中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)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(shí)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(dá)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(dá)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)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(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(bǔ)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(hù)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(kuò)大，特種水泥將迎來新的發(fā)展平臺(tái)。
發(fā)展趨勢(shì)
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(jìn)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(shì)，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(jì)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(shí)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(shí)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?xì)怏w排放，國內(nèi)外大規(guī)模興起的對(duì)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(jìn)行煅燒時(shí)，生料與煙氣在預(yù)熱爐中進(jìn)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(jìn)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(huì)造成環(huán)境污染。因此，我們必須利用先進(jìn)技術(shù)對(duì)特種水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備進(jìn)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(duì)特種水泥生產(chǎn)工藝及設(shè)備的改進(jìn)達(dá)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(gè)重要方向。工業(yè)廢渣作為排放量最大的固體廢棄物，對(duì)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(diǎn)和重點(diǎn)，這直接關(guān)系到整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)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(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)，另一方面也能夠降低水泥行業(yè)對(duì)自然資源的依賴程度，這對(duì)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境具有很現(xiàn)實(shí)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(duì)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(jì)的政策。
（4）發(fā)展低碳水泥
硫鋁酸鹽水泥相對(duì)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(diǎn)。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(duì)國家節(jié)能減排將做出重大的貢獻(xiàn)。
目前，國內(nèi)外熱衷研究的低碳水泥主要有兩個(gè)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(qiáng)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(qiáng)度比普通硅酸鹽水泥高，還具有優(yōu)越的高強(qiáng)、抗凍、耐硫酸鹽腐蝕等特性，是目前國內(nèi)外爭(zhēng)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(bào)發(fā)明專利。拉法基水泥公司于2010年成立了Aether項(xiàng)目組，歷時(shí)3年（從2010年9月1日至2013年8月31日）進(jìn)行了Aether低碳水泥的相關(guān)研究工作。Aether項(xiàng)目組完成了Aether水泥生產(chǎn)的2次工業(yè)試驗(yàn)，證實(shí)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(jī)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(duì)Aether水泥的測(cè)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(qiáng)度，其6h抗壓強(qiáng)度可達(dá)20MPa左右，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水泥（CEMⅠ52.5R）強(qiáng)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?chǎng)，擴(kuò)大市場(chǎng)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(chǎng)，擴(kuò)大市場(chǎng)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(qiáng)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(hào)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(duì)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(chǎng)提供了良好的基礎(chǔ)。
（1）修補(bǔ)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(bǔ)業(yè)也正悄然興起。硫鋁酸鹽水泥具有快硬、高強(qiáng)、膨脹、抗凍、耐蝕和粘結(jié)性好等優(yōu)良險(xiǎn)能，且其價(jià)格與有機(jī)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(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的混凝土修補(bǔ)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(bǔ)、灌漿的工程中，若凝結(jié)時(shí)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(shí)~幾小時(shí)的強(qiáng)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(kuò)大其應(yīng)用范圍，針對(duì)具體的工程性質(zhì)對(duì)其凝結(jié)硬化速度、強(qiáng)度、膨脹性、粘結(jié)性、施工的稠度等性能進(jìn)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(shì)，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(qiáng)、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(kuò)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(duì)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)背景下嚴(yán)酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需要。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)、知識(shí)的整合實(shí)現(xiàn)無所不在的創(chuàng)新，將改變我們對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的認(rèn)識(shí)，也將改變傳統(tǒng)工業(yè)本身的運(yùn)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(duì)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(jī)會(huì)，以電子商務(wù)為抓手，發(fā)展第三方服務(wù)，向價(jià)值鏈高端延伸，適應(yīng)行業(yè)“新常態(tài)”，加速推動(dòng)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(shí)際，開發(fā)出更多先進(jìn)、實(shí)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(dòng)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(huì)特種水泥混凝土工程材料分會(huì)）
