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水泥新标准的实施有利于水泥工业的发展和技术创新
发布时间: 2005-03-22 00:00    查看: 1917
           摘要:  我国通用水泥产品新标准已由国家质量技术监督局批准颁布并从1999年12月1日开始实施,此次通用水泥产品新标准与92版标准相比,最主要的修订内容是水泥胶砂强度检验方式采用ISO法。由于国内大部分水泥厂在采用ISO法测定强度时,水泥强度要下降一个多标号,所以新标准实施后,如何改进和改善现有的生产工艺,提高水泥产品的质量是我国水泥企业面临的迫切任务。同时随着新标准的实施,必将推动我国水泥工业的结构调整,促进水泥工艺的技术创新和水泥产品质量的全面提高。

        我国六大通用水泥新标准GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(以下简称GB175-1999)、GB1344-1999《硅渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》(以下简称GB1344-1999)、GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》(以下简称GB12958-1999)已由国家质量技术监督局颁布,并从1999年12月1日开始实施,原标准自2000年12月1日起废止;新老标准过渡期为一年,过渡期间以原标准为准。占世界水泥总产量1/3的中国水泥产品质量检测分析及评定方法将与国际标准接轨,这是我国水泥工业适应市场变化、推动产业结构调整、提高产品质量和规范市场竞争秩序的一项重要措施。本文就新老标准的主要不同及实施新标准对我国水泥工业的影响作一浅要分析。             

       1、新版通用水泥标准与现行标准的主要不同   

         修订后的新标准GB175、GB1344、GB12958(1999版)与现行标准(92版)的主要不同是:
     (1)水泥胶砂强度检验以GB/17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》代替GB177-85(水泥胶砂强度检验方法),这两种检验方法的主要不同见表1。
                 表1    ISO法和GB法水泥强度检验方法的主要区别

检验方法 GB/17671-1999(ISO法) GB177-85(GB法)
标准砂 0.08~2.00 0.25~0.65
粒径/mm 0.08~0.50占1/3;0.50~1.00占1/3;1.0~2.0占1/3 0.25~0.4占60%;0.40~0.65占40%
水灰比 0.5 0.46~0.6
灰砂比 1:3 1:2.5
试件受压面尺寸/mm 40*40 406*2.5

     (2)为了与国际接轨,同时又和我国砼强度等级相适应,将水泥标号改为强度等级,如32.5级、42.5级、52.5级、62.5级。
       表1中,ISO法与GB法水泥胶砂强度检验方法的主要区别 (GB177-85标准中规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥的水灰比为0.44,火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的水灰比为0.46)。
       (3)水泥强度等级中,龄期一律设3d和28d两个龄期,即:将原标准GB1344中的7d也改为3d。
       此次六大通用水泥产品标准最主要的修订内容就是用GB/17671-1999代替GB177-85。1996年~1997年,中国建材科学研究院通过对ISO强度检验方法的研究,建立了ISO检验方法强度与GB检验方法强度的关系见表2。

                 表2 ISO试验方法与GB试验方法的强度关系

试验时间/年 试验样品数/个 ISO试验方法强度与GB试验方法的强度关系
1996 433 RISO=0.881RGB-3.757
1997 99 RISO=0.9058RGB-5.0867


         根据表2关系式计算,得到采用ISO和GB检验方法后水泥的强度差异如表3所示。

            表3  采用SO检验方法强度与GB检验方法二者水泥标号的大致关系

GB标号 325 425 525 625
ISO标号(强度值) - 32.5 42.5 52.5


   从表3可以看出,水泥胶砂强度检验方法由现行的GB法过渡到ISO法后,由于水泥试体的胶砂组成的改变,特别是水灰比加大和灰砂比的减小,我国现行水泥标号要普遍降低一个标号。所以,新标准实施后,占我国水泥产量30%的#325立窑水泥将被淘汰。这将迫使#325水泥的生产厂家必须加强从矿山开采、生料制备、熟料煅烧和冷却等生产全过程的质量控制,并采取降低水泥粉磨细度、减少混合材掺量等措施,大幅度地提高水泥质量,使其产品达到新标准强度最低等级(32.5级)要求。因此,新标准的实施将促进我国水泥工业的结构调整,促进我国水泥产品质量总体水平的提高。

    2 新标准的实施有利于我国水泥工业的发展

    2.1 新标准的实施有利于加快发展新型干法水泥
       我国许多水泥厂在采用ISO检验方法测定水泥强度值时,其标号下降了一个标号以上,有的要降低(13~16)MPa,而国内部分独资和合资企业的水泥产品则下降得很少,只有(2~3)MPa。根据中国建材科学研究院对不同生产工艺、不同窑型生产水泥的ISO及GB强度检验方法的强度对比试验统计,发现不同生产工艺生产的水泥,采用ISO法后其强度下降程度也各不相同。表4为国内不同生产工艺生产水泥在采用ISO强度检验法后28d抗压强度下降情况的统计。  
             表4  不同生产工艺采用ISO法后28d抗压强度下降情况

生产工艺及窑型 厂家数量 采用ISO法后强度下降值/MPa 采用ISO法后强度下降百分数/%
新型干法窑 18 8.31 13.83
湿法窑 13 10.29 15.82
立窑 27 9.46 17.75
立波尔窑 1 13.6 20.89

         由表4可见,水泥产品实施新标准,ISO胶砂强度检验方法对新型干法窑生产的水泥最为有利,湿法窑次之,而对采用立窑和立波尔窑生产工艺生产的水泥影响最大。这是由于ISO强度检验方法所采用的标准砂模拟了砼集料的级配,采用粒径分布较宽的三级级配,水泥试体成型的水灰比大,灰砂比小,更接近于砼的实际情况,对水泥的活性敏感程度也远远超过GB强度检验方法。因此,ISO强度对水泥生产工艺较GB强度更敏感。新型干法生产工艺,由于采用了高硅酸率、高铝氧率、中饱和比和低铁相配料方案,保证了熟料中硅酸盐水泥的主要活性矿物C3S和C2S的含量;同时其二次风温高、窑内火焰温度高和煅烧热力强度高;且窑速较快,熟料预烧好,确保了上述二高一中配料方案的实现,从而保证料子难烧不发散,好烧不起块。这是其它生产方法所难以做到的。因而新型干法生产的水泥可获得较高的ISO强度,这可从表5试验结果看出。

            表5     4厂33个试样P.I水泥28dISO/GB抗压强度比值

工厂代号 生产方法 ISO/GB的比值
KM 湿法 0.824
LZ 湿法和干法 0.840
YT 新型干法 0.890
HN 新型干法 0.940

       此外,新型干法生产工艺配置的高效水泥粉磨系统,在提高水泥粉磨细度,调节水泥颗粒级配,提高ISO强度等方面的优点也是其它生产工艺无法比拟的。因此,新标准实施将进一步确立新型干法水泥的主导地位,可进一步促进新型干法水泥的发展。
       2.2 新标准的实施将促进现有生产工艺的改进和技术创新
      熟料的质量包括合理的化学组成和良好的矿物结构,C3S和C2S含量高的熟料制成的水泥具有较高的强度。我国水泥同国外水泥质量上存在差距的一个重要原因是国外水泥熟料中的硅酸盐矿物含量高。因此新标准实施后,我国大多数水泥生产厂家将目前的低硅高铁配料方案转向高硅配料,生产工艺也将从侧重降低热耗向降耗与提高产品质量并重的方向改进。在改进配料的同时,必须加强原燃料的均化和生料的质量控制,强化熟料的燃烧和冷却,使熟料矿物形成微晶型,以提高熟料质量。所以新标准的实施将使我们的水泥技术总体水平有所提高,使我国水泥熟料总体质量水平上一个台阶。
       新标准实施后,改进水泥粉磨工艺,提高水泥细度是我国水泥企业的重要课题。众所周知,水泥细度粗是我国水泥质量同国外水泥质量差别的一个突出问题。国内外的研究成果表明,水泥的细度、颗粒组成和颗粒形状对充分利用水泥的活性,改善水泥砼的性能具有很大的作用。提高水泥细度对ISO强度和GB强度都是非常有利的,特别是对提高ISO强度更为明显;在提高粉磨细度的同时,应注重改善水泥的颗粒组成和力求颗粒状的球型化,因为较宽的颗粒级配范围和良好的颗粒形状有利于水泥强度的提高和水泥水化性能的改善。目前,我国2000t/d以上的新型干法生产线的水泥粉磨工艺比较合理,磨机大,选粉设备配套,在改善粉磨细度和水泥颗粒级配上比较容易。而国内大多数中小型水泥厂,都使用小型球磨机,选粉设备又不配套、不合理,因而在改善粉磨工艺上难度较大。因此,新标准实施后,改进现有粉磨工艺,提高现有球磨机的粉磨效率,研究和开发新型高效粉磨系统,选择使用高效选粉机高效选粉机不仅能提高粉磨效率,而且可以调节颗粒级配,对ISO强度有利,通过使用助磨剂降低能耗、提高产量等新的技术和难题迫切需要探索和解决。所以新标准的实施有利于我国水泥生产工艺技术水平的提高,促进水泥工业的技术进步和技术创新。

3 新标准的实施有利于我国水泥工业走向国际市场及全面提高砼施工及工程质量    

         表6是世界各国(地区)水泥标准采用情况统计。

采用的标准体系   采用的国家(地区)   百分数/%
ISO体系              58                         48.33
ASTM体系          28                          23.33
BS体系              34                          28.33

       由表6知,目前世界上已有近半数的国家(地区)采用了ISO标准,而BS标准中水泥的强度检验方法也已采用ISO法。欧洲标准化委员会近年来正式颁布了欧洲水泥试行标准NEV197,其水泥强度检验方法就是采用ISO法。近年来世界各国的水泥标准发展的总趋势是明显地向ISO靠拢,目前世界上水泥胶砂强度检验方法采用ISO法的国家和地区已占70%多,其中英国、德国、法国、日本等发达国家的水泥标准中强度检验均采用ISO法。
       目前,我国水泥标准已有三个采用ISO方法标准,分别是:GB/T176-1996《水泥化学分析方法》(ISO680:1989);GB/T1346-1989《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(ISO9597:1989);GB/T2847-1996《用于水泥中的火山灰质混合材》《火山灰掺入量的测试方法》(ISO863:1990)
  我国水泥细度和比表面测定等方法本来已与国际通用方法一致,所以新标准强度检验方法采用ISO法以后,我国水泥性能检测方法将与国际标准完全接轨,达到国际通用。因此,新标准实施ISO强度检验方法是我国水泥标准与国际接轨的重要标志,也为我国水泥技术、设备和产品的出口创造了有利的条件,同时有利于建筑业国内外承包工程的顺利开展。
         中国建材科学研究院通过试验得出采用GB法和ISO法水泥强度与砼强度关系公式如表7所示。

                    表7  国内外水泥采用GB法和采用ISO法的砼强度公式的简化式

水泥强度检验方法 GB法 ISO法
国外水泥砼强度公式的简化式 R砼=0.75RGB R砼=0.80RISO
我国水泥砼强度公式的简化式 R砼=0.63RGB R砼=0.81RISO

       可见采用GB法时,我国水泥配制的砼强度较国外水泥低12%左右,也就是说采用GB法检验时我国的水泥强度偏高了12%左右;而采用ISO法后,我国水泥与国外水泥配制的砼强度就完全一致,而且采用ISO法更接近砼的实际情况。所以新标准采用ISO强度检验法后,可以消除不同品种、不同国别的水泥在配制砼强度时的差异,可以更真实地反映砼的使用效果。
       新标准实施ISO强度检验法后,国内水泥企业必须大幅度地提高产品质量,才能满足新的质量技术要求,这就要求我们的水泥生产厂家改进现有生产工艺,提高水泥中活性矿物成分--硅酸盐矿物的含量,提高水泥粉磨细度,选择活性高的混合材并减少其掺入量,这些措施将促使我国水泥总体质量水平的提高,而水泥细度的提高使得其泌水性有大的改善;水泥中混合材掺量的减少,将减小砼配制时的水灰比,提高其流动性,改善水泥的凝结性能,有利于水泥活性的发挥和砼的施工:新标准实施后,由于水泥早期强度的提高,使得水化产物能在短期内充填砼结构中的空隙,有利于砼结构致密性能的提高。总之,实施新标准后,随着我国的水泥实物质量总体水平的提高和水泥使用性能的改善,必将提高我国砼的使用性能和使用效果,进而促进我国工程质量的全面提高。

参考文献: 
(1)王文义.我国实施ISO强度方法后水泥企业面临的形势和任务.水泥技术,1994(4)
(2)全国水泥标准化委员会.水泥标准采用国际标准专辑.水泥标准化技术通讯,1999(2)


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