随着全球经济一体化进程的加速,世界各国水泥标准也已从分别采用ISO、ASTM、BS三个标准体系的状态向绝大多数采用ISO标准体系发展。上世纪80年代初期世界各国和地区采用美、英的ISO标准体系的基本各占1/3,进入90年代已有半数国家和地区采用了ISO标准体系。日本水泥标准的发展进程充分体现了世界水泥标准的发展状况。日本原水泥标准属ASTM标准体系,在70年代以前美国、日本对国际标准化活动不够重视,美国自恃工业发达、技术先进,在对外贸易中,特别是在亚太、南美市场强调必须以美国标准为依据,因此对欧洲国家竞争国际标准主导权未引起足够重视(现国家标准化组织发布的四项水泥检验方法标准和正在征求意见的检验方法都由欧洲标准演变而来)。70年代中期国际贸易的竞争和摩擦加剧,加速“采标”的呼声越来越高,尤其自1979年国际贸易组织(AATT)近120个成员国签订的“技术性贸易壁垒协议”也称“标准化守则(TBT)”中明确规定:“自1980年1月1日起,国际贸易中的商品认证制度以国际标准为依据”。此时美、日才 充分意识到国家标准和国际标准协调一致是大势所趋,如不及时采取对策,会严重损害本国利益。通过多年努力美国在竞争ISO、IEC技术领导权方面已卓有成效,目前美国标准化协会已参加79%TC组织的活动,承担18%的TC秘书处工作。而且日本于1998年由ISO/TC74的0成员转为P成员,并开始积极参与国家标准的起草工作。
一、日本水泥标准状况
基于对国际标准的重新认识,日本水泥标准也在原ASTM标准体系的基础上向欧洲标准体系靠拢,并从1995年制定了促进JIS和ISO标准的整合的标准修订计划,此次修订工作包括物理方法标准及水泥产品标准,工作重点就是水泥胶砂强度采用ISO标准。对于凝结时间测定方法,由于JIS与ISO测定结果差异小,所以标准正文仍用JIS法,ISO法列入附件。安定性检验方法JIS规定为试饼法,而ISO规定是雷氏法,决定仍以试饼法为主体,雷氏法则作为标准附件。修订后的日本水泥标准特点是:(1)水泥强度检验方法等同采用了.ISO标准,为此日本要从澳大利亚进口原砂制备日本ISO标准砂;(2)水泥品种分类既参照了ASTM标准,又参照了EN标准。如其中JISR5210《波特兰水泥》就参照ASTMC150将水泥分为5类:普通、早强、超早强、中热、低热、抗硫波特兰水泥;而JISR5211高炉矿渣水泥、JISR5212火山灰水泥、JISR5213粉煤灰水泥则是参照EN197,根据各种混合材料的掺加量将水泥分为A类、B类、C类,矿渣最大允许掺量为70%,火山灰和粉煤灰最大允许掺量为30%;(3)允许掺0-5%外加物。
由于水泥工业能够利用其他产业不能利用约、对环境造成大负荷的废弃物,因此日本高度重视水泥工业为构筑循环型社会发挥的作用,于2003年颁布实施了可增加废弃物使用量的JISR5214《生态水泥》。
二、欧洲水泥标准状况
欧洲标准是由欧共体(EEC)于1969年发起的。1973年将此任务交给欧洲标准化委员会(CEN),并委托CEN/IE51(水泥与建筑石灰)负责制定西欧国家包括EEC的成员国的水泥标准。在上世纪年代中期进行了第一次调查,结果表明:在西欧各国采用不同来源的原料,在不同气候条件、不同社会文化背景条件下,使用了许多种类的水泥,修建了风格各异的典型建筑。在一般和特殊场合使用者对已有的许多品种水泥都较满意。于是80年代初期,CEN/TC51决定把在绝大多数西欧国家已生产和使用多年的水泥品种都包括在水泥标准中,并于1989年提出了草案,但未获得必要的多数通过,原因是还有些国家认为应包括他们已有国家标准的、传统的、所有好用的水泥品种,以消除贸易壁垒。1990年CEN/TC51进行了第二次调查,当时有50多种水泥已有国家标准。其中有的已生产和使用几十年,证实了他们的耐久性,有的水泥仅生产几年,制定国标也仅1~2年,因此提出了形成标准的原则:
1.将通用水泥和特种水泥分开,EN197-1只包括通用水泥。
2.已被国家标准化机构确认的、传统的和使用广泛的所有通用水泥(不包括仅生产几年和制定国标仅1-2年的水泥)。
3.这些水泥的硬化主要是依靠硅酸钙的水化。
4.标准的内容包括:水泥的组成、技术要求和合格评定准则。CEN/CENELEC内部规定,下列国家的国家标准化组织必须执行欧洲标准:奥地利、比利时、捷克、丹麦、荷兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、芬兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、英国、瑞士等19个欧洲国家。不久前又有10个国家加入了欧盟。由此可以看出欧洲标准是欧洲各国标准协商的产物。
欧洲标准的主要特点:
(1)欧洲标准ENl97-《通用水泥的组成、规格要求和合格评定准则》将通用水泥分为5类:波特兰水泥(CEMⅠ)、波特兰复合水泥(CEMⅡ)、高炉水泥(CEMⅢ)、火山灰水泥(CEMⅣ)、复合水泥(CEMⅤ)。
(2)混合材涵盖为矿渣、硅灰、粉煤灰、火山灰、烧页岩、石灰石等,这些混合材的最高掺量分别为95%(高炉矿渣)、55%(火山灰)35%(粉煤灰、石灰石、烧页岩)、10%(硅灰);其中英国通用水泥标准直接采用了EN197;德国DIN1164P1《水泥标准第一部分:成分、要求》则结合国情引用了欧洲标准中三大类12个品种水泥。
(3)欧洲标准根据混合材料种类和掺量将水泥品种划分得很细,达27种通用水泥。
(4)欧洲标准除32.5等级设置为7天、28天,其余等级均为2天、28天。
(5)欧洲通用水泥CEMⅡ类中,混合材料掺量6%~20%的9种水泥大体上相当于我国的普通水泥。CEMⅡ类中混合材料掺量21%-35%的8种水泥,同我国的矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥生产中实际混合材料掺加置大体一致。
(6)欧洲通用水泥CEMⅢ、CEMⅣ、CEMV的三类水泥主要是混合材料单掺和复掺时掺加量较多的水泥(如大于36%)。
三、美国水泥标准状况
美国标准一直自成体系,水泥标准也不例外,从水泥产品分类、技术指标及性能检验方法与欧洲标准体系及ISO标准有较大差别。(1)主导标准ASTMC150《波特兰水泥》依据水泥性能将水泥分为5类:Ⅰ型(普通)、Ⅱ型(中抗硫、中热)、Ⅲ型(高早强)、Ⅳ型(低热)、V型(高抗硫);每类又分为引气和非引气两种;(2)规定了熟料矿物组成的限量;(3)水泥安定性采用压蒸安定性试验方法检验;水泥强度检验方法采用50mmx50mmx50mm的立方试体抗压强度;(4)水泥强度不分等级,强度龄期设置有1天、3天、7天、28天,依据不同类型水泥选择其中2-3个龄期等。
随着世界各国“采标”步伐的加快,美国也采取了相应的应对措施,除积极参与ISO、IEC组织的活动,承担秘书处工作外,一方面努力将美国标准转化为ISO标准,力图改变欧洲在ISO标准中的主导地位,美国的工作是卓有成效的,如ANSI/API10A已转化为ANSVAPI10A/IS010426-1-2001;另一方面则在标准体系中溶入ISO标准,如美国水泥标准一直是不允许加入任何外掺物的,但水泥中掺加混合材料不仅可以利用工业废弃物并且调节性能,因此在水泥生产技术发展的推动下,美国制定了允许掺加高炉矿渣、火山灰为混合材料的ASTMC595《混合水硬性水泥》。特别需要说明的是,在2004年最新颁布实施的ASTMCl50中允许加入5.O%的石灰石,这对于ASTMCl50来说是较大突破。不仅如此,在ASTMCll75-03《水硬性水泥标准性能规范》中将水泥分为六类:GU(普通)、HE(高早强)、MS(中抗硫)、HS(高抗硫)、MH(中热)、LH(低热)。根据不同用途的水泥规定了细度、压蒸安定性、凝结时间、含气量、强度、水化热、砂浆膨胀、抗硫酸盐膨胀和强度值的上下限等技术指标及相应的试验方法,而没有按ASTMCl50及ASTMC595对水泥熟料的组成、混合材的品种和掺量进行规定,完全以水泥性能进行验收。
综上所述,世界水泥标准从多极化逐步实现统一是必然趋势,水泥标准一体化具体表现在以下几个方面:(1)试验方法标准向1SO标准靠拢。国际标准化组织ISOTC74水泥标准化技术委员会已准备颁布实施的水泥试验方法标准有ISO679强度测定方法、ISO680化学分析方法、ISO863用于火山灰水泥的火山活性试验、IS09597凝结时间和安定性测定方法。据统计,世界主要水泥生产国中已有65%的国家采用了IS0679水泥胶砂强度检验方法,另有11%的国家已决定采用;(2)通用水泥标准的命名和组成将逐渐趋向统一;(3)在国家标准中明确规定波特兰水泥中允许掺加5%以下混合材。以往波特兰水泥中是不允许掺加任何混合材料的,但自上世纪70年代初期世界出现能源危机后,许多西方工业发达国家从节能出发开始重视在水泥中掺加混合材。目前允许在波特兰水泥中掺加5%以下矿渣、火山灰、粉煤灰或石灰石的国家有美国、日本、南朝鲜、南非、奥地利、德国、荷兰、法国等国家,并已列入ENV197中;我国在1992年修订GB175标准时已允许在Ⅱ型硅酸盐水泥中掺加5%以下的石灰石或矿渣;(4)在波特兰水泥中掺加符合相关要求的混合材料生产混合材水泥已成为趋势;(5)按水泥强度划分等级的越来越多。将水泥按强度划分等级对合理使用水泥和保证配制混凝土的稳定是十分有利的;(6)简化强度试验龄期。大多数国家标准中采展动态用两个强度试验龄期;(7)水泥强度的波动范围、均匀性和强度保证率已开始进入国家标准条款中;(8)关于碱含量的规定。许多国家标准将碱含量的规定列人了标准,但绝大多数规定的碱含量指标是选择性和有条件的,即当水泥配制混凝土所用的集料具有活性而需要采用低碱水泥时,才对水泥有碱含量限制的要求;(9)许多国家的标准中增加了Cl-指标标。四、我国水泥标准的发展趋势我国统一的水泥标准诞生于1953年,1956年进行第一次修订,产生了以苏联“硬练法”为基础的我国三大水泥标准,即普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和火山灰水泥标准;1977年组织了第二次修改,制定了我国水泥强度检验方法“软练法”,以此为基础产生了我国五大水泥标准,此次标准修订有效地促进了我国水泥质量提高,使全国水泥质量普遍提高了一个标号;但随着我国改革开放的深入发展,我国出口水泥、出口水泥生产技术日益增加,同时国外水泥也开始进人中国市场,这使我们认识到我国水泥产品质量与国际先进水平相比确实存在较大差距,因此为了同国际接轨,提高我国水泥产品质量,提高国际竞争力,从上世纪80年代末90年代初开始进行检验方法等同、等效采用ISO方法的工作,如1989年颁布实施的GBl346《水泥净浆稠度、凝结时间、安定性检验方法》等效采用了ISO9597;1991年颁布实施的《水泥细度检验方法》参照采用ISO/DIS10749。在此基础上1991年对水泥标准进行了修订,将硅酸盐水泥分为I型和Ⅱ型,Ⅰ型水泥的各项指标参照ASTM标准,Ⅱ型水泥指标参照BS标准,此次标准修订使我国通用水泥产品标准达到国际先进水平。然而由于我国水泥强度仍沿用“软练法”,使我国水泥强度数值与国外标准没有可比性,因此1996年我国开始了强度检验方法等同采用ISO标准的研究,1999年颁布了以新强度检验方法标准为核心的六大通用水泥标准,这标志着我国水泥标准已基本与国际接轨。
我国GB176、GB1344、GB12958等六大通用水泥新标准,干1999年发布实施,水泥生产、使用、科研、设计、质检、行政管理部门等针对新标准实施后对于推动产业结构调整,提高水泥产品质量所起的积极作用给予了充分肯定。然而在1998、1999年修订标准时主要是配合我国水泥强度检验方法与国际标准接轨,在原92版标准的基础上只对水泥强度检验方法和强度等级进行了修订,大部分内容维持92版本。这样现行标准在实施中一些问题就显现出来,如(1)标准中规定了不同品种水泥混合材的掺加量并明确混合材掺量超过允许掺量为不合格品,但标准中却没有明确混合材掺加量的测定方法。尽管欧洲等国家标准也存在同样的问题,由于我国水泥标准是强制性标准,因而这一问题就非常突出;(2)品种设置和强度等级不匹配,水泥企业按标准规定加入混合材料生产的32.5等级的普通硅酸盐水泥强度就超等级,由于水泥产品附加值很低,这样一来水泥企业损失很大,因此水泥企业生产的普通硅酸盐水泥中混合材料掺量超标现象严重。鉴于现行标准存在的问题,在此次国家标准清理整顿中,专家们一致提出六大通用水泥标准亟需修订。由于此次标准修订工作涉及大量试验研究,为了保证标准修订工作的质量,尽管目前标准修订计划还未下达,但主要起草单位中国建筑材料科学研究院从2004年已开始着手试验研究工作,如:完成了水泥组分的定量测定方法的试验研究、在全国范围内对目前水泥生产状况进行调研,同时征求了修订通用水泥标准的意见、收集整理国外主要国家水泥标准的最新动态、进行混合材掺量对水泥性能影响的研究等等,为下一步标准的修订工作奠定了良好的基础。此次标准修订的基本原则仍然是参照欧洲标准,根据试验研究结果重新调整品种、混合材掺量及强度等级等。修改后的标准一方面有利于科学、合理、规范利用工业废弃物,同时要满足工程对水泥品质的要求。 (中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处)
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