特种水泥的应用及新技术研究

肖晓芳

(重庆应用技术职业学院)

特种水泥的应用及新技术研究

肖晓芳

(重庆应用技术职业学院)

特种水泥的种类多样，为满足各类工程建设的不同需要提供了更可能，对于提高有特殊要求的工程施工质量、降低能耗、减少污染、替代稀缺资源等大有裨益。本文将主要介绍当前我国主要的特种水泥的和水泥品种研发的一些成果及应用分析，探究水泥品种研究的前进方向和在当前时代背景下我国特种水泥发展的前景。

特种水泥；应用；方向；前景

一、特种水泥的定义和分类

长期以来，水泥作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于世界各地的道路桥梁隧道工程、建筑工程、水土保持、国防等工程。水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料。普通水泥为灰色，加入外加剂或者采用特殊工艺可使水泥呈现不同的颜色。水泥的英文为：cement，该词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。工程应用中，将水泥、水、沙、石头按照一定的水灰比配置形成常见的建筑材料混凝土。早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。

水泥分为通用水泥和特种水泥，特种水泥有其特殊用途，例如：形成不同的色彩，丰富建筑的艺术欣赏性；加快混凝土的凝结硬化，提早达到设计强度，以便缩短工期；减小热胀冷缩带来的膨胀危害等。目前我国已研制开发了70多种特种水泥。根据其成分和特殊使用功能命名和分类，例如: 彩色水泥、道路硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、膨胀水泥和自应力水泥及其他使用较普遍的特种水泥。

二、特种水泥的应用分析及改进创新

特种水泥不同的品种各有其长处，应用中应充分发挥其优势。充分发挥特种水泥优势的依赖于实验室应提供可靠的性能数据，并不断创新。应用时，应对比分析同类水泥的优劣，在保证质量的前提下，充分考虑施工因素和经济因素进行选择。下面就几个特殊案例进行分析：

1、三峡大坝工程用中热硅酸盐水泥的研制及应用。该项目通过对三峡工程用中热硅酸盐水泥（以下简称“中热水泥”）生产的关键技术指标、生产工艺和过程控制等系统研究，实现了中热水泥性能的优化和品质提升，确保了三峡工程用中热水泥质量。关键技术和创新点如下：系统研究和优化了中热水泥的熟料矿物组成、水泥比表面积、SO3、MgO和碱含量等关键技术参数，提出中热水泥中MgO含量控制在3.5%～5.0%，充分利用方镁石的延迟膨胀补偿混凝土温度收缩，以减少或避免大坝混凝土裂缝的产生，满足了三峡工程用中热水泥的要求；通过调整生料配方和烧成参数等技术措施，解决了由于液相量大引起的结皮堵塞等技术难题，实现了高镁中热水泥在新型干法水泥窑的稳定生产；研制了《中热硅酸盐水泥成分分析国家标准样品》（GSB08-1495-2002），填补了国内水泥标样系列的空白。该成果已推广使用到溪洛渡、向家坝电站等重点水电工程建设中。该成果推动了我国特种水泥行业技术进步，为提高我国大坝混凝土质量奠定了基础，成果达到国际先进水平，应用前景广阔，社会、经济效益显著。

2、TK改性水泥基防渗材料在戈兰滩水电站碾压混凝土大坝和万家寨引黄工程中的应用。万家寨引黄工程是山西省2002年建成的大型调水工程，工程艰巨，技术难度高，被世界银行专家称为“具有挑战性的世界级工程”。云南李仙江戈兰滩水电站大坝主体工程始于2006年,并于2008年6月底蓄水,同年8月第1台机组并网发电.整个主坝体是由碾压混凝土浇筑而成,需对大 坝上游面进行防渗处理,防渗涂层限于大坝上游面448 m高程以下、基岩面以上坝体上游面(包括坝体底孔检修闸门(轨)以前及溢流面、闸墩工作弧门(轨)以前区域),总施工面积约31 000m2.大坝上游面防渗涂层工程自2007年2月5日开工至2008年11月25日完工. 工程中，TK改性水泥基防渗材料由于聚合物及活性成分的掺入,改善了涂层材料的物理、力学及耐久性能,其用于混凝土缝面渗漏处理,是一种较为新颖的施工技术,由于该材料具有施工简便、防渗效果好、成本低的特点,可以推广使用。

3、高贝利特硫铝酸盐系列新型水泥在水泥基地坪材料中的应用。近年来，水泥基地坪材料逐渐从水泥基耐磨材料和垫层水泥基自流平材料发展到面层自流平、聚合物改性水泥基磨石、聚合物改性半干水泥砂浆找平材料以及聚合物改性水泥地坪翻新砂浆等。除耐磨材料外，所有水泥基地坪材料的核心技术都是通过在硅酸盐水泥中加入铝酸盐或硫铝酸盐水泥和石膏以提高抗裂性能和早强快硬性能。但在国内，由于这种三元体系硅酸盐水泥混合材掺量与种类的多变性，导致各地坪生产厂家尽管投入大量技术力量，却依然难以保障产品抗开裂性能的稳定性。高贝利特硫铝酸盐系列新型水泥是大量利用工业废渣，低能耗、低排放生产的白色、具有快凝快硬、超高强、抗裂、抗泛碱等优异性能的新型绿色特种水泥，对国家节能减排利废具有重大意义。其中白色抗裂双快高贝利特硫铝酸盐水泥体积变化率极小，自由状态下的干缩值白色抗裂双快水泥只有硅酸盐水泥 1/10至1/8，完全解决了当前建筑市场水泥基自流平砂浆、薄层修补混凝土、艺术地坪等普遍开裂的老大难问题，对提高水泥砂浆的抗裂性能是一个革命性的进步。目前已在青岛机场、东营油田等工程中得到很好应用。

三、特种水泥的研究方向

特种水泥的研究目的在于提高材料的性能，也就是高性能工程材料。目前研究的品种改进有:磷铝酸盐特种水泥、含钡硫铝酸盐水泥的研制、含钡硫铁铝酸盐水泥的研制、新型水泥基防渗堵漏材料、高硅酸盐矿物含钡硫铝酸盐水泥的研究、高胶凝性阿利特-硫铝酸钡钙水泥、水泥基压电智能复合材料等。

提高研究技术是改进特种水泥性能的保证，目前研究技术的方向主要有：高标号水泥生产技术、水泥熟料煅烧活化剂技术、高掺量矿渣水泥生产技术、白水泥和彩色水泥混合材、钡铜水泥煅烧复合矿化剂、氨基磺酸盐系高效减水剂利用污泥、城市垃圾焚烧灰烧制生态水泥的研究、机械化连续生产生态轻质隔墙板、水泥基轻质隔墙板—机械化生产线等技术。

需要强调的是，随着社会的日益发展，人们的环保意识越来越高，绿色、生态、环保受到全世界各地政府、企事业和人民的高度重视。如何与生态环境相协调,促进社会和经济的可持续发展是关系民生的大事。生态水泥有以下基本特征:原料尽可能少用天然资源,大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物。生产和使用过程中有利于保护和改造自然环境、治理污染。产品设计以改善生活环境、提高生活质量为宗旨,即产品不仅不危及人体健康,而且应有益于人体健康,产品具有多功能化,如阻燃、防火、调温、调湿、消声、防射线等。

综上，特种水泥的应用在国民生产中越来越广泛，越来越受重视，是科技应用于生产的重要表现。如何提高水泥的特殊性能是一个重大而具有广泛意义的课题。

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肖晓芳，女，工学学士，助教，国家二级注册结构工程师。1984年2月生，2006年毕业于于广西工学院（现广西科技大学）土木工程专业，目前担任重庆应用技术职业学院建筑工程系教师。

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1007-6344（2016）03-0010-01

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