通用硅酸盐水泥标准修订情况综述_W

1、中国水泥 圆园园6.9 标准法规 RULE & STANDARD叶通用硅酸盐水泥曳标准修订情况综述 颜碧兰 袁 江丽珍 袁 肖忠明 袁 刘晨 袁 王昕渊中国建筑材料科学研究总院袁 北京 100024冤 开放状态； （4） 水泥生产中使用盐类早强剂等； （5） 检验规则的可操作性等。 因此在2004年全国水泥标准化技术委员会按照国家标准化管理委员会的要求对水泥国家标准进行清理整顿时，专家们提出六大通用水泥标准亟需修订，同时参考EN197-1，提出评审结论为 GB175、GB1344、GB12958 三项标准整合修订。 中国建筑材料研究院自此开始进行标准修订的各项工作，如国外水泥标准的调研、专题研

2、讨、在全国范围内以函调的方式调查水泥生产的实际状况和征求标准修订的意见（包括水泥用户）、组织水泥企业和质检站围绕水泥熟料质量提高、C3S含量提高后，混合材掺量对水泥性能的影响进行试验验证、进行GB/T 12960水泥组分的定量测定的研究和修订。 在以上工作的基础上，起草单位提出了通用硅酸盐水泥标准征求意见家的通用水泥所允许掺加的混合材就矿渣、粉煤灰、火山灰等三种常用人工或天然混合材， 石灰石多作为辅助的性能调节型材料； （2） 各国水泥标准中基本都允许掺加05%的混合材，只是名称不同； 混合材掺量大于6%后，各国的混和材料的掺量区别各不相同，但基本都是依据性能表现进行适当的划分； （3） 在名

3、称上，各国都有自己的冠名方法。 2.Cl谣限量的规定 各国对Cl限量的规定如下： （1） 欧洲：所有品种水泥Cl含量小于0.1%，但对于用于预应力混凝土时，应严格控制； （2） 日本：普通硅酸盐水泥（相当于中 国的 PI、PII 型 水 泥） 小 于 0.035%，早强、超早强、中热、低热、抗硫酸盐硅酸盐水泥小于0.02%，其他品种没有规定； （3） 其他国家没有规定。 从标准规定的指标来看，欧洲比较宽松，但其规定了所有的品种；日本比较严格， 但对大掺量混合材的水泥品种没有规定。 3.细度控制 日本、欧洲、美国等国家标准中关 于细度的规定有以下三个共同点： （1） 没有规定具体的技术指标； （

4、2） 未掺加混合材或能用比表面积真实体现粉磨细度的水泥用比表面积进行控制，而大掺量混合材或不能用比表面积真实体现粉磨细度的水泥用筛余进行控制； （3） 细度（筛析法）控制用筛孔向与性能相关性好的45滋m或32滋m发展。 4.组分测定规定 从美国、日本、欧洲标准中对组分一尧立项背景 自1953年我国第一个统一的水泥标准诞生至今，我国通用硅酸盐水泥标准已经历了4次修订。1956年全一采用了以苏联硬练法为蓝本的我国三大水泥标准，即普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥，该标准确立了我国多品种多标号的水泥产品结构，推动了我国水泥工业的迅速发展；1977年在大量试验研究的基础上产生了我国五大

5、水泥标 准，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥；1991年对水泥标准进行了修订，将硅酸盐水泥分为I 型和II型，I型水泥的各项指标参照ASTM 标准，II 型水泥指标参照BS标准，此次标准修订使我国通用水泥产品标准达到国际先进水平；由于我国水泥强度仍沿用“软练法”，使水泥强度数值与国外标准没有可比性，因此1996年我国开始了强度检验方法等同采用ISO标准的研究，1999年颁布了以新强度检验方法标准为核心的六大通用水泥标准，这标志着我国水泥标准已完全与国际接轨。 在19981999年修订该三项标准时主要是配合我国水泥强度检验方法与国际标准接轨，在原

6、92版标准的基础上只对水泥强度检验方法和强度标号进行了修订，大部分内容维持92版本。现行标准在实施中存在的主要问题有： （1） 品种设置和强度等级不匹配，水泥企业生产的普通硅酸盐水泥送审稿并于2006年8月24日通过全国水泥标准化技术委员会的审查。 二尧先进国家标准的调研和分析 关于国内外标准的对比分析，我们已在中国水泥2005年第5、6期上发表， 在此只针对征求意见中比较集中的问题，结合先进国家的产品标准进行分析。 1.水泥品种及混合材掺量 国外先进国家（欧洲、德国、美国、日本、韩国）水泥品种和名称以及各品种水泥中的混合材掺量都不相同。但从中也可以看出如下几个共同点： （1） 除中国的复合硅

7、酸盐水泥中 中混合材掺量现象严重； （2） 标准中没有规定混合材掺量检测方法； 水泥中掺加混合材种类呈现 14 中国水泥 圆园园6.92006.9 悦匀陨晕粤 悦耘酝耘晕栽 测定的规定可以得知： （1） 各国都没有明确规定采用统一的组分检测方法， 即使有组分测定方法的欧洲也没有规定，这表明采用一个方法在大范围内准确测定水泥组分存在不足； （2） 各国都要求生产者按标准的规定进行混合材的使用和掺加， 同时应对生产过程中的混合材掺量进行校核、检测； （3） 有必要时明示混合材的种类和掺量。 情况进行分析，结果见表2。 统计结果可以看出，立窑厂利用的废渣种类最多，水泥混合材的掺加情况也最复杂。各省主

8、要的混合材种类与当地工业废渣密切相关，如贵州省的水泥厂掺加冶金工业废渣较多，浙江省以火山灰质混合材料为主。 3.不同窑型熟料质量调研情况 不同窑型生产熟料的矿物组成、强度情况见表3。从结果看出，不同窑型的 C3S、3天、28天抗压强度分布基本相同； 平均结果随立窑湿法、中空、立 波尔窑新型干法窑逐渐升高，但相差不大；极差则随新型干法窑湿法、中空、立波尔窑立窑增大。 据，为我国水泥生产科学合理利用工业废弃物提供了技术支撑，为我国社会经济发展作出了巨大贡献。 随着我国水泥煅烧及粉磨工艺水平的不断提高，为水泥中多掺混合材料创造了条件，然而混合材掺量的合理与否在考虑积极利用工业废渣的同时，应以调整水泥

9、的性能为前提，将性能相近的水泥归为一类。因此为了确定水泥生产技术水平的提高是否影响了各水泥品种划分的合理性，标准起草组组织了9 家水泥生产企业按地域、窑型、熟料质量选择熟料样品和混合材样品进行了混合材掺量与水泥性能关系的研究。 研究结果表明，熟料质量的提高只影响水泥性能绝对值的变化，并没有影响混合材掺量与水泥性能关系的规律， 随着混合材掺量增加，水泥性能变化的趋势与上世纪的试验研究结论基本一致。当混合材掺量小于20%（矿渣小 于35%）时，水泥性能随混合材品质不 同、工况不同变化规律不尽相同，但绝大多数性能变化相对属于小幅波动， 当混合材掺量超过20%（矿渣 超过 35%）时，水泥性能开始呈现

10、有规律变 三尧全国调研情况 为了能够摸清目前我国水泥生产的实际情况以及广泛征求对通用硅酸盐水泥标准修订的意见建议，起草单位于2004年在全国范围内发出了上千封调查函，最终在省建材产品质量监督检验站的协助下收到回函387份，回函的情况表明，调研结果还是比较有代表性， 现将与标准修订有关的情况统计如下： 1. 水泥品种分布情况（表） 我国水泥生产和使用主要以普通32.5强度等级水泥和普通42.5强度等级水泥为主，两项合计占69%，复合、矿 渣、粉煤灰、火山灰水泥也主要以32.5 强度等级水泥为主。 2. 混合材掺加量情况 2004年从383家水泥企业抽样调查表明，在PO 42.5水泥中，混合材料平

11、均掺量为20%，最大达26%；在PO 32.5水泥中，混合材料平均掺量为28%，最大达48%。因此我国普通硅酸盐水泥中混合四尧主要修改内容及说明 1.修改了不同品种混合材允许掺量 水泥中掺加混合材不但能改善水泥的某些性能，还能综合利用工业废弃物。我国1953年首次颁布实施的水泥标准中就开始允许在水泥中掺加混合材料，从而为水泥行业节约资源和综合利用废弃物跨出了第一步， 上世纪60 70年代中国建材院又对此进行 了大量的研究，为标准制订提供了依 材是普遍现象，这种现象导致我国目前普通32.5强度等级水泥实物质量差别较大：3天强度极差在13MPa左右，最小13.2MPa，最大26.0MPa；28天强

12、度极差在24MPa左右，最小29.8MPa，最大 54.0MPa；标准稠度用水量极差8.9%，最小21.5%，最大30.4%；80m筛筛余极差6.6%，最小0.3%，最大6.9%，平均 4%； 比表面积最小261m2/kg，最大 433m2/kg，平均371m2/kg。 3. 掺入水泥中的混合材种类 由于调研统计样本较多，在 这里选取某个省市在水泥中使用混合材的调研 2006.9 悦匀陨晕粤 悦耘酝耘晕栽 15水泥品种 P窑I/P窑域42.5 P窑I/P窑域52.5 P窑O32.5 P窑O42.5 P窑O52.5 比例渊%冤 5 3 42 27 1 水泥品种 P窑C32.5 P窑C42.5 P

13、窑S32.5 P窑S42.5 P窑P32.5 比例渊%冤 13 1 7 1 1 窑型 企业数量尧占总量比例 水泥品种 混合材品种 立窑 23袁72豫 其中院22家生产P窑O32.5水泥袁5家生产P窑O42.5水泥 铁合金渣尧水炉渣尧锰渣尧煤矸石尧锑矿渣尧硅锰渣尧粉煤灰尧磷渣尧锅炉渣尧粒化高炉磷渣尧炉渣尧矿渣尧石灰石尧石粉尧煤渣尧沸石 湿法窑 4袁12% 主要生产普通水泥袁1 家生产P窑C水泥 铁合金渣尧粉煤灰尧砂岩尧矿渣尧石灰石 新 型 干法窑 5袁16% 生产P窑O32.5和P窑O42.5粉煤灰尧粒化高炉矿渣尧铁合金渣尧石灰石尧其他 一般旋窑 1袁3% 生产P窑O和P窑C水泥 炉渣尧石灰石尧

14、铁合金炉渣 窑型 工艺线数 矿物组成渊%冤 抗压强度渊MPa冤 C3S C2S C3A C4AF 3d 28d 立窑 224 51.59 18.86 8.26 12.97 29.0 52.4 湿法中空立波尔 60 54.53 19.84 8.13 12.26 27.8 55.6 新型干法 81 55.22 21.04 7.95 10.87 29.0 56.6 中国水泥 圆园园6.9 标准法规 RULE & STANDARD硅酸盐水泥中混合级水泥主要选择PS、PC、PF、PP。 3.不允许在复合硅酸盐水泥中使用粒化精炼铬铁渣及新开辟的工业废渣 虽然许多水泥产品都允许掺加工业 废 渣， 但 由于

15、GB175、GB1344、GB12958涉及的六大通用硅酸盐水泥产量占水泥总产量的90%以上，因此在通用水泥中科学、合理、安全使用工业废渣对水泥工业节约资源与综合利用意义重大。 我国水泥标准为水泥工业资源节约和综合利用起到了积极作用， 但2004年的抽样调查表明，复合硅酸盐水泥中的混合材种类处于不可控制状态，并且在普通硅酸盐水泥中也掺 加了标准不允许使用的铁合金渣、锰 材料掺量现象的客观原因是：水泥熟料质量的提高及粉磨技术的不断进步，为水泥中多掺混合材料创造了条件， 因此水泥品种设置和强度等级不匹配的问题愈来愈突出， 绝大部分水泥企业按标准规定加入混 合材料实际是无法 图1 我国不同窑型生产熟

16、料强度情况 化，矿渣掺量大于50%、粉煤灰掺量大于40%、火山灰掺量大于40%后水泥性能变化加剧。 因此本标准修订在试验验证的基础上参照EN197-1的规定，将普通水泥混合材掺量规定为6%20%。其他品种 水泥混合材起始掺量由15%改为21%。对于矿渣水泥而言，由于其混合材允许掺量范围大，在此范围内，水泥 性能的变化比较大，特别是矿渣掺量 超过50%后，碳化深度急剧增加。因此 根据试验研究结果，参照EN197-1的 同时考虑水泥生产企业的实际控制情况，将矿渣水泥分为A：2150%， B：5170%二类。将火山灰水泥中 火山灰质混合材的最大允许掺量由50%改为40%。 2. 取消普通硅酸盐水泥中

17、32.5强度等级 根据我院2004年从383家水泥企业抽样调查表明，在PO 42.5水泥中， 混合材料平均掺量为20%， 最大达26%；在PO 32.5水泥中，混合材料平均掺量为28%，最大达48%。这导致我国目前PO 32.5强度等级水泥实物质量差别较大：3天强度极差在13MPa左右，最小13.2MPa，最大26.0MPa；28天强度 极差 在 24MPa 左右 ， 最小29.8MPa，最大54.0MPa；标准稠度用水量极差8.9%， 最小21.5%， 最大 30.4%；80m筛筛余极差6.6%，最小 0.3%，最大6.9%，平均4%；比表面积最小261m2/kg，最大433m2/kg，平均

18、 371m2/kg。出现水泥企业生产的普通 生产出32.5等级的普通硅酸盐水泥，如不突破混合材掺量就肯定是富裕强度很大，甚至超出二个等级。 由此可以看出：（1）矿渣掺量35%时也能满足PO 42.5 的要求， 掺量15%时可以达到PO 52.5的要求；（2）粉煤灰、火山灰掺量15% 满足PO 42.5的要求，掺量20%时大部分满足； 因此无论普通水泥混合材允许掺量是15%还是20%，要生产32.5等级 水泥，混合材都会超出限量。同时水泥熟料生产需消耗大量资源、能源，还排放大量有害气体，因此我们希望水泥企业能生产出高品质的水泥熟料， 再通过混合材料品种和掺量调整水泥性能满足不同工程的需求。因此本

19、次标准修订取消普通硅酸盐水泥32.5 强度等级， 将水泥品种分为两个层次，如用户需要高强度等级的水泥主 要选择PI、PII、PO；需要低强度等 渣、钢渣、化铁炉渣、锑矿渣、硅 锰渣、 磷渣等。虽然复合硅酸盐水泥标准的制定为综合利用工业废弃物起到了积极的作用，但现行标准明确规定新开辟的混合材料正式启用必须经过建筑材料行业主管部门批准，而国家建材工业局已撤消，这样的规定已形同虚设，根本无法实施。目前复合硅酸盐水泥在通用水泥中所占比例逐年增加，而用于水泥生产中的工业废弃物种类和安全性无法控制的问题非常突出，因此此次标准修订暂时取消了粒化精炼铬铁渣、粒化增钙液态渣、粒化碳素铬铁渣、粒化高炉钛矿渣等混合

20、材料在复合硅酸盐水泥中的使用及附录A。今后新开辟工业废 渣的综合利用应本着科学、合理、安 16 中国水泥 圆园园6.9矿渣 0% 15% 20% 35% 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 34.8 63.5 31.6 61.2 28.5 56.2 21.7 50.0 29.6 56.5 26.1 55.8 26.0 57.4 20.0 54.8 28.9 57.7 25.5 57.1 23.9 56.5 19.5 55.3 / / 26.3 57.7 23.6 57.2 20.0 55.9 火山灰 粉煤灰 0% 15% 20% 0% 15% 20% 3d 28d 3d 2

21、8d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 34.3 63.5 28.4 52.3 25.6 49.2 34.8 63.5 29.6 58.0 15.5 55.3 30.2 62.2 29.8 55.0 26.8 51.7 28.7 58.1 25.8 55.9 22.8 52.7 41.8 56.2 33.4 45.2 23.3 32.9 30.2 62.2 26.5 58.7 21.8 51.8 / / / / / / 35.4 57.3 30.2 54.3 19.9 43.3 2006.9 悦匀陨晕粤 悦耘酝耘晕栽 全的原则，在充分科学研究的基础上一方面不断完善用于水泥

22、中工业废渣标准体系，另一方面对于量大、面广、来源稳定经试验验证对人体无害、有利于调整水泥性能的工业废渣还可以纳入通用硅酸盐水泥标准。 4. 增加氯离子限量的要求 由于水泥混凝土中氯离子含量会引起钢筋锈蚀，从而导致混凝土开裂破坏。而目前水泥生产中出现了假借助磨剂之名掺入盐类外加剂的现象， 因此本次标准修订在限制助磨剂用量不超过0.5%的同时增加了氯离子限量要求，其限量（水泥中的Cl-含量小于0.06%）是参照混凝土设计应用规范确定。但增加氯离子含量要求是否会影响水泥企业的正常生产？为此我们在全国范围内及重点地区进行了调研， 由于我国水泥和熟料没有要求进行Cl- 检测，因此在本次调研回函中能提供熟

23、料和水泥中Cl-含量的企业仅有20来家，Cl-来源为原燃料和混合材，且不同的地区来源不同。调查结果显示，水泥中的Cl-含量除一家为0.07%外，其余均在0.04%以下；而熟料中的Cl-含量多集中在0.02%0.045%之间。因此在正常情况下，水泥中氯离子主要来源于原料，但由于原料中氯在熟料烧成过程中大部分挥发，残留氯离子含量很少，所以如水泥中氯离子含量较高，主要源于使用的各种外加剂。然而对于水泥中的Cl-含量小于0.06%的指标，水泥使用部门的专家提出应再严些，但考虑到此项技术指标已经严于欧洲标准，同时目前水泥行业正在积极推行水泥窑协同处置固体废弃物， 因此在标准中规定Cl-含量小于0.06%

24、的同时加注说明：“当有特殊要求时，该指标由买卖双方协商确定”，这样既能够保证水泥混凝土的耐久性，又为水泥生产协同处置固体废弃物保留了合理的空间。 控制参数或指标。由于我国水泥工业起步晚、工艺落后，粉磨细度粗，同时为了防止非粉磨原因造成的大颗粒进入成品，影响水泥的使用，我国在通用水泥产品标准中规定了80m筛余的技术指标，并沿用至今。但随着我国水泥装备的进步、粉磨技术的提高，细度的作用应由产品质量保证向产品质量控制转变，同时考虑细度实际为工艺性控制参数，因此在标准中细度要求作为选择性指标。 调研表明，我国实物水泥80m 筛余基本小于5%，甚至接近0，已处于水泥颗粒分布的末端，偏离RRB直 线，失去

25、反映水泥颗粒组成的作用， 对磨机工况的反映不再敏感， 因此80m筛余无论从保证产品质量的角 度，还是从调整粉磨工艺参数、控制水泥性能的角度都失去了它应有的作用。从国外先进国家标准及国内外资企业的实际生产控制的调研表明： 筛余控制向与性能相关性的细颗粒发展。同时水泥细度与水泥性能相关性研究表明45m筛余与水泥性能有着良好的相关性，因此本标准将引导企业采用45m方孔筛筛余对水泥性能进行控制。但考虑45m方孔筛筛余检验方法实施时间较短，因此标准中规定硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以 比 表 面积 表 示 且 不 小 于300m2/kg；火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，仍保留80m方孔筛筛余不大于10%，但增加45m方孔筛筛余不大于30%。水泥生产企业可以两者选其一。 6.增加了选择水泥组分试验方法 的原则和定期校核要求 水泥组分是水泥品种的界定条件， 因此各国标准中都明确规定了水泥的混合材品种和掺量。我国现行标准中规定了不同品种水泥混合材的掺加量并明确混合材掺量超过允许掺量为不合格品， 但标准中没有明确测混合材