摘要：北京建工坦桑尼亚分公司自2005年承建坦桑尼亚国家体育场工程后，又相继在坦承建了20多个工程，施工标准有国标、英标、坦标、美标。2012年底签下的6700余万美元的姆万扎机场工程合同（以下简称“机场”），采用美国标准，标准新，材料新，内容新。如何把美标和机场工程实际相结合，把好质量关和成本关，成为项目工程技术人员必须面对的课题。经过对工程需求量很大的水泥进行探求，即欧标水泥和美标水泥的比较，最终说服业主用坦桑尼亚生产的满足欧标的水泥代替合同技术规程中规定的满足美标的水泥，既保证了质量，又降低了成本。
关于欧洲和美国水泥标准的比较及应用
―――坦桑尼亚姆万扎机场项目的探讨
姆万扎机场项目技术规程中要求使用的波特兰水泥，是满足美国规范AASHTO 85或者ASTM C150要求的1、2、3、5型水泥。具体来说，要求在有土壤或者水直接接触混凝土的结构部分，使用美标ASTM C150 5型水泥；其他部位，使用ASTM C150 2型水泥。同时，在项目规范中还规定按照美标的检测标准，碱含量(Na2O + 0.658 K2O)≤0.6%，每立方米混凝土最小水泥含量为450KG。
一、美标水泥带来的问题及分析
从本项目的技术规程来看，设计单位由于对地下结构硫酸盐含量了解的不确定，所以要求使用抗硫酸盐的美标5型水泥，而对地上结构，则只要求使用普通的美标2型水泥。
分析1：美标2型与5型水泥最大的区别在于对C3A（铝酸三钙）的要求不一样，2型不超过8%即可，5型要求不超过5%，原因是考虑到铝酸三钙容易被硫酸盐腐蚀。
分析2：美标5型水泥的价格是2型水泥的1.3倍，尽量减少甚至不用价格高的5型水泥，说服设计和监理放弃使用该型水泥，是我们的工作目标之一。
分析3：坦桑尼亚乃至整个东非都不按照美标生产水泥，如果使用美标水泥，不仅在价格上，而且在时间上、操作上都会给承包商带来很多不便。
通过以上分析，我们明确了作为承包商解决问题的途径。根据设计意图，研究欧标水泥的规格和型号，找出欧标水泥和美标水泥的异同点，为用欧标水泥取代美标水泥提供科学依据，是我们的努力方向。
二、用数据说话
首先是用勘察数据说话。美标水泥5型和2型都是抗硫酸盐的专业水泥，但是价格却相差1.3倍。如何用数字来说服设计和监理放弃5型水泥，采用2型水泥，工程所在位置土壤中硫酸盐的含量是最有说服力的。所以，我们在项目进行地勘的过程中要求实验室加入了对硫酸盐的考察。结果发现，土壤中最高的硫酸盐浓度不超过20mg/l，低于欧标EN-206设计规范对于结构混凝土抗硫酸盐要求的20倍。而EN-206标准规定，土壤或水硫酸盐含量超过400mg/l时，才考虑使用抗硫酸盐水泥。我们用这些数据与设计和监理沟通，最终说服设计放弃使用美标5型水泥即硫酸盐水泥，在整个工程中使用了普通波特兰水泥。
其二是研究欧标水泥的规格和型号，找出其和美标水泥的异同点。以下是对欧标水泥和美标水泥的比较探讨：
1、美标水泥的类别
美标中对每一个类型的水泥，都有一些关键的化学和物理指标，化学指标主要是一些物质的含量上限和下限。这些指标主要有：
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化学指标 |
2型水泥 |
5型水泥 |
备注 |
英/欧标比对 |
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AL2O3三氧化二铝 |
不超过6% |
不要求 |
强制标准 |
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Fe2O3三氧化二铁 |
不超过6% |
不超过6% |
强制标准 |
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MGO氧化镁 |
不超过6% |
不超过6% |
强制标准 |
小于5% |
|
C3A含量 |
不超过8% |
不超过5% |
强制标准 |
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SO3三氧化硫 |
不超过3.0% |
不超过2.3% |
强制标准 |
小于3.5% |
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烧失量 |
不超过3.0% |
不超过3.0% |
强制标准 |
小于5% |
|
不溶残渣 |
不超过0.75% |
不超过0.75% |
强制标准 |
小于5% |
|
C4AF+C2F |
不要求 |
小于25% |
强制标准 |
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|
物理指标 |
2型水泥 |
5型水泥 |
备注 |
英/欧标是否要求 |
|
灰浆空气含量 |
不超过12% |
不超过12% |
强制标准 |
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透气性 |
大于260 |
大于260 |
强制标准 |
|
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高压裂缝 |
小于0.8 |
小于0.8 |
强制标准 |
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3天强度 |
10 |
8 |
强制标准 |
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7天强度 |
17 |
15 |
强制标准 |
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凝固时间 |
45—375min |
45---375min |
强制标准 |
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2、欧标水泥的类别
欧标水泥分为5大类、27小类，以下仅列举使用最广泛的两类。
Ⅰ类---波特兰水泥（CEM I Portland cement），从成分上看是纯熟料水泥。
Ⅱ类—波特兰复合水泥（CEM II Portland-composite cement），CEM2型水泥又分为19个分支，分支的划定根据组分的不同而有区别。
欧标五大类水泥是根据不同物质的含量来分类分组的。这些组分是：
（1）熟料（K）。主要是C3S和C2S，它们是让水泥水合反应后有强度的重要组分，它们的含量必须超过65%（在CEMⅡ型水泥中）。此外氧化镁的含量不能超过5%，氧化钙或者二氧化硅的含量必须超过2%。
（2）粒状高炉矿渣（S）。
（3）火山灰材料（P,Q）。这类材料主要成分为二氧化硅（超过25%）、三氧化二铝和三氧化二铁。P为天然火山灰材料，Q表示天然煅烧火山灰材料。
（4）粉煤灰（V，W）。V表示硅质粉煤灰，W表示石灰质粉煤灰。
（5）页岩残渣（T）。
（6）石灰石（L,LL）。石灰石中的碳酸钙含量必须大于75%。
（7）硅粉（D）。
（8）矿物原料。
（9）硫酸钙。
（10）添加剂。
欧标相对于美标并没有对一些微量物质的含量作出特殊的要求，只是规定了以上10种制作水泥的原材料的含量，以及每一种原材料中某些化学成分的含量。
这些原材料中含有不同的或者相同的成分（三氧化二铁、氧化镁等等），欧标只对某些化学成分进行考察，而不是像美标那样考察的化学成分多而且要求得严格。以上组分在生产水泥时添加量的要求见欧标EN197-1 表格1。
另外需要说明的是，欧标对于水泥的物理性质考察得比较细致，特别强调水泥作为一种复合物其物理性质的重要性。简单来说，欧标侧重对水泥物理性质的考察。
对于化学成分的考察，欧标并没有美标那么细致，主要考察指标如下：
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化学指标 |
水泥种类 |
强度指标 |
规范要求 |
|
烧失量 |
CEMⅠ和CEMⅢ |
所有六类强度 |
不超过5.0% |
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不溶残渣 |
CEMⅠ和CEMⅢ |
所有六类强度 |
不超过5.0% |
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三氧化硫SO3 |
CEMⅠⅡⅣⅤ |
32.5R,32.5N,42.5N |
不超过3.5% |
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CEMⅠⅡⅣⅤ |
42.5R,52.5N,52.5R |
不超过4.0% |
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CEMⅢ |
所有六类强度 |
不超过4.0% |
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铬化物 |
CEM ⅠⅡⅢⅣⅤ |
所有六类强度 |
不超过0.1% |
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氧化镁 |
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不超过5% |
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氧化钙/二氧化硅 |
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超过2% |
欧标对物理指标考察比较严格，这里不再赘述，在规范EN 197-1中有体现。
通过以上分析可以看出，欧标和美标水泥在指标上不具备可比性。美标水泥的烧失量和不溶残渣量要高于欧标，因为欧标水泥允许在生产中采用5%的矿物质；欧标水泥的三氧化硫量要高于美标；美标水泥的化学指标考察比较严格，欧标水泥更侧重于对物理性质的要求，比如强度、稳定性等。
其三是对坦桑水泥与美标水泥进行比较。美标水泥和欧标水泥具有不可比性，坦桑尼亚水泥和美标水泥的比较能否求得大致的匹配呢？通过考察了解坦桑尼亚两家最大水泥厂TWIGA和SIMBA，TWIGA按照欧标CEM Ⅰ--42.5N型生产水泥，SIMBA按照欧标CEM Ⅱ/BL 42.5生产水泥。从其组分表来看：
三氧化二铁含量：两个厂家都满足要求，但是他们都不做强制检测，欧标和坦标也不做要求。
三氧化二铝含量：两个厂家都满足要求，分别为5.11和5.4。
C3A（铝酸三钙）和So3含量：SIMBA检测C3A为7.69小于8，SIMBA水泥的SO3为2.28，刚好满足。TWIGA水泥为2.5，满足二型，不满足五型（抗硫酸盐），此项坦桑和英标为小于3.5。
烧失量（loss on ignition）：SIMBA为8.22，标准为3.0，不符合要求。TWIGA为3.0，标准为3.0，勉强符合。坦桑标准为5.0。
不溶性残渣含量：标准为0.75，SIMBA水泥为5.69，TWIGA为0.4，坦桑标准为5.0。
C3A（铝酸三钙）：TWIGA未检测，不做要求。SIMBA为7.69，勉强符合，但不稳定。坦桑标准和英标不做要求。
碱质含量： TWIGA与SIMBA均不对这项指标做要求，从目前的测试报告来看，SIMBA水泥刚好是0.596%（但是不稳定），满足要求；TWIGA是0.33，满足要求。但这两个值他们在生产和工厂检测时都不会检测，所以厂家不保证每次都合格。
高压变形：SIMBA与TWIGA都是1.0mm，英标为不大于10mm，美标为0.8%，测试的程序等不同。
上述数字分析说明，坦桑尼亚根据欧标生产的水泥的8个数据有6个数据与美标水泥基本吻合，而且这8个数据均为主要考察数据。但是在咨询了厂家以后，厂家明确表示，他们的生产线生产的水泥可能会满足美标要求，但是他们不提供相关保证；如果订购了他们的水泥不满足美标而只满足欧标规范，他们也不承担任何责任，因为他们不可能因为一个项目制定一套特别的生产和质量控制规范。
三、说服设计和监理，最终采用坦桑水泥
在上述勘查、分析、调研的基础上，我们主要从两个方面与业主和监理进行了沟通：
一是适用性。不管是美标还是欧标，本工程规范中强调的是使用硅酸盐水泥，而硅酸盐水泥的主要成分都是硅酸盐（硅酸三钙，硅酸二钙），这是硅酸盐强度的保证，也是最重要的成分。从目前的强度来看，坦桑生产的水泥都能够满足强度要求，甚至超过美标强度的要求，特别是TWIGA水泥，他们是按照CEM 1型生产，其K（熟料）含量要求非常高，所以，从强度方面来说，不会有任何问题。
再看其他组分，主要是考虑现场的实际情况，包括周围的环境、温度、湿度、有害物质含量等等。从我们掌握的情况看，特别是根据地勘报告，地下不含有害物质（硫酸盐，氯化物），所以对化学组分的要求就没有必要按照美标那么苛刻。美标2型水泥在美国西部地区应用比较广泛，因为那里的土质含硫酸盐比较丰富，但是在本项目所在区域，地下水和土壤不含有害物质，所以不需考虑使用特殊要求的波特兰水泥。
二是可行性。距离坦桑最近的美标水泥生产点在阿联酋，价格比坦桑贵出30%，且必须走海运；水泥的保质期只有三个月，按照坦桑目前的港口情况，很难保证水泥到场的时候不会过期，而且很有可能会因此耽误工期。
通过与设计和业主的多次沟通，最终说服他们同意了我方使用欧标水泥取代美标水泥的做法。
MWANZA机场水泥的使用总量约为7000吨。使用坦桑尼亚本地生产的欧标水泥代替合同技术规程中的美标水泥，每吨可节约成本60美元（不含进口水泥所发生的人工成本），合计可节约成本42万美元，同时防止了因进口产生的水泥质量不合格和过期的风险。
（撰稿：北京建工坦桑尼亚分公司MWANZA机场项目部总工熊玉章）
图为机场航站楼基础
