《通用硅酸鹽水泥》標準修訂情況綜述

自1953年我國第一個統一的水泥標準誕生至今，我國通用硅酸鹽水泥標準已經歷了4次修訂。1956年全國統一采用了以蘇聯硬練法為藍本的三大水泥標準，即普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥，該標準確立了我國多品種多標號的水泥產品結構，推動了我國水泥工業的迅速發展；進入70年代以后，我國三大水泥標準的格局已不適應水泥生產的需要。同時采用硬練法不僅在國際上已落后，同時水泥企業也認為這種方法操作復雜，因此中國建筑材料科學研究院水泥所組織了三大水泥標準修訂的科研項目，制定了我國水泥強度檢驗方法GB177-77，即“中國軟練法”，以此為基礎產生了我國五大水泥標準，即硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥，此次標準修訂有效地促進了我國水泥質量的提高；70年代以后我國地方水泥突起，在全國大辦水泥的推動下，我國水泥產量迅速增長，到1990年已達到兩億噸，成為世界水泥第一生產大國，同時隨著我國改革開放的深入，國際貿易量逐年增長，我國水泥出口量日益增加，國外水泥也大量進入我國市場，在交易中我們認識到我國水泥產品質量與國際先進水平相比確實存在差距，為了進一步提高水泥質量，提高我國水泥在國際市場的競爭力，1991年對水泥標準進行了修訂，將硅酸鹽水泥分為I型和II型，I型水泥的各項指標參照ASTM標準，II型水泥指標參照BS標準，此次標準修訂使我國通用水泥產品標準達到國際先進水平，但由于我國水泥強度仍沿用“軟練法”，使我國水泥強度數值與國外標準沒有可比性。隨著全球經濟一體化進程的加速，世界各國對ISO標準的態度發生了根本性改變。特別是70年代中期國際貿易競爭和摩擦加劇，加速“采標”的呼聲越來越高。尤其自1979年國際貿易組織（AATT）近120個成員國簽訂的“技術性貿易壁壘協議”（也稱“標準化守則（TBT）”）中明確規定：“自1980年1月1日起，國際貿易中的商品認證制度以國際標準為依據”。世界各國加快了采用國際標準的步伐，水泥標準也已從分別采用ISO、ASTM、BS三個標準體系的狀態向絕大多數采用ISO標準體系發展。80年代初期世界各國和地區采用美、英和ISO標準體系的基本各占1/3，進入90年代已有半數國家和地區采用了ISO標準體系。在這樣的背景下我國于1996年開始了強度檢驗方法等同采用ISO標準的研究，1999年頒布了以新強度檢驗方法標準為核心的六大通用水泥標準，這標志著我國水泥標準已完全與國際接軌。

　　但在1998～1999年修訂該三項標準時主要是配合我國水泥強度檢驗方法與國際標準接軌，在原92版標準的基礎上只對水泥強度檢驗方法和強度標號進行了修訂，大部分內容維持92版本。因之，現行標準在實施中存在的主要問題有：①品種設置和強度等級不匹配，水泥企業生產的普通硅酸鹽水泥中混合材料摻量超標現象嚴重；②標準中沒有規定混合材摻量檢測方法；③水泥中摻加混合材種類呈現開放狀態；④水泥生產中使用鹽類早強劑等；⑤檢驗規則的可操作性差。

　　因此2004年全國水泥標準化技術委員會按照國家標準化管理委員會的要求對國家標準進行清理整頓時，專家們認為六大通用水泥標準急需修訂，同時參考EN197-1，提出評審結論為GB175、GB1344、GB12958三項標準整合修訂。主要修改內容具體如下。

　　1.修改了不同水泥品種混合材允許摻量水泥中摻加混合材不但能改善水泥的某些性能，還能綜合利用工業廢棄物。我國1953年首次頒布實施的水泥標準中就開始允許在水泥中摻加混合材料，為水泥行業節約資源和綜合利用廢棄物跨出了第一步。上世紀60～70年代中國建材院又對此進行了大量的研究，為新標準制定提供了依據，為我國水泥生產科學合理利用工業廢棄物提供了技術支撐，為我國社會經濟發展作出了巨大貢獻。

　　我國水泥煅燒及粉磨工藝水平的不斷提高，為水泥中多摻混合材料創造了條件，然而混合材摻量的合理與否應當在考慮積極利用工業廢渣的同時，以調整水泥的性能為前提，將性能相近的水泥歸為一類。因此為了確定水泥生產技術水平的提高是否影響了各水泥品種劃分的合理性，標準起草組組織了9家水泥生產企業按地域、窯型、熟料質量選擇熟料樣品和混合材樣品進行混合材摻量與水泥性能關系的研究。

　　研究結果表明，熟料質量的提高只影響水泥性能絕對值的變化，并沒有影響混合材摻量與水泥性能關系的規律，隨著混合材摻量增加水泥性能變化的趨勢與上世紀的試驗研究結論基本一致。當混合材摻量小于20%（礦渣小于35%）時，水泥性能隨混合材品質不同、工況不同，變化規律不盡相同，但絕大多數性能變化相對屬于小幅波動，當混合材摻量超過20%（礦渣超過35%）時，水泥性能開始呈現有規律變化，礦渣摻量大于50%、粉煤灰摻量大于40%、火山灰摻量大于40%，水泥性能變化加劇。

　　因此該標準修訂參照EN197-1的規定，將普通水泥混合材摻量規定為6%～20%，其他品種水泥混合材起始摻量由15%改為21%.對礦渣硅酸鹽水泥，由于其混合材允許摻量范圍大，在此范圍內，水泥性能的變化比較大，特別是礦渣摻量超過50%后，碳化深度急劇增加。因此在參照EN197-1的同時，依據試驗研究結果、考慮水泥生產企業的實際控制情況，將礦渣水泥分為A：21%～50%，B：51%～70%兩類。

　　對火山灰質硅酸鹽水泥，從試驗結果看出，當摻量大于40%后，其各項性能急劇變化。因此本次標準修訂將火山灰質硅酸鹽水泥中混合材的最大允許摻量由50%改為40%. 2.取消普通硅酸鹽水泥中32.5強度等級根據2004年從383家水泥企業抽樣調查發現，在P.O42.5水泥中，混合材料平均摻量為20%，最大達26%；在P.O32.5水泥中，混合材料平均摻量為28%，最大達48%.這導致我國目前P.O32.5強度等級水泥實物質量差別較大：3天強度極差在13MPa左右，最小13.2MPa，最大26.0MPa；28天強度極差在24MPa左右，最小29.8MPa，最大54.0MPa；標準稠度用水量極差8.9%，最小21.5%，最大30.4%.出現水泥企業生產的普通硅酸鹽水泥中混合材料摻量超標現象的客觀原因是：水泥熟料質量的提高及粉磨技術的不斷進步，為水泥中多摻混合材料創造了條件，因此水泥品種設置和強度等級不匹配的問題越來越突出，絕大部分水泥企業按標準規定加入混合材料實際無法生產出32.5等級的普通硅酸鹽，如不突破混合材摻量就肯定是富裕強度很大，甚至超出兩個等級。同時生產水泥熟料需消耗大量資源、能源，還排放大量有害氣體，因此我們希望水泥企業能生產出高品質的水泥熟料，再依據不同工程的需求生產不同品種的水泥。因此本次標準修訂取消普通硅酸鹽水泥32.5強度等級，將水泥品種分為兩個層次，如用戶需要高強度等級的水泥，主要選擇P.I、P.II、P.O；需要低強度等級水泥主要選擇P.S、P.C、P.F、P.P. 3.不允許在復合硅酸鹽水泥中使用?；珶掋t鐵渣及新開辟的混合材料雖然許多水泥產品都允許摻加工業廢渣，但由于GB175、GB1344、GB12958涉及的六大通用硅酸鹽水泥產量占水泥總產量的90%以上，因此在通用硅酸鹽水泥中科學、合理、安全使用工業廢渣對水泥工業節約資源與綜合利用意義重大。

　　我國水泥標準中規定允許摻加混合材料為水泥工業資源節約和綜合利用起到了積極作用，但2004年的抽樣調查表明，復合硅酸鹽水泥中的混合材種類處于不可控制狀態，并且在普通硅酸鹽水泥中也摻加了標準不允許使用的鐵合金渣、錳渣、鋼渣、化鐵爐渣、銻礦渣、硅錳渣、磷渣等。雖然復合硅酸鹽水泥標準的制定為綜合利用工業廢棄物起到了積極的作用，但現行標準明確規定新開辟的混合材料正式啟用必須經過建筑材料行業主管部門批準，而國家建材工業局已撤消，這樣的規定形同虛設，根本無法實施。目前復合硅酸鹽水泥在通用水泥中所占比例逐年增加，而用于水泥生產中的工業廢棄物種類和安全性無法控制的問題非常突出，因此此次標準修訂暫時取消了粒化精煉鉻鐵渣、?；鲡}液態渣、?；妓劂t鐵渣、粒化高爐鈦礦渣等混合材料在復合硅酸鹽水泥中的使用及附錄A.今后新開辟工業廢渣的綜合利用應本著科學、合理、安全的原則，在充分科學研究的基礎上一方面不斷完善用于水泥中工業廢渣標準體系，另一方面對于量大、面廣、來源穩定、經試驗驗證對人體無害、有利于調整水泥性能的工業廢渣還可以納入通用硅酸鹽水泥標準。

　　4.增加Cl-限量的要求由于水泥混凝土中Cl-含量會引起鋼筋銹蝕，從而導致混凝土開裂破壞。而目前水泥生產中出現了假借助磨劑之名摻入鹽類外加劑的現象，因此本次標準修訂在限制助磨劑用量不超過0.5%的同時增加了Cl-限量要求，其限量（水泥中的Cl-含量小于0.06%）是參照混凝土設計應用規范確定的。但不確定增加氯離子含量要求是否會影響水泥企業的正常生產。為此我們在全國范圍內及重點地區進行調研，調查結果顯示，水泥中的Cl-含量除一家為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%之間。因此在正常情況下，水泥Cl-主要來源于原料，但由于原料中氯在熟料燒成過程中大部分揮發，殘留Cl-含量很少，所以如果水泥中Cl-含量較高，主要源于使用的各種外加劑。

　　5.增加45μm方孔篩篩余要求作為選擇性指標檢測水泥細度的作用是通過細度的變化調整水泥粉磨工藝參數，進而控制水泥產品的質量，是一個工藝性控制參數或指標。由于我國水泥工業起步晚、工藝落后，粉磨細度粗，同時為了防止非粉磨原因造成的大顆粒進入成品，影響水泥的使用，我國在通用水泥產品標準中規定了80μm篩余的技術指標，并沿用至今。但隨著我國水泥裝備的進步、粉磨技術的提高，細度的作用應由產品質量保證向產品質量控制轉變。

　　調研表明，我國實物水泥80μm篩余基本小于5%，甚至接近0，已處于水泥顆粒分布的末端，偏離RRB直線，失去反映水泥顆粒組成的作用，對磨機工況的反映不再敏感，因此80μm篩余無論從保證產品質量的角度，還是從調整粉磨工藝參數、控制水泥性能的角度都失去了它應有的作用。從國外先進國家標準及國內外資企業的實際生產控制的調研表明：細度（篩析法）試驗用篩孔向與性能相關性較好的45μm或32μm發展。因此本標準將引導企業采用45μm方孔篩篩余對水泥性能進行控制。但考慮45μm方孔篩篩余檢驗方法實施時間較短，因此標準中規定硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥以比表面積表示且不小于300m2/kg；火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥以篩余表示，仍保留80μm方孔篩篩余不大于10%，但增加45μm方孔篩篩余不大于30%，水泥生產企業可以兩者選其一。

　　6.增加了選擇水泥組分試驗方法的原則和定期校核要求水泥組分是水泥品種的界定條件，因此各國標準中都明確規定了水泥的混合材品種和摻量。我國現行標準中規定了不同品種水泥混合材的摻加量并明確混合材摻量超過允許摻量為不合格品，但標準中沒有明確測混合材摻加量的測定方法，從而引起了廣泛爭議。

　　但在國際上，即使有組分測定方法標準的歐洲也沒有在產品標準中引用《水泥組分測定方法》，而是由生產者自選合適的方法進行組分的檢測，這表明通過某個方法直接測定水泥組分存在一定困難。

　　為了解決水泥組分的測定問題，中國建筑材料科學研究總院對水泥組分的定量測定方法進行了研究并對GB12960《水泥組分的定量測定》標準進行了修訂。盡管通過增加基準法、不同窯型采用不同統計公式及混合材校準等方式在一定程度上提高了檢測方法的準確性，但檢測方法仍然有局限性，特別是不能解決混合材品種（及活性、非活性）的判斷問題。

　　我國水泥企業上世紀五、六十年代就開始進行水泥組分的測定工作，其中礦渣摻量用還原值法進行測定。2005年第2期《水泥》刊登了《水泥中混合材摻量測定方法的選擇》的文章，文中介紹各種測定混合材摻量的方法，有幾個方法經試驗具有相當高的準確性。可以看出，對某個企業而言，選擇適宜的方法準確測定水泥組分并不困難。

　　因此，本標準參照EN197-1、EN197-2和ASTMC595的規定，由生產者按GB/T12960或選擇準確度更高的方法定期進行水泥組分的校核、測定。為保證組分測定結果的準確性，生產者應采用適當的生產程序和適宜的方法對所選方法的可靠性進行驗證，并將驗證的方法形成文件。

　　全國水泥標準化技術委員會已于2006年8月24～26日在內蒙古呼和浩特市召開了《通用硅酸鹽水泥》國家標準審查會，與會代表認為本次標準修訂采納了國外先進國家標準中科學、合理的內容，同時結合國內水泥生產、使用的實際情況，適時地取消了P.O32.5水泥品種，增加了對Cl-限量的要求，參照國外標準增加了水泥組分應定期校核的內容，使修訂后的標準更加科學、合理，有利于標準的推廣實施，通用水泥標準的實施將有利于進一步規范水泥的生產和應用。