国际工程水泥产品标准的对比研究

黄 旭

（中国水利水电第十工程局有限公司）

1 水泥产品标准介绍

美国通用水泥产品标准的相关文献主要有：ASTMC150/150M《波特兰水泥标准规范》，ASTMC595/595M《混合水硬性水泥标准规范》和ASTMC1157/1157M《水硬性水泥标准性能规范》。

我国的现行水泥产品标准相关文献主要有：GB175《通用硅酸盐水泥》，GB/T200《中热硅酸盐水泥低热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥》和GB/T748《抗硫酸盐硅酸盐水泥》。

2 水泥的分类

通用水泥的分类主要有两种方法：1）按水泥组分进行分类2）按水泥的性能及用途进行分类。

不同标准体系所划分的各类型水泥名称存在一定差异，但其水泥组分、混合材料品种及掺量、性能指标等均具有可比性。

美标ASTMC150《硅酸盐水泥》按性能及用途划分为6种基本类型和4种引气型共10种类型。6种基本类型中包括3种通用型水泥和3种特殊性能水泥。

组分（质量分数）基本类型 代号 熟料+石膏石灰石无机添加剂有机添加剂通用型 Ⅰ、ⅠA（引气型）中抗硫通用型 Ⅱ、ⅡA（引气型）中抗硫中热通用型 Ⅱ(MH) 、Ⅱ(MH)A（引气型）早强型 Ⅲ、ⅢA（引气型）≥89 ≤5 ≤5 ≤1低热型 Ⅳ高抗硫型 Ⅴ

中国标准 GB 175《通用硅酸盐水泥》按混合材料的品种和掺量分为6类8个品种。

组分（质量分数）品种 代号 熟料+石膏 粒化高炉矿渣火山灰质混合材料 粉煤灰 石灰石P·Ⅰ 100 - - - -硅酸盐水泥 P·Ⅱ ≥95 - - - ≤5≥95 ≤5 - - -普通硅酸盐水泥 P·O ≥80且＜95 ＞5且≤20a -矿渣硅酸盐水泥P·S·A ≥50 且＜80＞20且≤50b - - -P·S·B ≥30 且＜50＞50且≤70b - - -火山灰质硅酸盐水泥 P·P ≥60且＜80 - ＞20且≤40c - -粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且＜80 - - ＞20且≤40d -复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且＜80 ＞20且≤50e

其中，国标GB175主要按水泥组分进行分类；美标ASTMC150主要按水泥性能及用途进行分类。按水泥组分进行分类时，不同标准的水泥名称虽存在一定差异，但其水泥组分、混合材品种及掺量均具有可比性，特别是当混合材品种及掺量相当时，水泥性能具有一定的相似性。按水泥性能及用途进行分类时，水泥在特性指标上（水化热或抗硫酸盐性）具有可比性。

3 水泥的性能指标

3.1 化学指标

水泥化学指标主要包括不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子和碱含量。美国标准C150、C595对化学指标的要求最为复杂，其中对烧失量、三氧化硫的限制较为细致，要求也较严，但未规定氯离子含量要求。

中国标准中，GB175所规定的水泥氯离子含量及P·Ⅰ型水泥不溶物含量要求最为严格，其余水泥化学指标要求比美标宽松。

3.2 物理指标

美国标准（C150、C595和C1157）对初凝时间增加了上限要求≤375min，而未规定终凝时间要求，安定性采用压蒸法，对部分水泥有细度要求。中国标准（GB175、GB200和GB748）对初凝时间和终凝时间均有要求，安定性采用沸煮法，对部分水泥有细度要求。

3.3 强度指标

美国标准（C150、C595和C1157）未划分强度等级，通常对1d、3d、7d、28d四个龄期中的 2～3个龄期抗压强度有要求，对强度要求比较宽松。中国标准（GB175、GB200和GB748）按28d抗压强度共划分为有四个强度等级（32.5、42.5、52.5、62.5），按3d强度分为普通型和R型（早强型）两类。通常对3d、7d、28d三个龄期中的2～3个龄期（3d和28d为主）强度有要求。

3.4 特性指标

通用水泥特性指标主要指水泥水化热和水泥抗硫酸盐性能。

水泥的水化热主要取决于水泥熟料的矿物成分，其中C3A的水化热最高、放热速率最快，C3S与C4AF次之，C2S的水化热最小、放热速率也最慢。

水泥的抗硫酸盐性能与水泥的矿物成分和化学指标有直接关系，通常低 C3A含量的水泥具有较好的抗硫酸盐性能。

美国标准（C150、C595和C1157）中，C150除对性能指标有限制外，还对矿物成分和特殊化学指标有限制；C595和C1157仅对性能指标有限制。国标GB200和GB748既有性能指标限制，又有矿物成分或特殊化学指标限制。针对水泥的水化热及抗硫酸盐性能，中美标准对性能指标、矿物成分及特殊化学指标的要求，在限制范围上略有不同外，在理念及方向上是一致的。

4 水泥试验方法

中美水泥产品标准所涉及或引用的水泥试验方法繁多。对应于水泥产品标准提出的性能指标，中美水泥标准都有相应的试验方法。当采用不同的试验方法时，相对应的性能指标要求也不尽相同。

4.1 强度试验方法

中国标准与美国标准相比，在水泥胶砂的水灰比、灰砂比、养护温湿度、试件尺寸与数量、加荷速率等方面均有显著差异。国标水泥强度的试验方法得出的各龄期抗压强度均大于美标 ASTM的各龄期抗压强度，且存在一定的线性关系，可作为参考。

4.2 凝结时间试验方法

凝结时间试验均采用维卡仪测定法，但中美标准在精度要求及判定条件上存在一定差异。美国标准在标准稠度用水量、初凝时间的判定条件上与中国标准存在显著区别，对凝结时间的试验结果会造成一定影响。

4.3 安定性试验方法

中国标准采用沸煮法（雷氏夹法），适用于水泥中的游离氧化钙（f-CaO）造成的体积安定性。美国标准采用压蒸法（压蒸膨胀率）检验水泥安定性，适用于水泥中的氧化镁（MgO）及游离氧化钙（f-CaO）造成的体积膨胀。中国标准在氧化镁（MgO）含量超出标准要求时，通过压蒸法（GB/T750）进行验证。中国采用压蒸法与美国采用的C151压蒸法相比较，适用范围及判定条件存在一定区别。

4.4 细度试验方法

中美标准都提供了两种检验水泥细度的方法，即采用筛析法得到的筛余率和采用透气法得到的比表面积。其中，比表面积是主要的方法。筛析法其方法原理及计算方法基本一致，但所选用的标准筛筛孔尺寸有所不同。采用相同筛孔尺寸条件下，得到的筛分细度结果具有可比性。透气法检验水泥比表面积，其方法原理及计算方法基本一致，都要通过对基准水泥（标准物质）进行比较的基础上来测定比表面积。当采用的标准物质一致时，得到的比表面积具有可比性。

5 结语

美国通用水泥产品标准ASTMC1157只规定了水泥的性能指标，对水泥组分、化学成分和矿物组成没有指标要求，突破了传统水泥标准对此的限制，减少了新品种材料在水泥中的应用束缚，具有“开放性”的特点。其品种涵盖了ASTMC150和ASTMC595标准中所有一般用途和特殊用途的水泥品种，在美国三大水泥标准中影响较大且应用面较广，代表了通用水泥标准的发展方向，值得中国水泥标准借鉴。