0 引言

水泥是一种用量大、使用广泛的建筑材料，在未来相当长的时期内还不能够被取代。我国是世界上的水泥生产和消费大国，国民经济的持续稳定增长带动了水泥工业的飞速发展，水泥产量自2002年以来一直稳居世界第一。党的十八大以来，水泥工业深入贯彻中央各项部署，把新的发展理念放在首位，坚持稳中求进的总基调，坚持以供给侧结构改革为主线，以提高质量和经济效益为中心，加大结构调整与优化，倡导创新驱动与绿色发展战略，在行业态势和技术创新方面经历了剧烈的变革。2016年8月，中国建材集团和中材集团的联合重组进一步让水泥工业取得了规模上的优势。技术创新和标准化工作推进了水泥工业的绿色发展，通过运用技术、资金、人才等各方面的优势，按照市场化的原则，我国水泥工业稳步开展境外投资，积极拓展境外工程承包业务，为“一带一路”沿线国家的建材产业提供优质技术服务。我国水泥工业的成套装备和技术已在全球处于领先地位，过去十年里，仅中国建材集团就出口了312条大型水泥成套装备生产线，占全球新建水泥生产线的65%[1]。

尼日利亚联邦共和国（以下简称尼日利亚）是非洲最大的水泥生产国和出口国，拥有水泥生产需要的所有原料及工业燃料，且储量丰富，生产潜力巨大。2018年预计生产水泥4500万吨，这比十年前的约300万吨增长了1400%，满足了水泥的自给自足[2]。丹格特（Dangote）集团作为非洲最大的水泥集团，结束了尼日利亚水泥依赖进口的历史，并实现了出口。

随着中尼两国交流和经贸往来的进一步扩大，我国出口尼日利亚的水泥技术和装备有望取得更大的发展空间。但由于两国水泥产品标准、检验方法和监督管理制度的不同，客观上不利于两国的水泥贸易。因此，进行两国水泥产品标准和检验方法的比对研究就成为当务之急。

本文通过收集、整理、翻译尼日利亚的国家标准文本并查阅相关的文献资料，开展两国水泥标准体系的比对研究，从分类、化学和物理性能指标上逐条进行比较，展示了两国标准各自的优势和不足，这种差异性体现了两国对水泥基本性能和应用范围的不同理解，也体现了水泥工业不同的发展程度。通过比对，得出了我国比尼日利亚水泥标准（简称尼标准）体系全面、标准规定总体上更加严格的结论，为开展我国标准适用性研究、推广应用我国标准并转化成当地标准、探讨标准走出去模式提供理论基础，也可促进两国水泥贸易的交流与合作，推动工程建设项目的国际合作。

1.标准体系的发展

世界各国的水泥标准主要采用了国际ISO标准、美国ASTM标准、欧洲EN标准三个体系。随着全球经济一体化进程的加速及国际贸易和竞争的加剧，绝大多数国家目前采用了ISO标准体系。ISO发布的水泥强度检验方法、化学分析方法、安定性试验方法、火山灰活性试验方法等标准均由欧洲水泥标准演变而来[3]。

建国后，我国先后采用了日本和前苏联的标准体系。改革开放以来，我国开始积极引进欧美等先进国家的标准。1999年我国开始研究向国际水泥标准接轨的工作，水泥强度检验方法最先完全采用了ISO法，包括水泥标号用强度等级划分和采用固定水灰比、大水灰比成型，这使我国的水泥质量又提高了一个台阶，并建立起了国内外水泥进行质量评定的基础，减轻了国外标准对我国水泥出口的影响。近年来我国水泥工业积极响应国家“一带一路”政策的号召，开展与沿线国家的技术交流，积极参与国际市场竞争，推动水泥装备进入国际市场创造出更大的发展空间。

伴随着水泥产量和质量的提高，我国水泥标准的质量和水平也进一步完善，目前正处于和国际水泥标准接轨的阶段。

尼日利亚参考欧洲标准，并根据本国实际情况制定了NIS标准体系，按照水泥组成、混合材料的数量和种类定义了五大类水泥产品，规定了每种水泥包括组成、物理和化学指标及强度等级，并对耐久性提出了要求。

2. 标准比对

2.1 分类方法

两国标准都规定通用水泥的水硬性主要靠硅酸钙的水化。在水泥分类方面，我国标准GB175-2007和尼标准NIS444-1:2018均基于混合材料的种类和掺量对水泥进行分类和命名，说明两国对通用水泥基本性能和应用范围的理解一致。我国分为硅酸盐水泥（P?I和P?II）、普通硅酸盐水泥（P·O）、矿渣硅酸盐水泥（P·S·A和P·S·B）、火山灰质硅酸盐水泥（P·P）、粉煤灰硅酸盐水泥（P·F）和复合硅酸盐水泥（P·C）六大类[4]。尼日利亚分了硅酸盐水泥（I型）、硅酸盐-复合水泥（II型）、矿渣水泥（III型）、火山灰水泥（IV型）、复合水泥（V型）五大类，并根据混合材料的掺量又细分为27个品种[5]。两国的具体规定不同（见表1）。由表格1可知，我国的P·O和P·S·B分别相当于尼日利亚的CEM II和CEMIII；我国把P·S·A、P·P、P?F、P·C单独作为一类水泥，而尼日利亚都归为CEM II。

表 1 中尼两国标准对通用水泥分类的比对

2.2 水泥组成

2.2.1 熟料

我国标准[4]规定硅酸盐熟料中硅酸钙矿物（C2S和C3S）的含量和不小于66%，氧化钙（CaO）和二氧化硅（SiO2）的质量比不小于2.0。除了对熟料有上述相同的要求外，尼日利亚还采用了欧洲标准中活性CaO和活性SiO2的概念[6]，规定活性CaO和活性SiO2含量之和要大于总水泥质量的50%[5]。

2.2.2 石膏

石膏是水泥的主要调凝材料。我国标准[4]规定应使用符合GB/T 5483的天然石膏，包括石膏（CaSO4.2H2O）、硬石膏（CaSO4）或者二者的混合物，也可使用以硫酸钙为主要成分的工业副产物；尼标准[5]规定可以使用CaSO4. 2H2O、CaSO4.1/2H2O、CaSO4或者它们的混合物，也可以用工业副产品，应符合NIS426:2000规定。我国标准对石膏的规定更严格。

2.2.3 混合材料

我国标准[4]允许掺入的混合材料包括粒化高炉矿渣（以下简称矿渣）、火山灰、粉煤灰、石灰石、砂岩和窑灰；分别符合GB/T 203或GB/T 18046、GB/T1596、GB/T 2847要求的矿渣、粉煤灰和火山灰属于活性混合材料；为了控制石灰石中的杂质和含泥量，对石灰石中的氧化铝含量（Al2O3）进行了限定；窑灰应符合JC/T 742的规定。尼标准[5]中的混合材料包括矿渣、火山灰材料、粉煤灰、烧页岩、石灰石和硅灰，还可以掺加0~5%的无机天然矿物（次要成分），硅酸盐水泥允许掺不大于5%的混合材料，并对掺入混合材料的定义、来源做了详细的描述。

两国标准对活性混合材料的技术要求比对见表 2，比较可知我国标准的条款更加完善。我国标准对粉煤灰中的碱含量做出规定是为了避免碱集料反应，来自水泥和粉煤灰的碱含量过高时，在水的作用下与骨料中的活性SiO2发生反应，有可能导致混凝土膨胀开裂而破坏。除了要求混合材料的化学成分和物理性能，我国标准还规定了放射性必须符合要求。这是因为随着社会的发展和进步，建筑材料正逐渐向绿色环保型发展，因此强调放射性检验十分必要，体现了我国水泥标准的发展契合了社会需求，也表明我国的水泥工业正不断与国际接轨。

表2 中尼两国标准对活性混合材料的技术要求比对

由于两国资源、工业废渣等情况不同，两国标准对混合材料的种类和最高掺量的规定相差较大。以矿渣、粉煤灰、火山灰、石灰石为例，我国标准[4]规定的最高掺量分别为70%、40%、40%和5%，尼标准[5]规定的最高掺量分别为95%、55% 、55%和35%。尼标准[5]规定烧页岩的最高掺量为35%、硅灰的最高掺量为10%。对于掺两种及以上混合材料的复合水泥，我国标准[4]规定复合掺量范围是20%~50%；尼标准[5]规定硅酸盐-复合水泥中混合材料掺量为6%~35%，复合水泥中混合材料掺量为18%~49%，且只有在掺加矿渣的情况下才可以掺加硅灰、火山灰质材料和硅质粉煤灰。尼标准中混合材料掺量高于我国。

考虑到我国各类矿产资源丰富，相应排放的工业废渣势必种类繁多，因此在不影响水泥性能的前提下，建议在水泥中增加混合材料的种类和掺量，并允许复合水泥中掺加更多品种的混合材料，目的是在水泥中利用更多的工业废弃物替代熟料，进一步节能减排。

2.2.4 外加剂

外加剂的目的是改善制造方法或水泥性能。对于外加剂在水泥中的使用，我国标准仅对助磨剂提出了限制，“加入量应不大于水泥质量的0.5%，助磨剂应符合JC/T 667的规定”[4]，没有对其他外加剂进行规定。

尼标准[5]允许通过在水泥中掺入外加剂来提高环境指标，并对总量进行了限制，即不超过水泥质量（不包括颜料）的1.0%，要求有机外加物干基不超过水泥质量的0.2%；还提出了在水泥中可以使用混凝土外加剂，但需要进行说明。

混凝土外加剂能够减少熟料的使用量并提高耐久性，降低环境影响。研究混凝土外加剂在水泥中的使用、增加水泥外加剂的种类是一个好的发展方向，值得我国借鉴。

表3 中尼两国标准对通用硅酸盐水泥不同龄期的强度规定

2.3 强度

强度是评价水泥质量的重要指标，两国均采用胶砂抗压强度做为水泥强度等级划分的主要依据，同时对早期强度有要求。由于两国环境条件和国情不同，两国标准对早期强度的表征龄期和限定值不同（见表3）。另外，我国将抗折强度也作为一项重要的力学指标，但是尼日利亚对此没有要求。

2.3.1 强度等级

我国标准[4]主要根据28d抗压强度将水泥分为32.5、42.5、52.5和62.5四个强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥没有

32.5，只有硅酸盐水泥有62.5；并规定了3d、28d抗折强度和抗压强度的最小值；对于不同等级、不同品种水泥要求的3d强度指标不同，并区分早强型（R）和非早强型；对于相同等级的水泥，不论水泥品种，28d强度指标都相同，与其强度等级一致。

尼标准[5]根据28d抗压强度将水泥分为32.5、42.5和52.5三个级别，没有62.5水泥，也没有抗折强度的规定；根据早期强度（2d和7d）又将每一级别分为低早强（用L表示）、普通早强（用N表示）和高早强（用R表示）三类，因此一共分为九个强度等级，同一强度等级的早期强度指标对于每一种水泥都一样；除了52.5水泥外，对其他强度等级水泥的28d抗压强度都规定了最低值和最高值，这是与我国标准不同的地方。

尼标准同时规定了最小和最大强度，有利于控制水泥生产的稳定性和水泥质量的均匀性，对于保证混凝土质量、避免由于水泥强度高而导致混凝土强度富余量过大。值得我国借鉴。

2.3.2 龄期

两国标准都采用两个龄期。我国标准[4]规定的是3d和28d；尼标准[5]除规定32.5L和42.5N矿渣水泥、32.5N水泥的龄期是7d和28d，其余强度等级水泥的龄期均为2d和28d。

2.4 技术要求

两国标准均对不溶物、烧失量、三氧化硫（SO3）、氧化镁（MgO）等化学指标和凝结时间、安定性、细度等物理性能指标进行了限制，规定不完全相同。通过总结分析两国技术指标的差异性，为我国水泥工业开拓尼日利亚市场提供便利。

2.4.1 化学指标

对于不溶物，我国标准[4]规定I型硅酸盐水泥≤0.75、II型硅酸盐水泥≤1.50；尼标准[5]规定所有强度等级的硅酸盐水泥和矿渣水泥≤5.0%。我国对硅酸盐水泥的规定比尼日利亚的严苛。

对于烧失量，我国标准[4]规定I型硅酸盐水泥≤3.0%、II型硅酸盐水泥≤3.5%，普通硅酸盐水泥≤5.0%；尼标准[5]规定所有强度等级的硅酸盐水泥和矿渣水泥≤5.0%。我国对硅酸盐水泥烧失量的规定值比尼日利亚的低。

对于SO3含量，我国标准[4]根据水泥类型进行了不同的规定：矿渣硅酸盐水泥≤4.0%、其余五种水泥≤3.5%；尼标准[5]规定所有强度等级的矿渣水泥≤4.0%（与我国相同），其余四种通用水泥根据不同的强度等级规定了不同的指标：32.5N、32.5R和42.5N等级≤3.5%，42.5R、52.5N和52.5R等级≤4.0%。总体来看两国规定相差不大。

MgO是影响水泥性能的品质指标之一，含量过高会引起安定性不良。我国标准限定了水泥中MgO含量，规定[4]硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥≤5.0%（压蒸合格时可以放宽至6.0%），其余五种水泥≤6.0%，对P··B矿渣水泥没要求；尼标准限定的是水泥熟料中Mg O 含量≤5%[5]。考虑到混合材的影响，两国规定值相差不大。

为了避免在混凝土中发生钢筋锈蚀，我国标准[4]规定六种通用硅酸盐水泥的氯离子含量≤0.06%，尼标准[5]要求所有强度等级、所有类型的水泥≤0.10%；这方面我国的规定更加严格，但氯离子限值大有利于在水泥中利用更多的混合材料。

为了防止在混凝土中发生碱集料反应，当使用活性骨料、用户要求提供低碱水泥时，我国标准[4]规定水泥中碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定， 碱含量（用Na2O+0.658K2O表示）属于选择性指标；尼标准[5]附录中在检验报告也规定了相同的碱含量。

2.4.2 物理指标

对于凝结时间，我国标准[4]规定初凝时间不小于45min，终凝时间根据水泥类型规定硅酸盐水泥不大于390min、其余五种水泥不大于600min；尼标准[5]则是根据水泥强度等级规定的初凝时间，32.5等级≥75min、42.5等级≥60min、52.5等级≥45min，但没有规定终凝时间。

对于安定性，我国标准[11]和尼标准[12]均规定采用试饼沸煮法，我国标准规定沸煮法合格[4]，标准规定试件在沸煮箱中冷却至室温后，“两个试件煮后膨增加距离的平均值不大于5.0mm时，即认为安定性合格，当两个试件煮后增加距离的平均值大于5.0mm时，应用同一样品立即重复做一次试验。以复检结果为准”[11] ；尼标准[5]规定所有强度等级的水泥≤10mm。细度在我国属选择性指标，标准[4]规定硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥用比表面积表示，要求比表面积不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥用筛余表示，要求80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%；尼标准[12]用比表面积表示水泥的细度，但没有规定限定值。

2.5 抗硫酸盐水泥和中低水化热水泥尼标准[5]基于水泥的用途还划分出抗硫酸盐硅酸盐水泥和低热水泥产品，反映出对抗硫酸盐侵蚀和水化热的关注。在我国，抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热和低热硅酸盐水泥都属于特种水泥，分别制定了产品标准。

2.5.1 抗硫酸盐硅酸盐水泥

我国标准[14]和尼标准[5]均规定抗硫酸盐硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抗硫酸盐侵蚀性能的水泥。两国标准关于抗硫酸盐硅酸盐水泥的比较如下：

·分类方法：我国标准基于抗侵蚀性能分中抗硫酸盐硅酸盐水泥（P?MSR）和高抗硫酸盐硅酸盐水泥（P?HSR）两类；尼标准根据混合材种类分为抗硫酸盐硅酸盐水泥（CEM I-SR）、抗硫酸盐火山灰水泥（CEM IV-SR）和抗硫酸盐矿渣水泥（CEM III-SR）三类；

· 水泥组成：我国标准对C3S和铝酸三钙（C3A）有限量要求，规定P·MSR的C3S≤55.0%和C3A≤5.0%，P·HSR的C3S≤50.0%和C3A≤3.0%；尼标准规定CEM I-SR和CEM IV-SR的所有强度等级水泥熟料的有C3A限量要求：CEMI-SR0=0%，CEM I-SR3≤3%， CEMI-SR5≤5%，CEM IV-SR≤9%；对CEMIII-SR没有C3A的要求；

· 强度等级：我国抗硫酸盐硅酸盐水泥分为32.5和42.5两个强度等级，尼日利亚分32.5、42.5和52.5三个强度等级；

· SO3含量：我国标准规定不大于2.5%；尼标准对CEM I-SR和CEM IV-SR规定32.5N、32.5R和42.5N≤3.0%，42.5R、52.5N和52.5R≤3.5%；我国的限定值比尼日利亚的低。

另外，我国标准[14]还规定了石膏品质和助磨剂的掺量，限定了MgO、不溶物、碱含量等化学指标和烧失量、比表面积、凝结时间、安定性、强度、抗硫酸盐侵蚀后的线膨胀率等物理指标。尼标准则没有规定相应的指标。由此可见，我国标准对于抗硫酸盐硅酸盐水泥的规定比尼标准全面、严谨，反映了两国水泥工业发展的不同程度。

2.5.2 中低热硅酸盐水泥

对于大体积工程例如大坝、桥梁、大型基座等，水泥水化硬化过程中释放出的热量在工程内部积聚，产生的热应力会造成膨胀性开裂，严重影响工程质量，因此水泥水化热对于保证大体积工程的质量具有重要意义。

我国标准[13]划分了中热和低热硅酸盐水泥，中热水泥强度等级为42.5，低热水泥分为32.5和42.5两个强度等级，规定了中热和低热水泥的3d、7d和28d水化热，不允许掺加任何混合材料，限定了硅酸钙矿物和C3A的含量，对MgO、SO3、碱含量、f-CaO等化学指标和不溶物、烧失量、凝结时间、比表面积、安定性等物理指标和抗折、抗压强度都做了规定，较为全面。尼标准[5]提到了低热水泥，但仅对水化热有规定， 没有要求强度等级和其他具体指标。

对于低热水泥的7d水化热，我国标准[13]要求32.5等级≤230kJ/kg、42.5等级≤260kJ/kg；尼标准[5]规定不超过270J/g。考虑我国标准规定低热水泥中不允许掺加混合材料但限定值比尼日利亚的更低，说明我国的要求更严格。

3 结论

为了加强中尼两国水泥同行的了解和沟通，进一步促进两国水泥界的交流和合作，本文从水泥的分类、组成、物理和化学指标进行了两国标准的比对研究，发现有许多相同或相近之处，例如分类方法、组成和强度等级的划分根据等。但对混合材料的种类、最高掺量和质量要求的规定相差较大。

两国标准规定的化学指标大致相同，限定值差别不大；耐久性方面，两国考虑的角度相同，都规定了MgO、碱含量和氯离子含量以保证安定性和防止在混凝土中发生碱集料反应和钢筋锈蚀。

在物理性能指标方面，两国标准均规定了安定性和低热水泥的水化热，但具体限制值却不同；两国都规定了初凝时间，我国按照水泥类型提出了不同的初凝时间要求，尼日利亚则根据水泥的强度等级限定初凝时间，没有规定终凝时间；对于细度，我国标准中用比表面积和筛余的形式来表示，尼标准没有相应的指标规定。

我国标准针对抗硫酸盐水泥和中低热硅酸盐水泥都进行了硅酸钙矿物和C3A含量的限定，低热水泥中不允许掺加混合材料但水化热要求比尼日利亚的更低；尼日利亚仅对CEM I-SR和CEM IV-SR有C3A的限量要求，对CEM III-SR没有相关规定；我国抗硫酸盐水泥和中低热硅酸盐水泥的标准更全面、严谨。

我国的优势是标准体系更加全面，标准条款更加严谨，顺应了社会发展要求。尼标准中值得我国借鉴的方面包括同时限定强度指标的上限和下限，以保证水泥质量的均匀性；混合材料的种类多、掺量高，有利于节能减排；另外，我国也应该探索增加外加剂的品种和进行掺量的限定。

参考文献

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