低热硅酸盐水泥在工程中的应用研究

2015-04-07杨谊

四川水泥 2015年10期

关键词：底孔硅酸盐水化

杨谊

(贵阳学院城建学院贵州贵阳 550005)

低热硅酸盐水泥在工程中的应用研究

杨谊

(贵阳学院城建学院贵州贵阳 550005)

低热硅酸盐水泥是将C2S作为主导矿物、C3A含量极低的水泥，它具有较低的水热化，并且放热平缓，峰值较低。本文主要分析了低热硅酸盐水泥基本制作及其特性，并通过其在工程中的应用研究，体现出低热硅酸盐极好的工作性以及后期具有高强度、高耐久性等特点。

低热硅酸盐水泥；中热水泥；高强; 耐久

一、低热硅酸盐水泥简介

作为国家标准新增水泥品种的低热硅酸盐水泥（也称低热水泥），即是将适当成分的硅酸盐水泥熟料添加适量石膏，磨细制成具备低水化热的水硬性胶凝材料，它的特点是低水化热、早期强度略低于中热水泥、后期强度增进率高。低热水泥的C2S含量高，使其体现出显著的低热特性，其长期耐久性也会比高C3S含量水泥高。低热水泥具备很多较中热水泥优越的特点，例如CaO含量较低、水化热低、韧性良好、水化产物更加致密，耐化学侵蚀性良好等。

二、低热硅酸盐水泥特性

(一)能源消耗低

硅酸盐水泥熟料主要以高钙阿利特为主导矿物，其烧成温度通常为1450℃，烧成熟料的热耗具体是由于阿利特矿物形成的高温以及分解石灰石。低热水泥的主导矿物是生成温度较低贝利特，且C2S与C3S相比含钙量较低，减少了熟料中的CaO含量。由于低热水泥的生产仅需较低的烧成温度，且生料中减少石灰石的量，就减少了能源的消耗。

(二)环境负荷低

对于一般应用的硅酸盐水泥来讲，设计主要成分是高阿利特的矿物消耗了较多优质石灰石，同时加剧排放了温室气体和有害气体的量，进一步加重水泥工业能源的消耗以及环境的负荷。一般生产硅酸盐水泥熟料1吨，消耗的石灰石为1.1-1.4吨，粘土0.19-0.26吨，标准煤0.2吨左右，大概排放的二氧化碳为1吨和一些二氧化硫。从这个角度分析，低热水泥对于石灰石的原料品质要求并不高，可以和生态环境协调发展，其消耗能源资源较少，排放废弃物不多，环境负荷较低。

三、低热硅酸盐在工程中的应用

某工程先后在二期纵向围堰A段加固块混凝土，导流底孔封堵混凝土、管槽外包混凝土、右非2坝段局部应用了42.5低热硅酸盐水泥，并且将观测仪器、无应力计等埋设在对应位置，现场测试了低热硅酸盐水泥大坝混凝土性能。

(一)二期纵向围堰A段加固块混凝土

为了对新型低热硅酸盐水泥混凝土的性能积极了解，分别对其采取了中低热两种水泥泵送混凝土生产性试验，总共浇筑3435.2m3混凝土。其中830m3是低热水泥混凝土，2604.5 m3是中热水泥混凝土。具体对机口和仓面进行了抽样，对混凝土性能积极检测，同时埋设了仪器对混凝土温度进行了观测。

1混凝土性能试验

抽检中热水泥和低热水泥混凝土可知，两种水泥混凝土抗压强度全部符合设计要求，但是，低热水泥混凝土强度明显比中热水泥混凝土强度低。

实验室抽样试验了两种水泥混凝土性能，通过分析可知，在配合比条件相同的情况下，低热水泥混凝土抗压强度明显比中热水泥混凝土强度低，二者基本拥有相同的混凝土极限拉伸数值、抗压弹模以及抗渗性，其中低热水泥混凝土抗冻性能并不比中热水泥混凝土低。

2分析现场观测资料

将2支温度计与2支无应力计分别埋在高度分别是142.5m和144.6m的堰内。通过测量可知，中热水泥混凝土历经8d达到最高温度，上升范围是24.4-32.4℃，均值是29.6℃；低热水泥混凝土历经14-19d达到最高温蒂，均值是17d，上升范围是25.2-26.3℃，均值为26.7℃。中热水泥混凝土达到最高温度所需的时间要早于低热水泥混凝土的时间。

中热水泥混凝土自生体积变形整体趋势6d以后从收缩逐步转变为膨胀，无应力计检测低热水泥混凝土自生体积变形先收缩之后膨胀。

(二)导流底孔封堵混凝土

先后封堵了工程5、18、2、8号导流底孔，通过中热与低热两种水泥泵送、自密实混凝土，其中第2段利用低热水泥。对水泥品质以及机口混凝土性能进行了检测，并且埋设仪器对混凝土温度进行检测。

1试验混凝土性能

从试验混凝土性能结果可知，低热硅酸盐水泥混凝土的极限拉伸值、抗冻性、抗渗性全部符合设计要求。

抽检统计导流底孔封堵混凝土强度可知，低热硅酸盐水泥混凝土抗压强度与劈拉强度全部符合设计要求。

2现场检测分析

将4组测温管埋设在5号导流底孔封堵混凝土中，检测最高混凝土温度是31.7℃；将1组测温管埋设在18号导流底孔，检测最高混凝土温度为30.9℃。测温管温度出现了典型变化，由此可知通过测温管观测到的混凝土温度，低热硅酸盐水泥混凝土的温升明显比中热硅酸盐水泥低。

(三)管槽回填混凝土

为了对低热水泥特点整体了解，尤其是混凝土拌制内部温度变化以及自生体积变形特点，现场对比试验中热和低热水泥混凝土，选择在管槽混凝土浇筑仓中抽取6个仓号管槽，其中将15和18、16和20、17和19进行对比，每一组两个仓号分别利用中、低热水泥。利用测温管14d观测。安装24h无应力计仪器之后每4h一次，之后每天进行3次到7d时间，然后每天观测1次到15d，逐渐每周观测一次直到3个月混凝土龄期。

相同的对比组内尽可能保证相同的浇筑仓埋设仪器位置；统一对比试验仓号的混凝土为相同的等级强度，并且配合每个对比组的2个浇筑仓的混凝土一致。

检测提取仓面混凝土的整体性能结果可知，混凝土抗压强度、极限拉伸数值、抗冻性等全部符合设计规定。低热水泥混凝土7d形成了较低的抗压强度，可是却产生极快的抗压强度增速，28d时相当于中热水泥混凝土，90d已经超越了中热水泥混凝土强度。

对比观测管槽混凝土温度可知，低热水泥混凝土出现温峰时间明显比中热水泥混凝土推后了1d，低热水泥混凝土相较于中热水泥混凝土最高温度降低了0.9℃，平均最高温度降低了2℃。

通过无应力计对混凝土自生体积变形情况进行观测可知，1d低热水泥混凝土发生了变形膨胀；1d中热水泥混凝土也发生了变形膨胀，3-28d出现了变形收缩。低热水泥混凝土相较于中热水泥混凝土来说变形膨胀与收缩都比较明显。整体来说，可以认为低热水泥混凝土自生体积是收缩变形类型。

通过抽样检测结果说明，在强度、极限拉伸数值、抗冻级别等方面低热硅酸盐水泥混凝土都符合设计要求。相较于中热硅酸盐水泥混凝土，早期低热硅酸盐水泥混凝土强度明显要低，但是后期出现了极快的增长，90d后期出现了追上或者超越中热硅酸盐水泥混凝土的发展形势。