近期，行业某媒体报道一种可以不用熟料的水泥诞生，名为“凝石”，引起热议。
其实早在10多年前，建材专家就《“凝石”能替代水泥吗？》的问题进行深入讨论，中国水泥网也曾召开《凝石高峰论坛》，现在就跟小编一起来了解一下这段历史...
中国水泥网召开《凝石高峰论坛》
《凝石高峰论坛》会议现场
中国水泥网董事长邵俊接受中央电视台采访
（注：本文发表于2005/9/5，文中人物职位为当时任职）
“凝石”能替代水泥吗？
[新闻背景]“凝石”是由清华大学孙恒虎教授等一批地矿专业科技人员提出来的，并组织“蓝资科技有限公司”以商业方式运作推动此事。2003年11月27日以叶大年院士为首的21位从事地矿和地球物理专业的院士在《中国科学院院士建议》(第14期总第108期)上向科技界推荐“凝石”。转而，“凝石”被媒体宣传为是“水泥工业带有革命性的新技术”，是“无须烧制的高品质水泥”，“水泥产业的战略转型应充分考虑凝石”，“凝石改变了（水泥工业的）一切”……。今年8月以来，我国一些重要媒体纷纷参与宣传，认为：“凝石”优于水泥，“凝石”应取代水泥……。“凝石”的商业运作声势越来越大。
由于媒体过度炒作，一时间“凝石”技术似乎可以在高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、煤矸石、赤泥、废砖、废玻璃、尾矿等等废弃物中加一点孙教授新发明的“成岩剂”就可以“点石成岩”，变成水泥，就可以广泛应用于各种建筑工程。同时，还把“凝石”与环保、节能、绿色、健康、循环经济等概念混淆在一起，认为只有发展“凝石”才符合科学的发展观……
焦点之一：“凝石技术”的核心是什么？是最新的发明创造吗？
廉慧珍（清华大学土木系教授）：孙恒虎教授发明的“凝石”，其本质就是用以CaO、SO3、R2O为主要成分的激发剂来激发含硅铝的工业废料或天然岩石，这项研究国外、国内不少专家都曾经做过。前苏联研究开发碱激发矿渣做过许多工作，80年代初，南京化工学院史才军等也曾做过大量研究，研究内容包括多种激发剂或复合激发剂在不同掺量下的各种实验。
吴兆正（原中国建材集团总工程师 教授级高工）：“凝石”是一种胶凝材料，但不是水泥，对于建筑材料行业的人来说，它不是新东西，绝对不是发明创造。要严格分清“胶凝材料”和“水泥”（尤其是硅酸盐类通用水泥）的区别，这是两个不可混淆的材料概念。胶凝材料应具有把松散的物料胶结在一起，并形成具有一定强度的能力。这类具胶凝能力的物质少说也有上百种，有机的无机的都有，古代的糯米浆以及现今的石灰、沥青都是胶凝材料。
姚燕（中国建筑材料科学研究院院长 教授 博士生导师）：“凝石”应属于碱激发作用机理范畴，这类材料早在上世纪50年代苏联就进行过研究，由于在生产和施工中存在许多问题，并没有广泛应用。我国对碱激发利用工业废渣也有几十年的研究。由于是工业废渣，成分不固定，性能波动大，在应用不同工业废渣时，相应的激发剂也要进行改动。因此，在全国各地生产出性能统一的这种产品是比较困难的。
黄书谋（中国建筑材料工业协会科教委主任 教授）：“成岩剂”是凝石的核心技术，“成岩剂”根据专利说明为SO3、CaO、R2O(Na2O、K2O)以上3种成分。按普通化学常识可判断为Na2SO4、CaSO4、Ca(OH)2，经化验完全证明成岩剂是以上3种化合物组成。这些成分是极为普通的碱激发剂，不能算是什么发明。包装成“成岩剂”就使得它变得神秘了。废渣成份大都为SiO2、Al2O3、CaO等，这类废渣自身没有或仅有很微弱的胶凝性，但其大都是经急冷形成玻璃体，本身具有热力学活性，因而可用机械、热力、化学方法激活使之具有胶凝性。通用的方法是碱性激发或硫酸盐激发（化学激发）。
上世纪五六十年代中国建筑材料科学研究院已进行系统研究，并研发出具有很高强度的材料。改革开放以来，南京化工学院、武汉理工大学、重庆大学、华南理工大学、钢铁研究院等均进行过研究。去年在南京工业大学召开的“第一届化学激发胶凝材料研讨会”上有国内外近百位学者撰写论文36篇，有机理研究、性能研究、制备研究、评价研究、研究进展综述内容等，这些论文是近期研究成果，他们均毫无保留地将研究成果包括最秘密的都公开，他们当中没有一位专家学者宣称这种胶凝材料可以替代通用水泥。
隋同波（中国建筑材料科学研究院水泥研究所所长 教授）：两年前就接触过孙恒虎教授和他的“凝石”，从我们拿到的样品分析来看，其产品不可能跳出“碱激发材料”的范围，对此我们已经有过结论。凝石不具有“创新性”，也不能算是发明。“微晶二元胶凝材料”不过是为这种产品起的新名字而已。我由于在联合国工发组织材料促进中心承担一些工作，最近一些国外的同行也来电询问，由于媒体的一些夸大其词的报道，在国际上造成了一些不良影响。[Page]
焦点之二：“凝石”能够取代水泥吗？
何星华（中国建筑科学研究院 顾问总工程师 教授级高工）：刚听说“凝石”的时候，感觉很新鲜。经过了解，我觉得它不过也是一种胶凝材料，和无熟料水泥差不多。如果说要用“凝石”代替水泥，我认为在应用方面还有很多问题。建工系统在施工过程中使用水泥，不只看抗压强度，像疲劳强度、刚度模量、收缩徐变量、抗拉抗折强度、凝结时间、坍落度、耐久性、施工中的可控性等，都是施工部门必须了解的。现在应用的水泥混凝土的很多基本参数都是经过多年实践积累得出的科学数据。如果没有这些准确数据，设计人员无法取值、无法设计，施工人员无法实际操作。还有这种新产品添加了外加剂后有什么副作用？能否达到水泥的效果？这些我们都没有看到具体的数据。
廉慧珍：任何材料都有它的适用范围，不是放到什么地方都能用，有优点就有缺点，如果说不出它的缺点，就说明你的研究不到位。
吴兆正：“凝石”绝对不可能取代水泥。水泥尤其硅酸盐水泥是国际上公认的具有百年以上历史，性能最优良的水硬性胶凝材料。“凝石”有意把胶凝材料和水泥混为一谈，严重地误导了业外人士。“凝石”至今没有建材、建筑工程专家的技术鉴定，无材料性能和工程使用单位的权威认定。“凝石”目前实际上还是“三无产品”，一无产品标准，二无使用定位，三无生产质量控制措施。在这样的情况下，竟准备建厂大量生产并在结构工程中推广使用，其后果将是十分严重的。
谢泽（中国建材工业协会科教委副主任；教授级高工）：“凝石”是一种胶凝材料，可用在一些特定的范围内，由于它性能上的局限性，使得它不可能广泛应用于建筑工程，所以不可能取代水泥。这类胶凝材料无论是历史上，还是现在都有很多人在研究，不能说是新发明。科学研究是一项严谨的艰苦的工作，来不得半点虚伪和夸大。
黄书谋：水泥是一种工程结构材料，已有180多年历史，形成了一套规模生产标准、应用标准规范。若要代替它必须满足两个大前提，一是应对各种条件下的使用性能进行长期稳定性试验，用数据证明其用途；二是废渣成分复杂，且不可控制，某一激发剂对某种废渣可能会产生强度并可应用，但并不等于其他废渣甚至同一废渣而成分不同的就都可以应用。由于施工条件很敏感、苛刻，故施工性能也阻碍这类胶凝材料的通用性。如果没有具有说服力的数据，要取代水泥尚为时过早。
焦点之三：“凝石”技术能大面积推广应用吗？
廉慧珍：“凝石”产品的均质性如何，这是个大疑点。矿渣与粉煤灰随其成分的变化，性能差别很大，此类产品有其适合应用的范围和条件，并不能用于结构工程。任何一种胶凝材料都有其优势和弊端，我们使用不同的胶凝材料时，都会用其利避其弊。清华大学土木工程系建材教研组绝大多数人都同意我的这个观点。碱硫激发矿渣为什么经历几十年至今得不到推广，就是质量的不稳定和弊端决定了其不能推广的命运。“凝石”产品已生产出了3000吨，但现在还都放在库房里。为什么没卖出去？原材料决定了其质量波动大，必须有大量的工程实验数据及做构件实验的基础上才能考虑其在结构工程中使用。
吕祖良（中国水泥制品协会会长 教授级高工）：几个月前，他们(（“凝石”推广部的人）找过我，请我介绍水泥制品厂与他们合作。我听了他们对产品的介绍，回答：一、“凝石”要有标准，没有标准的东西，行业不能使用；二、据介绍，“凝石”才研制出一两年，要想制订行业标准还为时尚早。我同时告诉他们，水泥制品是要经得住时间考验的，水泥压力管使用寿命埋在地下50年不能坏，“凝石”有这种检验结果吗？没有这种检验我们怎么敢用？“凝石”要推广还必须在实践中检验。
何星华：从“凝石”的研发和应用情况来看，实际上现在还处于科研试验阶段，远远谈不上推广。比如它有没有在恒温恒湿实验室条件下做过收缩徐变量的实验？据我所知，标准的恒温恒湿实验室全国都没几家，我们院的实验室可以说是国内最好的之一，但我们从来没有做过“凝石”的测试。再有，工业废渣本身的性质差异非常大，怎么能什么废渣拿来添加上所谓“成岩剂”就成了用于建筑的产品呢？如果“凝石”要作为结构材料，对于施工部门来说，一是没法用，无标准可依；二是不敢用，因为没有科学的、实践证明的数据。
姚 燕：在工程使用上，碱激发材料会产生很多问题。在“九五”国家攻关项目中，苏州混凝土研究院为了用此类材料制造下水管，专门研究了缓凝剂。另外，碱激发材料碱度高，腐蚀性大，不易施工。
水泥已发明一百年以上了，至今科技工作者仍在不断深入研究其各项性能，以满足各种不同工程的需要。目前材料结合工程界所见到和了解到的“凝石”的材料研究数据和工程数据不多，“凝石”要想大规模生产应用，应当请院所和工程单位进行大量的试验和实践，经过一定的时间，积累数据，才有可能逐步推广。
颜碧兰（全国水泥标准化委员会秘书长 教授级高工）：在国家标准制定方面，一项新材料特别是涉及国家财产和人民生命安全的建筑材料国家标准的制定，不是个简单的问题，不仅需要有包含材料长期性能及耐久性的系统研究，还需要有一定量的产量和用量，要有工程实例，要有许多相关的科研院所、生产及应用企业的试验验证数据。目前，“凝石”的产量很少，缺乏工程上的应用数据，所提供的试验研究数据也不多，因此以“凝石”目前的工作基础制定国家标准是不适宜的。
黄书谋：“实践是检验真理的惟一标准”。从当前情况看，“凝石”技术尚不规范（包括生产和应用技术），而且应用上时间也太短，有些结论恐怕不宜下得太早。故请研究者多做些脚踏实地的研究，拿出科学数据和令人信服的事实。[Page]
焦点之四：媒体的一些不确切的报道，会产生哪些严重后果？
廉慧珍：我认为，存在的不一定都合理，外国的不一定是真理，专家的不一定全正确。对新产品不能过度炒作，前几年“水变油”也曾被媒体大炒，外国人也曾炒作过碱激发高岭土，但最终事实证明这些发明是错误的。
吕祖良：我想“凝石”是利用了现在的大环境才炒作起来的：一是循环经济、二是水泥结构调整、三是节约型社会的机会。
吴兆正：“凝石”在研究阶段就进行大面积推广是不负责任的，会严重误导生产者和使用者。这违背了建材行业“生产为使用服务，材料为工程安全负责”的宗旨。如此宣传“凝石”，已经超出学术研究范围，是一种商业炒作行为，目的是为了争取投资，获得经济利益。我在去“凝石”工厂调研和查阅“凝石”专利材料后发现，“凝石”应属于一种胶凝材料，其在应用方面有很大的局限性，根本无法替代水泥产品。
黄书谋：就材料科学领域而言，一些技术术语均有其规范的用法或约定俗成的含义，但见诸报端的有关“凝石”的技术用词却很不规范，譬如什么“微晶二元胶凝材料”、“阳体”、“阴体”、“变干法为湿法”等等。既然“凝石”是一种“比水泥应用还广泛”，“作为中国独家拥有的、具有自主知识产权的”成果，我们希望尽快看到发明者的理论创新和技术创新之所在。遗憾的是，至少在目前，我们还没有检索到和发现研究者在国内外有关科技杂志上发表过的在该领域具有“使中国在世界同类产业中走到前面”的、学术水平被同行专家学者普遍认可的理论性文章。大家目前所能看到和读到的只有商业性宣传和新闻炒作类文章。这些文章的内容与理论创新和技术创新的要求是风马牛不相及的！
焦点之五：我们应该采用什么样的科学态度对待“凝石”？
吴兆正：材料科学是实验科学，是一门以可重复的科学实验数据为依据的科学。无论是什么理论，最终都要以科学实验数据来验证。一种新产品的出现，需提供出这种材料的安全性、稳定性、环保性、共容性、可控性等科学的实验数据。要考查这种材料的是否具有长期强度，是否会渗出有毒有害物质，是否危害其他材料，是否能满足施工等性能要求。要用公认的方法，有权威性的实验过程。
作为材料方面的专业人员，我们有责任向公众讲明道理，把材料专家的意见告诉大家，用科学的态度来阐明观点，不要用商业炒作来误导广大生产者和使用者。当然，“凝石”作为胶凝材料并非没有用途，它可以满足某些工程的特殊需要，在部分工程中可以使用，但不能用作通用性结构工程材料。
吕祖良：我们不是一概否定这种胶凝材料，但凝石要用作建筑的结构材料或地下管道，那是百年大计，没有标准是根本不行的。
廉慧珍：地质造岩是经历亿万年地质变迁而形成的岩石，现在一些研究者所谓的成岩剂、造岩运动，即“凝石”造岩是在常温常压条件下“冷操作”生成的，既节省能源，不排放二氧化碳、湿磨、无粉尘、不污染环境、强度又能超过水泥，吃渣量最高达90%～95%。这种“凝石”的凝固剂究竟是什么？“凝石”的胶凝机理是什么？一定要搞清楚。研究新成果应该将成分、机理表达明白，但现在我没有看到。一般来讲，激发剂对混凝土的耐久性有影响，而且矿渣与粉煤灰其本身成分差别很大，这样的产品不能轻易地推广。比如复合水泥是由几种材料复合而成，而国家标准中对其所用材料也有检测要求，凝石水泥也应该对其原材料有要求。我建议，建材系统应通过杂志、报纸、电视广泛地向老百姓宣传，以正视听，维护科学的严肃性。
黄书谋：既然“凝石”这种“新型建筑胶凝材料”依据的是“仿地成岩”的过程，是根据“岩石矿物学原理，通过材料设计等工序制备而成”的，那么就应遵循“成岩理论”，就应按岩石学或其他材料学方面的标准词汇来清晰地表述其内涵，而不能用似是而非的所谓“成岩剂”、“凝石”等概念来表述。众所周知，根据岩石结构、岩石构造和岩石化学成分及生成方法，岩石可分为不同类别。不知“凝石”应归于何类？
杨南茹（南京工业大学教授）：最近10余天，对清华大学孙恒虎教授发明的“凝石材料”引起多方面的关注，媒体也炒得很热闹。对此，我也谈点看法。
第一，从已发表的材料和实验数据看，“凝石”是一种性能较好的胶凝材料，它的生产工艺、过程、原料以及某些性能与硅酸盐水泥确有不同，本人在2004，NO.3《水泥技术》杂志上P11～17的文章“一类新的胶凝材料”中已阐述得比较清楚，在此不多赘述。
第二，从孙教授的凝石材料（即二元化湿水泥……）看，他所谓的“阴体”就是各种工业废渣，而“阳体”就是各种含碱物质。因此，它实际上就是碱激发胶凝材料，完全没有新意，当然也谈不上新发明。但是，“凝石材料”若作为商品名称是可以的。而孙教授将岩石的“地球化学”成因理论用于解释“凝石”的形成，还有待于进一步探讨。作为一种理论，应当有更深入、系统和确切的研究，并有充分的实验依据。
第三，由于所用的原料是各种工业废渣、尾矿，其化学成分、矿物成分以及结构差别很大，大体上可分为含钙（CaO）高的和含钙低（甚至没有）的，它们在激发处理工艺、性能上都会有很大的差别。即使是同种废渣，由于产地、来源不同，组成也有差别，生产工艺和控制就不可能像硅酸盐水泥那么规范。
第四，根据碱胶凝材料的特点，最好要做更仔细的性能实验，以用于小工程和一些有特殊要求的工程中为好，目前还未达到大量推广的程度。
第五，希望有关方面对这种材料的历史和国内外研究、应用的现状作较全面的了解。就国内看，做这方面工作的单位不下30家，且有不少应用的实例试验，但没有像孙教授那么快将其推向产业化。2004年11月曾在南京召开了第一届全国化学激发胶凝材料的研讨会，论文集将于今年9月正式出版，从中可知一斑，这样宣传报道就会更实事求是、更恰当。
阎培渝（清华大学土木系教授 博士生导师）：凝石材料，应该说属于碱激发胶凝材料中的一类，或者范围再大些，属于化学激发胶凝材料中的一类。说凝石能够“终结混凝土时代”是不确切的。新闻报道称凝石为“人造石”。而在土木工程界，混凝土一直被称为“人工石”，为此还专门造了一个汉字：砼，表示人工石。凝石在此借用了混凝土的定义。凝石取代水泥，仍然是用于制备混凝土，怎么可能终结“混凝土时代”？这在逻辑上是矛盾的。混凝土在可以预见的未来一段时间内，仍然是性能优越的大宗结构工程材料，是不可取代的。凝石作为胶凝材料，用于修建地坪、道路，生产混凝土制品等是可以的，但目前不可能完全取代硅酸盐水泥。
就凝石技术目前的情况来看，距大面积推广还有很大距离。这是因为该技术在推广应用以前，首先应提供凝石材料本身的各项性能参数，其次要提供凝石制备的混凝土的各项性能参数，在用于实际工程时，还必须提供凝石混凝土用于各种结构形式时的性能数据。在目前的阶段，这些数据都不具备，因此还有许多工作需要做。
应该说，凝石技术与上世纪五六十年代对碱激发胶凝材料的研究还是有所不同的。根据我们对蓝资公司送来的凝石材料样品所做的的水化热实验，该样品的早期水化放热速率和总放热量不大，这与传统的碱激发胶凝材料的性质有所不同。
目前凝石技术的实验数据资料尚不够完备，凝石材料依据的“仿地成岩”理论仅是一个未经证明其正确与否的假说，反应物与反应产物都没有确认，因此对其下定论为时过早。
徐有邻（中国建筑科学研究院结构所所长、建筑结构设计规范编写组组长）：新产品的出现是好事情，但是对于新产品的认定和推广，首先必须要有大量的实验数据，要有权威部门鉴定报告，而对于标准规范的制定而言，除上述条件外，还必须有第三方见证实验，要有多方实验数据，还要有大量的工程应用实例。只有制定了标准规范才有可能大面积推广应用，因此，从目前该技术所宣传的情况来看，距推广应用还有很长的路要走。[Page]
此外，原国家建材局局长王燕谋也曾就“凝石”问题谈了自己的看法。
注：文章于2005/8/31发表于中国水泥网
王燕谋看“凝石”
众所周知，硅酸盐水泥已有180年生产和使用历史，公认是安全可靠的当代建筑胶凝材料，全世界年产量有20多亿吨，我国年产量已达9亿多吨。然而，长期以来，人们仍在不断寻找性能更好、价格更低、生产时更能节省资源的新型建筑胶凝材料，向硅酸盐水泥发起阵阵挑战，这在社会进步史上是很正常的事，“凝石”研究本身也是无可非议的。
早在20世纪50年代，苏联人首先研究出碱矿渣水泥，此后，其他国家也相继投入力量开发这种水泥。碱矿渣水泥是用磨细粒化高炉矿渣与碱性激发剂配制而成，还可用钢渣、磷渣、粉煤灰和赤泥等部分或全部代替高炉矿渣，作为激化剂的有水玻璃、苛性碱和芒硝等。碱矿渣水泥具有很高强度，3天抗压强度达40—60Mpa，28天抗压强度达70—90Mpa，还有水化热低、抗渗和耐腐蚀性强等特性。这些性能对研究者具有很大吸引力。但是，碱矿渣水泥存在耐久性问题，主要表现在长期抗折强度倒缩，还有干燥收缩大和表面泛碱等问题。五十多年来，碱矿渣水泥由于耐久性问题没有很好解决，虽然已在一些工程上试用，但至今未能在建筑工程上推广。另外，碱性激发剂资源有限，价格较贵，一定程度上也影响了这种水泥的推广应用。目前，各国学者仍在对碱矿渣水泥进行深入研究，我国有些高等学校也在开展这方面工作。
中国建材研究院在1956年开始研究石膏矿渣水泥。这种水泥是由粒化高炉矿渣、硫酸盐激发剂石膏、碱性激发剂石灰或硅酸盐水泥熟料共同磨制而成。石膏矿渣水泥试验室28天抗压强度可达80——90Mpa，生产条件下的28天抗压强度达50——60Mpa，也具有水化热低、抗渗和耐腐蚀性能好等特点；1961年制订出该水泥的部领标准（JC31—61）；20世纪60年代，在武汉、成都和南昌等地进行过批量生产与使用。然而，这种水泥存在凝结慢、养护条件苛刻、性能波动大和大气稳定性差等问题。在武汉钢铁公司一个车间工程的建设中采用了石膏矿渣水泥作梁柱结构，建成后发现其表面起砂严重，大气稳定性差，不得不将该结构件拆除，造成了损失。粒化高炉矿渣是水泥生产的重要资源，用于硅酸盐水泥生产比石膏矿渣水泥更为合算。自20世纪60年代末，石膏矿渣水泥在我国水泥生产的品种系列中，开始逐渐销声匿迹。
20世纪70年代，法国Davidovits教授开发出地土聚合水泥（Geopolymeric Cement）。这种水泥主要由天然或人工硅铝材料、碱性激发剂、促硬剂配制而成，有些情况下配以缓凝剂。硅铝材料主要是偏高岑土，还用的采用矿渣，粉煤灰和其他火山灰质材料等。碱性激发剂主要是碱金属：碱土金属的氢氧化物或氧化物，如NaOH、水玻璃等等。硬化剂采用硅灰、氟硅酸钠和低钙硅比的水化硅酸钙等。据介绍，地土聚合水泥4小时抗压强度能达20 Mpa，28天抗压强度可达100 Mpa；水化热低；收缩小；抗渗透和耐腐蚀性强，还有耐高温性能。在有关报导中看到，这种水泥已在一些特殊工程中试用，如用于耐腐管道、有害废弃物固化、建筑物保护层和抢修工程等等；但尚未在建筑承重结构工程上应用，还没有在建筑工程中推广。看来，地土聚合水泥尚在研究开发之中。据了解，包括中国在内的许多国家的实验室正在开展这方面的科学研究，个别企业已对这种水泥进行商业开发。至于研究与开发前景，是否能完全取代硅酸盐水泥，有待进一步探索研究的结果。
在中国，碱矿渣水泥、石膏矿渣水泥和地土聚合水泥等不采用硅酸盐水泥熟料而配制成的水泥，都统称为无熟料水泥。
根据本人所见到的技术资料，“凝石”是由冶金矿渣、粉煤灰和赤泥等工业副产品与激发剂配制而成，具有高强、高抗渗和耐腐蚀性强等特性，在组成和性能上都类似于上述无熟料水泥。需要特别指出的是，资料表明，“凝石”的试生产时间和试用期较短，尚缺少包括大气稳定性在内的长期耐久性数据。
建筑工程是百年大计，要按50——100年设计，水泥混凝土的长期耐久性十分重要，如果没有足够的耐久性数据，在建筑承重结构工程上绝不允许使用，在建筑工程上也不能推广。
本人认为，如果研究者没有解决“凝石”的长期耐久性问题，这种材料就无法完全取代硅酸盐水泥，就不能在建筑工程上推广。
