什么是海洋工程用硅酸盐水泥？海工硅酸盐水泥的标准

用于海洋工程领域的混凝土，由于在复杂海洋环境中受离子侵蚀、海浪冲刷、干湿循环、高浓度CO2等因素影响，极易产生过早的劣化破坏，其中钢筋锈蚀导致的混凝土破坏是最突出的问题。根据1984年美国的调查，全球每年海工混凝土的锈蚀问题产生的损失达2500亿美元以上；而我国在2014年的最新调查表明，国内的各类海洋工程中，每年因腐蚀造成的损失高达1000亿元以上。这严重影响了我国的海洋开发进程，也制约了我国海洋战略的实施。

除耐久性要求，由于海洋工程用水泥与混凝土材料特殊的施工条件及环境，对施工性要求较高。例如对于离岸工程，材料运输及其在施工现场的堆放条件非常有限，因此通常要求尽量减少材料种类，使用已经配好辅助胶凝材料的复合水泥。又如，在亚热带等经常处于高温与频繁温、湿度变化的极端施工条件下，通常要求新拌混凝土具有更好的工作性及保持力，以及水泥与混凝土外加剂之间良好的适应性。另外，海洋工程中大量的混凝土构件通常体积较大，因此除了强度要求，还需降低水泥水化放热，以减少混凝土温度收缩开裂。

长期的工程实践表明，海洋工程用混凝土对胶凝材料的要求可大致归结为：①强度性能，特别在大掺量辅助胶凝材料下应尽可能提高水泥早强；②抗蚀性——抗氯离子侵蚀和抗硫酸盐侵蚀性好；③保证混凝土良好的工作性，与混凝土外加剂的适应性好；④低水化热。

硅酸盐水泥是海洋工程中使用最广泛的胶凝材料，国际上，法国、荷兰和日本等国对水泥基材料在海水中的抗腐蚀性及机制开展了大量研究，形成了以高辅助胶凝材料掺量为特征、抗化学腐蚀的海洋工程专用复合水泥。但复合大量矿渣等材料的海工水泥有早期强度低、凝结慢、混凝土易离析等问题。因此近几年国际上在如何改善浆体流变性、提高早期强度且延迟水化放热、适应大体积结构施工等方面开展了大量的研究开发工作。

关于海洋工程专用水泥，在一些欧洲国家已形成了比较系统的标准，例如法国的NF P 15-317：2006《抗海水侵蚀水泥》​。根据上述标准，欧标体系（EN 197-1）中的四类（CEM Ⅰ、CEM Ⅱ、CEM Ⅲ及CEM Ⅴ）通用水泥均可用于海工混凝土制备，但对允许使用的混合材料种类及掺量，熟料矿物组成及微量组分含量有明确规定​。

在国内，中国建筑材料科学研究总院等单位基于多元复合辅助胶凝材料的应用，开发研制了海工硅酸盐水泥，并于2014年首次制定颁布了标准（GB/T 31289—2014）​。海工硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和天然石膏、矿渣粉、粉煤灰、硅灰粉磨制成的具有较强抗海水侵蚀性能的水硬性胶凝材料，代号P.O.P，规定的水泥组成包括30%～50%熟料＋天然石膏、50%～70%矿渣粉＋粉煤灰＋硅灰，且硅灰含量不超过5%。和欧洲国家标准中仅对水泥组分、成分及矿物含量等提出限定不同，GB/T 31289—2014对海工硅酸盐水泥明确提出了氯离子扩散系数和抗海水侵蚀系数两项技术指标：水泥胶砂28天氯离子扩散系数不大于1.5×10－12m2/s，抗蚀系数不得低于0.99。

对照欧洲标准可以发现，GB/T 31289—2014并未对熟料矿物组成做出明确规定，所定义海工硅酸盐水泥，在组成上和欧标EN 197-1中的CEM Ⅴ比较接近，但引入了0～5%的硅灰；另外，GB/T 31289—2014中对水泥SO3含量的限定范围较宽，要求在4.5%以下。