楊醫(yī)博 涂天馳 郭文瑛 王恒昌

（1華南理工大學土木與交通學院；2亞熱帶建筑科學國家重點實驗室）

廣東省地方標準《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》DB44/T1115-2013標準簡介

楊醫(yī)博1，2涂天馳1郭文瑛1王恒昌1

（1華南理工大學土木與交通學院；2亞熱帶建筑科學國家重點實驗室）

廣東省地方標準《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》由廣東省質量技術監(jiān)督局于2013年4月8日發(fā)布，已于2013年7月15日實施?？孤塞}低熱硅酸鹽水泥是為了促進抗氯鹽高性能混凝土的推廣應用，提高建筑物抗氯鹽侵蝕能力和壽命，規(guī)范化抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥的生產而研制的新型水泥。本文詳細介紹了《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》（DB44/T1115-2013）標準編制的意義、主要內容和技術要求。

抗氯鹽；水泥；標準；介紹

1 引言

鋼筋銹蝕引起混凝土建筑物的過早破壞已成為全世界普遍關注并日益突出的一大災害，每年在世界范圍內都會引起巨大的經濟損失和資源浪費。而混凝土中氯離子過量是引起鋼筋銹蝕的最主要原因之一，混凝土中氯離子的來源一是混凝土違規(guī)采用了海砂、海水、含氯鹽的外加劑等氯離子含量較高的原材料；二是混凝土處于氯離子含量較高的外界環(huán)境中，如海洋和近海環(huán)境、鹽湖和鹽堿地環(huán)境、除冰鹽環(huán)境等。

鋼筋銹蝕后，一方面體積膨脹導致混凝土保護層開裂和脫落，影響建筑物外觀，同時也為氯離子和其它化學物質的進入開辟了快速通道，從而加速鋼筋銹蝕和導致混凝土破壞；另一方面由于鋼筋的直徑減少，鋼筋的承載力以及鋼筋與混凝土的粘結力均降低，進而影響結構的安全性和使用壽命。故而提高沿海建筑物的抗氯離子侵蝕能力是提高其耐久壽命和保證正常工作性能的重要措施。

廣東省作為沿海大省，海岸線總長達3368公里，且珠三角部分地區(qū)常年受咸潮影響，沿海水工建筑物耐久壽命不足的問題十分嚴重。根據交通部1980年對華南地區(qū)18座僅適用30年以內的碼頭氯離子侵蝕問題的調查［1］，調查結果表明80%以上的海港鋼筋混凝土碼頭都發(fā)生了鋼筋銹蝕破壞，有的僅使用5～10年就發(fā)生了銹蝕破壞。

提高混凝土抗氯鹽性能的措施主要包括以下兩個方面［2］：一是提高混凝土的致密性，降低氯離子在混凝土保護層中的滲透速度，延長氯離子到達鋼筋表面并積累至一定濃度的時間；另一個是對混凝土進行改性，將部分氯離子消耗在混凝土保護層中。

作為抵抗海水侵蝕的混凝土一般特點包括極低的水膠比和極高的內部密實度，這可以通過摻入大量的礦物摻和料及使用高效減水劑來獲得?？购Ｋg混凝土（即抗氯鹽高性能混凝土）作為提高混凝土抵抗氯離子侵蝕的的重要手段，在經過華南理工大學的長期廣泛研究后在廣東地區(qū)也得到了重要應用。例如吳川市的低水閘閘門重建工程［3］，汕頭市澄海東里橋閘重建工程［4］中這種大摻量礦渣微粉的抗氯鹽高性能混凝土的良好性能和耐久性都得到了證實。經過十余年的研究與工程實踐，目前抗氯鹽高性能混凝土技術基本成熟，但由于抗氯鹽高性能混凝土的生產方式一般為在攪拌站或工地拌合樓采用硅酸鹽水泥和礦物摻合料復摻的方式生產，其大面積推廣運用仍存在著原材料關、技術關、經濟關、質量關四個難關。

為解決上述抗氯鹽高性能混凝土的實際生產問題，華南理工大學經過研究提出使用抗氯鹽低熱水泥的方式，能夠非常簡單、經濟的配制和生產出質量穩(wěn)定的抗氯鹽高性能混凝土，從而促進抗氯鹽高性能混凝土的大面積推廣應用。

由于沒有相關標準，這就導致“抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥”這一新產品產業(yè)化和推廣應用困難。華南理工大學土木與交通學院土木工程系提出了編寫相關標準的設想，并聯(lián)合廣州市珠江水泥有限公司、廣州工程總承包集團有限公司、廣東省建筑科學研究院等單位于2009年向廣東省質量技術監(jiān)督局提出了制定廣東省地方標準《抗海水腐蝕混凝土專用水泥》）的建議。后續(xù)根據水利工程中大體積混凝土較多的情況，標準名稱改為《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》。

2013年，廣東省地方標準《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》（DB44/T1115-2013）由華南理工大學土木與交通學院主編完成，2013年7月15日實施。本文對該標準編制的意義和內容進行詳細論述。

2 標準編制的意義

《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》標準的編制有助于促進抗氯鹽高性能混凝土的大面積推廣，成倍提高建筑物壽命，促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展；有利于減少資源能源消耗，促進水泥產業(yè)的技術升級和可持續(xù)發(fā)展。下面分別予以闡述：

⑴促進抗氯鹽高性能混凝土的大面積推廣，成倍提高建筑物壽命，促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

通過推廣抗氯鹽低熱水泥，促進抗氯鹽高性能混凝土的生產的主要原因有以下三點：

①水泥廠對當?shù)卦牧锨闆r比較清楚，可以選擇質量優(yōu)良的當?shù)卦牧?，通過多種原材料的合理搭配，制備出具有抗氯鹽性能和低水化熱的水泥；而且水泥廠具有良好的原材料均化能力以及質量控制體系，能夠制備質量穩(wěn)定的抗氯鹽低熱水泥。

②通過水泥廠生產抗氯鹽低熱水泥的方式，可以解決水泥和礦物摻合料以及化學外加劑的相容性問題，而且抗氯鹽高性能混凝土的配制也非常簡單，只須按照水泥廠提供的參考配合比，進行混凝土配合比的微調即可配制出抗氯鹽高性能混凝土，省時省力。

③水泥廠通過大規(guī)模采購以及充分利用當?shù)卦牧?，可以降低膠凝材料的成本。僅采用水泥，可以簡化混凝土攪拌設備，從而降低混凝土的制備成本。

⑵減少資源能源消耗，促進水泥產業(yè)的技術升級和可持續(xù)發(fā)展。

據估計，廣東省水泥年消耗量約9500萬噸，其中95%以上為硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。在普通硅酸鹽水泥中，混合材料的摻量不超過20%；而在抗氯鹽低熱水泥中，混合材料的摻量可以達到60%以上，可減少水泥熟料用量40%。以生產1000萬噸水泥計，以抗氯鹽低熱水泥取代普通硅酸鹽水泥，可以減少水泥熟料消耗400萬噸以上，減少二氧化碳排放400萬噸以上。

綜上所述，編制抗氯鹽低熱水泥標準，促進其產業(yè)化和應用可以達到促進抗氯鹽高性能混凝土的大面積推廣，成倍提高建筑物壽命，促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展；減少資源能源消耗，促進水泥產業(yè)的技術升級和可持續(xù)發(fā)展等作用，對于國民經濟和建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義和長遠意義。

3 標準內容介紹［5］

《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》標準的組成為：

⑴范圍；

⑵規(guī)范性引用文件；

⑶術語和定義；

⑷分類和標記；

⑸用途；

⑹組成與材料；

⑺強度要求；

⑻技術要求；

⑼試驗方法；

⑽檢驗規(guī)則；

⑾包裝、標志、運輸、貯存；附錄：水泥抗氯離子性能試驗方法（電量綜合法），其主要技術內容如下。

3.1 抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥的定義與分類

3.1.1 定義

抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥的定義為：以硅酸鹽水泥熟料、一種或一種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏，制成的具有中等或較高抗氯離子性能和低水化熱的水硬性膠凝材料，簡稱抗氯鹽低熱水泥，代號P.CL。

3.1.2 分類

考慮到不同氯鹽環(huán)境作用等級和設計使用年限下，對水泥抗氯離子性能要求不同，分為中抗氯鹽低熱水泥（代號P.MCL）和高抗氯鹽低熱水泥（代號P.HCL）。

以硅酸鹽水泥熟料、一種或一種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏，制成的具有中等抗氯離子性能和低水化熱的水硬性膠凝材料，簡稱中抗氯鹽低熱水泥，代號P.MCL。而以硅酸鹽水泥熟料、一種或一種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏制成的具有較高抗氯離子性能和低水化熱的水硬性膠凝材料，簡稱高抗氯鹽低熱水泥，代號P.HCL。

3.2 抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥的用途

抗氯鹽低熱水泥適用于氯鹽環(huán)境下的配筋混凝土工程，也適用于有低熱要求的各類混凝土工程。對于GB/T50476中海洋氯化物環(huán)境或其他氯化物環(huán)境中環(huán)境作用等級為Ⅲ-E、Ⅲ-F和Ⅳ-E級或設計使用年限為100年的工程宜選用高抗氯鹽低熱水泥。

使用時不應摻加其它水泥和礦物摻合料，并應符合相關標準中混凝土耐久性規(guī)定。用于氯鹽環(huán)境時，混凝土水膠比不應大于0.40。

3.3 抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥的組成與材料

抗氯鹽低熱水泥由硅酸鹽水泥熟料、一種或一種以上的混合材料、石膏組成?；旌喜牧习ɑ钚曰旌喜牧虾头腔钚曰旌喜牧?，混合材料總摻加量按質量百分比計應≥50%且＜75%，允許摻入不超過8%的非活性混合材料。

活性混合材料包括符合 GB/T203、GB/T1596、GB/T2847、GB/T18046、GB/T18736、GB/T27690標準要求的?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料、粒化高爐礦渣粉、高強高性能混凝土用礦物外加劑、硅灰。

非活性混合材料包括活性指標分別低于GB/T203、GB/T1596、GB/T2847、GB/T18046、GB/T18736、GB/T27690標準要求的?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料、?；郀t礦渣粉、高強高性能混凝土用礦物外加劑、硅灰；石灰石、花崗巖和砂巖，石灰石中三氧化二鋁含量（質量分數(shù)）應不大于2.5%。

天然石膏要符合GB/T5483中規(guī)定的G類或M類二級（含）以上的石膏或混合石膏。

工業(yè)副產石膏符合GB/T21371的要求。

水泥粉磨時允許加入助磨劑，其加入量應不大于水泥質量的0.5%，助磨劑符合GB/T26748的要求。

3.4 抗氯鹽低熱水泥的技術要求

3.4.1 化學指標規(guī)定

參考現(xiàn)有水泥標準制定了三氧化硫、氧化鎂、堿含量氯離子含量等常規(guī)指標?？紤]到其中摻合料用量較大，水泥中三氧化硫含量限制應不大于4.0%。

考慮到抗氯鹽高性能混凝土需控制引入的氯離子含量，故限制了較低的氯離子含量，即水泥中氯離子含量應不大于0.04%。

表1 水泥抗氯離子性能要求 （s/m2）

3.4.2 物理指標規(guī)定

根據國家標準《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）中礦渣水泥，制定了凝結時間、安定性、細度等常規(guī)指標。

考慮到抗氯鹽低熱水泥的特點和設計規(guī)范對抗氯鹽高性能混凝土性能要求，提出了水泥抗氯離子性能指標。

表2 水泥各齡期的強度指標 （MPa）

表3 水泥各齡期水化熱要求 （kj/kg）

考慮到大摻量混合材料時，水泥強度相對較低，故設定了32.5L、32.5、42.5L、42.5四個強度等級。其中L型水泥早期強度要求較低。

主要參考現(xiàn)有低熱水泥標準制定了水化熱指標。

3.5 抗氯鹽低熱混凝土的抗氯離子性能試驗方法

參考現(xiàn)有水泥標準制定了組分、三氧化硫、氯離子、標準稠度用水量、凝結時間、安定性、強度、細度等常規(guī)指標試驗方法。

對于混凝土抗氯離子性能，目前GB/T50082《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》中規(guī)定了兩種混凝土抗氯離子性能試驗方法：電量法和RCM法。華南理工大學結合電量法和RCM的優(yōu)點，提出了抗氯離子性能試驗方法（電量綜合法），并列入廣東省地方標準《抗海水腐蝕混凝土應用技術導則》（DB44/T566-2008）。

本標準中采用的方法，是通過對廣東省地方標準《抗海水腐蝕混凝土應用技術導則》（DB44/T566-2008）中的方法完善而得，并通過水泥膠砂和混凝土對比試驗確定。RCM法測定氯離子遷移系數(shù)時，其鹽溶液用量很大，不夠環(huán)保。研究表明，采用電量綜合法測定的混凝土DDL與DRCM數(shù)值相近，可互相替代。

對于電量綜合法測定的水泥抗氯離子性能，采用同樣水膠比的水泥膠砂和混凝土的電量值差異很大，而氯離子遷移系數(shù)相近，且水泥膠砂的通常略高一些。

對于大摻量混合材料混凝土而言，其齡期越長，其性能體現(xiàn)越充分，但對水泥質量的反映會滯后，故參考GB/T50476《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》采用28d齡期，而非56d或84d齡期。

因此，本標準采用水泥膠砂的電量綜合法進行測試；參考GB/T 50476《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》中混凝土28d遷移系數(shù)DRCM要求，制定了水泥的抗氯離子性能指標。

4 結語

《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》標準的編制，有利于促進抗氯鹽地熱水泥的產業(yè)化和應用，可以促進抗氯鹽高性能混凝土的大面積推廣，成倍提高建筑物壽命，促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展及減少資源能源消耗，促進水泥產業(yè)的技術升級和可持續(xù)發(fā)展。

隨著行業(yè)的發(fā)展和技術進步，標準也需與時俱進。希望各有關單位在標準實施過程中將遇到的新情況、新問題及時反饋給編制組，以便在下次標準修訂中加以調整?！?/p>

［1］郭鍇.抗氯鹽硅酸鹽水泥級配與組成優(yōu)化研究［D］.廣州：華南理工大學土木與交通學院，2013.

［2］莫海鴻，梁松，楊醫(yī)博，等.大量礦渣微粉抗海水腐蝕混凝土的研究［J］.水利學報，2005，（7）：876.

［3］楊醫(yī)博，梁松，莫海鴻，等.抗海水腐蝕混凝土在吳川市低水閘閘門重建工程中的應用［J］.水利水電技術，2004，（11）：53-55.

［4］楊醫(yī)博，梁松，莫海鴻，等.抗氯鹽高性能混凝土在東里橋閘重建工程中的應用［J］.水利學報，2007，（10）:654-657.

［5］DB44/T 1115-2013，抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥［S］.廣東：廣東省質量技術監(jiān)督局，2013.