高貝利特水泥在水電站工程中的應用試驗研究

白延慶

高貝利特水泥（High Belite Cement，簡稱HBC）與通用的傳統水泥同屬硅酸鹽水泥體系,即熟料礦物由C3S、C2S、C3A和C4AF組成,二者的區別在于高貝利特水泥熟料是以水化熱低、最終強度高、耐久性好的貝利特礦物（C2S）為主，其含量在50%以上。有資料表明：用該水泥配制的混凝土28 d及以后齡期的抗拉強度、極限拉伸值高于中熱水泥。這些特點使得該水泥在配制高性能混凝土，尤其是水工大體積混凝土上有著優越的性能，應用前景十分廣闊。

為了進一步了解高貝利特水泥摻高性能摻合料混凝土的各項性能，根據本研究項目現場應用的需要，于2007年在云南阿海水電站進行了高貝利特水泥和中熱水泥的混凝土現場應用生產性試驗，主要進行了倉面抽樣，檢測混凝土性能，并埋設儀器觀測混凝土溫度等試驗研究。

1 原材料

表1 水泥主要性能指標的測試結果

1.1 水泥

湖南石門特種水泥廠生產的霸道牌42.5 MPa水泥，其中一種為低熱硅酸鹽水泥（即高貝利特水泥），另外一種為中熱硅酸鹽水泥，按《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥》進行檢測，兩種水泥的主要性能指標見表1。

從表1的試驗結果可見，兩種水泥均滿足規范要求。

1.2 粉煤灰

現場應用試驗采用攀枝花電廠生產的粉煤灰,主要性能指標測試結果見表2。

表2 粉煤灰的主要性能指標

1.3 磷礦渣

磷礦渣系電爐法生產黃磷時排出的淬冷成粒的磷酸鹽類工業廢渣。本次試驗使用的磷渣粉為貴州開陽磷礦廠生產的磷渣；通過測試，用磷礦渣經磨細獲得的磷渣粉的密度為2.95 g/cm3，比表面積為346 m2/kg，需水量比為97.7%，28 d強度比為62.9%。

1.4 砂石骨料

砂為阿海水電站人工砂，經測試砂石料的質量滿足《水工混凝土施工規范》的有關規定。

1.5 外加劑

外加劑采用云南綠色高新材料股份有限公司生產的FDN-2002高效減水劑、湖南騰達科技公司生產的TG-1A引氣劑，外加劑品質檢驗結果見表3，檢驗結果滿足相應標準要求。

表3 減水劑性能試驗結果

2 試驗測試與結果分析

2.1 混凝土施工配合比

根據已有工程施工經驗，通過試驗測試，選用配合比如表4所示。

表4 施工配合比表

2.2 混凝土拌和物性能檢測

參照GB 200-2003測量拌和物的坍落度、抗壓強度等性能指標.中熱水泥與高貝利特水泥混凝土拌和物塌落度及含氣量檢測結果見表5（其中P.O為工地使用的普通硅酸鹽水泥）；高貝利特水泥（HBC）)、中熱水泥（PMH）二種混凝土機口抽檢強度結果見表6，從表可以看出，兩種水泥混凝土抗壓強度均滿足要求，現場應用配合比兩種水泥的混凝土性能試驗成果見表7。

表5 混凝土拌和物性能檢測

表6 機口抽檢強度試驗成果表

表7 混凝土強度及性能試驗表

2.3 混凝土溫度和自身體積變形測試

在圍堰的各層混凝土中，分別埋設2支溫度計和2支應變計，對溫度變化觀測結果見圖,最高溫度及達到最高溫度經歷時間見圖1、圖2。從圖1可見，中熱水泥混凝土達到最高溫度歷時為329 h，溫升為36.4℃，高貝利特水泥混凝土達到最高溫度歷時為185 h，溫升為40.5℃，普通水泥混凝土達到最高溫度歷時為77 h，溫升為46.4℃，中熱水泥混凝土達到最高溫度時間比高貝利特水泥早144 h，其溫升高約4.1℃，普通水泥混凝土達到最高溫度時間比高貝利特水泥早252 h，其溫升高約10.0℃。

2.4 結果分析

（1）試驗所用高貝利特水泥和中熱水泥檢測結果均滿足GB 200-2003標準要求。

（2）通過對高貝利特水泥和中熱水泥混凝土性能對比試驗，得出高貝利特水泥較中熱水泥7 d強度略低一點，28 d強度基本一樣，極限拉伸植、劈拉強度、彈模、抗滲等基本一樣。

圖1 圍堰混凝土溫度變化過程曲線

圖2 圍堰混凝土自身體積變形曲線

（3）從埋設于混凝土中的儀器觀測結果來看，混凝土溫度達到最高溫度歷時，高貝利特水泥混凝土比中熱水泥混凝土約推遲144 h，且高貝利特水泥混凝土較中熱水泥混凝土低約4.1℃；

（4）通過應變計觀測，中熱水泥與高貝利特水泥均為收縮，總體趨勢為先收縮然后膨脹，高貝利特水泥收縮較中熱水泥略大。

3 結語

用高貝利特水泥（HBC）配制的水工混凝土具有比PMH更優越的熱學性能，可解決大體積混凝土由于溫度應力而導致的開裂問題，從而可以進一步減少混凝土溫控措施，降低混凝土溫控費用。因此，HBC是一種可以在水工大體積混凝土工程中推廣應用的新型低熱高抗裂混凝土。

1 Sui Tongbo,GUO Suihua,LIU Kezhong,et al.Research on high belite cement（PartⅠ）[J].Beijing International Symposium on Cement and Concrete,1998,(10):26-29.

2 Sui Tongbo,LIU Kezhong,WANG Jing,et al.Research on high belite cement(PartⅡ)[J].Beijing International Symposium on Cement and Concrete,1998,(10):26-29.

3 GB 200-2003.中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥[S].

4 GB/T 1596-2005.用于水泥和混泥土中的粉煤灰[S].

5 DL／T 5144-2001，水工混凝土施工規范[S].