國(guó)際工程水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比研究

黃 旭

（中國(guó)水利水電第十工程局有限公司）

1 水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)介紹

美國(guó)通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)文獻(xiàn)主要有：ASTMC150/150M《波特蘭水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，ASTMC595/595M《混合水硬性水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》和ASTMC1157/1157M《水硬性水泥標(biāo)準(zhǔn)性能規(guī)范》。

我國(guó)的現(xiàn)行水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)文獻(xiàn)主要有：GB175《通用硅酸鹽水泥》，GB/T200《中熱硅酸鹽水泥低熱硅酸鹽水泥低熱礦渣硅酸鹽水泥》和GB/T748《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》。

2 水泥的分類(lèi)

通用水泥的分類(lèi)主要有兩種方法：1）按水泥組分進(jìn)行分類(lèi)2）按水泥的性能及用途進(jìn)行分類(lèi)。

不同標(biāo)準(zhǔn)體系所劃分的各類(lèi)型水泥名稱(chēng)存在一定差異，但其水泥組分、混合材料品種及摻量、性能指標(biāo)等均具有可比性。

美標(biāo)ASTMC150《硅酸鹽水泥》按性能及用途劃分為6種基本類(lèi)型和4種引氣型共10種類(lèi)型。6種基本類(lèi)型中包括3種通用型水泥和3種特殊性能水泥。

組分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）基本類(lèi)型 代號(hào) 熟料+石膏石灰石無(wú)機(jī)添加劑有機(jī)添加劑通用型 Ⅰ、ⅠA（引氣型）中抗硫通用型 Ⅱ、ⅡA（引氣型）中抗硫中熱通用型 Ⅱ(MH) 、Ⅱ(MH)A（引氣型）早強(qiáng)型 Ⅲ、ⅢA（引氣型）≥89 ≤5 ≤5 ≤1低熱型 Ⅳ高抗硫型 Ⅴ

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) GB 175《通用硅酸鹽水泥》按混合材料的品種和摻量分為6類(lèi)8個(gè)品種。

組分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）品種 代號(hào) 熟料+石膏 粒化高爐礦渣火山灰質(zhì)混合材料 粉煤灰 石灰石P·Ⅰ 100 - - - -硅酸鹽水泥 P·Ⅱ ≥95 - - - ≤5≥95 ≤5 - - -普通硅酸鹽水泥 P·O ≥80且＜95 ＞5且≤20a -礦渣硅酸鹽水泥P·S·A ≥50 且＜80＞20且≤50b - - -P·S·B ≥30 且＜50＞50且≤70b - - -火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 P·P ≥60且＜80 - ＞20且≤40c - -粉煤灰硅酸鹽水泥 P·F ≥60且＜80 - - ＞20且≤40d -復(fù)合硅酸鹽水泥 P·C ≥50且＜80 ＞20且≤50e

其中，國(guó)標(biāo)GB175主要按水泥組分進(jìn)行分類(lèi)；美標(biāo)ASTMC150主要按水泥性能及用途進(jìn)行分類(lèi)。按水泥組分進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，不同標(biāo)準(zhǔn)的水泥名稱(chēng)雖存在一定差異，但其水泥組分、混合材品種及摻量均具有可比性，特別是當(dāng)混合材品種及摻量相當(dāng)時(shí)，水泥性能具有一定的相似性。按水泥性能及用途進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，水泥在特性指標(biāo)上（水化熱或抗硫酸鹽性）具有可比性。

3 水泥的性能指標(biāo)

3.1 化學(xué)指標(biāo)

水泥化學(xué)指標(biāo)主要包括不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子和堿含量。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)C150、C595對(duì)化學(xué)指標(biāo)的要求最為復(fù)雜，其中對(duì)燒失量、三氧化硫的限制較為細(xì)致，要求也較嚴(yán)，但未規(guī)定氯離子含量要求。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中，GB175所規(guī)定的水泥氯離子含量及P·Ⅰ型水泥不溶物含量要求最為嚴(yán)格，其余水泥化學(xué)指標(biāo)要求比美標(biāo)寬松。

3.2 物理指標(biāo)

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（C150、C595和C1157）對(duì)初凝時(shí)間增加了上限要求≤375min，而未規(guī)定終凝時(shí)間要求，安定性采用壓蒸法，對(duì)部分水泥有細(xì)度要求。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB175、GB200和GB748）對(duì)初凝時(shí)間和終凝時(shí)間均有要求，安定性采用沸煮法，對(duì)部分水泥有細(xì)度要求。

3.3 強(qiáng)度指標(biāo)

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（C150、C595和C1157）未劃分強(qiáng)度等級(jí)，通常對(duì)1d、3d、7d、28d四個(gè)齡期中的 2～3個(gè)齡期抗壓強(qiáng)度有要求，對(duì)強(qiáng)度要求比較寬松。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB175、GB200和GB748）按28d抗壓強(qiáng)度共劃分為有四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)（32.5、42.5、52.5、62.5），按3d強(qiáng)度分為普通型和R型（早強(qiáng)型）兩類(lèi)。通常對(duì)3d、7d、28d三個(gè)齡期中的2～3個(gè)齡期（3d和28d為主）強(qiáng)度有要求。

3.4 特性指標(biāo)

通用水泥特性指標(biāo)主要指水泥水化熱和水泥抗硫酸鹽性能。

水泥的水化熱主要取決于水泥熟料的礦物成分，其中C3A的水化熱最高、放熱速率最快，C3S與C4AF次之，C2S的水化熱最小、放熱速率也最慢。

水泥的抗硫酸鹽性能與水泥的礦物成分和化學(xué)指標(biāo)有直接關(guān)系，通常低 C3A含量的水泥具有較好的抗硫酸鹽性能。

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（C150、C595和C1157）中，C150除對(duì)性能指標(biāo)有限制外，還對(duì)礦物成分和特殊化學(xué)指標(biāo)有限制；C595和C1157僅對(duì)性能指標(biāo)有限制。國(guó)標(biāo)GB200和GB748既有性能指標(biāo)限制，又有礦物成分或特殊化學(xué)指標(biāo)限制。針對(duì)水泥的水化熱及抗硫酸鹽性能，中美標(biāo)準(zhǔn)對(duì)性能指標(biāo)、礦物成分及特殊化學(xué)指標(biāo)的要求，在限制范圍上略有不同外，在理念及方向上是一致的。

4 水泥試驗(yàn)方法

中美水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所涉及或引用的水泥試驗(yàn)方法繁多。對(duì)應(yīng)于水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提出的性能指標(biāo)，中美水泥標(biāo)準(zhǔn)都有相應(yīng)的試驗(yàn)方法。當(dāng)采用不同的試驗(yàn)方法時(shí)，相對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)要求也不盡相同。

4.1 強(qiáng)度試驗(yàn)方法

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相比，在水泥膠砂的水灰比、灰砂比、養(yǎng)護(hù)溫濕度、試件尺寸與數(shù)量、加荷速率等方面均有顯著差異。國(guó)標(biāo)水泥強(qiáng)度的試驗(yàn)方法得出的各齡期抗壓強(qiáng)度均大于美標(biāo) ASTM的各齡期抗壓強(qiáng)度，且存在一定的線(xiàn)性關(guān)系，可作為參考。

4.2 凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)方法

凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)均采用維卡儀測(cè)定法，但中美標(biāo)準(zhǔn)在精度要求及判定條件上存在一定差異。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、初凝時(shí)間的判定條件上與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)存在顯著區(qū)別，對(duì)凝結(jié)時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果會(huì)造成一定影響。

4.3 安定性試驗(yàn)方法

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用沸煮法（雷氏夾法），適用于水泥中的游離氧化鈣（f-CaO）造成的體積安定性。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用壓蒸法（壓蒸膨脹率）檢驗(yàn)水泥安定性，適用于水泥中的氧化鎂（MgO）及游離氧化鈣（f-CaO）造成的體積膨脹。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在氧化鎂（MgO）含量超出標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，通過(guò)壓蒸法（GB/T750）進(jìn)行驗(yàn)證。中國(guó)采用壓蒸法與美國(guó)采用的C151壓蒸法相比較，適用范圍及判定條件存在一定區(qū)別。

4.4 細(xì)度試驗(yàn)方法

中美標(biāo)準(zhǔn)都提供了兩種檢驗(yàn)水泥細(xì)度的方法，即采用篩析法得到的篩余率和采用透氣法得到的比表面積。其中，比表面積是主要的方法。篩析法其方法原理及計(jì)算方法基本一致，但所選用的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸有所不同。采用相同篩孔尺寸條件下，得到的篩分細(xì)度結(jié)果具有可比性。透氣法檢驗(yàn)水泥比表面積，其方法原理及計(jì)算方法基本一致，都要通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)水泥（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上來(lái)測(cè)定比表面積。當(dāng)采用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一致時(shí)，得到的比表面積具有可比性。

5 結(jié)語(yǔ)

美國(guó)通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1157只規(guī)定了水泥的性能指標(biāo)，對(duì)水泥組分、化學(xué)成分和礦物組成沒(méi)有指標(biāo)要求，突破了傳統(tǒng)水泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此的限制，減少了新品種材料在水泥中的應(yīng)用束縛，具有“開(kāi)放性”的特點(diǎn)。其品種涵蓋了ASTMC150和ASTMC595標(biāo)準(zhǔn)中所有一般用途和特殊用途的水泥品種，在美國(guó)三大水泥標(biāo)準(zhǔn)中影響較大且應(yīng)用面較廣，代表了通用水泥標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向，值得中國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)借鑒。