高贝利特水泥在水电站工程中的应用试验研究

白延庆

高贝利特水泥（High Belite Cement，简称HBC）与通用的传统水泥同属硅酸盐水泥体系,即熟料矿物由C3S、C2S、C3A和C4AF组成,二者的区别在于高贝利特水泥熟料是以水化热低、最终强度高、耐久性好的贝利特矿物（C2S）为主，其含量在50%以上。有资料表明：用该水泥配制的混凝土28 d及以后龄期的抗拉强度、极限拉伸值高于中热水泥。这些特点使得该水泥在配制高性能混凝土，尤其是水工大体积混凝土上有着优越的性能，应用前景十分广阔。

为了进一步了解高贝利特水泥掺高性能掺合料混凝土的各项性能，根据本研究项目现场应用的需要，于2007年在云南阿海水电站进行了高贝利特水泥和中热水泥的混凝土现场应用生产性试验，主要进行了仓面抽样，检测混凝土性能，并埋设仪器观测混凝土温度等试验研究。

1 原材料

表1 水泥主要性能指标的测试结果

1.1 水泥

湖南石门特种水泥厂生产的霸道牌42.5 MPa水泥，其中一种为低热硅酸盐水泥（即高贝利特水泥），另外一种为中热硅酸盐水泥，按《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》进行检测，两种水泥的主要性能指标见表1。

从表1的试验结果可见，两种水泥均满足规范要求。

1.2 粉煤灰

现场应用试验采用攀枝花电厂生产的粉煤灰,主要性能指标测试结果见表2。

表2 粉煤灰的主要性能指标

1.3 磷矿渣

磷矿渣系电炉法生产黄磷时排出的淬冷成粒的磷酸盐类工业废渣。本次试验使用的磷渣粉为贵州开阳磷矿厂生产的磷渣；通过测试，用磷矿渣经磨细获得的磷渣粉的密度为2.95 g/cm3，比表面积为346 m2/kg，需水量比为97.7%，28 d强度比为62.9%。

1.4 砂石骨料

砂为阿海水电站人工砂，经测试砂石料的质量满足《水工混凝土施工规范》的有关规定。

1.5 外加剂

外加剂采用云南绿色高新材料股份有限公司生产的FDN-2002高效减水剂、湖南腾达科技公司生产的TG-1A引气剂，外加剂品质检验结果见表3，检验结果满足相应标准要求。

表3 减水剂性能试验结果

2 试验测试与结果分析

2.1 混凝土施工配合比

根据已有工程施工经验，通过试验测试，选用配合比如表4所示。

表4 施工配合比表

2.2 混凝土拌和物性能检测

参照GB 200-2003测量拌和物的坍落度、抗压强度等性能指标.中热水泥与高贝利特水泥混凝土拌和物塌落度及含气量检测结果见表5（其中P.O为工地使用的普通硅酸盐水泥）；高贝利特水泥（HBC）)、中热水泥（PMH）二种混凝土机口抽检强度结果见表6，从表可以看出，两种水泥混凝土抗压强度均满足要求，现场应用配合比两种水泥的混凝土性能试验成果见表7。

表5 混凝土拌和物性能检测

表6 机口抽检强度试验成果表

表7 混凝土强度及性能试验表

2.3 混凝土温度和自身体积变形测试

在围堰的各层混凝土中，分别埋设2支温度计和2支应变计，对温度变化观测结果见图,最高温度及达到最高温度经历时间见图1、图2。从图1可见，中热水泥混凝土达到最高温度历时为329 h，温升为36.4℃，高贝利特水泥混凝土达到最高温度历时为185 h，温升为40.5℃，普通水泥混凝土达到最高温度历时为77 h，温升为46.4℃，中热水泥混凝土达到最高温度时间比高贝利特水泥早144 h，其温升高约4.1℃，普通水泥混凝土达到最高温度时间比高贝利特水泥早252 h，其温升高约10.0℃。

2.4 结果分析

（1）试验所用高贝利特水泥和中热水泥检测结果均满足GB 200-2003标准要求。

（2）通过对高贝利特水泥和中热水泥混凝土性能对比试验，得出高贝利特水泥较中热水泥7 d强度略低一点，28 d强度基本一样，极限拉伸植、劈拉强度、弹模、抗渗等基本一样。

图1 围堰混凝土温度变化过程曲线

图2 围堰混凝土自身体积变形曲线

（3）从埋设于混凝土中的仪器观测结果来看，混凝土温度达到最高温度历时，高贝利特水泥混凝土比中热水泥混凝土约推迟144 h，且高贝利特水泥混凝土较中热水泥混凝土低约4.1℃；

（4）通过应变计观测，中热水泥与高贝利特水泥均为收缩，总体趋势为先收缩然后膨胀，高贝利特水泥收缩较中热水泥略大。

3 结语

用高贝利特水泥（HBC）配制的水工混凝土具有比PMH更优越的热学性能，可解决大体积混凝土由于温度应力而导致的开裂问题，从而可以进一步减少混凝土温控措施，降低混凝土温控费用。因此，HBC是一种可以在水工大体积混凝土工程中推广应用的新型低热高抗裂混凝土。

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.中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥[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，水工混凝土施工规范[S].