普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的应用研究
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普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的应用研究
作者：朱法松
来源：《商品与质量·消费视点》2013年第08期
摘要：目前在大体积混凝土中应用到的水泥种类较多，主要有低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等。
然而在大体积混凝土施工中，普通硅酸盐水泥的应用依然普遍存在，而且随着技术日渐成熟、严密，普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的具体应用引起了很大的关注。
本文将通过介绍普通硅酸盐水泥的概念，进而分析、总结普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中应用的方法以及注意内容。
关键词：普通硅酸盐水泥；大体积混凝土；应用
一、概述
1.普通硅酸盐水泥
在国家标准《GB175-2007》中是这样定义的，普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料（由石灰石、黏土构成主要原料，经过适当比例配比生成生料，接着烧至部分或者全部熔融，再经冷却而生成的半成品，其中的矿物组分有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
）和5%-20%的混合材料以及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。
2.普通硅酸盐水泥的特性
普通硅酸盐水泥的特性主要表现在强度高、水化热高、抗腐蚀能力低等几个方面。
具体原因是由于普通硅酸盐水泥水化反应速度快，在具体施工过程中，该水泥可以迅速地从初凝状态转化到终凝状态，最终硬化成坚硬的水泥石；众所周知，水泥水化反应是一个放热过程，水化速度越快，说明水化热产生的越多；而且普通硅酸盐水泥在硬化过程中，混凝土的体积缩减变化小（即干缩性小），同时出现干缩裂缝的情况也少；普通硅酸盐水泥在水化过程中会产生大量的氢氧化钙和水化铝酸钙，这些物质都是容易被腐蚀的，因此普通硅酸盐水泥具有高强度、水化热大以及耐腐蚀性弱等特性。
3.大体积混凝土
随着建筑行业的快速发展，大体积混凝土的应用越来越广泛，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。
而大体积（一般实体最小尺寸大于或等于一米）混凝土，顾名思义就是体积大的混凝土，在现有的建筑行业中，并没有明确的定义。
由于大体积混凝土自身的特征（体积大、结构厚实、施工技术要求高、表面系数相对较小和易受温度影响导致结构物变形等），以及普通硅酸盐水泥水化反应快，使得水化热释放比较集中，而热量在结构内部不易散失，最终导致混凝土内外温差增大，进而使混凝土出现温度裂缝，影响了结构物安全和正常使用。
因此，在原则上，大体积混凝土尤其是在裂缝要求高的情况下，不允许采用普通硅酸盐水泥，但在实际中，在严密、先进的技术措施条件下，普通硅酸盐水泥是可以运用到大体积混凝土施工中的，其中关键在于如何解决普通硅酸盐水泥的水化反应速度快和水化热大问题（即如何减小水化热）。
二、普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的应用
1.减少水化热
一般情况下，在大体积混凝土中用到的硅酸盐水泥，都是选择中、低水化热的硅酸盐水泥，这样可以轻松地解决水化热大的问题。
当然在使用普通硅酸盐水泥时，要从以下几个方面来降低、控制水化热，并保证大体积混凝土的质量：
第一，掺加粉煤灰（一定要注意水灰比，一般要掺加30%-40%的粉煤灰），在使用过程中尽可能降低水泥的使用量，粉煤灰与普通硅酸盐水泥的混合物在水化过程中，产生的物质与粉煤灰会发生“二次水化反应”，而粉煤灰中的火山灰水化速度并不像普通硅酸盐水泥快，而是相对迟缓，从而降低了水泥水化反应速度（即延缓了水化热的释放速度，同时有利于大体积混凝土的散热），因此从一定程度上减少了水泥水化热的产生；
第二，掺加外加剂（缓凝剂或减水剂），由于外加剂具有延缓水化热释放和降低水化热的放热峰值作用，通过使用外加剂可使得混凝土水化热释放趋于缓慢，减小了混凝土中心部位的温升；
第三，同时掺加粉煤灰和外加剂（可选用缓凝型的高效减水剂），这样可以通过粉煤灰与外加剂的综合作用，延缓普通硅酸盐水泥的水化反应速度，降低水化放热峰值，最终高效地减少水化热的产生。
在使用普通硅酸盐水泥的情况下，掺加外加剂的同时掺加粉煤灰，这样不仅可以降低水泥的水化热，还可以增加混凝土的粘聚性，减少泌水率和离析现象。
2.降低混凝土温度
在施工过程中应采取冰水或冷水拌制混凝土，以达到降低混凝土入模温度的效果。
也可以通过在混凝土内使用冷却、循环水流，加快大体积混凝土内的散热速度，最终实现混凝土温升降低。
普通硅酸盐水泥的水化放热过程可以归纳为五个典型阶段：起始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期（即继续缓慢水化反应期）。
所以通过理解、掌握普通硅酸盐水泥的水化放热速率变化曲线（即五个典型阶段），可以准确、合理地控制混凝土的散热，进而降低混凝土内部温度，减小温差，从而保证大体积混凝土的质量。
三、结语
综上所述可知，就普通硅酸盐水泥本身具有的特性而言，它并不适用于大体积混凝土的应用。
而在实际的施工作业中，保证大体积混凝土施工高质量完成的前提就是优选水泥（低水化热水泥），优选粗细集料，减少水泥用量，掺加外加剂和粉煤灰，并选择合适的配合比设计，对选定的混凝土原料预先计算水化热（保证符合施工要求），同时要控制外部因素引起的温升（气温大幅度地升高或降低、砼温度等）；除此之外，在整个施工过程中，要保证定时的温度监测（砼温度以及混凝土内部温度，从混凝土浇灌开始）和混凝土的养护。
参考文献：
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