中国水科院第十届青年学术交流会低热硅酸水泥低热硅酸盐水泥在水电工程中的应用计涛结构企2010-11-25汇报提纲1 研究背景2 低热硅酸盐水泥的性能特点3 试验概况试验概44 试验结果与分析5 结论1 研究背景11¾1.1温控防裂掺粉煤灰和矿渣等掺和料¾加大粗骨料粒径和优选骨料级配¾采用低水化热水泥¾限制浇注层高度和层间间歇期，合理分块¾采用预冷骨料或加冰水拌和以降低混凝土浇注温度¾通水冷却1.2 节能环保12水泥工业作为能源和资源消耗密集型产业水泥工业作为能源和资源消耗密集型产业，消耗大量不可再生资源和能源，如石灰石、粘土煤等同时水泥窑尾排放大量的土、煤等；同时水泥窑尾排放大量的CO2、NOx和SO2等废气，环境污染严重。

生产1t熟料直接1而低热硅酸盐水泥是或间接排放的CO2约为1t。

而低热硅酸盐水泥是以C2S为主晶相，熟料的煅烧温度较低，对环境的污染较少符合国家节能减排和可持续发展的污染较少，符合国家节能减排和可持续发展的战略目标。

1 研究背景2 低热硅酸盐水泥的性能特点33 试验概况试结果与分析4 试验结果与分析5 结论2低热硅酸盐水泥的性能特点2.1 低能源消耗21¾熟料矿物的高温生成C3S的烧成温度在1450℃左右C2S的烧成温度在1300℃左右¾生料中石灰石的分解C2S的含钙量比C3S的低，熟料中CaO需求较的低熟料中C O少，生料中石灰石分解所需要的能耗减少，熟料烧成热耗显著降低。

2.2 低环境负荷低热水泥对石灰石资源的消耗较少及熟料的烧成温度降低，因此石灰石分解产生的CO2以及矿物燃料燃烧放出的CO2、CO、NO x和SO2等有害气体的大量排放，这些有害气体是造成地球温室效应破坏生态环境害气体是造成地球温室效应、破坏生态环境的主要污染源。

2.22C S+7H O=C S H +3Ca(OH)ΔH=-118.4kJ/mol 2.2水泥品质的高性能化32324()22C 2S+5H 2O=C 3S 2H 4+Ca(OH)2ΔH=-43kJ/mol C 3S 和C 2S 具有相同的水化产物，但后者需水量低水化发热量低水化时析出的少水低、水化发热量低、水化时析出的Ca(OH)2少，水化热仅为C 3S 的20～30%，且最终强度与C 3S 持平或超究结表低热水有低碱度低水超出。

研究结果表明，低热水泥具有低碱度、低水化热、后期强度增长率大、长期强度高、抗化学侵热蚀性能优良和耐磨性好等优点。

1 研究背景2 低热硅酸盐水泥的性能特点33 试验概况试结果与分析4 试验结果与分析5 结论2 试验概况3 1 原材料 3.1 水泥：42.5 42 5中热硅酸盐水泥、42.5 42 5低热硅酸盐水 泥 掺合料 Ⅰ级粉煤灰 硅粉 掺合料：Ⅰ级粉煤灰、硅粉 骨料：灰岩人工骨料，中砂和二级配碎石 外加剂 （1）聚羧酸减水剂（2）优质引气剂 外加剂：（水泥检测结果检测项目 中热水泥 低热水泥 GB200-2003 密度 (g/cm3) 3.21 3.22 — 细度 (%) 0.12 2.30 — 比表面积 (m2/kg) 301 380 ≥250 标准稠度 (%) 26.0 23.6 — 安定性 凝结时间( h：min） (试饼法) 初凝 终凝 合格 合格 合格 2:39 2:15 ≥1:00 3:53 3:29 ≤12:00检测项目 中热水泥 低热水泥抗压强度（MPa） 3d 21.5 12.1 7d 29.8 18.3 28d 50.4 51.0 90d 67.6 68.5 3d 4.8 3.1抗折强度（MPa） 7d 6.2 4.3 28d 8.8 8.1 90d 9.3 8.8水泥检测结果检测项目 中热水泥 低热水泥 GB200-2003 化学成分（%） SiO2 22.85 23 31 23.31 — Al2O3 3.88 4 43 4.43 — Fe2O3 4.02 5 01 5.01 — CaO 61.60 61 45 61.45 — MgO 4.62 1 48 1.48 ≤5.0 SO3 2.28 2 92 2.92 ≤3.5 R 2O 0.40 0 52 0.52 — Loss 1.20 1 10 1.10 ≤3.0检测项目 中热水泥 低热水泥 GB200-2003中热水泥 GB200-2003低热水泥水化热值（kJ/kg） 12h 72 78 — — 1d 170 151 — — 2d 214 177 — — 3d 240 195 ≤251 ≤230 4d 257 208 — — 5d 270 218 — — 6d 281 228 — — 7d 290 237 ≤293 ≤2603.2 配合比编号 MHC LHC 水泥 品种 中热 低热 水胶 比 0.33 0.33 减水 引气剂 剂 (1/万) (%) 0.6 0.7 0.6 0.6 材料用量（kg/m g 3） 水 108 108 水泥 213 213 粉煤 灰 98 98 硅粉 16 16 砂 634 634 石 1354 13543.3 试验方法抗裂试验： CCES01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 力学性能、变形性能、热学性能、耐久性能： SL352-2006《水工混凝土试验规程》1 研究背景 2 低热硅酸盐水泥的性能特点 3 试验概况4 试验结果与分析5 结论4 试验结果与分析4.1 力学性能编号 MHC LHC 抗压强度（MPa） 7d 34 3 34.3 23.580 70 60劈拉强度（MPa） 180d 66 2 66.2 68.5 7d 2 30 2.30 1.44 28d 3 38 3.38 3.39 90d 3 47 3.47 3.54 180d 3 68 3.68 3.8628d 54 1 54.1 55.290d 63 0 63.0 64.5MHCLHC抗压强度(MPa a)50 40 30 20 10 0 7d 28d 90d 180d龄期4 2 极限拉伸 4.2编号 MHC LHC 极限拉伸值（×10-6） 28d 100 101140 120极限拉伸值比（%） 28d 100 101.0LHC90d 106 111MHC180d 112 11790d 100 104.7180d 100 104.5100 极限拉伸值 值(×10 -6 ) 8060 4020 028d 90d 180d龄期4.3 干缩编号 MHC LHC 1d 10 113003d 36 517d 59 7015d 88 11428d 138 15560d 175 18190d 195 210120d 204 216180d 212 225250干缩率 率(10 )-6200150100M HCLHC500 0 30 60 90 120 150 180龄期（d）4.4 自生体积变形 自 体积变形编号 MHC LHC 1d -1.0 -1 4 -1.420 103d -0.6 -4 3 -4.37d -0.1 -9 0 -9.015d -2.4 -14 0 -14.028d -1.3 -12 6 -12.660d -1.7 -19 1 -19.190d -3.6 -24 3 -24.3120d -4.7 -28 4 -28.4180d -6.9 -33 3 -33.3自生体积变 形 (10 )-60 0 -10 -20 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180M HC-50 -60LHC龄期（d）4.5 绝热温升编号 MHC LHC 1d 16 7 16.7 12.2 2d 23 2 23.2 16.5 3d 27 7 27.7 19.4 4d 29 9 29.9 22.1 5d 30 8 30.8 23.7 6d 31 3 31.3 24.5 7d 31 6 31.6 24.9 14d 32 0 32.0 25.8 21d 32 3 32.3 26.2 28d 32 4 32.4 26.4中热水泥混凝土： 低热水泥混凝土：T =32.9 × (t − 0.6) t − 0.21① ②T =27.2 × (t − 0.4) t + 0.39式中：T－绝热温升（℃） t－历时（d） 式中：T－绝热温升（℃），t－历时（d）混凝土的绝热温升曲线4.6 抗裂试验初裂时裂缝数裂缝平均开裂单位面积的开单位面积上的编号间(h:min)量(条)面积(mm2/条)裂裂缝数目(条/m2)总裂开面积(mm2/m2)抗裂性等级161MHC3:0279 1.61219354Ⅳ级LHC5:06280.267821Ⅱ级4.7 耐久性编号相对动弹性模量（%）质量损失率（%）渗水高度(cm)抗渗等级100200300100200300MHC96.295.795.30.170.250.45 1.3≥10 LHC96.495.395.00.100.240.35 1.1≥101 研究背景2 低热硅酸盐水泥的性能特点33 试验概况4 试验结果与分析5 结论5 结论（1）低热水泥混凝土7d强度偏低，28d、90d和180d强度略高；90d和180d的极限拉伸值分别增加强度略高4.7%和4.5%，对混凝土的抗裂性有利；28d绝热温升值比中热水泥混凝土低6℃，可有效降低混凝土的温℃可有效降低混凝土的温度应力，减少温度裂缝的产生；塑性阶段的抗裂性能优于中热水泥混凝土。

优于中热水泥混凝土（2）低热水泥混凝土的干缩、抗冻、抗渗性能和中热水泥混凝土接近。

中热水泥混凝土接近（3）低热水泥混凝土的自生体积收缩变形比中热水泥混凝土略大。

水泥混凝土略大（4）低热水泥混凝土微观特性，还有待于进一步研究。

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