第２６卷 第６期 云南水力发电 ＹＵＮＮＡＮ Ｗ＿ＡＴＥＲ ＰＯＷＥＲ ５ｌ
低热硅酸盐水泥在闸墩混凝土中的应用研究
彭琨，黄达海
（北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 １００１９１）
摘要：分析在深溪沟水电站工程中使用的低热、中热硅酸盐水泥的热学、力学性质，用仿真分析软件ＦＺＩＯＧＤ根据现场施工的实 际情况计算两种水泥在闸墩中使用后的温度场和应力场。分析结果表明低热水泥的应用，能有效降低混凝土内部温度峰值，减少 温度应力，防止温度裂缝。闸墩在冬季施工中使月Ｊ低热水泥能明显提高抗裂安全系数，可减少温控措施。在夏季施工中，低热水 泥提高抗裂安全系数的效果不如冬季，但由于夏季温度应力大，低热水泥的使用更加必要。 关键词：低热硅酸盐水泥；中热硅酸盐水泥；闸墩；温度应力；抗裂 中图分类号：ＴＶ３１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—３９５１（２ＯＬＯ）Ｏ６—００５０—０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１０．０６．０１６
Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｌｏｗ——ｈｅａｔ Ｐｏｒｔｌａｎｄ Ｃｅｍｅｎｔ ｉｎ
Ｇａｔｅ Ｐｉｅｒ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ＰＥＮＧ Ｋｕｎ，ＨＵＡＮＧ Ｄａ—ｈａｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ），Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｏｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｕｓｅｄ ｉｎ ｇａｔｅ ｐｉｅｒｓ ａｅ— ｃｏｍｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ａｃｔｕａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｍｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ａｎｄ
第２８卷第１ｌ期 ２００９年１１月 中国材料进展 ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＣＨＩＮＡ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２００９
低能耗、低排放、高性能、低热硅酸盐 水泥及混凝土的应用
隋同波，范 磊，文寨军，王 晶 （中国建筑材料科学研究总院，北京１０００２４） 摘要：介绍了以贝利特（硅酸二钙，ｃ ｓ）为主导矿物的高贝利特水泥（ＨＢＣ）的熟料制备、水泥性能以及典型混凝土性能及 其应用。通过与以阿利特（硅酸三钙，ｃ ｓ）为主导矿物的通用硅酸盐水泥（ＰＣ）的系统比对研究以及ＨＢＣ在三峡工程现场应用 时与中热硅酸盐水泥（ＭＨＣ）混凝土的比对分析，证明ＨＢＣ是一种新型低能耗、低ＣＯ２排放、低水化放热、高强度、高性能 的硅酸盐水泥。与Ｐｃ相比，ＨＢＣ熟料烧成温度降低１００℃，ＣＯ２排放量减少１０％，水泥混凝土不仅具有更为优越的工作性、 力学性能和耐久性，而且具有优异的热学性能和抗裂性能。 关键词：高贝利特水泥混凝土；低能耗；低ＣＯ２排放；高性能；低热高强；抗裂性能 中图分类号：ＴＵ５２８．４４；ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—３９６２（２００９）ｌ１—００４６—０７ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｌｏｗ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ＆Ｌｏｗ Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ Ｈｅａｔ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＳＵＩ Ｔｏｎｇｂｏ，ＦＡＮ Ｌｅｉ，ＷＥＮ Ｚｈａｉｊｕｎ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｌｉｔｅ—ｂａｓｅｄ Ｐｏ￣ｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ（ｈｉｇｈ ｂｅｌｉｔｅ ｃｅｍｅｎｔ，ＨＢＣ）ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｃｌｉｎｋｅｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｅ— ｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｌｉｔｅ—ｂａｓｅｄ ｎｏｒｍａｌ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ（ＰＣ）．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｎｄｕｓｔｒｉ— ａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ＨＢＣ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ＨＢＣ ｉＳ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌＯＷ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｗ ＣＯ２ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ｌａｔｅｒ ａｇｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｎｏｒｍａｌ ＰＣ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ．ｔｈｅ ｃｌｉｎｋｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ＨＢＣ ｉＳ １ ３５０ ｑｃ．ｗｈｉｃｈ ｉＳ １００℃ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ＰＣ．ＣＯ，ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒ ｃｌｉｎｋｅｒｉｎｇ ＨＢＣ ｉＳ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １０％ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌＯＷ ｃａｌｃｉｕｍ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｃｌｉｎｋｅｒ ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｒｎ— ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｌＯＷ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｆｏｒ ｃｌｉｎｋｅｒ ｂｕｒｎｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ＨＢＣ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｈｏｗｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｎｏｔ ｏｎ— ｌｖ ｉｎ ｂｅｔｔｅｒ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ．ｈｉｇｈｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ．ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｎ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｔｈｅｒ！ｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｂｅｌｉｔｅ ｃｅｍｅｎｔ；ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ；ｌｏｗ ＣＯ２ ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｌｏｗ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ＆ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ １ 刖 吾 波特兰水泥自１８２４年问世到现在经历了１８０多年 的历史，已发展成为目前用量最大的人造建筑材料，为 人类社会进步及经济发展做出了巨大贡献。但是，以硅 酸三钙（阿利特，ｃ ｓ）为主导矿物的通用硅酸盐水泥 （Ｐｏｒｔｌａｎｄ Ｃｅｍｅｎｔ，ＰＣ）在生产和工程应用中存在一些问 题。首先制备能耗大，其熟料烧成温度高达１ ４５０℃， 收稿日期：２００９—０９—２３ 基金项目：国家九五、十五科技支撑计划课题 通信作者：隋同波，男，１９６５年出生，教授级高工 同时还排放大量温室气体ＣＯ：，ＳＯ：，ＮＯ 等，生产１ ｔ 熟料直接和间接排放的ＣＯ 约为ｌ ｔ。在使用性能上， 存在水化放热高，干燥收缩大，容易产生裂缝，抗折强 度较低，耐久性有待于进一步提高等问题。在节能减排 与可持续发展已成为全球发展趋势下，我国水泥年产量 已达１４亿ｔ，占世界水泥产量的５０％，因此所面临的 挑战也是空前的。 近半个世纪以来，尤其是上世纪７０年代全球爆发 能源危机以后，世界水泥材料学家一直致力于以硅酸三 钙为主导矿物的高钙组成设计，开发以硅酸二钙（贝利 特，Ｃ，ｓ）为主导矿物的高性能、低热硅酸盐水泥（即高 贝利特水泥，Ｈｉｇｈ Ｂｅｌｉｔ
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-92）
来源： 发布日期：2006-01-10
标准名称： 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥
标准类型 ：中华人民共和国国家标准
标准号： GB175-92
标准发布单位： 国家技术监督局 发布
标准正文：
1 主题内容与适用范围
本标准规定了硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的定义、组分材料、技术要求、试验方法、检验规则等。
本标准适用于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的的生产和检验。
2 引用标准
GB 176 水泥化学分析方法
GB 177 水泥胶砂强度检验方法
GB 203 用于水泥中的粒化高炉矿渣
GB 750 水泥压蒸安定性试验方法
GB 1345 水泥细度检验方法（80μm筛筛析法）
GB 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法
GB 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰
GB 2847 用于水泥中的火山灰质混合材料
GB 5483 用于水泥中的石膏和硬石膏
GB 8074 水泥比表面积测定方法（勃氏法）
GB 9774 水泥包装用袋
GB 12573 水泥取样方法
ZB Q12 001 掺入水泥中的回转窑窑灰
3 定义与代号
3.1 硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、0￣5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
高镁低热矿蕉硅酸盐水泥的生产及应用
丁卫青 （湖北荆门葛洲坝股份有限公司水泥厂，４４８０３２）
摘要：在低热矿渣硅酸盐水泥生产过程中，掺加一定含量的方镁石，能够使水泥本身具有缓慢
的微膨胀性能，有效补偿大体积混凝土的收缩裂缝。
关键词：氧化镁；微膨胀；低热矿渣硅酸盐水泥
我国于１９７９年研制成功的低热微膨胀水泥，
较好地用于水工建设，对防止大体积混凝土的收缩
裂缝有其优越性。它主要是用ＳＯ，做膨胀源，在水 泥水化早期产生较大膨胀量．但大体积混凝土内部
降温是缓慢的．如果膨胀和降温不同步，补偿收缩 的效果则不够理想。葛洲坝水泥厂研制生产的高镁
低热矿渣硅酸盐水泥即满足了这种需要，目前正广 泛应用于丹江口水库大坝加高加宽的工程建设。现
场监测新老混凝土结合情况良好，所有性能指标均 满足设计要求。
１干缩补偿源的工艺控制
１．１工作原理 我厂选用的干缩补偿源是ＭｇＯ。由于方镁石
（ＭｇＯ）与水反应生成Ｍｇ（ＯＨ） 而产生体积膨胀，由
于反应缓慢，膨胀持续时间较长，但膨胀率不是很
大．我们称之为“延滞性微膨胀效应”，对大体积 混凝土的收缩补偿较为有效。
１．２ ＭｇＯ的掺入过程
在很长一段时期．水泥熟料中ＭｇＯ被看作是 造成安定性不良的有害成分之一。生产厂家都力求
降低熟料中ＭｇＯ含量，废弃高镁石灰石，以确保
水泥安定性合格。事实上，氧化镁的水化膨胀有其 自身的客观规律，只要认识和掌握了这个规律，就
可以很好地利用它。在我厂，是在生料配料过程中 由高、低镁石灰石按一定比例搭配带入的。经过粉
磨、煅烧，使烧成的水泥熟料ＭｇＯ达到一定的含
量，从而较好利用了矿山资源。 １．３熟料中ＭｇＯ最高允许掺量的确定
氧化镁水化生成Ｍｇ（ＯＨ） 时产生膨胀，在一定
范围内是有益的，超过一定范围，则是有害的。因 此．确定ＭｇＯ最高允许掺量是生产高镁低热矿渣
硅酸盐水泥的关键，依据是压蒸安定性试验。所谓压
蒸安定性试验，就是将水泥制成试件，在２．０ ＭＰａ和 ２１５．７℃的蒸汽环境中放置３ ｈ．测定其膨胀率并观
