白色硅酸盐水泥在装饰混凝土中的应用前景展望2(1)

1、中国白色硅酸盐水泥的技术进步及其在装饰混凝土中的应用前景黄少文1，吴飞龙2（1 南昌大学材料科学与工程学院，南昌 330031；2 江西银杉白水泥有限公司，吉安343000）摘要：介绍了中国白色硅酸盐水泥工业的发展与技术进步现状，探讨了白色硅酸盐水泥制备装饰混凝土的技术经济优势，并对白色硅酸盐水泥在装饰混凝土中的应用前景进行了分析和展望。关键词：白色硅酸盐水泥；装饰混凝土；清水混凝土。Technical progress of the Chinese white Portland cemen and its application prospectin the decorative concr

2、eteHUANG Shaowen1，WU Feilong2(1. Colleage of Materials Science and Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031; 2. Jiangxi Yinshan white cement co., LTD,Jian 343000)Abstract: The development and the technical progress of the Chinese white Portland cement industry are introduced. The technology

3、 and economic advantage of white Portland cement decorative concrete are discussed. The application prospects of the white Portland cement in the decorative concrete are also analyzed and prospected.Key words: white Portland cement, decorative concrete, bare concrete1 引言长期以来，水泥混凝土作为建筑结构材料主要承担建筑物荷载的功

4、能，随着建筑设计的观念创新以及混凝土施工工艺的精细化发展，建筑设计开始关注水泥混凝土自身的美学表现力，把混凝土厚重、粗犷的质感美与建筑物的线条相结合，一栋栋庄重、高雅的以混凝土本体为表面材料的建筑物展示在人们面前，实现了混凝土结构与装饰的一体化应用。白色硅酸盐水泥作为特种水泥中唯一专用于建筑装饰的水泥品种，过去主要用途是制备建筑饰面砂浆、建筑腻子、粉状涂料、水磨石和人造大理石等，极少有用于制备混凝土的实例。人们不采用白色硅酸盐水泥制备混凝土，除了有我国白色硅酸盐水泥的应用习惯和价格因素外，更多的是人们对白色硅酸盐水泥的性能存在认识误区。白色硅酸盐水泥在装饰混凝土中能否扮演主导作用？本文结合我国

5、白色硅酸盐水泥的技术与产业发展现状，对白色硅酸盐水泥在装饰混凝土中的应用技术及前景展开讨论。2 白色硅酸盐水泥一个长期被误解的产品白色硅酸盐水泥是以着色元素含量极低的石灰质原料和硅铝质原料配合并磨细后，在水泥回转窑中经15001600高温煅烧成熟料，再与浅色混合材和石膏共同磨细制成产品。与通用硅酸盐水泥相比，白色硅酸盐水泥除了色彩为白色外，其它性能与通用水泥没有明显区别。然而，长期以来白色硅酸盐水泥在中国一直被认为是只能作墙面和地面装饰材料，而不适用于制备结构材料。造成这一认识误区的原因主要是认为白色硅酸盐生料中的氧化铁含量低，生料易烧性差，煅烧时液相量低，硅酸三钙形成较困难，因此熟料强度不高

6、；同时认为生料易烧性差会导致游离氧化钙含量超标，水泥安定性不好；加之中国白色硅酸盐水泥长期采用小型中空回转窑煅烧，产品质量不稳定，在性能上无法与新型干法窑煅烧的灰水泥相媲美。这就是中国白色硅酸盐水泥给工程界留下的习惯印象，并因此形成了工程领域对白色硅酸盐水泥的使用习惯。惯性思维是制约技术进步的障碍，打破思维定势，人的创造性才可以自由发挥。理论上分析白色硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成，可以断定其具备制备各类高性能结构材料的组成特征，在这一理论基础的指导下，中国白色硅酸盐水泥生产企业中勇于创新者大胆尝试，在采用新型干法窑煅烧白色硅酸盐水泥熟料的同时，率先利用一系列新技术和新工艺，使中国的白色硅酸盐

7、水泥生产技术在近五年悄然发生了巨大变化，彻底改变了中国白色硅酸盐水泥工业的面貌,一些大型白水泥企业的产品质量已赶上国际品牌产品的质量水平而挤身国际市场。3 中国白色硅酸盐水泥工业的发展与技术进步与中国的水泥工业发展同步，白色硅酸盐水泥工业也伴随着国家经济建设的大潮迅速发展。1984年全国白水泥产量仅为20万吨1，当时的水泥窑几乎全部采用1.9/1.6×39m以下规格的小型干法中空回转窑, 产量低，能耗高，质量不稳定；到1993年不到10年时间全国白水泥产量已达到250万吨2，这期间的主体窑型还是1.9/1.6×39m中空窑，但出现了像苏州光华、牡丹江、浙江长兴、湖南衡阳、安

8、徽安庆、广东三水、河北燕美、内蒙赤峰、南京汤山、山东招远等等一批采用带立筒预热器和带旋风预热器的回转窑生产线企业，设备规格虽然有了较大提高，但大多数企业对预热器窑生产白水泥技术没有掌握，预热器堵塞严重,设备运转率低、热耗高, 产品质量差。业内甚至出现预热器窑不适合生产白水泥的悲观观点。到2012年又经过近20年的发展，我国的白水泥年总生产能力已达到600 多万吨3，白水泥厂数量有80多家，白水泥生产线大约160多条。其中2.5m 及以下回转窑130 多条，占比80%以上；2.5m 2.8m 回转窑20 多条， 占比13%14%；3.0m 以上回转窑8 条，约占比例5%。大、中、小规模的白水泥产

9、量约各占三分之一。2014年全国的白水泥产能已达到约820万吨，全年白水泥实际产量约为600万吨左右。其中3.5m 以上的回转窑生产线有7条（带分解炉的生产线有4条），而一批2.5m 以下回转窑生产线因市场竞争力低而关停。虽然产能有较大幅度增长，但全国白水泥企业数量减少到60家左右。纵观中国白水泥工业的发展，从生产装备和工艺技术都以近五年的发展最为迅速，特别是工艺技术上有了多项突破，产品质量达到国际品牌产品的质量水平。近年来中国白水泥工业技术进步的显著特征体现在以下方面：（1）生产装备大型化，生产控制自动化。近年来中国白水泥企业的产能增长主要归功于装备规格的大型化，五年前2.5m 的回转窑还是

10、主力窑型，而当前该规格的窑型都面临淘汰。目前3.0m 以上的新型干法回转窑的白水泥产量占全国总产量的一半以上，2.5m以下的回转窑基本都已关停。在生产控制方面，绝大多数生产线都配置有DCS自动控制系统，实现了分散控制、集中操作和分级管理的控制目标。（2）采用原料精细化处理工艺。 为实现生产高白度的产品，一些大型白水泥企业分别采用了石灰石水洗工艺、硅铝质原料除铁增白工艺、硅铝质原料的湿法粉磨工艺、大型预均化工艺等提高生料白度和稳定化学成分的工艺措施，有效促进了白水泥产品白度的提高，确保了产品质量的稳定。（3）窑外分解煅烧白水泥熟料生产技术实现突破。由于白水泥熟料需要水淬漂白，熟料余热难以回收，不

11、能为窑系统提供二次风和三次风，因此一直以来我国采用窑外分解窑煅烧白水泥熟料的生产线技术经济指标都不理想，产量低，能耗高。产能系数（同规格的窑煅烧白水泥熟料与灰水泥熟料的产量之比）都在0.5以下。近年来，以安徽阿尔博-波特兰白水泥公司和江西银杉白水泥公司为代表的大型白水泥企业先后在窑外分解窑煅烧白水泥熟料技术上取得突破性进展，安徽阿尔博公司的产能系数达到0.7以上4，而江西银杉白水泥公司的产能系数稳定在0.75以上。由于设备产能被充分挖潜出来，使各项生产技术指标得到大幅优化。（4）熟料漂白冷却新工艺成功应用。白水泥熟料的漂白冷却工艺不仅对水泥白度、强度指标产生重要影响，而且与熟料煅烧密切相关。安

12、徽阿尔博公司和江西银杉公司都各自研发应用了拥有自主知识产权的白水泥熟料漂白冷却新工艺，在保证熟料白度不受影响的前提下，实现了为窑外分解窑煅烧系统提供二次风和三次风的目标，为大幅提高水泥窑的产量和降低能耗提供了技术保证。（5）其它新技术的应用。由于白水泥生料易烧性差、要求热力强度高，又不能有杂质污染，因此白水泥熟料的煅烧比黑水泥熟料困难得多。为适应白水泥熟料的煅烧要求，近年来一系列促进煅烧的新技术获得采用，如矿化剂技术、生物燃料技术、专用燃烧器技术等等，这些技术作为窑外分解窑煅烧白水泥熟料技术的组成部分，为提高白水泥熟料的产质量、降低消耗作出了重要贡献。由于多种新技术、新工艺的采用，今天中国的白

13、水泥的生产技术和产品质量已是今非昔比，仅安徽阿尔博公司和江西银杉公司两家企业每年就可提供100多万吨的高端产品。这些产品不仅具有超高的白度，而且强度性能可满足各种结构工程使用要求。图1为江西银杉白水泥有限公司的年产60万吨现代化白水泥生产线。图1 江西银杉白水泥有限公司现代化白水泥生产线4 白色硅酸盐水泥制备装饰混凝土的技术优势白色硅酸盐水泥是装饰混凝土最重要的胶凝材料，尽管制备装饰混凝土可用的胶凝材料除了白色硅酸盐水泥外，也可采用灰色硅酸盐水泥（即通用硅酸盐水泥）、硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥，但白色硅酸盐水泥制备装饰混凝土具有明显的综合优势，主要表现在以下方面：（1）色彩洁白，色调均匀，色差小

14、。现代白色硅酸盐水泥生产线生产的高档白水泥产品的亨氏白度可稳定在88-91度，白度高且色差小，这是其它品种水泥所无法比拟的。此外，白色硅酸盐水泥制备的装饰混凝土表面结构致密，白色色彩丰富（有暖白和冷白区分），质感柔和细腻，饰面效果保持期长且维护方便。（2）白色硅酸盐水泥制备的装饰混凝土不需考虑泛碱问题。由于装饰混凝土的泛碱问题是影响饰面美观的通病，通常在配制和施工中都要采取措施来抑制泛碱，而白色装饰混凝土则不需考虑泛碱问题，因为即使泛碱也不影响白色饰面层的外观色彩。（3）配制彩色混凝土和图案混凝土最为方便。采用白色硅酸盐水泥配制彩色混凝土十分方便，特别是配制淡色调的装饰混凝土只有白色硅酸盐水泥

15、最为适宜，而且色彩明亮、淡雅、均匀，并且节约颜料。白色混凝土绘制各种彩色图案当然也比其它色调的混凝土具有明显优势。（4）白色硅酸盐水泥具有最高的性能价格比。与其它几种可用于装饰混凝土的水泥品种比较，白色硅酸盐水泥具有最好的性能价格比，比较同强度等级的几个水泥品种，白色硅酸盐水泥价格仅高于灰色硅酸盐水泥，远低于铝酸盐水泥，也低于硫铝酸盐水泥。但白色硅酸盐水泥的装饰性能远好于其它水泥品种。(5) 与硫铝酸盐水泥和高铝水泥相比，白色硅酸盐水泥水化产物结构稳定、耐水、耐热性好，水化热低，因此制备的混凝土及制品体积稳定，使用寿命长。（6）白色硅酸盐水泥具有优良的结构性能。白色硅酸盐水泥不仅具有优良的装饰

16、性能，而且具有优异的力学性能，由于与灰色硅酸盐水泥一样同属高碱性材料，因此白色硅酸盐水泥同样适合制备钢筋混凝土（这点明显优于硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥），易烧性远差于灰色硅酸盐水泥的白色硅酸盐水泥为何也具有优异的力学性能？这是因为现代白色硅酸盐水泥采用了先进的窑外分解技术生产，特别是设计配料率值中的三高方案（高饱和比、高硅率、高铝率），且煅烧温度比灰色硅酸盐水泥要高100-150，因此一些高端白色硅酸盐水泥熟料中的硅酸盐矿物高达90%左右（而灰色硅酸盐水泥熟料中一般仅为75%左右），众所周知，熟料中的硅酸盐矿物是决定水泥强度的最重要因素，这是白色硅酸盐水泥具有优良力学性能的组成基础。5 白色硅酸

17、盐水泥在装饰混凝土中的应用前景展望装饰混凝土是指利用水泥、砂石、掺合料等基础材料配掺各种功能外加剂，用水拌制成浆料，再利用造型模具和特定施工工艺制成的具有装饰性艺术效果并满足建筑装饰设计要求的装饰性混凝土。与涂料和帖面材料相比，装饰混凝土具有独特的美学表现力、极易实现的造型、稳固的结构、超长的寿命周期、绿色环保以及制造成本低廉等诸多优点。可以预计，随着中国城市建设由规模化向品质化方向转型，未来装饰混凝土的应用量将会逐年大幅增长，并将成为最受欢迎的主流建筑装饰材料。白色调是装饰色彩中美学表现力最强并且色彩保持期最长的，白色调建筑物衬托绿色植物、蓝色海水、青色砖瓦、红色廊柱都最为协调，因此是海滨城

18、市建筑、古镇建筑、徽派建筑、医院、学校、商场、音乐厅、图书馆和博物馆等公共建筑以及城市雕塑和艺术品等最适宜和最受欢迎的色彩。现代白色硅酸盐水泥既有具有稳定洁白的色彩，又有优良的力学性能，满足装饰混凝土结构力学和艺术展现力的多重要求，因此在装饰混凝土中将发挥其不可替代的重要作用。（1）在清水混凝土中的应用清水混凝土是指一次成型, 不做任何外装饰, 直接利用混凝土成型后的自然色彩和质感作为饰面效果的混凝土。清水混凝土因其结构坚实、外观素雅庄重，施工工序简捷，寿命周期长，节约资源和绿色环保等优点，在国内外得到了大量成功应用5。与灰色水泥相比，白色硅酸盐水泥制备的清水混凝土显色更加纯净高雅，具有更好的

19、环境协调性；白色混凝土色彩明亮，作外墙体可以反射日光而具有隔热作用，能够有效降低“热岛效应”；在室内则可减少照明灯具数量，具有节能效果；白色水泥混凝土色彩均匀，泛碱不会导致表面色斑；白色混凝土容易制作彩色图案装饰，稍加点缀即可获得良好的艺术效果。因此，白色硅酸盐水泥在清水混凝土中的应用前景将十分广阔。（2）在路面装饰混凝土中的应用路面装饰混凝土包括机动车道路、人行道路、广场地坪、公园道路等各种彩色和纹理的装饰混凝土路面。白色硅酸盐水泥用于路面装饰混凝土最主要的优势是调色简便、与彩色集料对比强烈，可制造色彩和纹理丰富的装饰路面，节约颜料、维护简单；由于强度和耐磨性优良，当作为机动车道或有机动车通

20、行的广场、停车场路面时，比铺设天然和人造石材的路面更加耐受冲击和磨损，使用寿命长，维护费用低。在施工上可大面积整体浇注，一次性压花成型，因此施工速度快，效率高，无损耗，费用低。特别适合制作大型几何图案，对美化城市环境具有不可替代的作用。（3）在装饰混凝土制品中的应用装饰混凝土预制制品是未来建筑装饰和城市环境装饰的重要发展方向。内置组装件的各种建筑制品如外墙挂板、窗台、拱门、拱肩、罗马柱、柱套、吊顶、楼梯及阳台栏杆、景区湖心亭廊道栏杆等均可在施工时组装而成，组装牢固稳定，施工效率高；利用装饰混凝土还可以制造仿真效果极好的人工假山、巨石和大型雕塑6。而白色硅酸盐水泥是这些装饰混凝土制品的最佳材料，

21、不仅是因为白色硅酸盐水泥具有洁白、纯净、高雅的色彩，而且还因为白色硅酸盐水泥可有效保护制品中配置的钢筋不受锈蚀确保制品结构的长期稳固。因此利用白色硅酸盐水泥制备的装饰混凝土制品即美观又坚固；白色硅酸盐水泥配掺膨胀珍珠岩、玻化微珠等白色轻骨料还可制备轻骨料混凝土装饰板。 （4）在室内装饰混凝土地板中的应用白色硅酸盐水泥特别适合制备大型公共场所的室内装饰地板，如大型超市、商场、医院、候车（机）厅、写字楼、会议厅等采用以白色为主色调的装饰混凝土地板可以显著提高室内的亮度，减少照明灯具，节约电能，提高公共建筑内活动的安全性；白色硅酸盐水泥装饰混凝土地板施工简便，不需二次涂饰或贴面，可制成高光和柔光表面，可配饰各种图案，装饰效果美观大方并具永久性，维护费用低。（5）在其它装饰混凝土中的应