1 美國(guó)通用水泥標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1157-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)性能規(guī)范》

  ASTM C1157 Standard Performance Specification for Hydraulic Cement《水泥標(biāo)準(zhǔn)性能規(guī)范》覆蓋了所有通用硅酸鹽水泥，也包含了美國(guó)另外二個(gè)通用水泥標(biāo)準(zhǔn)即ASTMC150、ASTMC595中所有水泥品種。ASTM C1157將通用硅酸鹽水泥分為GU型（普通型）、HE型（早強(qiáng)型）、MS型（中抗硫酸鹽型）、HS型（高抗硫酸鹽型）、MH型（中熱型）和LH型（低熱型）。

  ASTM C1157對(duì)水泥組分、化學(xué)指標(biāo)、礦物組成和細(xì)度沒(méi)有任何要求及限制，只規(guī)定了傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求的物理力學(xué)性能，包括安定性、凝結(jié)時(shí)間、引氣量、抗壓強(qiáng)度、水化熱指標(biāo)，以及選擇性指標(biāo)-早期凝固性能和干燥收縮率、堿-骨料反應(yīng)活性的指標(biāo)，增設(shè)了耐久性指標(biāo)，其技術(shù)性能要求見(jiàn)表1。

  ASTM C1157只有普通型(GU)、高抗硫酸鹽型(HS)、低熱型(LH型)規(guī)定了28天強(qiáng)度指標(biāo),分別僅為28MPa、25MPa和21MPa，其它三品種即早強(qiáng)型(HE型)、中熱型(MH)、中抗硫型(HS),則只規(guī)定1天或3天、7天強(qiáng)度，沒(méi)有規(guī)定28天強(qiáng)度要求，且使用0.5的水膠比。

  ASTM C1157僅對(duì)水泥“性能”進(jìn)行規(guī)范和要求，非?！爸苯印焙汀昂?jiǎn)潔”。一張表就“簡(jiǎn)潔”列明了所有通用水泥性能要求,“直接”則體現(xiàn)在“不用間接指標(biāo)體現(xiàn)性能”，而是直接測(cè)試水泥的相關(guān)性能指標(biāo)。

  例如，傳統(tǒng)水泥標(biāo)準(zhǔn)依靠限制水泥的C 3 A含量，保證水泥的抗硫酸鹽性能；C1157則采用水泥砂漿試件浸泡在硫酸鹽溶液（ASTM C1202方法），直接試驗(yàn)評(píng)價(jià)水泥的抗硫酸鹽性能。又如，傳統(tǒng)上使用低堿水泥（當(dāng)量Na2O含量低于0.6%）防止混凝土發(fā)生堿－骨料反應(yīng)；C1157則通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試水泥與高堿活性骨料一起的反應(yīng)活性（ASTM C227方法），直接評(píng)價(jià)水泥抑制堿－骨料反應(yīng)的性能。測(cè)試水泥的化學(xué)成分或礦物指標(biāo)雖然簡(jiǎn)單快速，但對(duì)于有混合材的水泥產(chǎn)品，化學(xué)指標(biāo)實(shí)際上不能正確反映水泥的耐久性能，直接的性能試驗(yàn)測(cè)試則更準(zhǔn)確和有效。此外，C1157規(guī)定水泥包裝和質(zhì)保書(shū)上要標(biāo)明水泥的所有組分，保證用戶(hù)的知情權(quán)，也利于評(píng)定水泥和工程結(jié)構(gòu)的“綠色化”程度。

  ASTM C1157是美國(guó)三個(gè)通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中影響最大及應(yīng)用面最廣的，代表了國(guó)際通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向，已在北美廣泛接受和采用，越來(lái)越多的國(guó)家將借鑒釆用。

  2 美國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)ASTM C150 、ASTM C595簡(jiǎn)介

  ASTM C150《波特蘭水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》（簡(jiǎn)譯稱(chēng)《波特蘭水泥》）系美國(guó)三個(gè)通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)其中一個(gè),僅針對(duì)混合材摻量<5％的硅酸鹽水泥，相當(dāng)于將我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)其中的P.Ⅰ、P.Ⅱ兩個(gè)硅酸鹽水泥品種單列成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。ASTM C150 規(guī)定：其由粉末狀硅酸鹽水泥熟料、水、 硫酸鈣類(lèi)物質(zhì)、石灰石（≤5%）和外加劑混合而成，即可以摻加≤5%的石灰石。根據(jù)使用范圍將硅酸鹽水泥細(xì)分為I型（普通和引氣）、Ⅱ型（中抗硫、 中抗硫引氣、中抗硫中熱和中抗硫中熱引氣）、Ⅲ型（高早強(qiáng)和高早強(qiáng)引氣）、Ⅳ型（低熱）和Ⅴ型（高抗硫）五種類(lèi)型。

  硅酸鹽水泥化學(xué)指標(biāo)包括不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子和堿含量等。我國(guó)與歐美標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于化學(xué)指標(biāo)規(guī)定大致一樣，對(duì)于不溶物和燒失量指標(biāo)，C150與GB175 P.Ⅰ、P.Ⅱ要求相似，C150沒(méi)有規(guī)定氯離子指標(biāo)，要求氧化鎂指標(biāo)≤6.0%。C150根據(jù)不同類(lèi)型的水泥規(guī)定了不同的三氧化硫指標(biāo)：Ⅰ型和Ⅱ型要求≤3.0%，Ⅲ型要求≤3.5%，Ⅳ和Ⅴ型要求≤2.3%；C150規(guī)定，在滿(mǎn)足三氧化硫和燒失量要求時(shí)，硫酸鈣質(zhì)調(diào)凝材料可以以二水石膏、半水石膏和硬石膏的任意形式和任意比例加入。

  ASTM C150物理指標(biāo)，初凝時(shí)間要求與GB175 P.Ⅰ、P.Ⅱ相似，但終凝時(shí)間要求比GB175 規(guī)定早 15min。 考慮到美國(guó)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量少于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，所以實(shí)物水泥凝結(jié)時(shí)間的差異并不大。對(duì)于比表面積，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定≥260m2/kg，同時(shí)要求Ⅱ(MH)、Ⅱ(MH)A和Ⅳ三種類(lèi)型水泥的比表面積≤430m2/kg；美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)則根據(jù)水泥品種規(guī)定其齡期和強(qiáng)度指標(biāo)，其中齡期主要分為1d、3d、7d 和 28d，C150根據(jù)水泥品種和類(lèi)型取其中的兩到四個(gè)齡期。

  美國(guó)三個(gè)通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)之一的ASTMC595《混合水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》（簡(jiǎn)譯稱(chēng)《混合水泥》），則針對(duì)混合材摻量>5％的硅酸鹽水泥, 相當(dāng)于將我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的除P.Ⅰ、P.Ⅱ之外的所有通用硅酸鹽水泥品種歸類(lèi)成為一個(gè)水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó) ASTM C595規(guī)定：由礦渣和火山灰質(zhì)材料與硅酸鹽水泥或熟料混合而成的膠凝性材料為摻有混合材的硅酸鹽水泥，依據(jù)單摻或復(fù)合摻加混合材，分為二元和三元硅酸鹽水泥(相當(dāng)于我國(guó)的復(fù)合水泥)，其中二元水泥分為硅酸鹽礦渣水泥和硅酸鹽火山灰水泥。

  ASTM C595中規(guī)定二元硅酸鹽高爐礦渣水泥、 三元混合水泥（火山灰摻量低于礦渣摻量并低于 70%或礦渣摻量大于 70%）和礦渣水泥的不溶物含量低于1.0%；C595對(duì)所有混合水泥燒失量指標(biāo)都進(jìn)行了規(guī)定；對(duì)于三氧化硫指標(biāo)，C595分別要求了三氧化硫和硫化物兩種硫含量，根據(jù)不同的混合材種類(lèi)和摻量，規(guī)定各不相同。對(duì)于氧化鎂指標(biāo)， C595僅對(duì)二元硅酸鹽火山灰水泥和三元水泥（火山灰摻量大于礦渣摻量）規(guī)定≤6.0%，C595對(duì)于氯離子指標(biāo)沒(méi)有要求。

  ASTM C595物理指標(biāo), 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)除普通硅酸鹽水泥用比表面積指標(biāo)外，其余的只要滿(mǎn)足80μm 篩余≤10%或 45μm 篩余≤30%的任一條即可；美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)定45μm 篩余，但無(wú)指標(biāo)要求，需要在檢驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明；C595與GB175對(duì)于凝結(jié)時(shí)間的規(guī)定基本一致。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥樣品取樣后，5d 內(nèi)完成各齡期強(qiáng)度成型試驗(yàn)；我國(guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系中對(duì)檢驗(yàn)時(shí)間沒(méi)有要求。

  對(duì)于強(qiáng)度及齡期，ASTM C595規(guī)則與C150不完全相同，C595根據(jù)類(lèi)型、品種以及混合材摻量的不同規(guī)定不同齡期及抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，齡期主要有 3d、7d 和28d 或其中的兩個(gè)。ASTM C595規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo),除IS(≥70)（二元水泥）、IT(≥70)（三元水泥）兩個(gè)品種規(guī)定3d、28d抗壓強(qiáng)度指標(biāo)分別為5 MPa和11 Mpa外，對(duì)其它所有類(lèi)型混合水泥品種規(guī)定的28天抗壓強(qiáng)度要求是不低于25MPa。

  3 歐洲EN 197-1 《通用水泥的組成、規(guī)格要求和合格評(píng)定準(zhǔn)則》

  現(xiàn)行歐洲水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要是 EN 197-1：2011, 有中文資料又翻譯成《通用波特蘭水泥》，EN197-1《通用水泥的組成、規(guī)格要求和合格評(píng)定準(zhǔn)則》分32.5、42.5、52.5三個(gè)等級(jí)，沒(méi)有62.5等級(jí)。

  將通用水泥分為5類(lèi)：波特蘭水泥(CEMⅠ)、波特蘭復(fù)合水泥(CEMⅡ)、礦渣水泥(CEMⅢ)、火山灰水泥(CEMⅣ)、復(fù)合水泥(CEMⅤ)。根據(jù)混合材料種類(lèi)和摻量將水泥品種劃分得很細(xì)，共 27 種通用水泥,<5％混合材摻量的只有一個(gè)品種即 CEM I型,允許加入≤5%的輔助混合材（礦渣、火山灰、粉煤灰、燒頁(yè)巖、硅灰、窯灰和石灰石），主要用于調(diào)整水泥的物理性能。

  歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 197-1規(guī)定摻有 >5% 混合材的硅酸鹽水泥品種有26個(gè)，根據(jù)混合材的種類(lèi)和摻量，分為Ⅱ～Ⅴ 型，其中Ⅱ型有：硅酸鹽礦渣水泥、硅酸鹽硅灰水泥、硅酸鹽火山灰水泥、硅酸鹽粉煤灰水泥、硅酸鹽燒頁(yè)巖水泥、硅酸鹽石灰石水泥和硅酸鹽復(fù)合水泥；Ⅲ 型為礦渣水泥； Ⅳ 型為火山灰水泥； Ⅴ 型為復(fù)合水泥?；旌喜暮w為礦渣、硅灰、粉煤灰、火山灰、燒頁(yè)巖、石灰石等，混合材最高摻量分別為95%(礦渣礦渣)、55%(火山灰) 、35%(粉煤灰、石灰石、燒頁(yè)巖)、10%(硅灰)。歐洲通用水泥 CEMⅡ類(lèi)中，混合材料摻量 6%～20%的 9 種水泥大體上相當(dāng)于我國(guó)的普通水泥。CEMⅡ類(lèi)中混合材料摻量 21%～35%的 8 種水泥，同我國(guó)的礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和復(fù)合水泥中實(shí)際混合材料摻加量大體一致。

  歐洲EN197-1通用水泥標(biāo)準(zhǔn)中CEMⅢ、CEMⅣ、CEMⅤ(復(fù)合水泥)三類(lèi)水泥主要是混合材料單摻和復(fù)合摻加量較多的水泥(如大于36%)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于摻兩種及以上混合材的復(fù)合硅酸鹽水泥有三種：一種在 CEMⅡ型水泥中，混合材摻量在 21%～35% ；第二種在CEMⅣ 型水泥中, 混合材摻量在 11%～55%；第三種為 CEM Ⅴ 型水泥，混合材摻量在 36%～80%，只有在摻礦渣的情況下才可以摻加硅質(zhì)粉煤灰、火山灰質(zhì)材料。

  歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN197-1分為早期強(qiáng)度（ 2d 或 7d ）和標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度（ 28d ），除 32.5 等級(jí)設(shè)置為7 天、28 天，其余等級(jí)均為 2 天、28 天，也未有“普通硅酸鹽水泥”這一名稱(chēng)。EN197-1不僅對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)水泥的 28d 強(qiáng)度下限提出要求，而且對(duì)其上限也進(jìn)行了規(guī)定。EN197-1要求混合材特性標(biāo)識(shí)清晰：火山灰質(zhì)材料分為自然和人工兩類(lèi)，粉煤灰分為鈣質(zhì)和硅質(zhì)兩類(lèi)，石灰石按有機(jī)碳含量分為兩類(lèi)。摻有不同混合材水泥出廠時(shí)，需要在符號(hào)中明示。

  我國(guó)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于化學(xué)指標(biāo)項(xiàng)目規(guī)定大致一樣，EN 197-1對(duì)CEM I型（混合材摻量≤5%）不溶物和燒失量要求較寬松，為≤5.0%,氯離子指標(biāo)規(guī)定≤0.10%，氧化鎂要求≤6.0%。

  EN197-1對(duì)摻有 >5%混合材的硅酸鹽水泥即其它有26個(gè)品種化學(xué)指標(biāo)要求，不溶物、燒失量指標(biāo)僅對(duì)礦渣水泥限制≤5.0%；根據(jù)不同的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)于三氧化硫指標(biāo)規(guī)定了不同的指標(biāo)；氯離子規(guī)定≤0.10%，氧化鎂指標(biāo)沒(méi)有要求。

  EN197-1則根據(jù)不同的強(qiáng)度類(lèi)型（標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度和早期強(qiáng)度）規(guī)定了不同的指標(biāo)。對(duì)摻有>5% 混合材的硅酸鹽水泥，根據(jù)水泥的強(qiáng)度等級(jí)規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)、凝結(jié)時(shí)間與 CEMⅠ型一致。EN197-1對(duì)細(xì)度、比表面積沒(méi)有指標(biāo)要求。對(duì)初凝時(shí)間要求：32.5 等級(jí)水泥≥75min，42.5 等級(jí)水泥≥60min，52.5 等級(jí)水泥≥45min，對(duì)終凝時(shí)間沒(méi)有要求。

  4 歐美通用水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)與分析

  根據(jù)以上介紹與簡(jiǎn)要對(duì)比，就很好理解美國(guó)三大水泥標(biāo)準(zhǔn)為什么沒(méi)有劃分水泥等級(jí)。實(shí)際上，ASTMC150僅是美國(guó)水泥三大標(biāo)準(zhǔn)之一，ASTMC150 僅將混合材摻量<5％的硅酸鹽水泥或者說(shuō)單摻<5％石灰石42.5、52.5通用硅酸鹽水泥單列成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橄拗屏嘶旌喜膿搅?lt;5％，故基本確定了強(qiáng)度等級(jí)為42.5及以上級(jí)別?？筛鶕?jù)用戶(hù)要求，通過(guò)調(diào)整比表面積、石灰石摻量生產(chǎn)銷(xiāo)售相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)或要求的產(chǎn)品。ASTM C595除IS(≥70)、IT(≥70)兩個(gè)品種規(guī)定3d、28d抗壓強(qiáng)度指標(biāo)分別為5 MPa和11 Mpa外（類(lèi)似我國(guó)的砌筑水泥），對(duì)其它所有類(lèi)型混合水泥品種規(guī)定的28天抗壓強(qiáng)度最高要求是不低于25Mpa，其化學(xué)、物理性能基本與我國(guó)32.5水泥的要求相近。可根據(jù)用戶(hù)要求，通過(guò)調(diào)整細(xì)度、混合材摻量及種類(lèi)生產(chǎn)銷(xiāo)售相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)或要求的產(chǎn)品。

  ASTM C 1157-11、ASTMC595則針對(duì)用于直接配制混凝土及摻加混合材的所有通用水泥品種,也就更好理解美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥28天強(qiáng)度指標(biāo)要求相對(duì)較低、較松。其中 LH型7 、28天強(qiáng)度指標(biāo)分別為11、21 MPa，由于美國(guó)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)與中歐采用的ISO法有所區(qū)別，有關(guān)權(quán)威專(zhuān)家換算分別約相當(dāng)于我國(guó)檢測(cè)方法強(qiáng)度值14.8、28.5MPa。

  美國(guó)水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)這樣寬松而實(shí)事求是的要求，為大摻量應(yīng)用混合材、改善混凝土后期性能及耐久性提供了很大的余地，為供需雙方提供了較大的自由度。ASTM C 1157直接而簡(jiǎn)潔地體現(xiàn)了水泥標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)和功能，較好地克服了標(biāo)準(zhǔn)滯后性的缺點(diǎn)，能夠開(kāi)放性地包容材料和技術(shù)發(fā)展。更體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、適用性、公平的原則，為水泥企業(yè)生產(chǎn)銷(xiāo)售直接配制混凝土的專(zhuān)用水泥提供了依據(jù)和技術(shù)條件，更有利于確保工程質(zhì)量。歐洲標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合水泥中混合材摻量允許最高達(dá)80%, ASTMC595《混合水泥》中規(guī)定三元水泥允許混合材摻量最高95％，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定混合材摻量 ＞20% 且≤50%，嚴(yán)于歐美標(biāo)準(zhǔn)要求。

  我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)系參照采用ISO及歐洲標(biāo)淮修訂的，GB/T17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》是根據(jù)ISO679《水泥試驗(yàn)方法-強(qiáng)度測(cè)定》制定的，主要內(nèi)容完全一致。GB175《通用硅酸鹽水泥》與歐洲水泥標(biāo)準(zhǔn) EN197-1《通用波特蘭水泥》非常相似,GB175與EN197-1一致性程度為非等效，相當(dāng)于目前國(guó)家標(biāo)委會(huì)要求的“等同或修改”兩種采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)形式的其中一種“修改采用”。歐美水泥標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有所謂62.5 水泥，僅我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)有62.5等級(jí)，但可以說(shuō)完全沒(méi)有生產(chǎn)應(yīng)用，歐美標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥的抗折強(qiáng)度均沒(méi)有要求。

  歐美中三國(guó)通用水泥均屬硅酸鹽水泥即波特蘭水泥系列，劉晨等“我國(guó)水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與歐美標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析”結(jié)論：“從目前各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀來(lái)看，歐美標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)從材料組成、物理性能和化學(xué)指標(biāo)等項(xiàng)目都比較接近，這為下一步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一奠定了良好基礎(chǔ)” 。

  所有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都是推薦性，隨著世界各國(guó)“采標(biāo)”步伐的加快，絕大多數(shù)國(guó)家水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)趨向一致。深入了解先進(jìn)國(guó)家水泥標(biāo)準(zhǔn)情況，掌握國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展方向，消除“人云亦云，以訛傳訛”帶來(lái)的危害，對(duì)于我國(guó)制修訂科學(xué)合理的水泥標(biāo)準(zhǔn)與調(diào)整水泥級(jí)別設(shè)置有重大意義。

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