摘要： 从混凝土结构设计及施工监理的角度出发，就水泥质量和水泥选用方面的问题以及混凝土耐久性对水泥的技术要求等做了一些研讨。
    关键词： 旋窑 立窑 混凝土耐久性 碱集料反应 高性能混凝土
    引言
    在我国基础设施和工业与民用建筑中，混凝土已成为应用面最广、应用量最大的建筑材料1998年我国水泥产量已达5.3亿t，以每立方米硅水泥用量0.25 t计，该年度全国混凝土浇筑21亿t.随着我国建筑事业的发展，今后混凝土的用量还会不断增加。
    当前我国相当多的混凝土工程存在质量问题，全国恶性工程事故不断，而尚未暴露出来的质量隐患则更是令人担忧。建筑物结构设计要求的目标使用期一般都在50年以上，那些关乎结构安全的质量隐患如果得不到有效控制，将为后人埋下无数祸根。广大工程技术人员越来越认识到：工程质量必须“标”、“本”兼治。笔者多年从事结构设计和建设监理工作，经常深人施工现场。在工程实践中体会到水泥的确堪称混凝土工程质量之“本”。现提出几点个人意见供水泥生产主管部门、科研单位和制定设计、施工、建材规范以及建设主管部门的有关人员参考。
    1 .改变“回转窑水泥不足立窑补”的现状。确保工程质量
    试验结果表明[t1.[27立窑水泥与回转窑水泥配制的硅在质量稳定性、耐久性、施工适应性及力学性能方面是有差别的，立窑水泥的各项性能明显不如回转窑水泥。历史原因造成了目前我国立窑水泥生产过剩，回转窑水泥产量又严重不足的尴尬局面。然而，近些年我们却从未听说有哪个工程因缺水泥而停工。很多工程的结构关键部位由于一时买不到回转窑水泥或因某些施工单位为降低成本而有意使用了（或部分使用）立窑水泥，加之目前我国建筑材料准用制度不健全，便给一些不合格的立窑水泥有可乘之机，为混凝土工程质量留下了隐患。
    1997年以来，笔者托同行在全国各地对数十例因材料引起的工程事故做了一些调查，问题大多出在水泥上，几乎又全是立窑水泥，教训是深刻的。
    从结构设计的角度看，设计人员除特殊情况外，一般仅对硅的强度（等级）提出明确要求，至于采用何种水泥配制混凝土则由施工单位决定。由于目前我国建筑材料准用制度尚不完善，建设监理无法根据法规来限定出自不同厂家水泥的使用范围。用于检查结构件质量的硅试件（现场浇筑时取样）需养护28 d才能测试，而施工进度又不能耽搁，因此监理人员实际上是“事后”检查硅工程的质量，很难做到“事前”控制。举一个典型例子：某一高层写字楼的施中，设计要求底层柱需用C60混凝土，但现场批量留取的试件在28 d后测试的结果为：绝大多数不能达到C60强度，事后查明是由于采用了质量不过关的立窑产水泥。此时该处混凝土已浇筑了数百立方米（2层）。后采取柱截面外扩补强措施处理，不仅耽误了工期，还影响了建筑物伸用寿命。施工单位为此付出了经济代价。
    笔者认为，混凝土工程质量，首先要抓水泥质量。有关调查材料表明：我国目前优质立窑水泥熟料的年产量约在6000万t左右，但持有生产许可证的立窑厂家年总产量却有4亿t.由于优质水泥产量的严重不足，使得非优质甚至劣质的立窑水泥大量占有市场并用于结构关键部位。因此，大力发展工艺先进的窑外分解新型干法生产技术，按照三部委的已定方针尽快淘汰工艺落后、质量不稳定、能耗高、污染重的土立窑和小型机立窑是当务之急。“回转窑不足立窑补”的状况必须改变，如果不解决当前水泥质量中存在的问题，混凝土工程质量的“根治”无从谈起。
    2  选用水泥必须考虑混凝土结构的耐久性
    由于混凝土建构筑物要求有足够长的使用寿命，因此硅的耐久性逐渐引起人们的重视。世界上许多国家已经把耐久性作为衡量混凝土质量的首要指标，他们或者编制关于结构耐久性的设计、施工专项规范或者推出一些指导性文献、手册[3].[4]等。
    水泥品质直接影响混凝土的耐久性能。实验结果表明2]：就是用优质立窑水泥（#525）配制的硅，其抗渗、抗碳化、抗海水腐蚀性能亦均不如同标号回转窑水泥，抗冻、干燥收缩、钢筋锈蚀等与回转窑水泥相近。而采用烧粘土作混合材的#425立窑水泥则对硅的耐久性能非常不利。值得注意的是：用立窑烧制熟料，由于窑内通风条件差，热力强度不如回转窑，且窑内热工制度不稳定，物料受热不均匀，难免出现熟料轻烧、欠烧等现象，故熟料质量波动较大。目前我国能够生产#525优质水泥的机立窑厂家并不多，而能生产质量稳定性上能与回转窑水泥相近的厂家则更少。因此，质量不稳定的立窑水泥将在实际工程中影响混凝土的耐久性能。
    在实际工程中对混凝土的耐久性必须进行“事前”控制。等到建筑物在使用阶段出了问题再去弥补，将造成不可估量的损失。但遗憾的是：我国现行（混凝土结构设计规范）（GBJ1o一89）仅在构造措施和对正常使用极限状态下的验算方面考虑了结构的耐久性要求，并未引人结构耐久性设计的概念。我国现行《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204一92）未考虑水泥品质对混凝土耐久性的影响，而我国（混凝土质量控制标准》（GB50164一92）对混凝土耐久性的要求又偏低且欠具体。这就是说，我国硅工程从设计到施工均未有效地进行结构耐久性的“事前”控制，而工程验收又未对此做出专门规定（一般仅做外观评价、回弹法检测砖强度等）。所以，如何评价一个新建工程的结构耐久性，只有让时间来做出回答了。我国已建成工程的返修率高居不下，被评为“优质工程”的项目在使用阶段混凝土开裂，甚至发生重大事故的事例层出不穷，除了管理体制上诸多弊端外，水泥本身的质量问题以及对水泥品种选用不当恐怕也是主要原因之一。
    在目前条件下，为保证混凝土结构的耐久性能，笔者提出以下几点建议供有关部门参考：
    （1）混凝土结构设计及施工在选用水泥方面应有明确规定。据悉，建设部已把“混凝土结构的耐久性研究及耐久性设计”列为国家重点科技攻关项目，并由清华大学、中国建筑科学研究院等单位共同承担此项任务。参加这一项目的有关人员已拿出“混凝土结构耐久性设计及施工建议”的初稿供讨论，估计不久的将来会有相应的规范出台。在制定这类规范时建议专门增加有关水泥选用的章节，明确规定：某类工程或某结构部位等“须”、“应”、“宜”选用某种类（或标号）水泥。
    （2）要尽快健全、完善我国的水泥准用制度。建议建设部会同国家建材局出台一些法规，规定水泥出厂必须附有“准用证”。该证应明确交代哪些水泥“可”、“不可”用于某类工程或某结构部位等。在水泥包装袋上也应标明：出厂日期、使用期限、存放条件、使用要求、应用范围及其它注意事项等，以利建设监理现场检查。
    （3）科研单位要加快各类水泥对硅耐久性影响的科学研究。法规出台，科研先行。科研不能仅停留在实验室里，要在各类实际工程中跟踪调查（因为每个工程的外部环境、施工条件及使用条件均有差异），收集资料，为制定（或修订）有关规范提供科学依据。
    3  重视碱集料反应的研究并制定相应对策
    近年来，我国硅工程中由碱集料反应（AAR）产生的破坏事件逐渐引起人们注意。
    碱集料反应严重损害混凝土结构的耐久性能。对预应力硅结构来说，一旦出现AAR，将引起硅的开裂，直接危及结构安全（处于露天或室内高湿环境中的预应力混凝土构件在设计中是不允许出现裂缝的），必须及时进行加固处理。矽构件在使用阶段出现问题将付出极高的代价（对混凝土结构进行加固处理的费用往往比原构件的造价还高，有时甚至是惨痛的代价。早在50年代，AAR对混凝土工程的不良影响就引起国外工程界的高度重视。特别是1974平以来，每隔2年就召开一次关于碱集料反应的国际学术会议。很多国家相继出台了一些标准、规范（如美国的ASTMC227 —— C586等）对一些重要工程的矽含碱量严加控制。有的国家（如美国）要求所有进口水泥的碱含量（Na-0当量，下同）必须低于0.696，其理由就是AAR破坏具有潜伏性、突发性，而一旦出现问题又难于补救。与发达国家相比，我国AAR的研究较晚，对由AAR引起的混凝土破坏重视不够。这主要是因为一般国内制做混凝土所用集料的碱活性较小，加之AAR破坏又不易鉴别，使人们忽视了这一问题。在实际工程中一发现硅裂缝，技术人员首先从外部环境（如温度应力，不均沉降，超载等）或设计、施工上找原因，很少想到AAR（相当多的质检、监理人员缺乏有关AAR的知识）。因此，很多由AAR引起的混凝土破坏误认为其它原因造成的破坏（笔者不否认：硅破坏的原因很复杂，往往是多种因素共同作用）。
    我国混凝土工程中的碱集料反应不容乐观。我国生产的水泥大多为高碱水泥，特别是北方地区生产的水泥，其碱含量多在0.8%一1.0%以上。但施工单位并不排斥（有时甚至欢迎），因为高碱纯硅酸盐水泥配制的硅快硬、早强，有利于提高施工速度。施工单位有时为抢工期或便于冬季施工，常在配制混凝土时掺人Na2S04早强剂及NaNq防冻剂等，前者掺量可达3%，后者掺量可达5%（均以水泥重量计），此时如果采用的是高碱水泥，则混凝土中的含碱总量将高达15 kg/m3一20掩/m3，远远超3吨/衬—— 5 kg/m3安全碱含量的限值。在这种状况下，我国混凝土工程中出现大量AAR破坏是必然的，应引起高度重视，否则将贻害无穷。为此笔者提出以下几点建议。
    （1）加大关于AAR的科研力度，编制（或修订）相应规范。科研、设计部门应在实际工程中进行广泛的调查研究，针对混凝土中不同的集料和外加剂，不同品质的水泥，不同的环境（温度、湿度），以及不同的施工条件等做大量实验，为编制（或修订）有关规范提供科学依据。笔者认为：我国现行（混凝土外加剂）（GB8076一87）中对“基准水泥”的要求偏低（至少碱含量应规定不得超过0.66），应向目前国际标准靠拢。同时，在修订《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ 119一88）时，应明确规定对水泥（标号、碱含量等）的技术要求。
    （2）增加低碱水泥的市场供应，确保混凝土工程质量。国家应从产业政策方面鼓励低碱水泥的生产。同时，通过“准用证”制度来限制高碱水泥的使用范围。例如：严格规定水利工程、预应力构件以及重要工程的结构关键部位等，所用水泥的碱含量不得超过某一限值。
    （3）重视关于碱集料反应的知识普及和预防措施的宣传工作。为使广大工程技术人员深刻认识碱集料反应对混凝土工程的危害，应加大宣传教育的力度，出版一些普及AAR知识的教材和预防AAR破坏的技术措施（手册）等。
    4  水泥生产要适应高性能破的发展趋势
    自90年代初国外提出高性能混凝土（HPC）的概念后，各国对HK：的界定标准有所不同，但有一点是共同的：那就是它的高耐久性和较高的强度指标。毫无疑问，高性能混凝土在工程界是极受欢迎的，它是未来硅技术的发展方向。高性能混凝土本身不是本文论题，笔者仅就它对水泥的基本要求提出几点不成熟的个人看法。
    （1） HPC所采用的水泥标号一般不应低于#525，并且必须是质量稳定的优质水泥，使其在较高的可靠度保证下实现高强度。
    （2）HPC所用水泥必须保证其高耐久性的要求，因此对水泥熟料中任何不利于混凝土耐久性的化学物质（如碱含量等）应该严加控制。
    （3）HPC所用水泥应保证混凝土有很好的工作性质。如高流动性、力学性能稳定、低水化热温升、体积稳定、早强并有一定韧性（满足抗震要求）等特点。高性能混凝土的问世及推广应用对我国水泥行业提出了更高要求。因此，有关部门应及早采取措施，从“可持续发展”的角度调整产业结构，加快科研步伐，以适应21世纪国家建设事业发展的需要。