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再论当前通用水泥标准修订等若干问题(2)

作者:湖南省建材行业管理办公室丁美荣;湖南省建筑材料质量监督检验授权站黄忠卫 日期:2014-4-17

 
再论当前通用水泥标准修订等若干问题
—兼与《通用硅酸盐水泥国标的反思与建议》作者商榷
 
2、关于组分的定义要求和混合材掺量的测定及填报依据
1989年6月30日提出了欧洲标准草案ENV 196-4:1989《水泥试验方法—组分的定量测定》,但至今没有正式颁布。欧洲水泥标准BS EN 197-1:2011规定了各种水泥中组分的种类和含量,并没有给出组分的测定方法。美国材料与试验协会ASTM C150《波特兰水泥》中规定了水泥中石灰石组分含量的测定,通过水泥中二氧化碳的含量与石灰石中二氧化碳的含量之比来计算。ASTM C1157《水硬性水泥的标准性能规范》规定按标准中组分的含量变化要求,由生产者进行检测。
GB/T12960-2007《水泥组分的定量测定》,参照了欧洲标准草案ENV 196-4:1989,并结合我国的实际情况,提高了测定结果的精密度和准确度,对测定方法的校核频次和精度、验证措施等都作出了详细的规定。GB175-2007中关于组分测定的规定是合理的:由生产者按GB/T12960或选择准确度更高的方法进行。由生产者来控制和检测水泥组分与ASTM C1157的规定一致。GB/T12960-2007可以说达到了国际先进水平;许多省市质检机构均采用该标准检测组分及废渣掺加量,其检测报告作为认定资源综合利用享受优惠政策的主要依据。另外由生产者控制和检测水泥的组分,现代微机计量精度与自动控制技术完全满足水泥生产配比控制要求,水泥粉磨制备系物理磨细加工,微机配比能准确反映水泥组分,因而岀厂水泥报告单可采用入磨微机配比值填报混合材掺量,且更为直接有效,国内外水泥企业实际情况一直如此。
而《通文》指出“GB175-2007 并未对混合材的具体种类做岀严格限定,…标准将此项检测要求交由企业进行,并未列为强制性检验项目…一些混合材本身就是泥块物质”这些现象是极不客观的, 歪曲理解了标准的有关条款。首先,GB175-2007对包括复合水泥在内的通用水泥的组分与材料均作了具体定义要求;所用活性混合材都有相应标准对其质量作岀了严格规定。其次,所有捡测方法标准都是推荐性,检测项目只分岀厂、型式检验 ;再者,由企业选用适宜的方法这一规定并不只是针对32.5复合水泥的特殊条款,照其逻辑,是否应取消所有掺有混合材的水泥?至于“一些混合材本身就是泥块物质…”不知是那类混合材就是泥块物质?量多大面多广?有几家如此对市场、效益及质量都不顾及的企业掺加?我国很多食品标准都是等同或等效采用国际标准的,但质量及安全问题仍很突岀,是否要取消某些食品呢?牛奶掺三聚氢胺岀了问题,能取消牛奶吗?实质原因是执行监管、机制体制、信用和责任缺失等问题,离开了严格监管与强化自律,再完善、科学的法律与标准,都有漏洞可钻。
四、研究了解水泥质量与混凝土耐久性的关系
1、影响混凝土耐久性的主要因素
我国建筑质量及耐久性等方面存在的问题较突出,JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》强调混凝土配合比设计应满足耐久性要求是本次规程修订的重点之一。
首先,从混凝土的制造来分析,主要包括原材料质量、配合比设计、施工工艺、施工环境条件、制作过程控制条件和后期使用维护管理等。其次,体制上的原因,如短期行为严重及规划设计要求低,建筑物未到使用寿命的拆建, 盲目降低成本,加上执行监管和社会信用缺失等方面问题。而如果单纯地从水泥质量来分析,由于普遍使用早强高强的水泥引起混凝土温升大、结构应力增大、早期开裂和变形问题越来越严重,从而导致混凝土耐久性较差7。因此,合理选择水泥尤为重要,不同种类和品种的水泥具有不同的性能和用途,使用方可根据混凝土工程的特点、环境及施工条件,选择满足要求的产品;而且还可以通过供需双方协商标准规定以外的技术指标,要求生产方根据混凝土综合性能的要求,提供合适的产品。
《通文》谈到“目前我国普通建筑物的平均寿命只有二三十年。导致这一结果的一个不可回避的重要因素是32.5等级水泥的大量应用,尤其32.5复合水泥”不知岀自那个权威单位的研究结论?国内是否立项开展这方面研究? 既没有分析原因,也没列岀任何依据,是否想当然随意写的?仅就水泥质量原因来说,《通文》中列举的混凝土早期开裂、强度倒缩等现象恰恰是更多地与使用普通水泥等早强高强水泥有关。
2、提高混凝土耐久性的主要措施
目前提高耐久性的主要途径有:最大限度地降低其水胶比,提高混凝土的致密性;改善水泥水化产物的组成;提高混凝土的远龄期强度。
其中,通过减少水灰比的方法更为科学和经济。因此,在实际应用中,配制高强度等级的混凝土应选用强度等级高的水泥,配制低强度等级的混凝土,则应选用强度等级低的水泥。选择保水性较好的水泥,配制混凝土时有利于减少内部的泌水腔和表面的泌水层,改善混凝土的界面结构与表面硬度,可提高混凝土的匀质性、强度及耐久性能。
五、国内外水泥标准及体系、产品结构的对比分析
1、水泥命名和分类8
美国水泥标准按水泥的突出特性和掺加混合材种类分类命名,通用水泥分别包括在ASTMC150《波特兰水泥》和ASTMC595《混合水硬性水泥》中; EN197-1只包括通用水泥,设置了CEM II波特兰-复合水泥和CEM V复合水泥,分32.5、42.5、52.5三个等级;EN197-2只包括特种水泥。日本JISR5210《波特兰水泥》涵盖了部分特种水泥和部分通用水泥。我国与欧洲水泥标准大体一致。
值得关注的是,倒是上述地区和国家,并未有 “普通硅酸盐水泥”这一名称,只是在标准中将“普通型”与其它特性型产品在属性上加以区别,其含义与通用一致。而《通文》谈到:“纵观国内外水泥标准,除欧洲标准外,美日韩等国均不涉及复合水泥。”言外之意是:不应该选择采用欧洲标准,从而否定采用了欧洲标准的我国水泥标准体系,而且,混淆并否定美国水泥标准设置了混合水泥这一事实。
应当特别指出的是:GB175-2007中对于产品品种、级别设置科学,符合水泥工业及混凝土应用实际情况。标准应定期修订完善,但不能违背修订标准的原则和科学精神。所有产品都有系列、级别、规格、型号,32.5复合水泥是系列等级产品之一,缺此级别产品,则通用水泥标准是不完整的,将会打乱和破坏了已经建立的产品系列与应用、设计规范。所有国际标准都是推荐性,由供需双方自愿采用。
水泥分类应将性能相近的归为一类,32.5复合水泥具有通用水泥的属性,按水泥的分类和命名规则,结合复合水泥的性能和用途,应属于通用硅酸盐水泥范围,实际也是通用水泥的重要组成部分。
2、通用水泥中混合材种类和掺量
水泥组分是水泥品种的基本界定条件,各地区(国)标准中都规定了水泥的混合材料品种和掺量范围。日本、美国标准规定可使用的混合材种类相对较少,中国和欧洲水泥标准中规定的混合材品种较多。欧洲水泥标准混合材的最高允许掺量最大,总量最高达80%。而中国、日本、美国均为70%。基于与国际标准接轨和我国实际情况的结合,GB175-2007对混合材的种类和掺量的规定,严于并借鉴了欧洲国际先进标准,为合理选择水泥品种提供了指南,也有利于消纳工业废渣与节能减排。
3、强度指标设置
关于强度指标,欧洲水泥标准同一等级的早期强度指标对每一种水泥都一样,28天强度指标与强度等级一致,还规定了强度值上限;美国、日本标准没有规定强度等级,而按不同类型、不同品种的水泥规定各龄期强度指标,ASTMC1157 “水硬性水泥的标准性能规范”中,规定通用水泥的3d和7d强度分别不得大于20MPa和30MPa,这有利于控制混凝土的早期水化放热和强度发展,降低其开裂趋势;而且还可以减少资源消耗。
六、科学客观地认识32.5水泥及复合水泥
1、水泥生产及混合材掺加实际状况
2013年湖南省水泥产量11300万吨,2012年10530万吨。初步统计其中32.5复合水泥约占68%,42.5普通及复合水泥约占29.5%。我省大多数干法企业近几年32.5复合水泥均占63%-95.7%。由于掺加单一混合材的粉煤灰、火山灰、矿渣水泥性能限制及用户习惯等原因, 不被市场接受,矿渣供应紧张,32.5矿渣水泥生产也很不经济,所以我省上述三个品种几乎没有生产量,国内生产使用量也极少。全国32.5复合水泥(掺2-4种混合材)产量估计占总产量一半以上。
目前国内生产 32.5包括多数42.5水泥基本上是双掺混合材,也有多掺(3-4种),且绝大多数掺石灰石。“海螺”等大企业32.5水泥几乎都是双掺或多掺,仅石灰石掺量普遍达15%-22%左右,既优化了产品性能,又降低了生产成本。若标准取消32.5复合水泥后,今后32.5水泥只能掺其中一种活性混合材,干法企业能适应吗?水泥企业综合考虑混合材资源与成本、性能及市场认可等因素,预计今后32.5级水泥还会是双掺或多掺混合材,即还是复合水泥,将造成32.5级水泥绝大多数是假冒产品、无标产品!
如果品种结构不齐,水泥企业尤其小企业乱掺混合材现象和挂羊头卖狗肉问题将更严重,监管将更加困难,大企业反而因标准受到限制,无法生产适销产品,加剧不公平竟争。取消32.5复合水泥很难改变32.5水泥双掺混合材的普遍状况,从任何角度分析,也完全没必要改变, 要改变的是严格执行标准并强化监管与自律。市场需求是引导制定标准的主要依据之一,取消32.5复合水泥,短期难以降低32.5级水泥使用比例,也不能解决滥掺及质量问题。相反,会在生产领域引发极大混乱,带来巨大负面影响。干法企业生产什么替补品种呢?将面临非常难堪的窘境,将对水泥企业规范运行人为设置了极大不合理障碍,严重影响企业经济效益。抛开市场需求因素,若大部分改为42.5水泥,碳等排放与能源消耗肯定会非正常增加,更加剧了水泥工业对环境的不良影响。
我省粉煤灰、煅烧煤矸石(石煤渣、炉渣)、冶炼废渣、石灰石四大类基本能涵盖绝大多数混合材品种。GB175-2007对水泥产品规定了基本相同的技术要求。允许熟料+少量石膏+20%至40%粉煤灰或火山灰质混合材生产单掺的粉煤灰或火山灰质水泥,如用熟料+石膏+20%粒化高炉矿渣+20%粉煤灰复合掺加生产的复合硅酸盐水泥,其综合性能比粉煤灰、火山灰水泥优越,若今后不允许生产,简直不可思议。取消市场需要的产品,保留了基本不生产应用的,很难解释与理解!企业家为满足市场、水泥强度等性能与购买方检测验收等要求,生产环节滥掺混合材没有一些人想象那么严重。
2、水泥市场与使用实际情况
32.5水泥完全可配制C30、C40混凝土与用于结构工程;C30砼应用量最大,我省乃至全国C20-C35砼合计约占全部砼用量的65%-70%左右,C40(含)以下砼占全部砼的90%左右。
目前商混站使用42.5水泥配制C30、C40砼都掺大量粉煤灰、矿粉、石灰石等混合材粉,以满足工程要求,砼中胶凝材料组分最终又会变成32.5甚至强度更低的复合水泥。淸华大学阎培渝教授最近撰文9:每立方C30混凝土中熟料、混合材用量分别约200kg,掺加混合材(掺合料)有水泥厂、施工方两种方法,各有利弊;水泥产品品种的分布是由市场需求决定的,靠行政命令不能改变,行业乱象很多是市场行为,不能通过技术标准的修订来规范,调整水泥品种不能解决水泥产能过剩的问题,不同强度的水泥很容易通过调整砼配比来制备不同标号(高标号)的砼。水泥生产过程对质量控制的条件更完善,掺合料配比更均匀;结合我国国情,多数专家认为混合材更适宜在水泥厂掺加。若取消32.5复合水泥,在工程领域和商混站滥掺现象、偷工减料会更为严重,甚至难以控制,将引发大面积工程质量问题,用户难以选购适用水泥品种,其严重后果难以想象。
国内估计约60%-65%甚至更多的水泥用于工程现场拌制混凝土,因此,预计今后很长时期水泥消费结构32.5级水泥仍会占很大比重。我国42.5比例低其主要原因是大部分水泥用于现场搅拌砼,要提高42.5水泥应用比例,关键是提高预拌砼比例。农村、水利等建设由于现场计量等设施不完善及相应混合材粉资源、生产、专用运输车辆、储存等条件限制,不便掺加混合材粉;假如强行用行政手段推广应用42.5水泥,必将造成极大浪费,极不利于广大农村和城镇的经济建设,将对社会带来很大影响与动荡。从长远分析还将导致部分混合材加工添加这一产业链转移到建设领域的商混站,且很可能添置磨机自行加工掺合料,又会造成重复投资,对水泥工业提高产品附加值及服务能力也带来局限。
发达国家42.5水泥比例高,主要原因是绝大部分是预拌砼,且大部分掺合料(混合材)在砼配制时掺加。推广应用高性能混凝土是方向,但不能一蹴而就,目前也不是水泥等材料质量限制了其推广,而是应用与体制问题。就管理体制而言,应用、设计规范及相关建设法规、标准起关健作用,是用户选择材料及质量等级,起着主要引导、促进和带动作用。北京、上海等城区基本上是预拌砼,推广到所有城乡有个过程,是社会发展如生产率到一定阶段的结果。


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