低热硅酸盐水泥性能及在水电工程中的应用

王春华

低热硅酸盐水泥性能及在水电工程中的应用

王春华

传统的硅酸盐水泥在大体积混凝土浇筑过程中可能产生大量的水化热，从而对工程建设质量造成一定的影响。因此，能够有效降低水泥在水化过程中产生的水化热量，从而提高工程质量，为行业所期盼。基于此，中国建筑材料研究总院研发了一种低热硅酸盐水泥，这种水泥在水化过程中产生热量相对较低，因此，在大体积混凝土水电工程中具有非常广泛的运用。

低热硅酸盐；保温节能涂层；发展现状；趋势

自改革开放之后，我国的经济持续高速发展。在这样的背景之下，社会对于电力的需求不断增长，现阶段水力发电是我国最重要的供电方式之一，最好水电工程建设对于电力供应具有非常重要的意义。一般情况下，水电工程量都较为浩大，在建设过程中需要涉及大体积混凝土的浇筑，而大体积混凝土浇筑存在的一个较大难点就在于水化热，水化热对工程建设质量造成了较大的危险。传统的普通硅酸盐水泥在水化过程中释放的能量相对较多，从而在水电工程建设应用方面受到了很大限制，因此，低热硅酸盐水泥就成为水电工程建设的首取。基于此，本文分析了低热硅酸盐水泥的性能及其在工程中的实际运用。

一、低热硅酸盐水泥简介

低热硅酸盐水泥是中国建筑材料科学研究总院从水泥工业的节能降耗及混凝土的安全性、耐久性方面研发的一种新型硅酸盐水泥，其性能相比于传统硅酸盐水泥较为优良，在水化过程中所释放的能量相对较低，后期强度也相对较高，同时，也具有较为可靠的耐久性，在各种不同类型的大体积混凝土建设中都具有非常广泛的运用，例如在建设水电站的大坝当中就具有非常广泛的运用。普通硅酸盐水泥采用的熟料主要是以C3S为主导的矿物材料，但低热硅酸盐水泥所使用的是以C2S为主导的矿物组成，同时还克服了C2S矿物活化和高活性晶型的常温稳定的关键问题。

此外，从制备工艺方面来看，低热硅酸盐水泥在制造过程中所消耗的能源相对较少，对环境并不会造成较大的破坏，其烧制温度相比于普通硅酸盐水泥要低100℃左右，同时，在烧制的过程中二氧化碳的排放量也得以有效降低。此外，低热硅酸盐水泥的性能相比于普通硅酸盐水泥的性能也有了较大的提升。

在最近十年中低热硅酸盐水泥在实际工程领域具有较为广泛的运用，取得了较好的效果，工程实践表明，低热水泥配制的水工大体积混凝土，干缩小、极限拉伸大、绝热温升低5℃～10℃，综合抗裂性能优于中热水泥混凝土。

二、低热硅酸盐水泥的性能研究

⒈水泥的抗压强度

目前阶段我国自主研发的低热硅酸盐水泥在性能方面已经具有较高的优势，从强度方面来看，我国的低热硅酸盐水泥抗压强度相比于美国与日本的低热水泥抗压强度要高10～20MPa，这充分说明我国现阶段的低热硅酸盐水泥技术已经在国际上达到了较为先进的水平，同时在生产与实际运用方面也较为先进。此外，对我国所生产的低热水泥与普通硅酸盐水泥的强度进行对比分析，我们可以发现，现阶段所生产的低热水泥在28d养护强度方面要略低，但在中后期，尤其是45d之后，低热水泥的强度会出现较为明显的增强现象。但是，在水电工程建设过程中，一般要求在28d之后，水泥的抗压性能不能发生较大的变化，因此，在实际生产过程中必须要采取特定的技术措施才能保证低热硅酸盐水泥的质量满足实际工程需求。

⒉水泥的水化热

对于水泥来说水化热与抗压强度是一对相互矛盾的指标，即强度越高的水泥，在实际过程中就会释放出更多的热量，但是，对于大体积混凝土工程来说，在实际工程中不能释放出太多的热量，否则会引起各种不同类型的工程质量问题。低热硅酸盐水泥的最大优势在于既保证了水泥应有的强度，同时还使得水化热被控制在合理的范围之内。对于普通硅酸盐水泥来说，一般情况下水泥水化热为30～50kJ/kg，但是低热水泥的水化热基本保持在10kJ/kg以下，同时从水化的过程分析，我们可以发现，不仅在前期低热水泥的水化热相对较低，在后期的水化热也相对较低，因此，在保证强度符合要求的前提之下，还可以充分保证水化热被控制在合理的范围之内，这对于防止后期出现大量的开裂具有非常重要的意义。

⒊水泥的耐腐蚀性与干缩性

水泥的耐腐蚀性能对于建筑物的耐久性具有非常重要的作用，同时，干缩率对于工程建设的质量也存在着直接的影响，因此，在实际工程中，必须要将水泥的耐腐蚀性能与干缩性能控制在合理的范围之内，低热硅酸盐水泥不仅在强度与水化热方面具有较大的优势，同时，在耐腐蚀性能以及干缩性方面也存在较大的优势，相比于普通硅酸盐水泥以及中热硅酸盐水泥其耐腐蚀性能与干缩性都相对较高。

三、低热硅酸盐水泥在水电工程中的实际运用分析

低热硅酸盐水泥在诞生之后就被大量运用到水电工程领域当中，现阶段的许多水电工程都是采用低热硅酸盐水泥建造而成的，如三峡大坝、乌东德水电站、白鹤滩大坝等。在这些工程当中硅酸盐低热水泥的使用量都超过了100万吨，浇筑的混凝土量也超过了400多万立方米，其中，在溪洛渡水电站泄洪洞、导流洞封堵、大坝底孔封堵、大坝生产性试验、向家坝消力池、白鹤滩和乌东德导流洞等工程部位都使用了低热水泥。低热水泥的质量基本符合工程的实际需求。在实际生产当中所使用的低热硅酸盐水泥不仅需要厂家严格把关，同时，还需要施工单位以及相关主管部门进行严格的质量把关。

在向家坝水电站建设中，使用了低热硅酸盐水泥大约10万吨，浇筑的混凝土方量超过了60万立方米，对浇筑过程中所释放的水化热进行对比分析可以发现，低热硅酸盐水泥的水化热明显偏低，在90d之后进行强度检测发现，混凝土浇筑的强度可以满足实际需求，此外，实际工程当中没有发现明显的温度裂缝，这充分说明低热硅酸盐水泥在实际项目当中的运用具有非常重要的意义。

通过低热硅酸盐水泥在实际工程中的应用研究，发现低热硅酸盐水泥在多个方面都具有一定的优势。

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1007-3922（2017）04-0033-03

王春华（1971-），女，浙江杭州人，杭州市土木工程学会。

（责任编辑：于飞）