中低热水泥的生产及性能特点
根据GB200-2003国家标准规定,中低热硅酸盐水泥有三个品种,即中热硅酸盐水泥(简称中热水泥),低热硅酸盐水泥(简称低热水泥)和低热矿渣硅酸盐水泥(简称低热矿渣水泥,水泥中含有粒化高炉矿渣20%~60%)。
由于混凝土的导热率低,水泥水化时放出的热量不易散失,容易使混凝土内部最高温度达60℃以上。
由于混凝土外表面冷却较快,就使混凝土内外温差达几十度。
混凝土外部冷却产生收缩,而内部尚未冷却,就产生内应力,容易产生微裂缝,致使混凝土耐水性降低。
采用低放热量和低放热速率的水泥就可降低大体积混凝土的内部温升。
降低水泥的水化热和放热速率,主要是选择合理的熟料矿物组成、粉磨细度以及掺入适量混合材。
由于C 3A 、C 3S 的水化热和放热速率高于 C 4AF 、C 2S ,故要降低水泥的水化热和放热速率,必须降低熟料中C 3A 和C 3S 的含量,相应提高 C 4AF 和C 2S 的含量。
但是,C 2S 的早期强度很低,所以不宜增加过多,C 3S 含量也不应过少,否则,水泥强度发展过慢。
因此,在设计中热硅酸盐水泥熟料和低热水泥熟料矿物组成时,首先应着重减少C 3A 的含量,相应增加C 4AF 的含量。
按GB 200-2003要求,中热硅酸盐水泥熟料中,C 3S 含量应不超过55%,C 3A 含量应不超过6%,游离氧化钙含量应不超过1.0%;在低热硅酸盐水泥熟料中,C 2S 含量应不小于40%,C 3A 含量应不超过6%,游离氧化钙含量应不超过1.0%;在低热矿渣硅酸盐水泥熟料中,C 3A 含量应不超过8%,游离氧化钙含量应不超过1.2%,MgO 的含量不宜超过5.0%,如果水泥经压蒸安定性试验合格,则MgO 的含量允许放宽到6.0%。
中热水泥和低热水泥熟料中的碱含量,以Na 20当量(Na 20+0.658K 20)表示不得超过0.6%。
在生产低热矿渣水泥时,允许放宽到1.0%。
中热水泥、低热水泥和低热矿渣水泥的初凝不得早于60min ,终凝不得超过12h 。
水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%。
增加水泥粉磨细度,水化热也增加,尤其是增加早期水化热;但水泥磨得过粗,强度下降,单位体积混凝土中的水泥用量要增加,水泥的水化热虽下降,但混凝土的放热量反而增加。
所以中热水泥细度一般与普通硅酸盐水泥相近。
水泥中掺入混合材,如粒化高炉矿渣,可使水化热按比例下降。
例如,掺加50%矿渣,使水泥的3天水化热下降45%,7天水化热下降37%。
掺入矿渣,水泥强度虽有所下降,但下降的程度远较水化热的降低为小。
中热水泥和低热水泥强度等级为42.5,低热矿渣水泥强度等级为32.5。
水泥的强度等级和各龄期强度见表2-2-16。
各龄期水化热的上限值列于表2-2-17。
表2-2-17 水泥强度等级的各龄期水化热 J/g
中热硅酸盐水泥主要适用于大坝溢流面的面层和水位变动区等要求较高的耐磨性和抗冻性工程;低热水泥和低热矿渣水泥主要适用于大坝或大体积建筑物内部及水下工程。