路东义,林喜华,赵士豪,班录江,何凯,叶鸿宏,何欣
(中建西部建设贵州有限公司,贵州 贵阳 550004)
商品混凝土是建筑工程建设中用量最大、使用最多的建筑材料,在基础建筑工程中起着不可忽视的作用[1],随着发展中国家经济的不断发展,新兴市场的不断兴起,预拌混凝土的需求未来仍保持持续上涨的趋势。为响应国家一带一路战略,本文选取混凝土中必不可少的材料——水泥作为研究对象,结合越南混凝土工程中常用的水泥与我国水泥标准中相应的水泥进行对比。深入剖析中越两国水泥标准的差异性,以期促进中越水泥标准互通,对期望了解和掌握越南水泥标准的技术人员有所裨益[2]。
中国水泥按化学成分分为:硅酸盐类水泥有六大类:普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥[3]。铝酸盐类水泥、无熟料(少熟料)类水泥,按用途分为:通用水泥、特种水泥和专用水泥。我国基础建筑工程中常用的水泥为通用水泥,熟料的主要成分为硅酸钙,对应的硅酸盐类水泥标准包括:GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》、GB 200—2017《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥》和 GB 748—2005《抗硫酸盐硅酸盐水泥》[4]。
越南水泥分类依据与我国有所区别,按照水泥熟料的种类、水泥硬化速度、水泥的强度和凝结时间分为四大类,在越南混凝土工程中硅酸盐类水泥用得最多,比较常用的水泥是硅酸盐水泥和混合硅酸盐水泥,硅酸盐类水泥主要用于水泥砂浆和墙体结构。同时也使用石灰石水泥、矿渣水泥和火山灰水泥,但是在越南的房建工程中应用得很少。越南水泥标准在标准设置上与我国有很大区别,我国的六大通用水泥通用一个标准,而越标中每种水泥都单列成一个标准,并无通用标准。其主要水泥标准有 TCVN 5439: 2004《水泥分类》、TCVN 2682:2009《硅酸盐水泥技术要求》、TCVN 6260:2009《混合硅酸盐水泥技术要求》。
越南水泥标准结构与中国水泥标准结构组成基本相同,两国的水泥标准基本上由硅酸盐水泥的定义和有关术语、水泥分类、各种水泥的组分与材料、水泥的强度等级要求、各类水泥技术要求、水泥有关试验方法、检验规则和水泥成品的包装、标志、运输与贮存等结构组成。
我国的水泥按用途分为通用水泥、特种水泥和专用水泥三大类,GB 175—2007《通用硅酸盐水泥标准》规定了六大通用水泥,每种水泥按照混合材料的品种和掺量的不同分为普通硅酸盐水泥(P·O)、硅酸盐水泥(P·I、P·II)、火山灰质硅酸盐水泥(P·P)、粉煤灰硅酸盐水泥(P·F)、复合硅酸盐水泥(P·C)和矿渣硅酸盐水泥(P·S)[3]。我国目前使用得比较多的特种水泥包括快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥和彩色水泥、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、自应力水泥、膨胀水泥等[5]。专用水泥包括砌筑水泥、油井水泥、耐酸水泥等[6]。
越南标准 TCVN 5439:2004《水泥分类》标准按照水泥熟料的种类、水泥硬化速度、水泥的强度和凝结时间分为四大类。按照水泥熟料的种类,水泥分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫酸盐类水泥和其他水泥 4 类共 21 个品种。其中在越南混凝土工程中应用最多的是不含矿物掺合料的水泥是硅酸盐水泥(PC),相当于国内的 P·I 型水泥,水泥熟料中包含混合材料的水泥是混合硅酸盐水泥(PCB),与国内的复合硅酸盐水泥(P·C)类似。铝酸盐水泥种类包括:通用铝酸盐水泥(ACN),其中氧化铝含量为 30%~46%,铝酸盐比例高的水泥(ACH) ,氧化铝含量为 46%~70%,铝酸盐比例超高的水泥(ACS),氧化铝含量高达 70%以上,硫酸盐水泥熟料磨细制成的水泥,有膨胀水泥(EC)、预应力水泥(PSC),其它水泥包括耐酸水泥(ARC)、防辐射水泥(RSC),其他分类标准并无相应量化的水泥产品。
综上所述,从水泥产品分类来看,国内的水泥产品系列划分得更系统,更明确。而越南水泥分类,基于硅酸盐水泥熟料的水泥产品系列比较系统,但根据水泥的强度、水泥硬化速度和凝结时间分类的水泥产品则比较笼统,没有具体量化的水泥产品系列。
我国 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥标准》规定硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥[3]分为 6 个强度等级,而普通硅酸盐水泥分为 4 个强度等级。而越南水泥标准规定与我国标准大不相同,越南水泥并没有规定早强型水泥强度等级,同时每种水泥都只规定 3 个强度等级,中国与越南水泥强度等级分类如表 1 所示。
GB 175—2007《通用硅酸盐水泥标准》规定了六大通用水泥的强度指标,同种水泥不同强度等级水泥强度要求亦不相同,国标规定不同龄期的抗压强度和抗折强度作为标准,一般以水泥胶砂试体养护 72h±45min 抗压抗折试验结果为早期强度龄期,且不同强度等级、不同品种的水泥早期抗压强度和抗折强度各自都有规定。标准强度龄期一般以 28d 抗压强度和抗折强度为准,各种水泥 28d 抗压强度和抗折强度指标必须在标准规定的范围内。
越南水泥标准强度等级指标均分为 3 个等级。强度龄期与国内相同,早期强度龄期以 3d 抗压强度为标准,28d 抗压强度龄期与标准规定的强度等级一致。同时,水泥 3d、28d 抗压强度指标,越标规定不同品种水泥均无上限值的规定,最低抗压强度必须与强度等级一致,这与我国水泥标准规定是相一致的。对于水泥的抗折强度,越南水泥标准中并无相关规定,水泥的抗折强度并不作为水泥的力学指标。
经比较可知:我国的水泥强度指标要求相对于越南是比较系统的,水泥的强度等级划分、不同品种水泥的强度等级要求,国标规定得更为细致;越南水泥标准对水泥的强度等级划分则比较宽泛,不同水泥品种的强度等级的划分比较单一,无普通型与早强型的划分,且越南水泥标中水泥的抗折强度并不作为水泥的力学指标。
表1 中越水泥强度等级分类 MPa
国标中水泥的物理指标包括凝结时间、安定性、强度和细度,细度为选择性指标[2]。凝结时间包括初凝时间和终凝时间,初凝时间规定不小于 45min,终凝时间稍有不同,硅酸盐水泥终凝时间不大于 390min,其余水泥终凝时间不大于 600min[7]。
越标中水泥的物理指标包括凝结时间、安定性、强度和细度,细度并不是选择性指标。凝结时间同样包括初、终凝时间,初凝时间不小于 45min,但不同水泥的终凝时间大不相同,其中硅酸盐水泥终凝时间不大于375min,混合硅酸盐水泥不大于 420min。
水泥安定性测试中越标准均采用雷氏夹法,通过沸煮试件测试前后雷氏夹指针尖端的距离来判断安定性是否合格,国标规定两个试件沸煮后增加距离的平均值不大于 5mm 则判定安定性合格[8],而越标规定两个试件沸煮后增加距离的平均值不大于 10mm 则判定安定性合格。从安定性指标可以看出,我国规定的指标比越南相对严格。
我国标准规定水泥细度是一项选择性指标,根据水泥种类的不同,水泥细度分别用筛余和比表面积表示,一般规定普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥的细度用比表面积表示,其比表面积≥300m2/kg[9];其他种类的水泥用筛余表示,筛子分为 80μm 和 45μm 方孔筛两种,其中45μm 方孔筛筛余≤30%,80μm 方孔筛筛余≤10%。
越标水泥细度检测同样用筛余和比表面积表示,但与国标不同的是每种水泥都可用 90μm 孔径试验筛筛余表示,也可以用勃氏法测出的比表面积表示,在标准中并无明确规定哪些种类的水泥用比表面积法测定还是用筛分。90μm 试验筛筛余不超过 10%,勃式透气法测出的比表面积≥280m2/kg。
综上所述,中越水泥物理性能指标有很多相似之处,但是在细微之处又有很明显的差异,国标在相关指标上是严于越标的,在实际应用中值得注意,以便更好地控制水泥质量。
国标中水泥的化学指标包括氯离子、氧化镁、三氧化硫、烧失量、不溶物和碱含量,水泥的碱含量作为选择性指标,不同品种的水泥都有相应指标的限制,具体如表 2 所示。
越标由于没有通用标准,每种水泥化学指标都有相应限制,限制的内容又不完全一样。例如硅酸盐水泥技术要求标准中规定了三氧化硫、氧化镁、烧失量、不溶物和碱含量,混合硅酸盐水泥化学指标仅规定了三氧化硫、膨胀率。其余水泥大部分都规定氧化镁、三氧化硫和烧失量等化学指标。
越标中硅酸盐水泥的不溶物含量≤1.5%、烧失量≤3.0%、三氧化硫≤3.5%、氧化镁含量≤5.0%,其中不溶物含量明显高于国标中 P·I 型不溶物含量;混合硅酸盐水泥中三氧化硫含量≤3.5%,膨胀率≤0.8%,对其他化学指标并没有做相应规定,其余水泥大部分都有氧化镁、三氧化硫和烧失量等化学指标的相应限值。由此可见,三氧化硫和氧化镁烧失量等在两国标准中都是比较重要的化学指标,且相应指标的范围大部分相同。差异较大的是越南大部分水泥标准都未对氯离子含量做相应规定,国标中大部分水泥产品对氯离子含量都做了相应规定,例如六大通用水泥中明确要求氯离子含量≤0.06%,水泥碱含量在国标中仅作为选择性指标,而在越标中凡是水泥有碱含量规定的必须作为水泥的化学指标。
综上所述,中越水泥标准在化学指标方面,我国的水泥标准在相关化学指标规定中更严格、更细致,而越南水泥标准也有自己比较独特的地方,比如对水泥膨胀率的规定、碱含量等相关指标的规定等。这些对于我国在以后对标准做相应制定、修订也有值得借鉴的地方。
表2 水泥化学指标 wt%
通过从水泥分类及水泥标准的结构与组成、水泥产品分类、水泥标准的物理力学指标、水泥标准化学指标4 个方面进行经对比分析,得出以下结论:
(1)中越水泥标准在标准结构组成、物理力学性能指标、化学性能指标等部分都具有比较小的差异性,都有自己比较独特的地方。国标中水泥细度和碱含量都作为选择性指标而越标中并不作为选择性指标,越标中对水泥膨胀率的规定等。这些对于我国在以后对标准做相应制定、修订也有值得借鉴的地方。
(2)两国标准在技术体系上总体相近,但在部分技术指标上存在差异,在应用中值得注意。如越南水泥标准中没有通用标准,每种水泥都单列成一个标准,水泥标准中水泥的抗折强度并不作为水泥的力学指标,强度等级划分则比较宽泛等。
(3)经过对比两国标准可知,我国的水泥技术标准在标准设置、水泥分类、水泥的强度等级这些方面的划分更加系统、明确,国标的部分技术指标如水泥的安定性指标、硅酸盐水泥的不溶物含量和氯离子含量的相关规定严于越标。总的来说,在对海外技术标准学习运用的过程中,我国的水泥标准有值得借鉴之处,通过对技术标准的对比研究,更快地识别异同,对期望了解和掌握海外技术标准的技术人员有所裨益。