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T/CECS 10087—2020《混合硅酸盐水泥》标准解读

发布:2024-09-19 浏览:22

核心提示:1 标准编制背景和意义近年来,中国水泥生产量超 22 亿 t/ 年,超过全球水泥生产量的一半以上。其中,掺加高比例混合材的水泥占很大一部分。对于农村、城镇等建设施工现场拌制混凝土或砂浆,由于掺合料资源、运输车辆、储存、现场计量等条件限制,很难在现场配制混凝土时掺加掺合料,因此对于高掺量混合材的水泥有很大需求。混凝土是一种多元组分材料,其主要性能取决于各组分的均化程度,由于水泥厂生产装备、均化、控制、管理体系等条件较混凝土搅拌站更为完善,可确保各组分配合比更精确、混合更均匀,因此,在水泥中掺入足够的混合材,

1 标准编制背景和意义近年来,中国水泥生产量超 22 亿 t/ 年,超过全球水泥生产量的一半以上。
其中,掺加高比例混合材的水泥占很大一部分。
对于农村、城镇等建设施工现场拌制混凝土或砂浆,由于掺合料资源、运输车辆、储存、现场计量等条件限制,很难在现场配制混凝土时掺加掺合料,因此对于高掺量混合材的水泥有很大需求。
混凝土是一种多元组分材料,其主要性能取决于各组分的均化程度,由于水泥厂生产装备、均化、控制、管理体系等条件较混凝土搅拌站更为完善,可确保各组分配合比更精确、混合更均匀,因此,在水泥中掺入足够的混合材,实际上是一种将胶凝材料(熟料、混合材、掺合料)作为一体化考虑的思路,有利于实现胶凝材料各组分的活性配伍与颗粒级配优化,达到更好的均化及复合效果。
水泥工业 CO2、颗粒物排放分别占国内排放总量的 9%、12%,也是 NOx、SO2、Hg 三大污染主要排放源,分别占国内排放总量的 20%、15%、18%,水泥工业资源消耗量和污染物排放总量巨大。
其中,熟料生产是水泥工业主要耗能、排放环节,因此,使用高掺量混合材的水泥,并将部分工业废渣纳入作为水泥混合材,不仅可以减少熟料消耗,还可以提高固废利用率,是实现节能减排、绿色低碳的最直接途径。
国际能源机构(IEA)和水泥工业可持续发展委员会(CSI)拟定的《2050 世界水泥工业可持续发展技术路线图》,提出了水泥发展最重要的方向是由生产普通波特兰水泥(OPC)转向生产混合水泥,其重点是研究采用具有水硬性或胶凝性潜质的各种工业废料,生产混合水泥。
此外,现代混凝土以高效减水剂等外加剂的普遍使用为特征,极大地提升了混凝土的技术与性能。
ASTM C595、ASTM C1157、EN197-1 等国外先进标准均允许在水泥中掺加引气剂等功能性外加剂。
为促进水泥行业节能减排与工业废渣资源综合利用,积极采用国际先进水平标准及理念,急需研究制订《混合硅酸盐水泥》标准,作为现行水泥标准的有益补充,以完善现行水泥产品结构体系,满足企业迫切需求。
该标准应用范围与前景极其广阔,对推动水泥及混凝土工业绿色与健康发展有重大意义,社会经济效益巨大。
2019 年 6 月 6 日,中国工程建设标准化协会下达了《关于印发〈2019 年第一批协会标准制订、修订计划〉的通知》(建标协字[2019]012 号)文件,《改性混合硅酸盐水泥》被列为制订计划,主编单位为建研建材有限公司、湖南省建筑材料标准化技术委员会。
根据 2019 年 9 月 25 日标准送审稿审查会议专家意见,将标准名称调整为《混合硅酸盐水泥》。
本标准于 2020 年 4 月 25 日发布,2020 年 9 月 1 日起实施。
2 标准的主要技术条款解读2.1 范围、术语和定义本标准规定了混合硅酸盐水泥的术语和定义、分类、强度等级和代号、组分与材料、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标识、运输与储存等。
本标准适用于通用混合硅酸盐水泥和特定用途或某些特殊性能要求的改性混合硅酸盐水泥。
本标准规定了混合硅酸盐水泥、通用混合硅酸盐水泥、改性混合硅酸盐水泥的术语和定义。
将混合硅酸盐水泥定义为“以硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料为主要成分,掺加适量的石膏、工艺助剂和功能性外加剂,经磨细制成或配制的水硬性胶凝材料。
”将通用混合硅酸盐水泥定义为“以硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料为主要成分,掺加适量的石膏、助磨剂等工艺助剂(不掺入功能性外加剂),经磨细制成或配制的水硬性胶凝材料,适用于一般混凝土工程的混合硅酸盐水泥。
”将改性混合硅酸盐水泥定义为“以硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料为主要成分,掺加适量的石膏、助磨剂等工艺助剂,并掺加引气剂、减水剂、早强剂、保水剂、增稠剂等一种或几种功能性外加剂,以满足抗冻、减水、早强、保水、增稠等特定用途的混合硅酸盐水泥。
”掺加功能性外加剂是本标准的特色之一,参考借鉴了 ASTM C595、ASTM C1157、EN197-1 等国外先进标准。
2.2 分类、强度等级和代号本标准根据是否掺入功能性外加剂对水泥进行改性,将混合硅酸盐水泥分两个类型:通用混合硅酸盐水泥、改性混合硅酸盐水泥。
改性混合硅酸盐水泥根据使用范围分为混凝土用改性混合硅酸盐水泥和砂浆专用混合水泥。
通用混合硅酸盐水泥代号为 CBC。
强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5。
混凝土用改性混合硅酸盐水泥适用于特定用途或特殊性能要求的混凝土及结构工程,代号为 MBC,强度等级分为 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5。
砂浆专用混合水泥适用于配制特定用途或特殊性能要求的砂浆,强度等级分为 22.5、27.5。
砂浆专用混合水泥可细分为砌筑砂浆专用、抹灰砂浆专用、地面砂浆专用、防水砂浆专用四个类型,代号分别为 MMBC、PMBC、FMBC、WMBC。
需要说明的是,GB 175《通用硅酸盐水泥》己发布第 3 号修改单,于 2019 年 10 月 1 日起实施,全面取消 32.5 强度等级(含早强型)的 P·C 水泥,保留了 32.5 强度等级的粉煤灰、火山灰和矿渣水泥品种。
然而,实际上,国内 32.5 等级水泥平均占比在 50%左右,并且几乎没有企业生产单掺混合材的粉煤灰、火山灰和矿渣水泥品种。
与此同时,实际混凝土配制过程中,仍然需要掺量大量的掺合料,技术上与采用混合硅酸盐水泥相同。
因此,通用混合硅酸盐水泥与混凝土用改性混合硅酸盐水泥均设置了 32.5 这一强度等级。
此外,现行 GB/T 3183—2017《砌筑水泥》砌筑水泥标准中的所列品种只能应用于一般砌筑、粉刷工程,不能应用于结构工程,且产品性能单一,缺少 27.5 强度等级,本标准在砂浆专用混合硅酸盐水泥中设置了 27.5 强度等级,并根据不同使用场景进行了分类。
2.3 材料本标准规定的硅酸盐水泥熟料、石膏、活性混合材料、非活性混合材料要求,均满足现行 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》、GB/T 3183—2017《砌筑水泥》的要求在此之外,本标准规定了其他废渣、工艺助剂、功能性外加剂的要求。
其他废渣包括粒化高炉钛矿渣、粒化电炉磷渣、钢渣、钢渣粉、窑灰、硅锰渣粉、锂渣等,其技术要求均需满足现行国标、行标的要求,并且明确了采用有色金属灰渣、钢渣、钙质及硅质碎屑、尾矿、废石时,应通过试验验证其不影响水泥性能,且不得对人体健康和环境造成危害,其放射性指标应符合现行《建筑材料放射性核素限量》GB 6566规定。
本标准规定的工艺助剂指助磨剂、活化剂,应符合GB/T 26748《水泥助磨剂》的规定。
本标准规定的功能性外加剂,指的是引气剂、减水剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂、速凝剂、膨胀剂、防水剂、阻锈剂、保水剂、增稠剂、钢纤维、合成纤维、着色剂等,并明确了相关功能性外加剂需符合的国标、行标。
此外,还借鉴了 EN197-1中的条文,提出“钢筋混凝土中掺加的功能性外加剂不得引起钢筋腐蚀,且不应导致水泥、砂浆或混凝土的性能劣化。
”并且要求掺入的功能性外加剂相互之间应具有相容性。
总体上,本标准规定的材料符合现行国家标准、行业标准要求,并且明确提出了产品使用性能以及人体健康和环境安全性方面的要求,严格保证混合硅酸盐水泥质量。
2.4 要求2.4.1 组分本标准规定了不同品种、不同强度等级的混合硅酸盐水泥的熟料、石膏、石灰石、粒化高炉矿渣(粉)、粉煤灰、火山灰质混合材料、其他废渣、工艺助剂、功能性外加剂的掺量要求。
2.4.2 化学指标本标准规定了混合硅酸盐水泥的不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、水溶性铬(VI)的上限要求。
通用混合硅酸盐水泥和混凝土用改性混合硅酸盐水泥中,52.5 强度等级的不溶物、烧失量、三氧化硫要求与现行 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》中 P·I 型水泥一致,42.5、42.5R、32.5、32.5R 强度等级的要求与现行 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》中 P·O 型水泥一致。
现行 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》中规定氧化镁的含量分三种情况:P·I、P·II、P·O 水泥上限为 5.0%,如果压蒸安定性试验合格,允许放宽至6.0%,P·S·A、P·P、P·F、P·C水泥上限为 6.0%,如果大于 6.0%时,需进行压蒸安定性试验并合格,P·S·B 水泥不作限制。
本标准将通用混合硅酸盐水泥和混凝土用改性混合硅酸盐水泥的氧化镁含量的上限定为 6.0%,并在备注中明确了,如果大于 6.0%时,需进行压蒸安定性试验并合格。
大量的研究结果表明,水泥的安定性不仅与氧化镁含量,尤其是熟料中的方镁石含量有关,还与方镁石的富集状态和结晶大小有关,大掺量混合材可以抑制方镁石的膨胀,因此本标准采用了 GB 175 中混合材掺量较高的几类水泥的要求一致,并补充将压蒸安定性列为型式检验项目,旨在采用氧化镁含量和压蒸安定性双重控制,来保证水泥质量。
砂浆专用水泥不作不溶物、烧失量和氧化镁的限量要求,三氧化硫上限值也为 3.5%,与现行 GB/T 3183—2017《砌筑水泥》一致。
各类型混合硅酸盐水泥氯离子含量上限要求与现行GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》、现行GB/T 3183—2017《砌筑水泥》一致,为 0.06%,严于 GB175(最新报批公示稿)规定的 0.10%。
同时,增加的水溶性铬(VI)的上限要求,与现行GB 31893—2015《水泥中水溶性铬(VI)的限量及测定方法》和现行 GB/T 3183—2017《砌筑水泥》一致,为10.0 mg/kg。
2.4.3 碱含量本标准将碱含量作为选择性指标,计算方法与低碱水泥要求均与现行 GB 175—2017 一致。
2.4.4 物理性能指标(1)通用混合硅酸盐水泥与混凝土用改性混合硅酸盐水泥物理性能指标要求。
水泥的细度显著影响水泥性能,有研究表明,水泥越细,水泥标准稠度用水量呈线性增加、水泥颗粒堆积密度呈线性下降、强度呈对数增加、干缩率呈线性增加。
因此,近些年越来越多学者提出了应当在标准中提出对水泥细度的上限要求。
本标准将 52.5强度等级的通用混合硅酸盐水泥与混凝土用改性混合硅酸盐水泥比表面积限定为“≥300,≤400 m2/kg”,与 GB 175(最新报批公示稿)中 P·I、P·II 水泥要求一致,42.5 及以下强度等级不作比表面积要求,同时要求所有强度等级的通用混合硅酸盐水泥与混凝土用改性混合硅酸盐水泥 45 μm 筛余≥5,与 GB 175(最新报批公示稿)中 P·O、P·S·A、P·S·A、P·P、P·F、P·C 水泥要求一致。
凝结时间、安定性均与 GB 175 一致。
强度的下限值与GB 175 一致,并增加了 28 d 抗压强度的上限值,52.5 强度等级的上限为 <62.5,42.5、42.5R 强度等级的上限为<52.5,32.5、32.5R 强度等级的上限为 <42.5。
强度不是反应水泥质量的唯一标准,盲目追求过高的强度有时反而导致耐久性问题,因此本标准提出水泥强度的上限要求。
本标准增加了对于水泥放射性的要求,内照射指数≤1.0,外照射指数≤1.0,与 GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》、GB175(最新报批公示稿)一致。
(2)砂浆专用混合水泥物理性能指标要求。
本标准规定的砂浆专用水泥的细度、凝结时间、安定性均与 GB 3183—2017 一致,22.5 强度等级的砂浆专用水泥的强度下限值与 GB 3183—2017 中同强度等级的要求一致,本标准考虑砂浆专用水泥的长期性能,增加了 90 d 抗压强度要求,并且设置了 27.5 强度等级,提出了对应的强度要求。
砌筑、地面砂浆专用混合水泥的保水率要求与 GB 3183—2017 一致,为≥80.0%,抹灰砂浆专用混合水泥的保水率要求更高,为≥85.0%,而地面专用混合水泥则不作要求。
考虑到几类砂浆的特殊应用场景,提出了一些针对性要求,例如对于砌筑、抹灰砂浆专用混合水泥,提出了 2 h稠度损失率≤30%的要求,对于 22.5 强度等级和 27.5 强度等级防水砂浆专用混合水泥提出了 28 d 抗渗压力值分别≥0.6、≥0.8 MPa 的要求,对于地面砂浆专用混合水泥,提出了 28 d 磨耗量≤3.6 kg/m2 的要求,以及胶砂流动度≥220 mm 的要求。
砂浆专用混合水泥的放射性要求与通用混合硅酸盐水泥、混凝土用改性混合硅酸盐水泥要求一致。
此外,考虑到砂浆专用混合水泥中掺入了功能性外加剂,在备注中进行了补充规定:掺加调整凝结时间的功能性外加剂时,凝结时间由买卖双方确定。
若掺入钢渣的氧化镁含量大于 15%时,制成的水泥应经压蒸安定性检验,必须合格。
掺加影响强度的功能性外加剂时,强度由买卖双方确定。
掺加改变流动性的功能性外加剂时,流动性由买卖双方确定。
2.4.5 水泥与减水剂相容性水泥与减水剂的相容性是近年来工程应用中广受关注的问题,由于水泥与减水剂相容性差,经常导致混凝土与砂浆生产难以控制,影响生产及施工进度。
因此,本标准创新性地提出了水泥与减水剂的净浆流动度不应小于 210 mm,且1 h 经时损失率不应大于 20%;或由买卖双方协商确定。
2.4.6 特定性能指标功能性外加剂的掺入是本标准的创新点之一,因此由于功能性外加剂的掺入会给水泥带来一些特定性能,本标准将其纳入为选择性指标,规定改性混合硅酸盐水泥的引气、缓凝、减水、保水、增稠等特定性能指标应由买卖双方协商确定。
2.5 试验方法试验方法与技术要求一一对应,除特定性能指标由双方约定外,其余皆采用国内现行标准中的成熟试验方法。
2.6 检验规则本部分具体分为编号及取样、出厂检验、型式检验、判定规则、水泥出厂、检验报告、交货与验收。
吸纳了 GB 175(最新报批公示稿)以及国外标准的先进内容。
例如:明确了型式检验及判定规则,型式检验项目为本标准第 6 章的全部技术要求,并且正常生产时,每半年应进行一次水溶性铬(VI)、压蒸安定性和 90 d 抗压强度的检验,每年应进行一次型式检验。
比现行 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》以及最新报批公示稿更为严格。
本标准更重视用户知情权,与 GB 175(最新报批公示稿)一致,要求水泥出厂时,生产者应向用户提供产品质量证明材料。
质量证明材料包括水溶性铬(VI)、放射性、压蒸安定性等技术指标的型式检验结果,混合材掺量及种类等出厂技术指标的检验结果或确认结果。
并且对于检验报告的要求,在 GB 175(最新报批稿)的基础上,增加了检验报告内容应含工艺助剂、功能性外加剂品种及掺量。
本标准还吸纳了国外先进标准的条款,提出了若混合硅酸盐水泥交货之后发现产品或包装质量不符合要求时,买卖双方应根据技术指标不符合的程度和性质协商采取标准中一种或多种措施,为双方的友好协商提供了标准依据。
2.7 包装、标志、运输与贮存本部分具体分为包装、标识、运输与储存。
在国内现行标准基础上,补充了散装混合硅酸盐水泥出厂温度不宜超过 60 ℃的要求。
水泥出厂温度过高对混凝土工程施工会带来一系列不利影响:(1)出厂水泥如温度高,可能因为出磨时水泥温度更高,可能该水泥在粉磨过程中,有石膏脱水成半水石膏甚至产生部分无水石膏,水泥在搅拌站应用时可能产生假凝,影响混凝土配制质量。
(2)出厂水泥温度过高,可能导致混凝土入模温度过高(例如超过 35 ℃),导致水泥水化加快,影响外加剂的适用性,引起混凝土的坍落度损失增加,影响正常浇筑,同时混凝土内部温升速率和温度峰值提高,温度应力增大,使混凝土早期开裂的风险增大。
3 本标准与国外先进标准技术要求的对比本标准在制定过程中,深入分析研究了美国标准ASTM C1157、ASTM C595 与欧盟标准 EN197-1,并对其先进理念和技术要求进行了借鉴与完善。
本标准与欧美水泥标准的对比情况见表 14 结论(1)T/CECS 10087《混合硅酸盐水泥》以 GB 175和GB/T 3183 为蓝本,借鉴采用 ASTM C595、ASTM C1157与EN197-1 等国外先进标准的理念和成熟经验,在充分考虑与我国现有水泥标准和建筑工程验收规范接轨的基础上编制而成,可作为我国现行水泥标准体系的有益补充。
(2)本标准中的通用混合硅酸盐水泥技术要求严于GB 175 等国内现行标准,且增加了水泥与减水剂相容性、28 d 抗压强度上限值、出厂水泥温度、放射性、水溶性铬(VI)限制值等技术指标,有利于提高混凝土的匀质性、施工和耐久性能,减少对人体与环境的危害与影响,本标准中的改性混合硅酸盐水泥允许掺入功能性外加剂,细化了产品分类,有利于用户选择,以满足不同工程的需求。
本标准还纳入了必要的专利技术。
因此,T/CEC S10087《混合硅酸盐水泥》是在专利技术和工程实践总结的基础上、产品和应用质量保证的前提下做出的合理创新。

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