低熱硅酸鹽水泥性能及在水電工程中的應用

王春華

低熱硅酸鹽水泥性能及在水電工程中的應用

王春華

傳統的硅酸鹽水泥在大體積混凝土澆筑過程中可能產生大量的水化熱，從而對工程建設質量造成一定的影響。因此，能夠有效降低水泥在水化過程中產生的水化熱量，從而提高工程質量，為行業所期盼。基于此，中國建筑材料研究總院研發了一種低熱硅酸鹽水泥，這種水泥在水化過程中產生熱量相對較低，因此，在大體積混凝土水電工程中具有非常廣泛的運用。

低熱硅酸鹽；保溫節能涂層；發展現狀；趨勢

自改革開放之后，我國的經濟持續高速發展。在這樣的背景之下，社會對于電力的需求不斷增長，現階段水力發電是我國最重要的供電方式之一，最好水電工程建設對于電力供應具有非常重要的意義。一般情況下，水電工程量都較為浩大，在建設過程中需要涉及大體積混凝土的澆筑，而大體積混凝土澆筑存在的一個較大難點就在于水化熱，水化熱對工程建設質量造成了較大的危險。傳統的普通硅酸鹽水泥在水化過程中釋放的能量相對較多，從而在水電工程建設應用方面受到了很大限制，因此，低熱硅酸鹽水泥就成為水電工程建設的首取。基于此，本文分析了低熱硅酸鹽水泥的性能及其在工程中的實際運用。

一、低熱硅酸鹽水泥簡介

低熱硅酸鹽水泥是中國建筑材料科學研究總院從水泥工業的節能降耗及混凝土的安全性、耐久性方面研發的一種新型硅酸鹽水泥，其性能相比于傳統硅酸鹽水泥較為優良，在水化過程中所釋放的能量相對較低，后期強度也相對較高，同時，也具有較為可靠的耐久性，在各種不同類型的大體積混凝土建設中都具有非常廣泛的運用，例如在建設水電站的大壩當中就具有非常廣泛的運用。普通硅酸鹽水泥采用的熟料主要是以C3S為主導的礦物材料，但低熱硅酸鹽水泥所使用的是以C2S為主導的礦物組成，同時還克服了C2S礦物活化和高活性晶型的常溫穩定的關鍵問題。

此外，從制備工藝方面來看，低熱硅酸鹽水泥在制造過程中所消耗的能源相對較少，對環境并不會造成較大的破壞，其燒制溫度相比于普通硅酸鹽水泥要低100℃左右，同時，在燒制的過程中二氧化碳的排放量也得以有效降低。此外，低熱硅酸鹽水泥的性能相比于普通硅酸鹽水泥的性能也有了較大的提升。

在最近十年中低熱硅酸鹽水泥在實際工程領域具有較為廣泛的運用，取得了較好的效果，工程實踐表明，低熱水泥配制的水工大體積混凝土，干縮小、極限拉伸大、絕熱溫升低5℃～10℃，綜合抗裂性能優于中熱水泥混凝土。

二、低熱硅酸鹽水泥的性能研究

⒈水泥的抗壓強度

目前階段我國自主研發的低熱硅酸鹽水泥在性能方面已經具有較高的優勢，從強度方面來看，我國的低熱硅酸鹽水泥抗壓強度相比于美國與日本的低熱水泥抗壓強度要高10～20MPa，這充分說明我國現階段的低熱硅酸鹽水泥技術已經在國際上達到了較為先進的水平，同時在生產與實際運用方面也較為先進。此外，對我國所生產的低熱水泥與普通硅酸鹽水泥的強度進行對比分析，我們可以發現，現階段所生產的低熱水泥在28d養護強度方面要略低，但在中后期，尤其是45d之后，低熱水泥的強度會出現較為明顯的增強現象。但是，在水電工程建設過程中，一般要求在28d之后，水泥的抗壓性能不能發生較大的變化，因此，在實際生產過程中必須要采取特定的技術措施才能保證低熱硅酸鹽水泥的質量滿足實際工程需求。

⒉水泥的水化熱

對于水泥來說水化熱與抗壓強度是一對相互矛盾的指標，即強度越高的水泥，在實際過程中就會釋放出更多的熱量，但是，對于大體積混凝土工程來說，在實際工程中不能釋放出太多的熱量，否則會引起各種不同類型的工程質量問題。低熱硅酸鹽水泥的最大優勢在于既保證了水泥應有的強度，同時還使得水化熱被控制在合理的范圍之內。對于普通硅酸鹽水泥來說，一般情況下水泥水化熱為30～50kJ/kg，但是低熱水泥的水化熱基本保持在10kJ/kg以下，同時從水化的過程分析，我們可以發現，不僅在前期低熱水泥的水化熱相對較低，在后期的水化熱也相對較低，因此，在保證強度符合要求的前提之下，還可以充分保證水化熱被控制在合理的范圍之內，這對于防止后期出現大量的開裂具有非常重要的意義。

⒊水泥的耐腐蝕性與干縮性

水泥的耐腐蝕性能對于建筑物的耐久性具有非常重要的作用，同時，干縮率對于工程建設的質量也存在著直接的影響，因此，在實際工程中，必須要將水泥的耐腐蝕性能與干縮性能控制在合理的范圍之內，低熱硅酸鹽水泥不僅在強度與水化熱方面具有較大的優勢，同時，在耐腐蝕性能以及干縮性方面也存在較大的優勢，相比于普通硅酸鹽水泥以及中熱硅酸鹽水泥其耐腐蝕性能與干縮性都相對較高。

三、低熱硅酸鹽水泥在水電工程中的實際運用分析

低熱硅酸鹽水泥在誕生之后就被大量運用到水電工程領域當中，現階段的許多水電工程都是采用低熱硅酸鹽水泥建造而成的，如三峽大壩、烏東德水電站、白鶴灘大壩等。在這些工程當中硅酸鹽低熱水泥的使用量都超過了100萬噸，澆筑的混凝土量也超過了400多萬立方米，其中，在溪洛渡水電站泄洪洞、導流洞封堵、大壩底孔封堵、大壩生產性試驗、向家壩消力池、白鶴灘和烏東德導流洞等工程部位都使用了低熱水泥。低熱水泥的質量基本符合工程的實際需求。在實際生產當中所使用的低熱硅酸鹽水泥不僅需要廠家嚴格把關，同時，還需要施工單位以及相關主管部門進行嚴格的質量把關。

在向家壩水電站建設中，使用了低熱硅酸鹽水泥大約10萬噸，澆筑的混凝土方量超過了60萬立方米，對澆筑過程中所釋放的水化熱進行對比分析可以發現，低熱硅酸鹽水泥的水化熱明顯偏低，在90d之后進行強度檢測發現，混凝土澆筑的強度可以滿足實際需求，此外，實際工程當中沒有發現明顯的溫度裂縫，這充分說明低熱硅酸鹽水泥在實際項目當中的運用具有非常重要的意義。

通過低熱硅酸鹽水泥在實際工程中的應用研究，發現低熱硅酸鹽水泥在多個方面都具有一定的優勢。

[1]計濤，紀國晉，陳改新.低熱硅酸鹽水泥對大壩混凝土性能的影響[J].水力發電學報，2012，31（4）：207-210.

[2]彭琨，黃達海.低熱硅酸鹽水泥在閘墩混凝土中的應用研究 [J].云南水力發電，2010，26（6）：51-55.

[3]隋同波，范磊，文寨軍等.低能耗、低排放、高性能、低熱硅酸鹽水泥及混凝土的應用[J].中國材料進展，2009，28（11）：46-52.

[4]李光偉.低熱硅酸鹽水泥對大壩混凝土體積穩定性影響試驗[J].水利水電科技進展，2014，34（6）：23-26.

[5]虎永輝，姚云德，羅榮海.低熱硅酸鹽水泥在向家壩工程抗沖磨混凝土中的應用[J].水電與新能源，2014，（2）：38-42.

[6]施正友，曹周生，韋燦強等.低熱硅酸鹽水泥在三峽工程大體積混凝土中的研究及應用[J].混凝土，2007，（12）：84-87.

[7]劉湛新.水工混凝土低熱硅酸鹽水泥復摻磷渣粉配比設計[J].科技通報，2012，28（4）：111-113.

TQl72.6+88

B

1007-3922（2017）04-0033-03

王春華（1971-），女，浙江杭州人，杭州市土木工程學會。

（責任編輯：于飛）