中國經(jīng)濟進入中速發(fā)展新常態(tài)，水泥行業(yè)產(chǎn)量、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)快速調(diào)整，同時帶來的環(huán)境承載和資源供給壓力增大?！笆濉?、“十三五”行業(yè)發(fā)展規(guī)劃明確指出，水泥特種化是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向。
2016年我國水泥總產(chǎn)量達24.03億噸。特種水泥作為我國水泥產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，當(dāng)前年產(chǎn)量約為4400多萬噸，所占比重僅為水泥總量的1.86%左右，雖較去年有所提高，但這一數(shù)值與發(fā)達國家6%~10%的比重值有著明顯差距，由此可見我國水泥工業(yè)的特種化程度還遠遠不夠。
隨著我國社會經(jīng)濟的日益發(fā)展，人們的環(huán)保意識越來越高，綠色、生態(tài)、環(huán)保受到全世界各地政府、企事業(yè)和人民的高度重視。如何與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，促進社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展是關(guān)系民生的大事。目前，通用硅酸鹽水泥越來越難以滿足重點工程或特殊工程的施工要求，而特種工程材料的性能可以彌補這些不足，在生產(chǎn)過程中特種水泥可以充分利用工業(yè)廢渣，既節(jié)約資源，又保護環(huán)境，在冬季施工、搶修搶建工程中能夠用發(fā)揮重要的作用，并且隨著海洋工程建設(shè)規(guī)模的日益擴大，特種水泥將迎來新的發(fā)展平臺。
發(fā)展趨勢
1 提高產(chǎn)品的技術(shù)水平，節(jié)能減排、綠色發(fā)展
當(dāng)前我國的水泥工業(yè)已進入構(gòu)建資源節(jié)約和環(huán)境友好型的低碳綠色產(chǎn)業(yè)的新階段，特種水泥的發(fā)展也應(yīng)該適應(yīng)這樣的新形勢，以節(jié)能、環(huán)保、綠色為主題，走可持續(xù)發(fā)展道路。與通用硅酸鹽水泥行業(yè)相比，特種水泥行業(yè)發(fā)展還不成熟，生產(chǎn)工藝技術(shù)還較落后，綜合能耗和環(huán)保指標(biāo)還不理想，應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)的力度也 不夠，這已經(jīng)嚴(yán)重影響到特種水泥行業(yè)的健康發(fā)展。為了與世界經(jīng)濟發(fā)展主題相符，走綠色發(fā)展之路，必須努力提高產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平，從原料的配料與煅燒技術(shù)、生產(chǎn)工藝設(shè)備與技術(shù)和工業(yè)廢渣利用技術(shù)等方面實現(xiàn)特種水泥工業(yè)的節(jié)能減排。
（1）原料的配料與煅燒技術(shù)
從探索水泥礦物組成入手，研究開發(fā)新的節(jié)能型礦物，即低鈣、低燒成的溫度及易磨性好的礦物體系，采用新的煅燒工藝，實現(xiàn)低碳發(fā)展。例如為了減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗和二氧化碳氣體排放，國內(nèi)外大規(guī)模興起的對低鋁高硅硫鋁酸鹽水泥的研究即貝利特硫鋁酸鹽水泥系列。
（2）生產(chǎn)工藝設(shè)備與技術(shù)
水泥生產(chǎn)過程中能耗和大氣污染物排放的控制是水泥工業(yè)節(jié)能減排的重要步驟。例如硫鋁酸鹽水泥熟料的煅燒過程需要配入石膏，采用帶預(yù)熱器的窯爐進行煅燒時，生料與煙氣在預(yù)熱爐中進行熱交換過程中能夠吸收其中的二氧化硫，因此大大降低了二氧化硫的排放量。而用中空窯生產(chǎn)工藝進行生產(chǎn)，缺少了煙氣與生料的熱交換預(yù)熱工藝，煙氣中二氧化硫直接排放，將會造成環(huán)境污染。因此，我們必須利用先進技術(shù)對特種水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備進行改造，如增加預(yù)熱器、分解爐、收塵器等設(shè)施，降低特種水泥生產(chǎn)能耗，改善環(huán)境、降低污染，徹底改變落后的生產(chǎn)方式，為特種水泥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開創(chuàng)新路。
（3）工業(yè)廢渣利用技術(shù)
除了對特種水泥生產(chǎn)工藝及設(shè)備的改進達到節(jié)能減排的目的之外，利用工業(yè)廢渣制備特種水泥也是特種水泥走綠色發(fā)展之路的一個重要方向。工業(yè)廢渣作為排放量最大的固體廢棄物，對自然環(huán)境造成的污染是巨大的。工業(yè)廢渣的清潔化和資源化一直是廣大科研工作人員研究的熱點和重點，這直接關(guān)系到整個國民經(jīng)濟的健康循環(huán)發(fā)展。將工業(yè)廢渣資源化利用于建材行業(yè)，一方面可以減輕工業(yè)廢棄物對環(huán)境的負擔(dān)，另一方面也能夠降低水泥行業(yè)對自然資源的依賴程度，這對節(jié)能減排、保護環(huán)境具有很現(xiàn)實的意義。
改性硫鋁酸鹽水泥原料可以使用含有CaO、Al2O3、SiO2、SO3、Fe2O3等化學(xué)成分的工業(yè)廢渣，如粉煤灰、煤矸石、赤泥、工業(yè)石膏等替代天然原料。在熟料燒成中就可以80%以上使用工業(yè)廢渣，有效的消納和資源化利用工業(yè)廢渣，這對解決我國大量工業(yè)渣占用土地資源、污染環(huán)境、造成安全隱患等問題具有重大的意義，十分契合國家大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的政策。
（4）發(fā)展低碳水泥
硫鋁酸鹽水泥相對硅酸水泥，石灰石配入量低20%左右，燒成溫度低150℃左右，具有顯著的碳排放低、能耗低的特點。2014年我國水泥產(chǎn)量24.76億噸，熟料煅燒消耗標(biāo)煤約2.476億噸，CO2排放約18.64億噸。如果水泥工業(yè)的能耗降低15%，CO2排放降低20%，將可以節(jié)約標(biāo)煤0.37億噸，減少CO2排放3.68億噸。對國家節(jié)能減排將做出重大的貢獻。
目前，國內(nèi)外熱衷研究的低碳水泥主要有兩個體系：一是硅酸鹽體系的高貝利特水泥，二是硫鋁酸鹽體系的改性硫鋁酸鹽水泥。高貝利特水泥由于早期強度很低，它的應(yīng)用局限于要求水化熱低的大體積混凝土，如大壩水泥，不能大范圍的推廣使用。改性硫鋁酸鹽水泥水化熱可調(diào)，而且早期強度比普通硅酸鹽水泥高，還具有優(yōu)越的高強、抗凍、耐硫酸鹽腐蝕等特性，是目前國內(nèi)外爭相研究的主要方向。
目前，國際上低碳水泥品種很多，有Porsol水泥、Alinit水泥、Celitement水泥、日本生態(tài)水泥、多組分高混合材摻量水泥、高貝利特水泥、Aether水泥、BCT水泥等，下面簡單介紹一下Aether水泥。
Aether水泥是由拉法基公司研制發(fā)明的，并已申報發(fā)明專利。拉法基水泥公司于2010年成立了Aether項目組，歷時3年（從2010年9月1日至2013年8月31日）進行了Aether低碳水泥的相關(guān)研究工作。Aether項目組完成了Aether水泥生產(chǎn)的2次工業(yè)試驗，證實了依托現(xiàn)有的水泥窯爐工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)Aether水泥的可行性。
專業(yè)機構(gòu)BRE（英國建筑科學(xué)研究院-英國領(lǐng)先的建筑專業(yè)技術(shù)中心）對Aether水泥的測試結(jié)果表明：由Aether水泥制備的混凝土擁有較高的早期抗壓強度，其6h抗壓強度可達20MPa左右，28d抗壓強度達到標(biāo)準(zhǔn)水泥（CEMⅠ52.5R）強度水平；該混凝土的尺寸收縮小于OPC配制混凝土的50%，尺寸穩(wěn)定性高于OPC水泥制作的混凝土。
2 開發(fā)具有發(fā)展?jié)摿Φ男率袌?，擴大市場需求量
特種水泥要想得到更廣闊的發(fā)展，必須積極開發(fā)新市場，擴大市場的需求量。比如硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥相比，具有很多特殊性能：
① 硫鋁酸鹽水泥有優(yōu)異的早期強度，適用于搶修搶建工程使用；② 硫鋁酸鹽水泥抗凍性能好，非常適合用于冬季施工工程；③ 硫鋁酸鹽水泥石結(jié)構(gòu)較致密，因此具有優(yōu)異的抗?jié)B性能，混凝土的抗?jié)B性是同標(biāo)號硅酸鹽水泥的2-3 倍，適合防水抗?jié)B工程；④ 硫鋁酸鹽水泥抗腐蝕性能非常優(yōu)異，特別對海水、氯鹽、硫酸鹽及其他復(fù)合鹽類具有極好的抗侵蝕能力，非常適合用于海洋工程的建設(shè)中。
這些特殊的性能使工程能夠在極端環(huán)境下、或有特殊要求的情況下保質(zhì)保量的完成，為開發(fā)新市場提供了良好的基礎(chǔ)。
（1）修補工程
我國建筑業(yè)雖然正值高峰期，但是由于建筑質(zhì)量問題較普遍的發(fā)生，混凝土修補業(yè)也正悄然興起。硫鋁酸鹽水泥具有快硬、高強、膨脹、抗凍、耐蝕和粘結(jié)性好等優(yōu)良險能，且其價格與有機高分子材料相比要低得多，因此它在未來的歲月里必將作為具有很強競爭力的混凝土修補材料而展示出樂觀前景。但這種水泥凝結(jié)速度較快，在一些如修補、灌漿的工程中，若凝結(jié)時間太短則不利于施工，但在另一些如止水堵漏的工程中，硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)硬化速度又顯得較慢，1小時~幾小時的強度不夠甚至沒有。因此，為了充分發(fā)揮硫鋁酸鹽水泥的潛能，擴大其應(yīng)用范圍，針對具體的工程性質(zhì)對其凝結(jié)硬化速度、強度、膨脹性、粘結(jié)性、施工的稠度等性能進行適當(dāng)調(diào)整是必要的。
（2）海洋工程
隨著陸地自然資源的短缺，人類向海洋索取資源是必然的趨勢，加快海洋資源的開發(fā)利用已成為我國重要的發(fā)展戰(zhàn)略取向之一。因此兼具快硬早強、抗凍、抗?jié)B和抗海水腐蝕性能的硫鋁酸鹽水泥隨著海洋工程建設(shè)規(guī)模的日益擴大，其需求量也必將愈來愈大。
3 傳統(tǒng)工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合
在當(dāng)前，工業(yè)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)的引入、商業(yè)智能的興起，是應(yīng)對經(jīng)濟新常態(tài)背景下嚴(yán)酷的市場競爭和加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的迫切需要。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)、知識的整合實現(xiàn)無所不在的創(chuàng)新，將改變我們對傳統(tǒng)工業(yè)的認(rèn)識，也將改變傳統(tǒng)工業(yè)本身的運行模式。盡管互聯(lián)網(wǎng)還沒有全面輻射到工業(yè)領(lǐng)域，但是隨著國家對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重視，互聯(lián)網(wǎng)必將成為水泥行業(yè)新的創(chuàng)新發(fā)展模式。特種水泥行業(yè)應(yīng)該借此機會，以電子商務(wù)為抓手，發(fā)展第三方服務(wù)，向價值鏈高端延伸，適應(yīng)行業(yè)“新常態(tài)”，加速推動行業(yè)從傳統(tǒng)制造業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)業(yè)的新商業(yè)模式順利轉(zhuǎn)型。
綜上所述，未來我們行業(yè)要密切聯(lián)系工程實際，開發(fā)出更多先進、實用的特種水泥品種，如：極端環(huán)境下重大工程用水泥基材料、極端環(huán)境下重大工程水泥混凝土、節(jié)能綠色結(jié)構(gòu)-功能一體化建筑材料、低碳膠凝材料。形成現(xiàn)代化的特種水泥工業(yè)體系，從而推動特種水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
（來源：中國混凝土與水泥制品協(xié)會特種水泥混凝土工程材料分會）
