浅析核电工程专用水泥的生产与质量控制

陈艳华 王敏 王晶 文寨军( 二滩水电开发有限责任公司，四川成都 6005； 中国建筑材料科学研究总院，北京 0004)

1 前言

我国在岭澳核电站之前的秦山一期、大亚湾核电站主体工程中均采用进口水泥，不但运输非常不便，而且成本高昂，同时也制约着民族工业的发展。近年来，我国核电设计部门在参考和借鉴国外（美国、法国等）经验的基础上，针对核电工程特点提出了水泥的特定技术要求，也开始在国内水泥企业间进行采购。

2 核电工程对水泥的特殊性能要求

核电站核岛和常规岛属于大体积工程，其对混凝土长期安全性、抗裂性和耐久性要求较高，因此对混凝土用胶凝材料－水泥更是提出了多项特殊性能要求。

水泥必须符合GB175《通用硅酸盐水泥国家标准》，尤其是不得含有氯化物、硫酸钠或碳酸钠等杂质。水泥必须是硅酸盐或普通硅酸盐水泥。除此之外，还应满足以下要求：

3 核电工程专用水泥的生产与质量控制

从以上性能指标要求来看，核电工程需要的是高强度、中等水化热、低干缩以及有害组分少的水泥，需要在生产上着重解决强度与水化热的矛盾，同时需建立专用水泥的生产质量控制体系。

3.1 三率值及矿物组成

在水泥熟料的矿物组成中，单矿物水化热的 大 小 顺 序 为：C3A›C3S›C4AF›C2S。 综合考虑强度因素，C3A 应控 制 在1%～3%，C3S 控 制在50%～55%，C2S 控 制 在22%～27%。 与此对应的三率 值 为：KH=0.88±0.01，S M=2 .5 0 ± 0 .1 0，IM=0.90±0.10。这样能保证水泥在中等水化热条件下具有较高的强度。

3.2 熟料煅烧与冷却操作

在核电工程专用水泥熟料的煅烧中，必须重视如下环节，否则将影响水泥的整体性能。

表1 核电工程专用水泥物理性能要求

表2 核电工程专用水泥化学指标要求

合理控制煅烧温度。根据熟料设计的矿物组成，所需要的煅烧温度可按如下经验公示推算：

此推算结果可作为操作控制的目标，低于此温度，阿利特矿物的形成将受到影响，从而降低水泥的整体强度。

适当延长熟料在窑内停留时间。f-CaO 在熟料中含量虽小，但对水化热的影响仅次于C3A 矿物。在熟料煅烧过程中，适当降低窑转速，延长熟料在窑内停留时间可促进各矿物的成核与长大，降低f-CaO 含量，提升熟料立升重；熟料煅烧颗粒均匀，圆而光华，砸开后致密，晶体闪亮。实践证明，良好的熟料煅烧可有效降低水泥水化热，提高水泥整体强度。

加快熟料冷却速度。可减少C3S 向C2S的转变以及C2S 由β 晶型到γ 晶型的转化，以保障熟料的高活性。

3.3 混合材的选择

根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥国家标准》的要求，P·I 型水泥不允许掺加混合材，P·Ⅱ 型水泥允许掺加不超过5%的混合材，P·O 型水泥允许掺加不超过20%的混合材。核电工程专用水泥混合材的选择也遵循“强度与水化热兼顾”的原则。水泥强度富余时可选择活性较低的粉煤灰、钢渣等或适宜比表面积的矿渣粉，这些混合材可明显改善水泥水化热。水化热富余时可选超细矿渣粉来提高水泥强度。但需要注意的是，石灰石作为混合材可提高水泥水化热，因此其掺量不宜超过6%。

3.4 关于助磨剂

核电水电工程混凝土要求具有坍落度经时损失小、高流动性、高粘聚性等性能特点，为达到规定技术指标，一般采用聚羧酸高效减水剂进行配制，其属于阴性表面活性剂。而助磨剂无非是胺类、醇类、醇胺类、木质素磺酸盐类、脂肪类、一些聚合物及他们的改性产物。说到底，都属于表面活性剂类物质。如果助磨剂种类属于阳性表面活性剂则会大大降低聚羧酸高效减水剂的效果，如果助磨剂种类属于阴性表面活性剂也可能会与聚羧酸高效减水剂产生相容性的问题。另外，助磨剂的加入还有可能引入钾、钠、氯等有害离子，从而降低水泥品质。因此，核电工程专用水泥不宜加入助磨剂。

3.5 生产质量控制体系的建立

生产质量控制管理是企业的“命脉”，是企业生产和管理的基点，经济效益的源泉。核电工程建设周期长，对专用水泥质量要求高，各水泥供应商应建立完善的生产质量控制体系：明确岗位人员权限与职责、强化原燃材料管理、梳理生产控制流程、制定积极有效的考核制度。通过采取以上措施，可缩短物料转换时间、预防不合格产品或服务的发生、有效地发现和解决质量问题，防止相同的错误重复发生从而为企业降低成本，提高产品品质和企业信誉。

4 小结

核电工程混凝土具有体积大、温控严、抗裂性要求高、施工难度大等特点，因此对专用水泥提出了严格的要求。各水泥生产企业应结合自身生产条件，加强核电工程专用水泥的生产质量控制，为核电工程建设质量及核电站建成后的长期、安全稳定运行提高材料基础。