常用硅酸鹽水泥

常用硅酸鹽水泥第1頁/共52頁

在1998~1999年修訂GB175、GB1344、GB12958三項標(biāo)準(zhǔn)時，主要是配合我國水泥強(qiáng)度檢驗方法與國際接軌，在原92版標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上只對水泥強(qiáng)度檢驗方法和強(qiáng)度標(biāo)號進(jìn)行了修訂，大部分內(nèi)容維持了92版標(biāo)準(zhǔn)。這樣現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在實施中一些問題就顯現(xiàn)出來，針對這些問題，中國建材院水泥新材所于2004年開始修訂水泥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已完成報批稿。第2頁/共52頁現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在使用中出現(xiàn)的問題1、關(guān)于三項標(biāo)準(zhǔn)的整合

GB175-1999\GB1344-1999\GB12958-1999

按照國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會對國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清理整頓的要求，同時參考?xì)W洲水泥標(biāo)準(zhǔn)EN197-1：2000《通用波特蘭水泥》，此次修訂將三項標(biāo)準(zhǔn)合并為一個標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)稱為通用硅酸鹽水泥。2、關(guān)于定義和組成按照GB/T1.1-2000《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則》的要求，定義中不能包含要求，水泥組分的含量不能在定義中體現(xiàn)。第3頁/共52頁3、關(guān)于普通硅酸鹽水泥的名稱及取消普通32.5水泥的理由

我國普通硅酸鹽水泥是五十年代初學(xué)習(xí)蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)而得名的。由于普通硅酸鹽水泥性能是硅酸鹽熟料起主導(dǎo)作用，混合材起輔助作用，而少量的混合材對于節(jié)能、環(huán)保等方面有明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益，其使用量約占70%。近幾年來，新型水泥生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展，水泥熟料質(zhì)量的不斷提高，粉磨技術(shù)的不斷進(jìn)步，為水泥中多摻混合材第4頁/共52頁

創(chuàng)造了條件，因此水泥品種設(shè)置和強(qiáng)度等級不匹配的問題愈來愈突出，絕大部分水泥企業(yè)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定加入混合材實際是無法生產(chǎn)出32.5等級的普通水泥，如果不突破混合材摻量就肯定是富裕強(qiáng)度很大，甚至超出二個強(qiáng)度等級，由于水泥產(chǎn)品附加值很低，這樣一來水泥企業(yè)損失很大。根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，生產(chǎn)P.O42.5水泥，最大混合材摻加量可以達(dá)到26%，平均水平20%；生產(chǎn)P.O32.5水泥，最大混合材摻量可以達(dá)到48%，平均28%。

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因此強(qiáng)度等級與混合材摻量不匹配也是我國普通水泥混合材使用混亂的主要原因。同時，生產(chǎn)水泥熟料需要消耗大量資源、能源，還排放大量有害氣體，因此我們希望水泥企業(yè)能生產(chǎn)出高品質(zhì)的水泥熟料，再依據(jù)不同工程的需要生產(chǎn)不同品種的水泥。第6頁/共52頁4、關(guān)于混合材種類及允許摻量

確定通用硅酸鹽水泥允許使用混合材的原則：1）保證水泥質(zhì)量；2）有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的管理；3）混合材量大、面廣；4）對人體無害。部分水泥的混合材摻量進(jìn)行了調(diào)整，具體見標(biāo)準(zhǔn)。第7頁/共52頁5、關(guān)于石膏種類增加了混合石膏。6、關(guān)于助磨劑用量

1%改為0.5%7、關(guān)于技術(shù)指標(biāo)的一些調(diào)整。

第8頁/共52頁標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容

1本標(biāo)準(zhǔn)與歐洲水泥標(biāo)準(zhǔn)ENV197-1：2000《通用波特蘭水泥》的一致性為非等效。

2標(biāo)準(zhǔn)的全文強(qiáng)制改為條文強(qiáng)制。如：堿含量、細(xì)度作為選擇性指標(biāo)。

3增加了通用硅酸鹽水泥的定義。定義：以硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏、或/和混合材料制成的水硬性膠凝材料。第9頁/共52頁

4將組分與材料合并為一章原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第4章，本版第4章。

4.1普通硅酸鹽水泥中“摻活性混合材料時，最大摻量不超過15%。其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替”改為“活性混合材料摻加量為＞5%且≤20%”，其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%且符合本標(biāo)準(zhǔn)4.2.5條的窯灰或不超過水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)4.2.3條的非活性混合材料代替?！?/p>

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4.2將礦渣硅酸鹽水泥中礦渣摻加量由“20%~70%”改為“＞20%且≤70%”，并分為A型和B型。A型礦渣摻量＞20%且≤50%。代號P.S.A；B型礦渣摻量＞50%且≤70%，代號P.S.B；

4.3將火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻量由“20%~50%”改為“＞20%且≤40%”；

4.4將復(fù)合硅酸鹽水泥中混合材料總摻加量由“應(yīng)大于15%，但不超過50%”改為“＞20%且≤50%”4.5材料中增加了?；郀t礦渣粉；第11頁/共52頁

4.6取消了復(fù)合硅酸鹽水泥中允許摻加?；珶掋t鐵渣、?；鲡}液態(tài)渣、?；妓劂t鐵渣、粒化高爐鈦礦渣等混合材料及符合附錄A新開辟的混合材料，并將附錄A取消；說明：

1我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了不同品種水泥混合材料的摻加量超過允許摻量為不合格品，但標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確混合材料摻加量的測定方法，從而引起了廣泛的爭議。

2混合材摻量作為合格判定項目產(chǎn)生第12頁/共52頁的歷史背景在GB175-1999和GB1345-1999標(biāo)準(zhǔn)中，不合格品判定條款中規(guī)定“凡水泥細(xì)度……或混合材摻加量超過最大限量時……為不合格品”。這一條款產(chǎn)生于1984年。當(dāng)時我國剛剛進(jìn)行改革開放，水泥年產(chǎn)量接近14000萬噸，嚴(yán)重供不應(yīng)求。為了滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要小水泥工業(yè)得到了很大的發(fā)展，但多數(shù)立窯熟料質(zhì)量差，生產(chǎn)水泥時大都需要依靠摻混合材來改善水泥的安定性，針對這一情況為了防止水泥中混合材的超標(biāo)，1984年修訂時將混合材超量作為水泥不合格判定依據(jù)之一。第13頁/共52頁

當(dāng)時既沒有可供全國統(tǒng)一使用的混合材測定方法標(biāo)準(zhǔn)，也沒有在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗方法，然而標(biāo)準(zhǔn)實施后并沒有出現(xiàn)如今的問題，主要是當(dāng)時政府對企業(yè)具有無可代替的管束力，只要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，行業(yè)主管部門就可以通過行政手段、或制定條例、規(guī)程對企業(yè)進(jìn)行干預(yù)，所以這一規(guī)定對保證我國水泥質(zhì)量，促進(jìn)水泥質(zhì)量提高起到了重要作用。在今天行業(yè)主管職能只限于宏觀調(diào)空的情況下來執(zhí)行這一規(guī)定，確實存在沒有統(tǒng)一方法的困難，雖然各地技術(shù)監(jiān)督部門為了查處水泥中混合材摻量超標(biāo)問題，采取自選

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測試方法、指定檢測機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果作為合格判定、甚至處罰的依據(jù)。但由于缺乏執(zhí)法的依據(jù)，受罰水泥企業(yè)并不服氣，而且抱怨很多。因此這一規(guī)定已經(jīng)不在適應(yīng)我國當(dāng)前的實際情況，應(yīng)該進(jìn)行修訂。

3混合材對水泥性能的影響世界各國對通用水泥品種的劃分都是以水泥中混合材品種變化和摻加量多少來規(guī)定的。這是由于混合材品種和摻加量的變化，會對水泥的性能產(chǎn)生影響。第15頁/共52頁

同一種混合材，摻量對水泥性能的影響是漸變的，相同種類的混合材對水泥性能的影響在品質(zhì)內(nèi)涵或影響程度上存在較大的差別，正因為可以摻入不同特性的混合材來調(diào)整硅酸鹽水泥的性能，使得硅酸鹽水泥具有更廣泛的性能特點和更廣泛的適用范圍。為了合理使用具有不同性能特點的水泥，世界各國標(biāo)準(zhǔn)都把混合材引起性能變化范圍基本相同的水泥劃分為一個品種。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的品種劃分，基本上是建立在上世紀(jì)六十年代和七十年代的試驗基礎(chǔ)上.第16頁/共52頁3.1礦渣摻量與強(qiáng)度的關(guān)系第17頁/共52頁

摻加礦渣混合材料對于混合粉磨和分別粉磨的變化規(guī)律一致。對于3天、7天抗壓強(qiáng)度，隨摻量增加呈明顯下降趨勢，只是在摻量大于50%后，強(qiáng)度下降幅度略微緩和；而對于28天抗壓強(qiáng)度，隨摻量增加呈下降趨勢，但摻量大于35%后強(qiáng)度下降幅度更為明顯。礦渣摻量大于50%后性能變化加劇。代號熟料+石膏礦渣礦渣硅酸鹽水泥P·S·A

≥50且＜80>20且≤50b

P·S·B

≥30且＜50>50且≤70b

第18頁/共52頁3.2粉煤灰摻量與水泥性能關(guān)系第19頁/共52頁

強(qiáng)度試驗結(jié)果，當(dāng)摻量小于15%時，強(qiáng)度略呈下降趨勢，摻量大于20%后，強(qiáng)度隨摻量的增加呈明顯下降趨勢。20%是一個轉(zhuǎn)換區(qū)間，3天特別明顯。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗結(jié)果基本為隨摻量的增加而線性增大。水泥性能隨著粉煤灰摻量的增加會發(fā)生持續(xù)的變化；當(dāng)粉煤灰摻量小于20%時，水泥性能隨粉煤灰不同變化規(guī)律不盡相同，但絕大多數(shù)性能變化相對屬于小副波動；第20頁/共52頁

當(dāng)粉煤灰摻量在20%~40%時，水泥性能開始呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，變化幅度隨粉煤灰不同有明顯差別。粉煤灰摻量大于40%后性能變化加劇。代號熟料+石膏粉煤灰粉煤灰硅酸鹽水泥

P·F≥60且＜80>20且≤40第21頁/共52頁3.3火山灰摻量與性能關(guān)系第22頁/共52頁

強(qiáng)度隨火山灰摻量的增加而呈明顯下降趨勢。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量隨摻量的增加而呈線性增大。當(dāng)火山灰摻量小于20%時，水泥性能隨火山灰不同變化規(guī)律不盡相同，但絕大多數(shù)性能變化相對屬于小副波動；當(dāng)火山灰摻量在20%~40%時，水泥性能開始呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，變化幅度隨火山不同有明顯差別?；鹕交覔搅看笥?0%后性能變化加劇。第23頁/共52頁代號熟料+石膏火山灰質(zhì)混合材料火山灰硅酸鹽水泥

P·P≥60且＜80>20且≤40第24頁/共52頁

水泥熟料質(zhì)量的提高影響水泥性能的變化，而混合材品種與摻量的不同對水泥性能又有很大的影響，但水泥性能隨混合材摻量的變化規(guī)律與上世紀(jì)60~70年代的試驗研究結(jié)果基本一致。

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5增加了M類混合石膏，取消了A類硬石膏（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第3章，本版第4.2.2.1條）

4.2.2.1天然石膏：應(yīng)符合GB/T5483中規(guī)定的G類或M類二級(含)以上的石膏或混合石膏。

4.2.2.2工業(yè)副產(chǎn)石膏：工業(yè)生產(chǎn)中以硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)物。采用工業(yè)副產(chǎn)石膏時，應(yīng)經(jīng)過試驗驗證，證明對水泥性能無害。

第26頁/共52頁說明：現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水泥可以使用符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的二水石膏和硬石膏。但在水泥實際生產(chǎn)中，為了改善硬石膏與外加劑的適應(yīng)性，一般多和二水石膏混合用，形成實際上使用的混合石膏；同時以混合石膏形態(tài)存在的脫硫石膏也開始廣泛用于水泥生產(chǎn)。因此本標(biāo)準(zhǔn)增加允許“混合石膏”種類用于水泥生產(chǎn)。同時，單獨使用硬石膏會引起水泥與部分減水劑的不適應(yīng)，造成急凝、瞬凝現(xiàn)象，因此本標(biāo)準(zhǔn)取消了水泥中允許使用硬石膏的規(guī)定。第27頁/共52頁

6助磨劑允許摻量由“不超過水泥質(zhì)量的1%”改為“不超過水泥質(zhì)量的0.5%”；

7普通水泥強(qiáng)度等級中取消了32.5和32.5R；說明：普通32.5水泥混合材摻量超標(biāo)的客觀原因是：水泥熟料質(zhì)量的提高及粉磨技術(shù)的不斷進(jìn)步，為水泥中多摻混合材料創(chuàng)造了條件，因此水泥品種設(shè)置和強(qiáng)度等級不匹配的問題越來越突出，絕大部分水泥企業(yè)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定加入混合材料實際是無法生產(chǎn)出32.5等級的第28頁/共52頁普通硅酸鹽水泥，如不突破混合材摻量就肯定是富裕強(qiáng)度很大，甚至超出二個等級，由于水泥附加值很低，這樣一來水泥企業(yè)損失很大。同時生產(chǎn)水泥熟料需要消耗大量資源、能源，還排放大量有害氣體。取消普通硅酸鹽水泥32.5強(qiáng)度等級，將水泥品種劃分為兩個層次，如果用戶需要高強(qiáng)度等級的水泥主要選擇P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O；需要低強(qiáng)度等級水泥主要選擇P.S、P.C、P.F、P.P等。

第29頁/共52頁8將礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥中“熟料中的氧化鎂含量”改為“水泥中的氧化鎂含量”，其中要求P.S.A型、P.F型、P.P型、P.C型水泥中的氧化鎂含量不大于6.0%，并加注b說明“如果水泥中氧化鎂含量大于6.0%時，應(yīng)進(jìn)行水泥壓蒸試驗并合格”；P.S.B型無要求。第30頁/共52頁氧化鎂含量超標(biāo)造成的破壞第31頁/共52頁XRD實驗結(jié)果第32頁/共52頁壓蒸實驗前后第33頁/共52頁

9增加了氯離子限量的要求，即水泥中氯離子含量不大于0.06%

說明：由于水泥混凝土中氯離子含量會引起鋼筋銹蝕，從而導(dǎo)致混凝土開裂破壞。歐洲所有品種小于0.1%。對予應(yīng)力應(yīng)嚴(yán)格控制；日本：普通水泥小于0.035%，早強(qiáng)、超早強(qiáng)、中熱、低熱、抗硫酸鹽等小于0.02%，其它品種沒有規(guī)定。其他國家沒有規(guī)定。第34頁/共52頁

鋼筋的腐蝕――電化學(xué)反應(yīng)過程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，這是由于混凝土空隙中的水分通常以飽和的氫氧化鈣的溶液形式存在，其中還含有一些氫氧化鈉和氫氧化鈣，pH值為12.5。在這樣的強(qiáng)堿性的環(huán)境中，鋼筋表面形成鈍化膜，它是厚度為2×10-9－6×10-9m的水化氧化物(nFe203·mH2O)，阻止鋼筋進(jìn)一步腐蝕。但是，當(dāng)鋼筋表面的鈍化膜受到破壞，成為活化態(tài)時，鋼筋就容易腐蝕。呈活化態(tài)的鋼筋表面所發(fā)生的腐蝕反應(yīng)的電化學(xué)機(jī)理是，當(dāng)鋼筋表面有水分存在時，就發(fā)生鐵電離的陽極反應(yīng)和溶液中氧還原的陰極反應(yīng)，相互以等速度進(jìn)行，第35頁/共52頁其反應(yīng)式如下：陽極反應(yīng)2Fe－4e-→2Fe2+陰極反應(yīng)O2+2H2O+4e-→4OH-腐蝕過程的全反應(yīng)是陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的組合，在鋼筋表面析出氫氧化亞鐵，其反應(yīng)式為2Fe+02+2H20→2Fe2++4OH-→2Fe(0H)24Fe(OH)2+02+2H2O→4Fe(OH)3

該化合物被溶解氧化后生成氫氧化鐵Fe(OH)3，并進(jìn)一步生成nFe2O3·mH2O(紅銹)，一部分氧化不完全的變成Fe304(黑銹)，在鋼筋表面形成銹層。紅銹體積可大到原來體積的4倍，黑銹體積可大到原來的兩倍。鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土產(chǎn)生壓力，將使混凝土沿鋼筋方向開裂，進(jìn)而使保護(hù)層成片脫落，而裂縫及保護(hù)層的剝落又進(jìn)一步導(dǎo)致鋼筋更劇烈的腐蝕。第36頁/共52頁氯離子很容易引起鋼筋銹蝕，有三種理論解釋氯離子銹蝕的電化學(xué)作用。(1)氧化膜理論――鋼筋在堿性介質(zhì)中生成氧化膜，可以保護(hù)鋼筋不受侵蝕，氯離子比其它離子（例如硫酸根離子）更容易通過膜的缺陷或孔隙穿透氧化膜。另一種意見認(rèn)為氯離子能分散氧化膜使之更宜穿透，引起銹蝕。(2)吸附理論――氯離子吸附于鋼筋表面，促進(jìn)金屬離子的水化，因而使金屬更容易溶解。(3)過渡絡(luò)合物理論――按照這個理論，氯離子生成氯化鐵，氯化鐵自陽極擴(kuò)散從而破壞Fe(0H)2保護(hù)層，使腐蝕繼續(xù)進(jìn)行。氯化鐵在電極不遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，氯離子自陽極傳導(dǎo)更多的鐵離子。第37頁/共52頁

現(xiàn)場的經(jīng)驗及研究表明，對于受氯離子污染的已建結(jié)構(gòu)，0.026％的氯離子濃度足以破壞鈍化膜而引起鋼筋的破壞。其主要反應(yīng)式如下，反應(yīng)最終產(chǎn)物氫氧化鐵Fe(0H)3即是鐵銹。2Fe－4e-→2Fe2+Fe2++2C1-+4H20→FeC12·4H20FeC12·4H20→2Fe(OH)2↓+2C1-+2H++2H204Fe(OH)2+02+2H2O→4Fe(OH)3↓第38頁/共52頁10將各強(qiáng)度等級的普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度指標(biāo)改為和硅酸鹽水泥一致，將各強(qiáng)度等級復(fù)合硅酸鹽水泥的強(qiáng)度指標(biāo)改為和礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥一致；第39頁/共52頁

11增加了45μm方孔篩篩余不大于30%作為選擇性指標(biāo)；

6.3.4細(xì)度（選擇性指標(biāo)）硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥以比表面積表示，不小于300m2/kg；礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥以篩余表示,80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。第40頁/共52頁說明：水泥磨得越細(xì)，水泥水化速度越快，強(qiáng)度越高。但與此對應(yīng)的是水泥需水量增大、干縮增大、施工性能變差等負(fù)面影響。在熟料礦物組成、水泥組成固定的情況下，這些就只有通過水泥細(xì)度在一定范圍內(nèi)調(diào)整。細(xì)度的作用由產(chǎn)品質(zhì)量保證向性能調(diào)控作用轉(zhuǎn)變。第41頁/共52頁第42頁/共52頁第43頁/共52頁第44頁/共52頁增加了選擇水泥組分試驗方法的原則和定期校核要求。

7.1組分由生產(chǎn)者按GB/T12960或選擇準(zhǔn)確度更高的方法進(jìn)行。在正常生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)者應(yīng)至少每月對水泥組分進(jìn)行校核，年平均值應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第4.1條的規(guī)定，單次檢驗值應(yīng)不超過本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大限量的2%。為保證組分測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，生產(chǎn)者應(yīng)采用適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)程序和適宜的方法對所選方法的可靠性進(jìn)行驗證，并將經(jīng)驗證的方法形成文件。第45頁/共52頁

13將“按0.50水灰比和膠砂流動度不小于180mm來確定用水量”的規(guī)定的適用水泥品種擴(kuò)大為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥和摻火灰質(zhì)混合材料的普通硅酸鹽水泥。

7.5強(qiáng)度

按GB/T17671進(jìn)行。但火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥和摻火山灰質(zhì)混合材料的普通硅酸鹽水泥在進(jìn)行膠砂強(qiáng)度檢驗時，其用水量按0.50水灰比和膠砂流動度不小于180mm來確定。當(dāng)流動度小于180mm時，須以0.01的整倍數(shù)遞增的方法將水灰比調(diào)整至膠砂流動度不小于180mm。膠砂流動度試驗按GB/T2419進(jìn)行，其中膠砂制備按GB/T17671進(jìn)行。