已是落后的、不科學(xué)的觀念。現(xiàn)行32.5水泥照樣能配制出C60 混凝土。傳統(tǒng)觀念認(rèn)定的水泥強(qiáng)度，實(shí)際上是作為產(chǎn)品出廠合格檢驗(yàn)所用的指標(biāo)，只是水泥的標(biāo)稱強(qiáng)度（即以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)而稱謂的強(qiáng)度），是統(tǒng)一用0 . 5 的水灰比檢測(cè)的，并非真值（真值是測(cè)不出來(lái)的）。水泥廠這種對(duì)強(qiáng)度理解上的誤區(qū)導(dǎo)致了不得不追求用助磨劑使水泥比表面積已達(dá)400m2 / kg 以上，還要求助磨劑廠供應(yīng)能增強(qiáng)的助磨劑，甚至有的還借助于工業(yè)鹽來(lái)增強(qiáng)，對(duì)工程危害極大。
除強(qiáng)度以外，當(dāng)前反映最多的有如下問(wèn)題：
( l ）水泥與外加劑的相容性問(wèn)題
使用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)加水量無(wú)法檢測(cè)當(dāng)前水灰比普遍低于0 . 5 的混凝土中外加劑與水泥的相容性⑷，而且水泥廠不知混凝土廠使用的是什么外加劑，也無(wú)法在出廠前進(jìn)行檢驗(yàn)。這一方面表明現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)已不能適應(yīng)混凝土的現(xiàn)狀了，另一方面表明水泥和混凝土行業(yè)隔離，生產(chǎn)、檢驗(yàn)分家的現(xiàn)狀也已不能適應(yīng)當(dāng)前的混凝土質(zhì)量控制的要求了，國(guó)外也存在如此的問(wèn)題。外加劑標(biāo)準(zhǔn)中要求用“標(biāo)準(zhǔn)水泥”檢測(cè)外加劑與水泥的相容性，這是毋庸置疑的，因?yàn)槟康氖菣z測(cè)外加劑的質(zhì)量，水泥廠用出廠合格的外加劑和自己現(xiàn)有的水泥進(jìn)行相容性試驗(yàn)，如果水泥不具備“標(biāo)準(zhǔn)水泥”的質(zhì)量，當(dāng)然可能不相容，問(wèn)題出在水泥而不是外加劑；即便是試驗(yàn)相容性“合格”了，也是用0 . 5 水灰比檢測(cè)的，不能表明在混凝土中的行為，問(wèn)題同樣出在水泥廠。
( 2 ）水泥因粉磨得太細(xì)而需水量增大
上世紀(jì)80 年代的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般都在24 ％一26 % ，現(xiàn)在則普遍在30 ％左右。混凝土業(yè)提出希望水泥需水量要小，水泥廠采取的措施是在助磨劑中摻人少量減水劑。摻人減水劑后水泥所表現(xiàn)的需水量并非一定工藝下水泥的本征特性，造成水泥需水量增大的顆粒細(xì)度和級(jí)配的不合理并未因減水劑的摻加而改變，混凝土在使用中反而因這種隱藏的信息而造成試配的難度。由于人們對(duì)大型水泥企業(yè)的信任，盡管我國(guó)水泥產(chǎn)能過(guò)剩，產(chǎn)量足夠，在市場(chǎng)上還是顯得水泥供不應(yīng)求，以致于水泥廠不管混凝土的需要而仍然我行我素。
（3）行業(yè)隔離所造成的信息不對(duì)稱
信息不對(duì)稱不僅影響交易，而且成為對(duì)工程質(zhì)量影響的最大問(wèn)題。由于受到混凝土“強(qiáng)度第一”觀念的誤導(dǎo)，當(dāng)前的水泥磨得太細(xì)，而且有越來(lái)越細(xì)的趨勢(shì)，原本水泥廠為了降低能耗而使用助磨劑，現(xiàn)在使用助磨劑卻主要是為了磨得更細(xì)，以便摻人更多的混合材來(lái)降低成本。混合材摻多少、摻什么，都已和標(biāo)準(zhǔn)無(wú)關(guān)了，目標(biāo)只是強(qiáng)度。其結(jié)果是水泥和減水劑相容性差，混凝土抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度比值下降、抗凍性差、開(kāi)裂敏感性增大，混凝土強(qiáng)度早期很高，28 天以后就不再增長(zhǎng)了；初始期所形成的可見(jiàn)與不可見(jiàn)的內(nèi)部缺陷因水泥在早期水化消耗殆盡，后期沒(méi)有水化物去修復(fù)，更會(huì)增大在溫、濕度交替變化下的開(kāi)裂敏感性，加速混凝土劣化。即使在無(wú)化學(xué)窩蝕和凍融循環(huán)的一般環(huán)境下，也會(huì)如此。
混凝土從業(yè)者要求水泥不要太細(xì)但要早期強(qiáng)度高，這又是他們不懂得水泥的無(wú)理要求，不知道現(xiàn)在提高強(qiáng)度靠的主要手段就是磨細(xì)。在這個(gè)問(wèn)題上，水泥和混凝土的從業(yè)者都應(yīng)當(dāng)知道一個(gè)常識(shí)，即“早長(zhǎng)晚不長(zhǎng)”, “早熟早死”。速生的楊樹(shù)、催肥的家禽家畜等等如此，人亦如此，混凝土更是如此。
一些大型水泥廠因生料制備的需要，一般有自備石灰石礦山，從原巖的開(kāi)采到逐級(jí)破碎到最后的細(xì)顆粒；另一方面，有的攪拌站還有自備礦山生產(chǎn)自用的石子和人工砂，產(chǎn)生數(shù)量很大的石灰石粉。雙方都在浪費(fèi)能源和資源。這也表明行業(yè)隔離的現(xiàn)狀已經(jīng)阻礙生產(chǎn)力的發(fā)展，阻礙科技進(jìn)步，影響混凝土工程的質(zhì)量和資源、能源的合理利用。
混凝土從業(yè)者要求水泥不要太細(xì)但要早期強(qiáng)度高，這又是他們不懂得水泥的無(wú)理要求，不知道現(xiàn)在提高強(qiáng)度靠的主要手段就是磨細(xì)。在這個(gè)問(wèn)題上，水泥和混凝土的從業(yè)者都應(yīng)當(dāng)知道一個(gè)常識(shí)，即“早長(zhǎng)晚不長(zhǎng)”, “早熟早死”。速生的楊樹(shù)、催肥的家禽家畜等等如此，人亦如此，混凝土更是如此。
一些大型水泥廠因生料制備的需要，一般有自備石灰石礦山，從原巖的開(kāi)采到逐級(jí)破碎到最后的細(xì)顆粒；另一方面，有的攪拌站還有自備礦山生產(chǎn)自用的石子和人工砂，產(chǎn)生數(shù)量很大的石灰石粉。雙方都在浪費(fèi)能源和資源。這也表明行業(yè)隔離的現(xiàn)狀已經(jīng)阻礙生產(chǎn)力的發(fā)展，阻礙科技進(jìn)步，影響混凝土工程的質(zhì)量和資源、能源的合理利用。
4 混凝土生產(chǎn)關(guān)系的變革符合社會(huì)發(fā)展否定之否定的規(guī)律
人類最早發(fā)現(xiàn)，在有些石頭（石灰?guī)r）上用火燒烤食物后該石頭會(huì)變得松軟，遇水體積膨脹并產(chǎn)生很大的熱量，因而開(kāi)始了石灰的生產(chǎn)；后來(lái)又發(fā)現(xiàn)含有一定量黏土的石灰石燒制的石灰具有一定的水硬性，但是天然石灰石中豁土含量波動(dòng)福度大．產(chǎn)品不穩(wěn)定，繼而用人工添加黏土調(diào)配原料生產(chǎn)出現(xiàn)代硅酸鹽水泥的雛形。從古代至今，用于混凝土的膠凝材料經(jīng)歷了否定之否定的發(fā)展過(guò)程。在圖中標(biāo)明：
第一次否定：從氣硬性石灰的使用到與火山灰混合使用以得到水硬性；
第二次否定，對(duì)第一次否定的否定：用黏土質(zhì)石灰石燒制的水硬性石灰，發(fā)展到因天然黏土質(zhì)石灰石成分不穩(wěn)定而用黏土和石灰石人工配料鍛燒的硅酸鹽水泥；
第二次否定，對(duì)第一次否定的否定：用黏土質(zhì)石灰石燒制的水硬性石灰，發(fā)展到因天然黏土質(zhì)石灰石成分不穩(wěn)定而用黏土和石灰石人工配料鍛燒的硅酸鹽水泥；
第三次否定，對(duì)第二次否定的否定：為調(diào)節(jié)硅酸鹽水泥強(qiáng)度、降低水化熱、提高抗化學(xué)腐蝕性，出現(xiàn)了摻混合材的硅酸鹽水泥；
第四次否定，對(duì)第三次否定的否定：適應(yīng)大跨度、高聳結(jié)構(gòu)工程使用高強(qiáng)混凝土需要的高強(qiáng)度硅酸鹽水泥；
第五次否定，對(duì)第四次否定的否定：使用硅酸鹽水泥的混凝土耐久性問(wèn)題凸現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)“高強(qiáng)不一定耐久”⑸而在混凝土中摻用礦物摻和料；
—下一次否定，對(duì)第五次否定的否定：因在混凝土中摻礦物摻和料具有不可克服的缺點(diǎn)，而使用由水泥廠按混凝土需要生產(chǎn)的膠凝材料，進(jìn)而發(fā)展成膠凝材料一混凝土－混凝土施工成型工藝一體化的生產(chǎn)關(guān)系的變革。
每次否定之否定都沒(méi)有簡(jiǎn)單地回到上一次否定之前，而是向前發(fā)展了。第五次否定之否定也不是簡(jiǎn)單地回到混合材料水泥的使用，而是改為在混凝土中摻用礦物摻和料，原因有三：
( 1 ）過(guò)去含混合材的水泥盡管有較低的水化熱、較高的抗化學(xué)腐蝕性質(zhì)，但用統(tǒng)一水灰比檢測(cè)的強(qiáng)度，就成了以“犧牲強(qiáng)度”為代價(jià)。在以強(qiáng)度作為第一甚至唯一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法的傳統(tǒng)觀念支配下，用戶無(wú)法接受。
—下一次否定，對(duì)第五次否定的否定：因在混凝土中摻礦物摻和料具有不可克服的缺點(diǎn)，而使用由水泥廠按混凝土需要生產(chǎn)的膠凝材料，進(jìn)而發(fā)展成膠凝材料一混凝土－混凝土施工成型工藝一體化的生產(chǎn)關(guān)系的變革。
每次否定之否定都沒(méi)有簡(jiǎn)單地回到上一次否定之前，而是向前發(fā)展了。第五次否定之否定也不是簡(jiǎn)單地回到混合材料水泥的使用，而是改為在混凝土中摻用礦物摻和料，原因有三：
( 1 ）過(guò)去含混合材的水泥盡管有較低的水化熱、較高的抗化學(xué)腐蝕性質(zhì)，但用統(tǒng)一水灰比檢測(cè)的強(qiáng)度，就成了以“犧牲強(qiáng)度”為代價(jià)。在以強(qiáng)度作為第一甚至唯一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法的傳統(tǒng)觀念支配下，用戶無(wú)法接受。
( 2 ）礦渣和硅酸鹽水泥熟料硬度的差別使其共同粉磨后顆粒細(xì)度相差較大，磨得越細(xì)，相差越大，造成其中的礦渣比表面積太小（對(duì)于比表表面積為330m2 / kg 的水泥來(lái)說(shuō)，礦渣比表面積大約只有250m2 / kg 左右），不能發(fā)揮礦渣活性的潛能，不僅水泥強(qiáng)度低，而且因保水性差而不利于混凝土的抗?jié)B和抗凍等性質(zhì)。
( 3 ）現(xiàn)在已有磨細(xì)礦渣的產(chǎn)品，盡管有的水泥廠也在將共同粉磨生產(chǎn)礦渣水泥，但是混凝土自己摻用礦物摻和料則能降低成本獲取更多的利潤(rùn)。于是，“摻和料由誰(shuí)來(lái)?yè)?rdquo;的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成“錢由誰(shuí)來(lái)賺”的矛盾。
( 3 ）現(xiàn)在已有磨細(xì)礦渣的產(chǎn)品，盡管有的水泥廠也在將共同粉磨生產(chǎn)礦渣水泥，但是混凝土自己摻用礦物摻和料則能降低成本獲取更多的利潤(rùn)。于是，“摻和料由誰(shuí)來(lái)?yè)?rdquo;的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成“錢由誰(shuí)來(lái)賺”的矛盾。
有的水泥專家認(rèn)為，索性只生產(chǎn)高強(qiáng)度的純硅酸鹽水泥（當(dāng)然可以提高價(jià)格來(lái)補(bǔ)償利潤(rùn)），讓混凝土有加大摻和料摻量的強(qiáng)度余地，摻和料的錢就由混凝土去賺吧！有的混凝土專家也認(rèn)為，在混凝土中摻用礦物摻和料比使用含混合材的水泥質(zhì)量易于控制。然而，這只是短視的觀點(diǎn)。社會(huì)發(fā)展需要多樣化的產(chǎn)品供用戶選擇，以滿足日益增長(zhǎng)的各種不同需要。產(chǎn)品品種單一化則更會(huì)增加用戶的麻煩和社會(huì)的不和諧，是不符合社會(huì)發(fā)展規(guī)律的。
對(duì)“摻和料由誰(shuí)摻”的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)跳出各自眼前的利益來(lái)看待。一方面，從雙方長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展著眼，不能只顧眼前而堵塞各自發(fā)展的前途；另一方面，水泥和混凝土都是服務(wù)于社會(huì)的產(chǎn)品，摻和料究竟由誰(shuí)摻的問(wèn)題，首先要從社會(huì)發(fā)展的利益出發(fā)。產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益是和社會(huì)效益密切相關(guān)的，沒(méi)有社會(huì)效益的產(chǎn)品是沒(méi)有生命力的。摻和料究竟由誰(shuí)摻從根本上要服從于結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性要求。
就組分復(fù)雜的現(xiàn)代混凝土的實(shí)際需要來(lái)說(shuō)，把混凝土所需要用的膠凝材料放回到工廠去生產(chǎn)，在共同粉磨中做到原材料的預(yù)均化，就能夠不增加現(xiàn)行攪拌時(shí)間而大大提高混凝土的勻質(zhì)性。攪拌站總體成本不會(huì)增加，反而對(duì)節(jié)約能源和資源、降低質(zhì)量管理成本都會(huì)產(chǎn)生明顯的效益。從整體來(lái)講，不僅可以實(shí)現(xiàn)水泥廠和攪拌站雙贏，而且更重要的是有利于建設(shè)工程的質(zhì)量和耐久性。從圖1 中按照已發(fā)生的否定之否定歷程的規(guī)律預(yù)測(cè)下一次否定之否定的趨勢(shì)，可見(jiàn)在水泥廠生產(chǎn)混凝土需要的膠凝材料是符合客觀規(guī)律的。
對(duì)“摻和料由誰(shuí)摻”的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)跳出各自眼前的利益來(lái)看待。一方面，從雙方長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展著眼，不能只顧眼前而堵塞各自發(fā)展的前途；另一方面，水泥和混凝土都是服務(wù)于社會(huì)的產(chǎn)品，摻和料究竟由誰(shuí)摻的問(wèn)題，首先要從社會(huì)發(fā)展的利益出發(fā)。產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益是和社會(huì)效益密切相關(guān)的，沒(méi)有社會(huì)效益的產(chǎn)品是沒(méi)有生命力的。摻和料究竟由誰(shuí)摻從根本上要服從于結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性要求。
就組分復(fù)雜的現(xiàn)代混凝土的實(shí)際需要來(lái)說(shuō)，把混凝土所需要用的膠凝材料放回到工廠去生產(chǎn)，在共同粉磨中做到原材料的預(yù)均化，就能夠不增加現(xiàn)行攪拌時(shí)間而大大提高混凝土的勻質(zhì)性。攪拌站總體成本不會(huì)增加，反而對(duì)節(jié)約能源和資源、降低質(zhì)量管理成本都會(huì)產(chǎn)生明顯的效益。從整體來(lái)講，不僅可以實(shí)現(xiàn)水泥廠和攪拌站雙贏，而且更重要的是有利于建設(shè)工程的質(zhì)量和耐久性。從圖1 中按照已發(fā)生的否定之否定歷程的規(guī)律預(yù)測(cè)下一次否定之否定的趨勢(shì)，可見(jiàn)在水泥廠生產(chǎn)混凝土需要的膠凝材料是符合客觀規(guī)律的。
5 國(guó)內(nèi)外水泥和混凝土生產(chǎn)關(guān)系現(xiàn)狀
水泥廠辦攪拌站在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已有多年的歷史，例如法國(guó)、德國(guó)、瑞士。在國(guó)外很少在攪拌站摻用礦物摻和料，水泥廠的水泥品種基本上都可以滿足使用要求。只有加拿大因V . M . Malhotra 多年提倡和推廣大摻量粉煤灰⑹、⑺、⑻、⑼，將大摻量粉煤灰和磨細(xì)礦渣列人2004 年頒布的混凝土標(biāo)準(zhǔn)中⑽。新加坡的雙龍水泥公司生產(chǎn)磨細(xì)礦渣摻量為70 ％一75 ％的水泥，銷售時(shí)，該廠的中心實(shí)驗(yàn)室為用戶進(jìn)行試配，提供符合用戶工程需要的混凝土配合比。日本的水泥是把熟料和不同礦物摻和料粉磨后按細(xì)顆粒級(jí)配后混合優(yōu)化石膏摻量而制成，混凝土不單獨(dú)摻用摻和料；歐洲水泥標(biāo)準(zhǔn)允許礦渣水泥中礦渣摻量達(dá)95 % ，也是由水泥廠生產(chǎn)而不是在混凝土中摻加的。目前我國(guó)由于供需雙方認(rèn)識(shí)和誠(chéng)信的問(wèn)題，一般做不到。
上世紀(jì)80 年代，前蘇聯(lián)水泥科學(xué)研究院和混凝土與鋼筋混凝土科學(xué)研究院合作進(jìn)行低需水性水泥膠凝材料( BHB ）的研究⑾，1991 年投人小批量生產(chǎn)。1993 年，俄羅斯正式注冊(cè)為BHB （該符號(hào)為俄文，音譯成英文為VNV ）水泥，已有數(shù)家水泥廠生產(chǎn)。BHB 的后綴數(shù)字代表該水泥中熟料的用量。其余除石膏外的組分為礦渣、粉煤灰、石英砂粉中的兩種或三種。相對(duì)于普通水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量25 ％一30 % , BHB 一100 一BHB 一40 的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為16 ％一20 ％。BHB 水泥熟料用量可減少達(dá)50 ％一70 % ，但所配制的混凝土強(qiáng)度可達(dá)80MPa 一100MPa ，用于配制混凝土具有低水化熱和較好的耐久性、工作性等優(yōu)點(diǎn)。該水泥中熟料取代量最多可達(dá)70 % ，強(qiáng)度卻比基準(zhǔn)水泥的高。例如其中BHB 一50 水泥用量只有350kg / m⒊時(shí)，混凝土強(qiáng)度可達(dá)55.9MPa 。這種水泥無(wú)疑是可持續(xù)發(fā)展的。
V . Alunno Rossetti 等試驗(yàn)研究并在意大利一家水泥廠投產(chǎn)了一種特種超塑化水泥SPC ( Special Superplasticized Cement ) ，該水泥是在意大利525 型硅酸鹽水泥生產(chǎn)時(shí)摻入超塑化劑而制成的，提高了超塑化劑（高效減水劑）的使用效率⑿；瑞典用中熱水泥和硅灰摻人超塑化劑粉磨生產(chǎn)出一種強(qiáng)力改性水泥EMC ( Energetically Modified Cement ) ，專用于高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土，改性后的水泥比基準(zhǔn)水泥的強(qiáng)度提高60 ％以上，可以用0 . 19 的水灰比配制出170MPa 超高強(qiáng)混凝土⒀。
作者從1 994 年開(kāi)始與北京住總集團(tuán)合作，進(jìn)行了低需水量、低水化熱、低收縮的環(huán)保型膠凝材料的研究，最后優(yōu)選試樣中熟料含量均為44 % ，所用礦物摻和料為粉煤灰和礦渣。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，組分相同時(shí)，與在現(xiàn)場(chǎng)混合使用相比，有明顯的優(yōu)勢(shì)。檢測(cè)其性能如下：
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：12 ％一21 % ，用于不同強(qiáng)度等級(jí)；
V . Alunno Rossetti 等試驗(yàn)研究并在意大利一家水泥廠投產(chǎn)了一種特種超塑化水泥SPC ( Special Superplasticized Cement ) ，該水泥是在意大利525 型硅酸鹽水泥生產(chǎn)時(shí)摻入超塑化劑而制成的，提高了超塑化劑（高效減水劑）的使用效率⑿；瑞典用中熱水泥和硅灰摻人超塑化劑粉磨生產(chǎn)出一種強(qiáng)力改性水泥EMC ( Energetically Modified Cement ) ，專用于高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土，改性后的水泥比基準(zhǔn)水泥的強(qiáng)度提高60 ％以上，可以用0 . 19 的水灰比配制出170MPa 超高強(qiáng)混凝土⒀。
作者從1 994 年開(kāi)始與北京住總集團(tuán)合作，進(jìn)行了低需水量、低水化熱、低收縮的環(huán)保型膠凝材料的研究，最后優(yōu)選試樣中熟料含量均為44 % ，所用礦物摻和料為粉煤灰和礦渣。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，組分相同時(shí)，與在現(xiàn)場(chǎng)混合使用相比，有明顯的優(yōu)勢(shì)。檢測(cè)其性能如下：
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：12 ％一21 % ，用于不同強(qiáng)度等級(jí)；
凝結(jié)時(shí)間：初凝3h00m 一8h00m ，終凝4h30m 一10h00m , 用于不同強(qiáng)度等級(jí)；
28 天抗壓強(qiáng)度：50MPa 一80MPa ，用于C30 一C80 不同強(qiáng)度等級(jí)；
收縮：水中養(yǎng)護(hù)7 天后繼續(xù)在空氣中養(yǎng)護(hù)28 天的限制收縮≯0 . 02 % ，落差≯0 . 04 個(gè)百分點(diǎn)（從水養(yǎng)護(hù)7 天所達(dá)到的膨脹值，到隨后置于空氣中達(dá)到的收縮值，其間的差值稱落差）。
水化熱：用溶解熱法測(cè)定，3 天≯250J/g
28 天抗壓強(qiáng)度：50MPa 一80MPa ，用于C30 一C80 不同強(qiáng)度等級(jí)；
收縮：水中養(yǎng)護(hù)7 天后繼續(xù)在空氣中養(yǎng)護(hù)28 天的限制收縮≯0 . 02 % ，落差≯0 . 04 個(gè)百分點(diǎn)（從水養(yǎng)護(hù)7 天所達(dá)到的膨脹值，到隨后置于空氣中達(dá)到的收縮值，其間的差值稱落差）。
水化熱：用溶解熱法測(cè)定，3 天≯250J/g
以上表明，該方式生產(chǎn)的水泥具有低水化熱、優(yōu)異的工作性、耐化學(xué)侵蝕性和長(zhǎng)期強(qiáng)度的較高增長(zhǎng)率的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于較高強(qiáng)度大體積的基礎(chǔ)工程。當(dāng)時(shí)用以配制C60 泵送混凝（坍落度為180 mm 一220mm ）時(shí)，28天抗壓強(qiáng)度為7l MPa。
1997 年在北京竇店水泥廠試生產(chǎn)了120噸產(chǎn)品，同時(shí)送于國(guó)家建材質(zhì)量檢測(cè)中心、冶金部廢渣利用質(zhì)量檢測(cè)中心、二京市建工院檢測(cè)中心等單位檢測(cè)，結(jié)果如表1 所示。
1999 年，清華大學(xué)土木系進(jìn)一步與北京城建（集團(tuán)）混凝土公司合作進(jìn)行了生產(chǎn)和應(yīng)用的試驗(yàn)研究⒁，試生產(chǎn)出200 噸用于C50 以下高性能混凝土的高性能新型膠凝材料，產(chǎn)品中磨細(xì)礦渣和粉煤灰總摻量為50 ％。硅酸鹽水泥熟料用量為42 ％一44 ％。其主要性能如表2 所示。
該產(chǎn)品用于北京美林花園公寓2 ＃樓地下一層內(nèi)墻柱、地下二層I 段車庫(kù)，共澆筑260m3 C40混凝土，坍落度200mm ～220mm ，擴(kuò)展度≥500mm , l 小時(shí)后坍落度損失< 10 % ，工作性能優(yōu)異，水化熱低，體積穩(wěn)定性好，易于振搗，28 天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的130 ％一132 % ；共生產(chǎn)50m⒊C30混凝土用于澆筑頂板，28 天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的124 ％一131 % ;拆模后觀察，混凝土結(jié)構(gòu)表面光潔、密實(shí)，無(wú)裂縫和蜂窩麻面，顏色純正，外觀質(zhì)量良好。但因該項(xiàng)技術(shù)涉及生產(chǎn)關(guān)系的變革，如沒(méi)有統(tǒng)籌規(guī)劃，難以推行，故至今未得以產(chǎn)業(yè)化。水泥和混凝土的原材料及礦物摻和料的地方性都很強(qiáng)，尚需有一定規(guī)模的統(tǒng)計(jì)性的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
我國(guó)近年來(lái)也有一些大的水泥集團(tuán)收購(gòu)攪拌站、建立混凝土實(shí)驗(yàn)室的情況，但是被收購(gòu)的攪拌站一般技術(shù)水平不太理想。而且水泥廠和攪拌站仍然是“兩層皮”，彼此獨(dú)立經(jīng)營(yíng)核算，只是水泥可免去中間環(huán)節(jié)而穩(wěn)定供應(yīng)，可降低混凝土的成本。這畢竟是一種進(jìn)步，但是尚未考慮攪拌站摻用摻和料所造成的質(zhì)量不均勻、SO3被稀釋而顯不足以外，且尚存在外加劑效率和投料管理等問(wèn)題。目前我國(guó)混凝土技術(shù)水平雖有進(jìn)步，總體上從業(yè)人員水平仍跟不上發(fā)展的要求。
需要說(shuō)明的是，當(dāng)前石子生產(chǎn)大多數(shù)仍然技術(shù)落后、對(duì)環(huán)境的粉塵污染嚴(yán)重，所生產(chǎn)的石子顆粒形狀差、級(jí)配很差，成為影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素之。實(shí)際上對(duì)于現(xiàn)代預(yù)拌混凝土，石子強(qiáng)度已經(jīng)不再影響混凝土的強(qiáng)度，但是在當(dāng)前傳統(tǒng)思維支配下，用戶仍然強(qiáng)調(diào)石子的強(qiáng)度，而在當(dāng)前大多數(shù)采石場(chǎng)技術(shù)落后的狀況下，強(qiáng)度越高的石子，顆粒形狀越差，破碎的顆粒越小，針狀和片狀顆粒越多。因此目前大多供應(yīng)的名義上連續(xù)級(jí)配石子基本上沒(méi)有5mm 一10mm 級(jí)的顆粒，這是目前我國(guó)混凝土用水量居高不下的主要原因。
需要說(shuō)明的是，當(dāng)前石子生產(chǎn)大多數(shù)仍然技術(shù)落后、對(duì)環(huán)境的粉塵污染嚴(yán)重，所生產(chǎn)的石子顆粒形狀差、級(jí)配很差，成為影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素之。實(shí)際上對(duì)于現(xiàn)代預(yù)拌混凝土，石子強(qiáng)度已經(jīng)不再影響混凝土的強(qiáng)度，但是在當(dāng)前傳統(tǒng)思維支配下，用戶仍然強(qiáng)調(diào)石子的強(qiáng)度，而在當(dāng)前大多數(shù)采石場(chǎng)技術(shù)落后的狀況下，強(qiáng)度越高的石子，顆粒形狀越差，破碎的顆粒越小，針狀和片狀顆粒越多。因此目前大多供應(yīng)的名義上連續(xù)級(jí)配石子基本上沒(méi)有5mm 一10mm 級(jí)的顆粒，這是目前我國(guó)混凝土用水量居高不下的主要原因。
提高砂石質(zhì)量在技術(shù)上并不是困難的問(wèn)題，根本問(wèn)題還是生產(chǎn)關(guān)系不順?biāo)斐傻摹Ｈ绻鄰S的石灰石礦山開(kāi)采不是首先著眼于水泥生料，而是改變工藝，先生產(chǎn)石子，生產(chǎn)水泥時(shí)利用生產(chǎn)石子的廢棄物（不夠時(shí)可取石子生產(chǎn)的中間產(chǎn)品作為輔助）, 則可提高能源和資源的效率，降低總體成本。
6 建立從原材料制備一試配一生產(chǎn)一成型工藝一體化的混凝土工程體系設(shè)想
和其他產(chǎn)品不同，水泥最大宗的服務(wù)對(duì)象―混凝土是人工材料中一種最復(fù)雜的、非均質(zhì)、多相、多變的混沌體系，因此為了適應(yīng)這個(gè)特性，水泥不能是最終產(chǎn)品，而應(yīng)當(dāng)是混凝土的中間產(chǎn)品；混凝土服務(wù)的對(duì)象是混凝土結(jié)構(gòu)，從混凝土到混凝土結(jié)構(gòu)的過(guò)程又是很復(fù)雜的，會(huì)受到環(huán)境和成型工藝操作的極大影響，因此混凝土也不能是最終產(chǎn)品，而應(yīng)當(dāng)是結(jié)構(gòu)物的中間產(chǎn)品。
從水泥一混凝土－混凝土結(jié)構(gòu)物，必須是一體化的連續(xù)生產(chǎn)，才能保證結(jié)構(gòu)物這個(gè)最終產(chǎn)品的質(zhì)量―安全的和耐久的。打破狹窄行業(yè)之間的樊籬是時(shí)代發(fā)展的必然。這種生產(chǎn)關(guān)系的變更首先不是技術(shù)問(wèn)題，而是觀念的轉(zhuǎn)變：
( 1 ）合并水泥原料和與混凝土骨料石灰?guī)r的礦山，采用先進(jìn)的破碎和篩分技術(shù)，生產(chǎn)分級(jí)的、粒形優(yōu)良的單粒級(jí)石子，供混凝土在制備時(shí)按兩級(jí)配或三級(jí)配上料（實(shí)踐證明兩級(jí)配石子后，混凝土用水量可減少約20 % ) ，用5mm 以下的顆粒制作人工砂；用砂石下腳料制作水泥生料，不足的部分另外取分級(jí)的人工砂或5mm 一10mm 的顆粒來(lái)補(bǔ)充。
( 2 ）通過(guò)優(yōu)化的試驗(yàn)研究將多種礦物摻和料、水泥和外加劑納人水泥的粉磨系統(tǒng)，生產(chǎn)符合不同混凝土性能和質(zhì)量要求的低水化熱、低需水量、低收縮的膠凝材料，與砂石、外加劑等混凝土其他原料一起作為中間產(chǎn)品，減少中間環(huán)節(jié)，提高資源和能源的利用效率，降低社會(huì)成本，加快建立混凝土成型工藝作為售后服務(wù)的機(jī)制，大幅度提高混凝土質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工程的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。其中外加劑的生產(chǎn)也納入本系統(tǒng)，以便控制外加劑和膠凝材料的相容性。其流程如圖2 所示。
( 2 ）通過(guò)優(yōu)化的試驗(yàn)研究將多種礦物摻和料、水泥和外加劑納人水泥的粉磨系統(tǒng)，生產(chǎn)符合不同混凝土性能和質(zhì)量要求的低水化熱、低需水量、低收縮的膠凝材料，與砂石、外加劑等混凝土其他原料一起作為中間產(chǎn)品，減少中間環(huán)節(jié)，提高資源和能源的利用效率，降低社會(huì)成本，加快建立混凝土成型工藝作為售后服務(wù)的機(jī)制，大幅度提高混凝土質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工程的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。其中外加劑的生產(chǎn)也納入本系統(tǒng)，以便控制外加劑和膠凝材料的相容性。其流程如圖2 所示。
以上流程是把混凝土當(dāng)作混凝土工程來(lái)做：總體控制原材料質(zhì)量，水泥和砂石按混凝土需要生產(chǎn)，混凝土按工程需要試配、制備后，按合同與工程特點(diǎn)進(jìn)行澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)后交貨，即以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的“售后服務(wù)”取代目前施工單位對(duì)該工序發(fā)放的分包，最終完成混凝土的全部工程。這時(shí)混凝土供應(yīng)商對(duì)混凝土工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。
7 混凝土工程生產(chǎn)關(guān)系改革預(yù)期的節(jié)能、降耗、減排效果和社會(huì)效益
( l ）節(jié)省現(xiàn)有水泥廠生料制作過(guò)程中的初級(jí)破碎能源，并減少采石場(chǎng)石粉的排放，總體減少石灰石的消耗。
( 2 ）外加劑本身有很好的助磨作用，不同礦物摻和料也有相互助磨作用，可降低粉磨能耗并省去現(xiàn)有水泥所用助磨劑。
( 3 ）可以通過(guò)在粉磨水泥中的優(yōu)化配料和混凝土澆筑前的技術(shù)措施，提高混凝土表面密實(shí)度，解決大摻量礦物摻和料造成的早期碳化問(wèn)題，將熟料消耗量減少到40 ％以下，達(dá)到減碳的目的。
( 3 ）可以通過(guò)在粉磨水泥中的優(yōu)化配料和混凝土澆筑前的技術(shù)措施，提高混凝土表面密實(shí)度，解決大摻量礦物摻和料造成的早期碳化問(wèn)題，將熟料消耗量減少到40 ％以下，達(dá)到減碳的目的。
( 4 ）提高石子質(zhì)量后，可減少混凝土水泥用量傭水量約20 % ，增加節(jié)能、降耗、減排的效果，并月．可提高混凝土的耐久性。
( 5 ）混凝土的所有原材料都直接按混凝土需要生產(chǎn)，可解決現(xiàn)有的水泥和混凝土、水泥和外加劑以及混凝土和外加劑之間的矛盾，形成和諧生產(chǎn)的關(guān)系，有利于社會(huì)穩(wěn)定。
( 5 ）混凝土的所有原材料都直接按混凝土需要生產(chǎn)，可解決現(xiàn)有的水泥和混凝土、水泥和外加劑以及混凝土和外加劑之間的矛盾，形成和諧生產(chǎn)的關(guān)系，有利于社會(huì)穩(wěn)定。
( 6 ）當(dāng)前施工人員越來(lái)越不懂混凝土，“混凝土專業(yè)包工隊(duì)”人員素質(zhì)差，任意向拌和物中加水和振搗不規(guī)范、養(yǎng)護(hù)不到位，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，混凝土的售后服務(wù)機(jī)制可從根本上杜絕此問(wèn)題的發(fā)生，保證工程質(zhì)量，避免將來(lái)結(jié)構(gòu)物劣化造成的資源、能源的浪費(fèi)和建筑垃圾對(duì)環(huán)境的沖擊。
8 尚需研究解決的問(wèn)題
改革混凝土工程生產(chǎn)關(guān)系的難度不在于技術(shù)，首先要轉(zhuǎn)變觀念，換一種方法思維，采取一種適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)模式。既然生產(chǎn)水泥時(shí)能把生料預(yù)熱和分解放到窯外去進(jìn)行，為什么不能把預(yù)拌混凝土中膠凝材料的均化生產(chǎn)放到攪拌機(jī)外去進(jìn)行呢？這個(gè)問(wèn)題誰(shuí)都能回答，最需要下決心第一個(gè)吃螃蟹的關(guān)鍵問(wèn)題就是要解決各自的經(jīng)濟(jì)利益問(wèn)題。不妨請(qǐng)一位經(jīng)濟(jì)學(xué)專家參與研究。
有不少人認(rèn)為在技術(shù)上很簡(jiǎn)單。其實(shí)不然，尚有以下問(wèn)題需要研究：
1 ．如何做到不同工程需要的膠凝材料組成與性能優(yōu)化和產(chǎn)品定型化？
2 ．改變傳統(tǒng)水泥從單一凝結(jié)時(shí)間優(yōu)化石膏的方法，如何按多項(xiàng)性能優(yōu)化石膏？
3 ．如何建立符合混凝土規(guī)律的水泥性能檢測(cè)試驗(yàn)方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)？
4 ．如何使用成品膠凝材料進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)？包括程序設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證；
5 ．如何實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)與施工質(zhì)量過(guò)程控制技術(shù)與自動(dòng)化體系？
6 ．如何進(jìn)行水泥一混凝土－施工工藝流程、物料平衡、體系仿真，包括生產(chǎn)的過(guò)程測(cè)算和優(yōu)化，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要？
7 ．對(duì)生產(chǎn)關(guān)系改革前后的總體和長(zhǎng)期投人產(chǎn)出比進(jìn)行系統(tǒng)分析。
1 ．如何做到不同工程需要的膠凝材料組成與性能優(yōu)化和產(chǎn)品定型化？
2 ．改變傳統(tǒng)水泥從單一凝結(jié)時(shí)間優(yōu)化石膏的方法，如何按多項(xiàng)性能優(yōu)化石膏？
3 ．如何建立符合混凝土規(guī)律的水泥性能檢測(cè)試驗(yàn)方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)？
4 ．如何使用成品膠凝材料進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)？包括程序設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證；
5 ．如何實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)與施工質(zhì)量過(guò)程控制技術(shù)與自動(dòng)化體系？
6 ．如何進(jìn)行水泥一混凝土－施工工藝流程、物料平衡、體系仿真，包括生產(chǎn)的過(guò)程測(cè)算和優(yōu)化，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要？
7 ．對(duì)生產(chǎn)關(guān)系改革前后的總體和長(zhǎng)期投人產(chǎn)出比進(jìn)行系統(tǒng)分析。
市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)之一就是產(chǎn)品多樣化以適應(yīng)不同的需要，不同的生產(chǎn)方式可以適應(yīng)不同對(duì)象的需要。任何時(shí)候都不能“一刀切”地采取單一模式。上述設(shè)想可以根據(jù)現(xiàn)有條件逐步實(shí)現(xiàn)。例如水泥集團(tuán)收購(gòu)、合并混凝土攪拌站只是個(gè)很
初級(jí)的階段，可以先從自有礦山的生產(chǎn)方式著手改造，為集團(tuán)攪拌站提供優(yōu)質(zhì)骨料，培訓(xùn)、鼓勵(lì)集團(tuán)攪拌站先使用集團(tuán)的復(fù)合水泥，然后再進(jìn)一步發(fā)展。
只有生產(chǎn)關(guān)系的創(chuàng)新，才能保證技術(shù)的創(chuàng)新。
只有生產(chǎn)關(guān)系的創(chuàng)新，才能保證技術(shù)的創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)：
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[ l4 ］北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司混凝土分公司、清華大學(xué)，《環(huán)保型膠凝材料及其配制高性能混凝土的研究》鑒定文件，1 999 年。
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作者簡(jiǎn)介
廉慧珍，1933 年生，清華大學(xué)土木工程系教授。自上世紀(jì)70 年代起承擔(dān)多項(xiàng)高強(qiáng)混凝土及其流態(tài)的科研任務(wù)，以及“七五”和‘八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)專題。
是我國(guó)最早使用掃描電子顯微鏡研究水泥漿體微結(jié)構(gòu)和混凝土界面的專家之一，三次承擔(dān)國(guó)家科學(xué)基金的研究課題在礦物摻和料作用和水漿體并取得突出的成果。
是我國(guó)最早使用掃描電子顯微鏡研究水泥漿體微結(jié)構(gòu)和混凝土界面的專家之一，三次承擔(dān)國(guó)家科學(xué)基金的研究課題在礦物摻和料作用和水漿體并取得突出的成果。
來(lái)源：混凝土世界2011.06