楊醫(yī)博 涂天馳 郭文瑛 王恒昌

（1華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院；2亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》DB44/T1115-2013標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)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(xué)土木與交通學(xué)院；2亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》由廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2013年4月8日發(fā)布，已于2013年7月15日實(shí)施?？孤塞}低熱硅酸鹽水泥是為了促進(jìn)抗氯鹽高性能混凝土的推廣應(yīng)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(chǎn)而研制的新型水泥。本文詳細(xì)介紹了《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》（DB44/T1115-2013）標(biāo)準(zhǔn)編制的意義、主要內(nèi)容和技術(shù)要求。

抗氯鹽；水泥；標(biāo)準(zhǔn)；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(guān)注并日益突出的一大災(zāi)害，每年在世界范圍內(nèi)都會(huì)引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。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(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂和脫落，影響建筑物外觀，同時(shí)也為氯離子和其它化學(xué)物質(zhì)的進(jìn)入開辟了快速通道，從而加速鋼筋銹蝕和導(dǎo)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(jié)力均降低，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)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(zhǎng)達(dá)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(yán)重。根據(jù)交通部1980年對(duì)華南地區(qū)18座僅適用30年以內(nèi)的碼頭氯離子侵蝕問題的調(diào)查［1］，調(diào)查結(jié)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(gè)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(hù)層中的滲透速度，延長(zhǎng)氯離子到達(dá)鋼筋表面并積累至一定濃度的時(shí)間；另一個(gè)是對(duì)混凝土進(jìn)行改性，將部分氯離子消耗在混凝土保護(hù)層中。

作為抵抗海水侵蝕的混凝土一般特點(diǎn)包括極低的水膠比和極高的內(nèi)部密實(shí)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(jīng)過華南理工大學(xué)的長(zhǎng)期廣泛研究后在廣東地區(qū)也得到了重要應(yīng)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(shí)。經(jīng)過十余年的研究與工程實(shí)踐，目前抗氯鹽高性能混凝土技術(shù)基本成熟，但由于抗氯鹽高性能混凝土的生產(chǎn)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(fù)摻的方式生產(chǎn)，其大面積推廣運(yùn)用仍存在著原材料關(guān)、技術(shù)關(guān)、經(jīng)濟(jì)關(guān)、質(zhì)量關(guān)四個(gè)難關(guān)。

為解決上述抗氯鹽高性能混凝土的實(shí)際生產(chǎn)問題，華南理工大學(xué)經(jīng)過研究提出使用抗氯鹽低熱水泥的方式，能夠非常簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的配制和生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的抗氯鹽高性能混凝土，從而促進(jìn)抗氯鹽高性能混凝土的大面積推廣應(yīng)用。

由于沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致“抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥”這一新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用困難。華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院土木工程系提出了編寫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)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(tuán)有限公司、廣東省建筑科學(xué)研究院等單位于2009年向廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局提出了制定廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗海水腐蝕混凝土專用水泥》）的建議。后續(xù)根據(jù)水利工程中大體積混凝土較多的情況，標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》。

2013年，廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》（DB44/T1115-2013）由華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院主編完成，2013年7月15日實(shí)施。本文對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)編制的意義和內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)論述。

2 標(biāo)準(zhǔn)編制的意義

《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)的編制有助于促進(jìn)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(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展；有利于減少資源能源消耗，促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。下面分別予以闡述：

⑴促進(jìn)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(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

通過推廣抗氯鹽低熱水泥，促進(jìn)抗氯鹽高性能混凝土的生產(chǎn)的主要原因有以下三點(diǎn)：

①水泥廠對(duì)當(dāng)?shù)卦牧锨闆r比較清楚，可以選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良的當(dāng)?shù)卦牧希ㄟ^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(zhì)量控制體系，能夠制備質(zhì)量穩(wěn)定的抗氯鹽低熱水泥。

②通過水泥廠生產(chǎn)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(xué)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(jiǎn)單，只須按照水泥廠提供的參考配合比，進(jìn)行混凝土配合比的微調(diào)即可配制出抗氯鹽高性能混凝土，省時(shí)省力。

③水泥廠通過大規(guī)模采購(gòu)以及充分利用當(dāng)?shù)卦牧希梢越档湍z凝材料的成本。僅采用水泥，可以簡(jiǎn)化混凝土攪拌設(shè)備，從而降低混凝土的制備成本。

⑵減少資源能源消耗，促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)估計(jì)，廣東省水泥年消耗量約9500萬(wàn)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(dá)到60%以上，可減少水泥熟料用量40%。以生產(chǎn)1000萬(wàn)噸水泥計(jì)，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(wàn)噸以上，減少二氧化碳排放400萬(wàn)噸以上。

綜上所述，編制抗氯鹽低熱水泥標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用可以達(dá)到促進(jìn)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(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展；減少資源能源消耗，促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展等作用，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

3 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容介紹［5］

《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)的組成為：

⑴范圍；

⑵規(guī)范性引用文件；

⑶術(shù)語(yǔ)和定義；

⑷分類和標(biāo)記；

⑸用途；

⑹組成與材料；

⑺強(qiáng)度要求；

⑻技術(shù)要求；

⑼試驗(yàn)方法；

⑽檢驗(yàn)規(guī)則；

⑾包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存；附錄：水泥抗氯離子性能試驗(yàn)方法（電量綜合法），其主要技術(shù)內(nèi)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(jiǎn)稱抗氯鹽低熱水泥，代號(hào)P.CL。

3.1.2 分類

考慮到不同氯鹽環(huán)境作用等級(jí)和設(shè)計(jì)使用年限下，對(duì)水泥抗氯離子性能要求不同，分為中抗氯鹽低熱水泥（代號(hào)P.MCL）和高抗氯鹽低熱水泥（代號(hào)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(jiǎn)稱中抗氯鹽低熱水泥，代號(hào)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(jiǎn)稱高抗氯鹽低熱水泥，代號(hào)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(duì)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(jí)為Ⅲ-E、Ⅲ-F和Ⅳ-E級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為100年的工程宜選用高抗氯鹽低熱水泥。

使用時(shí)不應(yīng)摻加其它水泥和礦物摻合料，并應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中混凝土耐久性規(guī)定。用于氯鹽環(huán)境時(shí)，混凝土水膠比不應(yīng)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。混合材料包括活性混合材料和非活性混合材料，混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)應(yīng)≥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(biāo)準(zhǔn)要求的?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料、?；郀t礦渣粉、高強(qiáng)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(biāo)分別低于GB/T203、GB/T1596、GB/T2847、GB/T18046、GB/T18736、GB/T27690標(biāo)準(zhǔn)要求的粒化高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料、?；郀t礦渣粉、高強(qiáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)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(jí)（含）以上的石膏或混合石膏。

工業(yè)副產(chǎn)石膏符合GB/T21371的要求。

水泥粉磨時(shí)允許加入助磨劑，其加入量應(yīng)不大于水泥質(zhì)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(shù)要求

3.4.1 化學(xué)指標(biāo)規(guī)定

參考現(xiàn)有水泥標(biāo)準(zhǔn)制定了三氧化硫、氧化鎂、堿含量氯離子含量等常規(guī)指標(biāo)?？紤]到其中摻合料用量較大，水泥中三氧化硫含量限制應(yīng)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(yīng)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(biāo)規(guī)定

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）中礦渣水泥，制定了凝結(jié)時(shí)間、安定性、細(xì)度等常規(guī)指標(biāo)。

考慮到抗氯鹽低熱水泥的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)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(biāo)。

表2 水泥各齡期的強(qiáng)度指標(biāo) （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(shí)，水泥強(qiáng)度相對(duì)較低，故設(shè)定了32.5L、32.5、42.5L、42.5四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。其中L型水泥早期強(qiáng)度要求較低。

主要參考現(xiàn)有低熱水泥標(biāo)準(zhǔn)制定了水化熱指標(biāo)。

3.5 抗氯鹽低熱混凝土的抗氯離子性能試驗(yàn)方法

參考現(xiàn)有水泥標(biāo)準(zhǔn)制定了組分、三氧化硫、氯離子、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度、細(xì)度等常規(guī)指標(biāo)試驗(yàn)方法。

對(duì)于混凝土抗氯離子性能，目前GB/T50082《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了兩種混凝土抗氯離子性能試驗(yàn)方法：電量法和RCM法。華南理工大學(xué)結(jié)合電量法和RCM的優(yōu)點(diǎn)，提出了抗氯離子性能試驗(yàn)方法（電量綜合法），并列入廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗海水腐蝕混凝土應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》（DB44/T566-2008）。

本標(biāo)準(zhǔn)中采用的方法，是通過對(duì)廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗海水腐蝕混凝土應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》（DB44/T566-2008）中的方法完善而得，并通過水泥膠砂和混凝土對(duì)比試驗(yàn)確定。RCM法測(cè)定氯離子遷移系數(shù)時(shí)，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(cè)定的混凝土DDL與DRCM數(shù)值相近，可互相替代。

對(duì)于電量綜合法測(cè)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(duì)于大摻量混合材料混凝土而言，其齡期越長(zhǎng)，其性能體現(xiàn)越充分，但對(duì)水泥質(zhì)量的反映會(huì)滯后，故參考GB/T50476《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》采用28d齡期，而非56d或84d齡期。

因此，本標(biāo)準(zhǔn)采用水泥膠砂的電量綜合法進(jìn)行測(cè)試；參考GB/T 50476《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)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(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

《抗氯鹽低熱硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)的編制，有利于促進(jìn)抗氯鹽地?zé)崴嗟漠a(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，可以促進(jìn)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(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展及減少資源能源消耗，促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。

隨著行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)也需與時(shí)俱進(jìn)。希望各有關(guān)單位在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過程中將遇到的新情況、新問題及時(shí)反饋給編制組，以便在下次標(biāo)準(zhǔn)修訂中加以調(diào)整。●

［1］郭鍇.抗氯鹽硅酸鹽水泥級(jí)配與組成優(yōu)化研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)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(xué)報(bào)，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(yīng)用［J］.水利水電技術(shù)，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(yīng)用［J］.水利學(xué)報(bào)，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(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2013.