葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北宜昌 443002
摘要：针对目前低热硅酸盐水泥应用于大坝混凝土性能控制的普及度不高问题，本文进行了低、中热硅酸盐水泥对大坝混凝土性能影响的对比试验，并对试验结果进行分析。结果表明，低热硅酸盐水泥，不仅具备比中热水泥材料性能效果较强的特性，还能以低污染状态，来实现工程建设的节能减排目标。
关键词：低热硅酸盐水泥；大坝混凝土性能；对比试验
引言
大坝工程作为保护所处地区进行现代化经济建设水平的重要基础设施，其建设使用过程混凝土结构性能易受周边环境的影响，而出现不同程度的裂缝、渗漏以及耐久性差等问题。低热硅酸盐水泥作为后期强度增长率大、低水化热以及耐久性好的施工材料，当其作用于大坝的混凝土结构，将满足设计要求的强度、抗裂以及抗渗等性能目标。基于当前工程建设未充分认识到该水泥施工材料的作用效果，这里我们通过使用频率与使用量较大的中热硅酸盐水泥进行对比试验，来明确低热硅酸盐水泥的优势。这样一来，我们就能在了解其施工使用性能效果的基础上，加大将其作用于大坝工程混凝土结构的力度，从而使工程项目达到建设使用的可持续性目标与耐久性目标。
1.研究低热硅酸盐水泥对大坝混凝土性能影响的现实意义
在大坝混凝土建设过程中，温度控制与防裂是提高工程施工质量的重要措施手段，而低热硅酸盐水泥材料，是控制坝体结构水化温度上升以及减少温度变化最为突出的选择。通过试验我们得出，低水化热硅酸盐具有后期强度增长率大、低水化热以及耐久性好等特点，可用于大坝混凝土因温度应力而出现开裂问题控制。低热硅酸盐水泥的主晶相为C2S，由于其熟料的煅烧温度较低，因此，对环境造成的污染较少，是一种低热高能的节能环保型水泥。但在其实际应用中，低热硅酸盐水泥的用量却远少于中热硅酸盐水泥。为实现当前现代化经济建设的可持续性目标，我们通过对比中热硅酸盐水泥与低热硅酸盐水泥分别对大坝混凝土结构强度、抗裂能力以及抗渗能力等因素的影响情况，从而实现提高大坝工程施工建设的应用后者的普及度。这对于提高大坝混凝土结构的作用效果，满足工程建设使用耐久性需求起到非常大的促进作用，我们应将其重视起来，以作用于实践。
2.影响大坝混凝土性能低、中热硅酸盐水泥使用对比试验
从原材料方面对42.5中热硅酸盐水泥以及42.5的低热硅酸盐水泥进行了对比试验。如表1所示，为两种水泥的物理性能。.png)
在配合比方面以巴基斯坦NJ项目采用的E50抗冲磨混凝土为例，其具有胶凝材料使用量大且对水泥材料使用效果更为敏感的特点。由于该混凝土结构施工的坍落度控制目标为140-180mm，因此，在进行对比试验过程中，其他影响因素不变，通过改变减水剂掺入量，来体现低、中热水泥配置混凝土的性能效果。如表2所示。
从表中可以看出，低、中热两种硅酸盐水泥作用于混凝土拌合物的粘聚性与流动性均较为突出，能够满足设计使用要求。具体的试验方法，以抗裂试验过程为例，根据规范要求来进行不同水泥材料作用于大坝混凝土的变形性、耐久性以及热学性能的研究。
3.低、中热硅酸盐水泥对大坝混凝土性能影响的对比试验结果分析
两种水泥材料对大坝混凝土强度的影响试验结果，如表3所示。
从上述力学性能试验结果可以看出，在90d时，虽两种水泥材料均达到了E50混凝土的性能要求，但低热硅酸盐水泥在7d强度时，性能效果较低，且劈裂抗拉强度仅为中热硅酸盐水泥的71%与76%。但其后期的增长率较大，当处于28d强度，与中热硅酸盐水泥性能效果持平，到90d与180d的强度，则超出中热水泥的强度。经分析，这是由于C2S水化速度慢，且能够使水化结果生成C-S-H凝胶结构。这种情况下，就能使孔结构处于合理状态，同时水化产物处于均匀状态。此外，由于C2S的矿物水化生成的Ca（OH）2较少，这就使得低热硅酸盐水泥材料有效控制了界面区Ca（OH）2的择优取向，从而导致界面结构出现疏松效果。从大坝混凝土结构实践的角度来看，其设计使用的时间较长，即通常不小于90d，这就意味着我们应优先选用低热硅酸盐水泥材料，以其后期强度增长率大的特点，提高结构作用的耐久性与稳定性。
在抗裂性方面，其作为大坝混凝土耐久性的重要指标，应用低热硅酸盐水泥于混凝土结构，所产生的裂纹较细，且具有初裂时间延后以及裂缝数目、裂缝平均开裂面积以及单位面
积上总裂开面积远小于中热水泥混凝土的特性效果。因此，低热水泥混凝土塑性阶段的抗裂性能更好。
在大坝混凝土的耐久性方面，两种水泥材料均能满足结构作用性能使用需求。
当混凝土的干缩应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂，因此，干缩是大坝混凝土的一个重要威胁。
研究表明，当大坝混凝土结构的干缩应力超出其设计的抗拉强度时，结构就会出现不同程度的开裂问题，为此，经试验分析，大坝混凝土干缩变形会随着期龄的增加，而在60d前增加干缩变形的增长幅度。此后的阶段皆处于平缓状态，而两种水泥作用的混凝土干缩变形效果差异不大，其变动仅在15d前后出现，并不会对后期的性能效果造成影响。因此，由上述内容可以看出，低、中热硅酸盐水泥的差异在于前者强度的日趋稳定，而中热硅酸盐水泥作用于大坝混凝土的强度效果并不突出。
4.结束语
综上所述，低热硅酸盐水泥对大坝混凝土结构的性能影响主要集中在前期低水化热、后期强度增长率大，其性能随着施工使用时间的增加，而具有较强的性能稳定性。为此，建设人员应结合工程项目建设的实际情况与设计要求，尽量采用低热硅酸盐水泥，使其发挥出应有的作用价值。
参考文献
[1]樊启祥,李文伟,李新宇.低热硅酸盐水泥大坝混凝土施工关键技术研究[J].水力发电学报,2017,(04):11-17.
[2]李光伟.低热硅酸盐水泥对大坝混凝土体积稳定性影响试验[J].水利水电科技进展,2014,(06):23-26.
论文作者:解国东
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/20
标签：大坝论文; 混凝土论文; 硅酸盐水泥论文; 性能论文; 水化论文; 强度论文; 水泥论文; 《基层建设》2017年第15期论文;