新型綠色環(huán)保水泥的研究與發(fā)展

韓仲琦

新型綠色環(huán)保水泥的研究與發(fā)展

韓仲琦

本文介紹了國(guó)內(nèi)外新型綠色環(huán)保水泥的研發(fā)概況，包括低碳、低鈣水泥和生態(tài)水泥的研發(fā)，非波特蘭水泥體系卓越性能的研究，新型水泥基材料、新功能水泥的研究與開(kāi)發(fā)等。目前我國(guó)水泥工業(yè)已成為產(chǎn)能過(guò)剩產(chǎn)業(yè)，正在探索轉(zhuǎn)型升級(jí)的途徑。水泥工業(yè)要為社會(huì)提供綠色環(huán)保產(chǎn)品、協(xié)同處理廢棄物，將會(huì)逐步演變?yōu)榄h(huán)保產(chǎn)業(yè)的一員，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，新型綠色環(huán)保水泥的工藝技術(shù)、專用設(shè)備以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)將會(huì)得到發(fā)展。

水泥工業(yè)；綠色環(huán)保水泥；低碳化；廢棄物；環(huán)保產(chǎn)業(yè)；生態(tài)水泥

1　前言

我們通常所說(shuō)的水泥是指硅酸鹽水泥或波特蘭水泥，屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料。水泥以其數(shù)量大、用途廣、耐久性強(qiáng)以及許多不可取代的性能而處于非常重要的地位，廣泛應(yīng)用于房屋、道路、市政、交通、港口、橋梁、水壩、軍事工程以及鐵路、管道、電力輸送等。此外，還可利用水泥基材料在凝結(jié)硬化前的常溫可鑄可塑性能，創(chuàng)作各種工藝美術(shù)制品，美化城市與環(huán)境。

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和環(huán)保力度的加強(qiáng)，高性能和多功能的綠色環(huán)保膠凝材料越來(lái)越引起人們的興趣和重視。德國(guó)、日本、美國(guó)、瑞士和加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家于上世紀(jì)70年代開(kāi)始研究和推進(jìn)廢棄物替代自然資源，加強(qiáng)高性能水泥與水泥基材料的研究。我國(guó)于20世紀(jì)90年代末開(kāi)始對(duì)“水泥綠色化”的研究與開(kāi)發(fā)。本文擬從低碳、低鈣水泥和生態(tài)水泥的研發(fā)，非波特蘭水泥體系卓越性能的研究，新型水泥基材料、新功能水泥的研究與開(kāi)發(fā)等方面出發(fā)，歸納總結(jié)當(dāng)今世界新型綠色環(huán)保水泥的研發(fā)情況，供水泥科技工作者參考。

新型綠色環(huán)保水泥屬于廣義水泥的范疇，其中還包括新型水泥基材料和新功能型水泥產(chǎn)品。

新型綠色環(huán)保水泥是一種廣義的水硬性膠凝材料，可以是無(wú)機(jī)或復(fù)合材料的波特蘭體系或非波特蘭體系產(chǎn)品，具有顯著的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)或特殊功能。

2015年我國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá)23億噸，水泥工業(yè)已成為產(chǎn)能過(guò)剩產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)水泥企業(yè)已開(kāi)始探索轉(zhuǎn)型升級(jí)的途徑。由于水泥工業(yè)具有利用廢棄物為再生資源和能源的特點(diǎn)，所以水泥工業(yè)不但可以為人類社會(huì)提供基礎(chǔ)原材料，還可以對(duì)環(huán)境保護(hù)做出較大貢獻(xiàn)。水泥工業(yè)將逐步演變?yōu)榄h(huán)保產(chǎn)業(yè)的一員，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，新型綠色環(huán)保水泥的工藝技術(shù)、專用設(shè)備以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，將會(huì)得到發(fā)展。

2　新型綠色環(huán)保水泥的研發(fā)現(xiàn)狀

2.1波特蘭水泥體系

2.1.1低溫?zé)伤?/p>

節(jié)能水泥熟料燒成方法研究包括研究添加礦化劑或提高原料易燒性等。在添加礦化劑方面，若高效采用“氟”和“硫”，則可以降低燒成溫度100℃，今后有望實(shí)現(xiàn)采用。

雖然少量的微量元素成分會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)不良的影響，但不同的使用方法也可使其變成有利的元素。目前已有使用礦化劑使熟料顆粒細(xì)粒化的研究報(bào)告，在這樣的窯內(nèi)環(huán)境下，溫度測(cè)定的精度很高。

國(guó)外有的公司對(duì)一種硫鋁酸鹽礦物作用進(jìn)行了研究，這種礦物表示為4CaO3·3Al2O3·SO3（C4A3S），從原料組成來(lái)看，形成的CO2量較少，并且燒成溫度也比阿利特低。為了適應(yīng)低碳社會(huì)的要求，水泥CO2的排放量越少越好，這種鈣硫鋁系水泥比現(xiàn)在通用硅酸鹽水泥的CO2排放量少30%左右，故世界上出現(xiàn)了這種系列水泥商品化的研發(fā)動(dòng)向。另外，在超快硬水泥、玻璃纖維增強(qiáng)水泥和膨脹劑方面，也研究了這種礦物作用，受到了很多人的關(guān)注。

2.1.2“間隙質(zhì)”對(duì)水泥熟料性能的影響

使用廢棄物作為替代原燃料的水泥較之普通波特蘭水泥，其Al2O3的成分較多，這是由于采用了廢棄物的結(jié)果，所以今后要考慮水泥中“間隙質(zhì)量”的增加問(wèn)題?！伴g隙質(zhì)”，即“質(zhì)量空白”，含量多會(huì)對(duì)凝結(jié)時(shí)間、水化熱、流動(dòng)性、最終強(qiáng)度、收縮率造成影響，故有必要研究其影響關(guān)系，找到對(duì)應(yīng)措施。例如，當(dāng)C3A增加時(shí)，可以調(diào)整石膏的加入量來(lái)保證好的流動(dòng)性，所以有人提出了保證一定物性、強(qiáng)度和水化熱的“間隙質(zhì)量”組成方案。在這方面，日本提出了一些觀點(diǎn)。

2.1.3“低放射性”水泥

與“高間隙質(zhì)”概念相反的技術(shù)也在研究，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了大幅度降低“間隙質(zhì)”熟料的技術(shù)，這種熟料僅含普通硅酸鹽水泥1/4的“間隙質(zhì)相”和低熱波特蘭水泥1/2的“間隙質(zhì)相”。一般認(rèn)為，為了保證熟料燒成穩(wěn)定，就要保證有一定的“間隙質(zhì)量”。通過(guò)原料配料和實(shí)驗(yàn)，可以找到合適的參數(shù)值，同時(shí)可滿足低熱水泥的質(zhì)量要求。這樣的熟料盡量不使用Fe和Al成分，所以與這些元素可能同時(shí)進(jìn)入的Co、Na、K等微量放射元素也隨之減少。這樣的熟料具有低放射性，可用于處理具有放射性的設(shè)施和與原子能關(guān)聯(lián)的設(shè)施。

2.1.4“低鈣”水泥

在低鈣水泥系統(tǒng)方面，早期出現(xiàn)的有礦渣硅酸鹽水泥（高爐礦渣摻加量為20%～70%）、火山灰硅酸鹽水泥（火山灰質(zhì)混合材20%～50%）、粉煤灰硅酸鹽水泥（粉煤灰20%～40%），后來(lái)又出現(xiàn)了復(fù)合硅酸鹽水泥，即摻入兩種以上混合材。為了滿足高性能混凝土的要求，人們又采用摻加大量超細(xì)礦渣（比表面積600～800m2/kg）和高質(zhì)量粉煤灰等混合材技術(shù)，同時(shí)，人們還在研究C2S及C4AF含量高的熟料以及活化它們的方法，以便開(kāi)發(fā)出新品種水泥。此外，高貝利特水泥（C2S＞50%、C3S≤30%）的性能也正在研究中。

此外，利用粉煤灰配料研究開(kāi)發(fā)一種能夠大幅度降低能耗和二氧化碳排放的水泥熟料生產(chǎn)方法，也是對(duì)低鈣水泥生產(chǎn)方法的研究，其產(chǎn)品綜合性能優(yōu)于普通硅酸鹽水泥，二氧化碳排放量和燒成熱耗都可大幅降低，噸熟料使用的粉煤灰比例＞40%，噸熟料二氧化碳排放量和燒成熱耗可以降低20%以上。此方法是以新型干法水泥生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，形成適用于低鈣水泥生產(chǎn)的新工藝，我國(guó)在這方面已取得了較大進(jìn)展。

2.1.5“生態(tài)”水泥與協(xié)同處置廢棄物

“生態(tài)”水泥是相對(duì)普通波特蘭水泥的概念，即在傳統(tǒng)水泥制造過(guò)程中，充分利用廢棄物替代原料或燃料，減少環(huán)境負(fù)荷，所得產(chǎn)品仍屬硅酸鹽水泥。因這種產(chǎn)品與環(huán)境友好，有利于可持續(xù)發(fā)展，故稱“生態(tài)”水泥。一般硅酸鹽水泥的原料包括石灰石、粘土類原料和鐵質(zhì)原料等，而生態(tài)水泥的配比組成因垃圾焚燒灰和下水污泥等占有相當(dāng)大的比重，則石灰石的含量可大大減少。日本上世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的“生態(tài)”水泥，1t水泥至少要使用500kg垃圾焚燒灰和下水污泥。由廢棄物帶入的二噁英可以在回轉(zhuǎn)窯1 350～1 500℃的高溫中分解，所以回轉(zhuǎn)窯的廢氣和熟料中都不會(huì)含有。另外，廢棄物帶入的重金屬在回轉(zhuǎn)窯1 300℃以上高溫中以氯化物形式揮發(fā)而隨廢氣排出，再由重金屬回收裝置濃縮分離成為可利用的再生資源，重金屬回收裝置的廢水在滿足其排放標(biāo)準(zhǔn)之后排放。

從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，德國(guó)、美國(guó)、瑞士、法國(guó)、英國(guó)、意大利、挪威、瑞典、美國(guó)、加拿大、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家利用水泥窯處置危險(xiǎn)廢物和城市生活垃圾，替代量一般在20%～40%，個(gè)別水泥廠替代率可達(dá)50%以上，例如，上述垃圾焚燒灰生態(tài)水泥法、垃圾焚燒飛灰洗氯法、原態(tài)垃圾發(fā)酵焚燒法、德國(guó)的大垃圾直接投入法、史密斯的圓盤爐焚燒法等。一般廢棄的生活、工業(yè)垃圾，當(dāng)其數(shù)量、性狀與特點(diǎn)不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，也可以按“合理性”與“可能性”在燒成系統(tǒng)的恰當(dāng)位置投入到窯內(nèi)。如廢輪胎可以用皮帶機(jī)一個(gè)一個(gè)從窯尾煙室送入，釀酒廢液可以用泵送進(jìn)窯尾合適位置。我國(guó)一些水泥廠在回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置廢棄物方面取得了一定進(jìn)展，如利用垃圾焚燒飛灰作為替代原料、生活垃圾綜合預(yù)處理焚燒法、回轉(zhuǎn)窯焚燒有毒有害廢棄物和焚燒生活污泥等。關(guān)于水泥窯協(xié)同處置廢棄物，本文不擬詳述。

2.1.6高性能水泥的研究

水泥是一種處于介穩(wěn)狀態(tài)的礦物粉體材料，通過(guò)水化后產(chǎn)生水化物，水化物彼此鍵合并逐漸硬化成為具有強(qiáng)度的硬化體。水泥從制備到應(yīng)用，不單是復(fù)雜的粉體工程，而且是一個(gè)從穩(wěn)定態(tài)到介穩(wěn)態(tài)，又從介穩(wěn)態(tài)向較穩(wěn)定態(tài)過(guò)渡的過(guò)程。所以為了提高水硬性就要提高水泥熟料礦物的介穩(wěn)性，使其盡量處于高能態(tài)，但為了提高耐久性就要提高水化物的穩(wěn)定性，盡量降低其能態(tài)。高性能水泥的研究?jī)?nèi)容如下：

（1）通過(guò)對(duì)水泥熟料礦相體系的優(yōu)化與改進(jìn)，使水泥高強(qiáng)度化、高性能化，突破礦相低溫生成與高位能的矛盾。

（2）深入研究水泥顆粒微細(xì)化理論和最佳級(jí)配理論，提高水泥熟料顆粒水化率，提高水泥內(nèi)部潛能利用率，并使水泥基材料有高致密性和高耐久性。調(diào)整水泥顆粒形狀和顆粒級(jí)配，將水泥各組分控制在不同粒度范圍，達(dá)到體系最緊密堆積，需水量減少，性能提高。

（3）研究不同熟料的復(fù)合、不同熟料與混合材的復(fù)合、不同顆粒尺寸材料的復(fù)合以及有機(jī)與無(wú)機(jī)的復(fù)合，增加水泥水化密實(shí)性和耐久性。

（4）對(duì)混合材料進(jìn)行物理化學(xué)預(yù)處理，使之微細(xì)化、活性化，具有性能調(diào)節(jié)功能，使混合材的水化產(chǎn)物在水泥中起到結(jié)構(gòu)致密性、膠結(jié)性、抗腐蝕性和耐久性作用，我國(guó)在機(jī)械力化學(xué)法研究方面有一定進(jìn)展。

（5）使水泥的綜合性能取得突破性提高，從而極大提高混凝土構(gòu)筑物各方面的性能和壽命，如強(qiáng)度提高10MPa、水泥用量減少20%～30%、抗?jié)B性能提高、混凝土壽命提高30%～50%等。

2.2非波特蘭水泥體系及其他

2.2.1特種水泥

我國(guó)硅酸鹽體系的特種水泥有幾十個(gè)品種，特種水泥能滿足各種特殊性能混凝土的要求，可以考慮在水泥中添加外加劑，但要注意外加劑的品種配套和質(zhì)量問(wèn)題。我國(guó)非波特蘭水泥體系的特種水泥也有幾十個(gè)品種，是對(duì)普通水泥性能的補(bǔ)充，滿足了大壩、軍工、防洪、防輻射等特殊工程的要求，例如硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和阿利尼特水泥等。其中，硫鋁酸鹽水泥的原料為低品位礬土、石灰石和石膏。由于石灰石的配合量低，所以燒成溫度低，CO2排放量也低。氟鋁酸鹽水泥用于搶修、堵漏等特殊工程，鋁酸鹽水泥主要應(yīng)用在耐火材料方面。特種水泥在適應(yīng)節(jié)能環(huán)保和應(yīng)用性能的要求下，品種逐步增多。

2.2.2化學(xué)激發(fā)膠凝材料的研發(fā)

傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥膠凝材料，在制備過(guò)程中會(huì)消耗較多的資源和能源，排放出的粉塵和廢氣也需要處理。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了對(duì)堿激發(fā)膠凝材料的研究與報(bào)道，稱為堿膠凝材料，其目的就是大量采用工業(yè)副產(chǎn)物及工業(yè)廢渣，減少有害物質(zhì)的排放。堿激發(fā)膠凝材料的主要原料是工業(yè)排放的廢渣、尾礦、粘土類物料、天然礦物等，激發(fā)劑主要是各種化學(xué)試劑、工業(yè)副產(chǎn)品或產(chǎn)品，一般用量在10%以下。堿激發(fā)劑的作用是激發(fā)原料，使之具有膠凝性，并且形成含堿水化物。由于大部分原料中都含有一定量的鈣，因此不用專門的含鈣物質(zhì)也可以使其具有膠凝性。一些化學(xué)激發(fā)膠凝材料的研發(fā)種類如下：

（1）堿—鋁硅酸鹽玻璃體類，是以礦渣、粉煤灰、磷渣、赤泥、煤矸石等為主要原料，這些原料是以鋁硅酸鹽的玻璃體或無(wú)定形物質(zhì)為主體。

（2）堿—燒粘土類，以粘土經(jīng)適當(dāng)溫度煅燒后形成偏高嶺石作原料，經(jīng)堿的激發(fā)而形成的膠凝材料，其組成幾乎不含鈣。

（3）堿—礦石尾礦類，如堿激發(fā)鉀長(zhǎng)石尾礦，和燒粘土類有相似處，含鈣量少。

（4）堿—碳酸鈣類，在一定條件下，堿性硅酸鹽溶液可能與天然石灰?guī)r形成膠凝性材料。

這些水泥的加工方法不用高溫處理，處理過(guò)程中內(nèi)部原子、離子發(fā)生重排，組成新的結(jié)構(gòu)。

2.2.3低碳水泥混凝土制品

摻入混合材是水泥混凝土功能化、高性能化的有效手段，近年來(lái)在深度研究方面又有一定進(jìn)展，成為低碳化的手段之一。加入石灰石等混合材與少量廢棄物混合，在不使一般水泥性能有較大變化的情況下，形成廢棄物可利用性與低碳化的平衡，可對(duì)低碳水泥進(jìn)行設(shè)計(jì)，是新的技術(shù)研究?jī)?nèi)容。水泥與混合材的簡(jiǎn)單混合不一定就好，要全盤研究質(zhì)量管理、控制技術(shù)和恰當(dāng)?shù)闹圃旆椒ā?/p>

利用某些工業(yè)副產(chǎn)品中的γ-C2S與CO2反應(yīng)，可提高碳酸養(yǎng)護(hù)的低水灰比混凝土的致密度，因此這種混凝土的耐久性可能提高。另外，混入粉煤灰的混凝土，再用火力發(fā)電站排放的廢氣養(yǎng)護(hù)，甚至可使混凝土CO2的排放量成為負(fù)值，其產(chǎn)品已用于路面裝飾砌塊材料。

還有一種低碳膠凝材料，完全不用水泥的壓縮強(qiáng)度也可與水泥一樣，但要蒸汽養(yǎng)護(hù)。這種科技創(chuàng)新最近已有進(jìn)展，引起了世界的關(guān)注。這種材料由鋁硅酸鹽和堿化硅溶液制造。

2.2.4新型水泥基材料

目前報(bào)道研究開(kāi)發(fā)的品種有：無(wú)宏觀缺陷膠凝材料、含有均勻分布超細(xì)顆粒的致密材料體系、活性粉末混凝土和化學(xué)結(jié)合陶瓷材料等。

目前在這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的關(guān)注點(diǎn)在于提高膠凝材料的力學(xué)性能、斷裂韌性和耐久性，研究?jī)?nèi)容包括不同性能材料的復(fù)合和超細(xì)化，在最小水灰比條件下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)致密化。新型水泥基材料在隔音、保溫、核廢料儲(chǔ)存、遮擋核輻射等方面具有優(yōu)越的功能和性能。

3　水泥改性與水泥功能化

3.1水泥改性與功能化方法

通過(guò)水泥改性所得到的各種特殊功能水泥，可以滿足水泥應(yīng)用時(shí)的特殊需要和節(jié)能降耗的要求，各國(guó)都對(duì)功能水泥的研發(fā)加強(qiáng)了力度并取得了一定進(jìn)展。水泥改性或水泥功能化，是一種通過(guò)物理法或化學(xué)法使水泥粉體產(chǎn)生物理、化學(xué)變化，并使其具有新的使用功能或工藝性能的物料處理方法，現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹如下：

（1）改變?cè)吓淞戏桨?/p>

當(dāng)改變水泥品種時(shí)，主要依賴水泥原料的配料方案變化，從而達(dá)到產(chǎn)品性能的改變。

（2）控制水泥細(xì)度、制備不同強(qiáng)度等級(jí)的水泥

水泥的粉磨細(xì)度與強(qiáng)度有著密切關(guān)系，水泥顆粒級(jí)配不當(dāng)會(huì)影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度的需水量或和易性，因此合適的粒度分布也很重要。

（3）不同的粉磨方法會(huì)改變水泥顆粒特性

隨著水泥粉磨技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種粉磨設(shè)備，如球磨機(jī)、輥磨、輥壓機(jī)和筒輥磨等，并且這些設(shè)備又加上選粉機(jī)組成多種粉磨系統(tǒng)，不同的粉磨系統(tǒng)和設(shè)備，產(chǎn)品的顆粒形狀和組成也不同。

（4）粉碎機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)

所謂機(jī)械力化學(xué)是指通過(guò)壓縮、剪切、摩擦、延伸、彎曲、沖擊等方法對(duì)固體、液體等物質(zhì)施加機(jī)械能而誘發(fā)這些物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)變化，以促進(jìn)其與周圍的氣體、液體、固體的相互作用。機(jī)械力化學(xué)同熱力學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)等一樣，是化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)分支，目前作為一門新的學(xué)科，在材料科學(xué)和水泥技術(shù)等領(lǐng)域也有了一些探討和研究。

3.2功能水泥舉例

以下舉例提出的功能水泥，有些是新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，有些是不斷改進(jìn)性能和品質(zhì)的產(chǎn)品。

（1）透明（透光）水泥——用特殊合成樹(shù)脂混合物生產(chǎn)的透明水泥，最初由意大利建筑師Italcementi研制，這種水泥上包含了無(wú)數(shù)大?。?～3mm）的微型孔，陽(yáng)光能夠通過(guò)這些微型孔直接進(jìn)入建筑物內(nèi)，以致建筑物的墻面看上去就像巨型的玻璃窗。從某些角度或者遠(yuǎn)距離來(lái)看，透明水泥和正常水泥的外觀一模一樣。然而，如果天氣晴朗的話，使用這種水泥的建筑物墻面將宛如覆蓋了一張薄薄的網(wǎng)，細(xì)小的網(wǎng)眼擔(dān)負(fù)著篩選陽(yáng)光進(jìn)入屋內(nèi)的任務(wù)，透明水泥能夠節(jié)約建筑物白天用作照明的電能。與光纖合成樹(shù)脂的透光水泥相比，由塑料合成樹(shù)脂制造的透明水泥成本更低，且透光能力更強(qiáng)。

另一種廣泛使用的擁有透光性能的新型建筑材料，是由光纖和細(xì)磨水泥組成的化合物，可以用來(lái)生產(chǎn)建筑安裝構(gòu)建預(yù)制塊和水泥板。由于光纖尺寸較小，所以作為一個(gè)新成分與水泥混合在一起，形成了集合體。因此，最終得到的不僅是在水泥中混合了玻璃纖維這種成分而已，而是在內(nèi)部架構(gòu)和表面都能達(dá)到均衡效果的新型建材。透光水泥像普通水泥一樣牢固，但由于含有大量光纖，所以通過(guò)這種水泥可以看到人或樹(shù)的影子。纖維的比例在整個(gè)水泥塊中非常低（4%），纖維尺寸極小，水泥塊的表面還是均勻的水泥。理論上來(lái)講，透光水泥塊可以修建幾米厚度的墻壁，因?yàn)楣饫w維原則上在20m內(nèi)不會(huì)失去任何光信息，纖維根本不會(huì)影響水泥的承載力，所以在這些水泥塊上完全可以修建任何載重的建筑結(jié)構(gòu)。透光水泥塊可以生產(chǎn)不同的尺寸，并可在其中加上隔熱層。此外，透光水泥新增了Litracon PXL技術(shù)，可用來(lái)制作城市雕塑、街頭景觀等來(lái)美化城市。

（2）特種工程用特種水泥——像三峽大壩那樣的特大體積和面積的混凝土構(gòu)筑物，就需要低放熱性的水泥，即“大壩水泥”；再如地下工程或地鐵工程，由于有地下裂縫等情況，有時(shí)需要進(jìn)行水泥灌漿，此時(shí)就需要“超細(xì)水泥”；鉆探石油時(shí)需要防止井噴的“油井水泥”；港灣工程需要“防硫酸鹽水泥”；高速公路及機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)跑道需要“彈性水泥”；搶險(xiǎn)工程需要“快硬水泥”等。由于每項(xiàng)工程的特性不同，所以需要的特種水泥也不同，往往需要特別研制。

（3）彩色水泥——建筑物的外觀或某一部分的造型，若能用白色水泥或彩色水泥裝飾，建筑物將變得非常漂亮，給城市增添光輝和活力。此外，利用水泥的注塑性、可塑性，在公園或廣場(chǎng)修建雕塑作品，也是一種美化城市的好方法?，F(xiàn)代的水泥技術(shù)使得白色水泥白度更白，彩色水泥更不易褪色。

（4）防輻射水泥——防原子輻射的特殊軍事工程、原子能工程需要防輻射水泥。

（5）陶瓷水泥——這種水泥的原料取自于大自然中的鋁酸鋇、氧化硅和水，在室溫下可在較短時(shí)間內(nèi)硬化，硬度類似于硬塑料。

（6）碳纖水泥——這種水泥由兩種成分組成，一種是超細(xì)水泥，其顆粒達(dá)微米級(jí)；一種是聚丙腈碳纖維，再摻入20%的碳纖維，強(qiáng)度高達(dá)500MPa以上，適用于航天工程。

（7）木質(zhì)水泥——在水泥中加入粒徑為300μm的聚合物，其制品能像木材一樣鋸切、釘割和開(kāi)螺孔。

（8）屏障水泥——在水泥中添加有導(dǎo)電性能的無(wú)煙煤或焦炭粉末，用這種水泥建造樓房，樓房本身就成為一個(gè)屏障，既能很好地吸收電磁輻射，又具有很低的反射系數(shù)。

（9）變色水泥——在白色水泥中加入二氧化鈷，制成一種能隨空氣含水量變化而變色的水泥，可預(yù)報(bào)天氣、濕度的變化。

4　結(jié)語(yǔ)

（1）本文綜合介紹了世界水泥工業(yè)新型綠色環(huán)保水泥的研發(fā)情況。新型綠色環(huán)保水泥是指一種廣義的水硬性膠凝材料，為波特蘭體系或非波特蘭體系產(chǎn)品，可以是無(wú)機(jī)或復(fù)合材料，具有顯著的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)或特殊功能。

（2）水泥工業(yè)因具備協(xié)同處置廢棄物的特點(diǎn)，將逐步演變?yōu)榄h(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈的一員，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，新型綠色環(huán)保水泥的工藝技術(shù)、特種裝備以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)將得到發(fā)展。

（3）本文從低碳、低鈣水泥和生態(tài)水泥的研發(fā)，非波特蘭水泥體系卓越性能的研究，新型水泥基材料、新功能水泥的研究與開(kāi)發(fā)等方面，綜合介紹了新型綠色環(huán)保水泥膠凝材料的研發(fā)情況。

（4）在用水泥窯協(xié)同處置廢棄物時(shí)，要加強(qiáng)廢棄物處置過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制的研究。此外，水泥水化物及混凝土中的空隙屬于納米級(jí)范疇，故納米技術(shù)在水泥基材料中的應(yīng)用研究是水硬性材料一個(gè)很重要的內(nèi)容。

［1］中國(guó)建筑咨詢組.“中國(guó)材料發(fā)展現(xiàn)狀及邁入新世紀(jì)對(duì)策”項(xiàng)目建筑材料咨詢報(bào)告［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2000.

［2］韓仲琦.水泥和粉體—制備、改性與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：217-251.

［3］羽原俊祐，上村祐一郎，市川牧彥.セメント·コンクリ-トNANOテクノロジ-.セメント·コンクリ-ト［J］，2003，（3）：1-9.

［4］Yuriko Yamamoto.The Forefront of Cement Production and Industrial Waste Utilization Municipal Waste Utilization System，Eco-Cement Obtaining the Japanese Industrial Stundards［J］. Cement&Concrete，Japan.2002，Aug，No. 666：9-17.

［5］Hiroshi Uchikawa.Cement and Concrete Industry Orienting Toward Environmental Coad Reduction and Waste Recycling［J］.Journal of Research of the Chichibu Onoda Cement Corporotion.，1997，vol.48.No.133：1-33.

［6］Takeyuki Kimijima.セメントの未來(lái)を考える［J］.Cement&Concrete，Japan.2002，Mar. No.661：10-21.

［7］韓仲琦.超細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒材料［J］.粉體技術(shù)，1995，（3）：34-38.

［8］楊南如.一類新的膠凝材料［J］.水泥技術(shù)，2004，（3）：11—14.

［9］平尾宙，細(xì)川佳史.セメントヒ技術(shù)の現(xiàn)狀と課題［J］.Cement&Concrete，2013，10（800）：2-12.

［10］中原佳子.地球環(huán)境技術(shù)における粉體化學(xué)の役割［J］.粉體工學(xué)會(huì)志，V01.35.1998，（12）：845.

The Research and Development of New Green Environmental Protection Cement

HAN Zhongqi
（Tianjin Cement Industry Design&Research Institute Co.，Ltd.，300400）

This paper introduces the general situation of the research and development of new type of green environmental protection cement at home and abroad，including the low carbon，low calcium cement and ecological cement research and development，the excellent performance of unportland cement system research，the new type of cement-based materials，research and development of the new functional cement.Cement industry in China has become the industry of excess capacity，is exploring ways to transformation and upgrading，cement industry to provide society with green environmental protection product，collaborative processing waste，the cement industry will gradually evolve into a member of the environmental protection industry，in the foreseeable future，a new type of green environmental protection cement process technology，Special equipment development and product development，will be a certain development.

cement industry；green environmental protection cement；low carbon；waste；environmental protection industry；eco-cement

TQ172.8

A

1001-6171（2016）04-0023-05

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400；2016-04-27；編輯：呂光