低熱硅酸鹽水泥在工程中的應(yīng)用研究

楊 誼

(貴陽學(xué)院城建學(xué)院 貴州 貴陽 550005)

低熱硅酸鹽水泥在工程中的應(yīng)用研究

楊 誼

(貴陽學(xué)院城建學(xué)院 貴州 貴陽 550005)

低熱硅酸鹽水泥是將C2S作為主導(dǎo)礦物、C3A含量極低的水泥，它具有較低的水熱化，并且放熱平緩，峰值較低。本文主要分析了低熱硅酸鹽水泥基本制作及其特性，并通過其在工程中的應(yīng)用研究，體現(xiàn)出低熱硅酸鹽極好的工作性以及后期具有高強度、高耐久性等特點。

低熱硅酸鹽水泥；中熱水泥；高強; 耐久

一、低熱硅酸鹽水泥簡介

作為國家標(biāo)準(zhǔn)新增水泥品種的低熱硅酸鹽水泥（也稱低熱水泥），即是將適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料添加適量石膏，磨細(xì)制成具備低水化熱的水硬性膠凝材料，它的特點是低水化熱、早期強度略低于中熱水泥、后期強度增進率高。低熱水泥的C2S含量高，使其體現(xiàn)出顯著的低熱特性，其長期耐久性也會比高C3S含量水泥高。低熱水泥具備很多較中熱水泥優(yōu)越的特點，例如CaO含量較低、水化熱低、韌性良好 、水化產(chǎn)物更加致密，耐化學(xué)侵蝕性良好等。

二、低熱硅酸鹽水泥特性

(一)能源消耗低

硅酸鹽水泥熟料主要以高鈣阿利特為主導(dǎo)礦物，其燒成溫度通常為1450℃，燒成熟料的熱耗具體是由于阿利特礦物形成的高溫以及分解石灰石。低熱水泥的主導(dǎo)礦物是生成溫度較低貝利特，且C2S與C3S相比含鈣量較低，減少了熟料中的CaO含量。由于低熱水泥的生產(chǎn)僅需較低的燒成溫度，且生料中減少石灰石的量，就減少了能源的消耗。

(二)環(huán)境負(fù)荷低

對于一般應(yīng)用的硅酸鹽水泥來講，設(shè)計主要成分是高阿利特的礦物消耗了較多優(yōu)質(zhì)石灰石，同時加劇排放了溫室氣體和有害氣體的量，進一步加重水泥工業(yè)能源的消耗以及環(huán)境的負(fù)荷。一般生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料1噸，消耗的石灰石為1.1-1.4噸，粘土0.19-0.26噸，標(biāo)準(zhǔn)煤0.2噸左右，大概排放的二氧化碳為1噸和一些二氧化硫。從這個角度分析，低熱水泥對于石灰石的原料品質(zhì)要求并不高，可以和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，其消耗能源資源較少，排放廢棄物不多，環(huán)境負(fù)荷較低。

三、低熱硅酸鹽在工程中的應(yīng)用

某工程先后在二期縱向圍堰A段加固塊混凝土，導(dǎo)流底孔封堵混凝土、管槽外包混凝土、右非2壩段局部應(yīng)用了42.5低熱硅酸鹽水泥，并且將觀測儀器、無應(yīng)力計等埋設(shè)在對應(yīng)位置，現(xiàn)場測試了低熱硅酸鹽水泥大壩混凝土性能。

(一)二期縱向圍堰A段加固塊混凝土

為了對新型低熱硅酸鹽水泥混凝土的性能積極了解，分別對其采取了中低熱兩種水泥泵送混凝土生產(chǎn)性試驗，總共澆筑3435.2m3混凝土。其中830m3是低熱水泥混凝土，2604.5 m3是中熱水泥混凝土。具體對機口和倉面進行了抽樣，對混凝土性能積極檢測，同時埋設(shè)了儀器對混凝土溫度進行了觀測。

1混凝土性能試驗

抽檢中熱水泥和低熱水泥混凝土可知，兩種水泥混凝土抗壓強度全部符合設(shè)計要求，但是，低熱水泥混凝土強度明顯比中熱水泥混凝土強度低。

實驗室抽樣試驗了兩種水泥混凝土性能，通過分析可知，在配合比條件相同的情況下，低熱水泥混凝土抗壓強度明顯比中熱水泥混凝土強度低，二者基本擁有相同的混凝土極限拉伸數(shù)值、抗壓彈模以及抗?jié)B性，其中低熱水泥混凝土抗凍性能并不比中熱水泥混凝土低。

2分析現(xiàn)場觀測資料

將2支溫度計與2支無應(yīng)力計分別埋在高度分別是142.5m和144.6m的堰內(nèi)。通過測量可知，中熱水泥混凝土歷經(jīng)8d達到最高溫度，上升范圍是24.4-32.4℃，均值是29.6℃；低熱水泥混凝土歷經(jīng)14-19d達到最高溫蒂，均值是17d，上升范圍是25.2-26.3℃，均值為26.7℃。中熱水泥混凝土達到最高溫度所需的時間要早于低熱水泥混凝土的時間。

中熱水泥混凝土自生體積變形整體趨勢6d以后從收縮逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕蛎?，無應(yīng)力計檢測低熱水泥混凝土自生體積變形先收縮之后膨脹。

(二)導(dǎo)流底孔封堵混凝土

先后封堵了工程5、18、2、8號導(dǎo)流底孔，通過中熱與低熱兩種水泥泵送、自密實混凝土，其中第2段利用低熱水泥。對水泥品質(zhì)以及機口混凝土性能進行了檢測，并且埋設(shè)儀器對混凝土溫度進行檢測。

1試驗混凝土性能

從試驗混凝土性能結(jié)果可知，低熱硅酸鹽水泥混凝土的極限拉伸值、抗凍性、抗?jié)B性全部符合設(shè)計要求。

抽檢統(tǒng)計導(dǎo)流底孔封堵混凝土強度可知，低熱硅酸鹽水泥混凝土抗壓強度與劈拉強度全部符合設(shè)計要求。

2現(xiàn)場檢測分析

將4組測溫管埋設(shè)在5號導(dǎo)流底孔封堵混凝土中，檢測最高混凝土溫度是31.7℃；將1組測溫管埋設(shè)在18號導(dǎo)流底孔，檢測最高混凝土溫度為30.9℃。測溫管溫度出現(xiàn)了典型變化，由此可知通過測溫管觀測到的混凝土溫度，低熱硅酸鹽水泥混凝土的溫升明顯比中熱硅酸鹽水泥低。

(三)管槽回填混凝土

為了對低熱水泥特點整體了解，尤其是混凝土拌制內(nèi)部溫度變化以及自生體積變形特點，現(xiàn)場對比試驗中熱和低熱水泥混凝土，選擇在管槽混凝土澆筑倉中抽取6個倉號管槽，其中將15和18、16和20、17和19進行對比，每一組兩個倉號分別利用中、低熱水泥。利用測溫管14d觀測。安裝24h無應(yīng)力計儀器之后每4h一次，之后每天進行3次到7d時間，然后每天觀測1次到15d，逐漸每周觀測一次直到3個月混凝土齡期。

相同的對比組內(nèi)盡可能保證相同的澆筑倉埋設(shè)儀器位置；統(tǒng)一對比試驗倉號的混凝土為相同的等級強度，并且配合每個對比組的2個澆筑倉的混凝土一致。

檢測提取倉面混凝土的整體性能結(jié)果可知，混凝土抗壓強度、極限拉伸數(shù)值、抗凍性等全部符合設(shè)計規(guī)定。低熱水泥混凝土7d形成了較低的抗壓強度，可是卻產(chǎn)生極快的抗壓強度增速，28d時相當(dāng)于中熱水泥混凝土，90d已經(jīng)超越了中熱水泥混凝土強度。

對比觀測管槽混凝土溫度可知，低熱水泥混凝土出現(xiàn)溫峰時間明顯比中熱水泥混凝土推后了1d，低熱水泥混凝土相較于中熱水泥混凝土最高溫度降低了0.9℃，平均最高溫度降低了2℃。

通過無應(yīng)力計對混凝土自生體積變形情況進行觀測可知，1d低熱水泥混凝土發(fā)生了變形膨脹；1d中熱水泥混凝土也發(fā)生了變形膨脹，3-28d出現(xiàn)了變形收縮。低熱水泥混凝土相較于中熱水泥混凝土來說變形膨脹與收縮都比較明顯。整體來說，可以認(rèn)為低熱水泥混凝土自生體積是收縮變形類型。

通過抽樣檢測結(jié)果說明，在強度、極限拉伸數(shù)值、抗凍級別等方面低熱硅酸鹽水泥混凝土都符合設(shè)計要求。相較于中熱硅酸鹽水泥混凝土，早期低熱硅酸鹽水泥混凝土強度明顯要低，但是后期出現(xiàn)了極快的增長，90d后期出現(xiàn)了追上或者超越中熱硅酸鹽水泥混凝土的發(fā)展形勢。

結(jié)束語

在混凝土工程建設(shè)中溫控防裂是一個主要問題。為了避免混凝土內(nèi)部水化溫升，降低溫度變形，可以考慮應(yīng)用低水化熱水泥。近些年來成功研制的低熱硅酸鹽水泥體現(xiàn)出低水化熱、后期強度出現(xiàn)了較大增加、耐久性良好等特點，為避免混凝土由于溫度應(yīng)力開裂拓展了新的技術(shù)領(lǐng)域。

[1]隋同波，范磊，文寨軍.低能耗!低排放!高性能!低熱硅酸鹽水泥及混凝土的應(yīng)用[J].中國材料進展，2013，(1)

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G322

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1007-6344（2015）10-0042-01

楊誼（1974.1）,男,貴州貴陽人,副教授，碩士,一級建造師，