1?概述

近年來(lái)，?我國(guó)西南水電建設(shè)方興未艾，?繼三峽電站和龍灘電站后，?正在開工建設(shè)和即將開始建設(shè)的有幾十座大型水電工程，如金沙江流域的溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘和金安橋水電工程等，?瀾滄江流域的小灣電站，雅礱江流域的錦屏、兩河口、官地電站等，?開發(fā)水能資源對(duì)實(shí)施西部開發(fā)戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)“西電東送”，?優(yōu)化和改善華中、華東地區(qū)能源結(jié)構(gòu)，?減少環(huán)境污染，?發(fā)展西南經(jīng)濟(jì)，?縮小東西部差距，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣境內(nèi)金沙江干流上，?攔河壩為混凝土雙曲拱壩，?壩頂高程610m，最大壩高278m，?壩頂中心線弧長(zhǎng)698.09m；?左右兩岸布置地下廠房，?各安裝9?臺(tái)單機(jī)容量70?萬(wàn)kW的水輪發(fā)電機(jī)組，?總裝機(jī)容量為1?260萬(wàn)kW，?年發(fā)電量為571~640?億kWh。向家壩水電站位于云南省水富縣(?右岸)?和四川省宜賓縣(?左岸)?境內(nèi)，?壩型為重力壩，?壩頂高程383m，最大壩高161m，?壩頂長(zhǎng)度909.3m。向家壩電站裝機(jī)容量600?萬(wàn)kW(?共8?臺(tái)機(jī)組，?每臺(tái)75?萬(wàn)kW)?。向家壩電站加上1?260?萬(wàn)kW的溪洛渡電站，?其年總發(fā)電量約大于三峽水電站，?是“西電東送”中路通道的骨干電源項(xiàng)目。錦屏水電站包括錦屏一級(jí)、二級(jí)水電站，?總裝機(jī)容量800～840萬(wàn)kW。錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山州鹽源縣與木里縣交界處，?混凝土雙曲拱壩壩高305m，?為世界同類壩型中第一高壩，?是川電外送的主要電源點(diǎn)之一。

溪洛渡電站、向家壩電站和錦屏電站等大型水電工程的主體工程混凝土用水泥均采用各項(xiàng)性能指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB200-2003)?要求的中熱硅酸鹽水泥(?簡(jiǎn)稱中熱水泥)?，?還考慮到對(duì)這些大型水電工程大壩混凝土的耐久性及某些性能的進(jìn)一步高質(zhì)量要求，還對(duì)所用的中熱硅酸鹽水泥的某些性能指標(biāo)提出了更高和更嚴(yán)格的要求，?這是為了大型水電工程的高質(zhì)量，?
對(duì)中熱水泥提出的進(jìn)一步要求。

在一般情況下，?生產(chǎn)中熱水泥時(shí)，?為了達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程用戶所要求的強(qiáng)度、水化熱、凝結(jié)時(shí)間等性能的指標(biāo)，生產(chǎn)廠家就必須首先確定適當(dāng)?shù)氖炝系V物組成、比表面積控制范圍、SO3?含量等工藝參數(shù)的最佳控制指標(biāo)(?稱為內(nèi)控指標(biāo))。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有熟料礦物組成、比表面積、SO3%的指標(biāo)，?但這僅是一個(gè)極限值，?也就是說(shuō)，?廠家確定的這些內(nèi)控指標(biāo)，必須在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，?不得超越，?否則就不是該品種了，?但并不是廠家只要在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，隨便取一個(gè)值作為內(nèi)控指標(biāo)就行的，而是應(yīng)該根據(jù)要求的水泥性能和本廠原燃材料情況、本廠生產(chǎn)工藝和設(shè)備條件等情況，通過(guò)試驗(yàn)并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，才能確定這些內(nèi)控指標(biāo)的。三峽工程、溪洛渡、向家壩和錦屏等這些大型水電工程非同一般，所用中熱水泥除了強(qiáng)度、水化熱等指標(biāo)要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo)外，還提出了MgO、R2O(堿含量)、SO3、比表面積、強(qiáng)度等指標(biāo)要求，?為了滿足這些大型水電工程對(duì)中熱水泥的高質(zhì)量要求，廠家必須在生產(chǎn)工藝控制方面，?采取一系列措施，?確保中熱水泥質(zhì)量。

2?大型水電工程對(duì)中熱水泥指標(biāo)要求及分析

2.1?關(guān)于熟料中的MgO含量

當(dāng)熟料中的MgO?以方鎂石的形態(tài)存在，?它在水泥水化硬化后，?會(huì)緩慢的水化生成水鎂石Mg(OH)2，產(chǎn)生體積膨脹，可起到補(bǔ)償大體積混凝土后期降溫階段的體積收縮，從而可避免或減少大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生。這是我國(guó)建材部門和水電部門在上世紀(jì)70~80?年代通過(guò)多年的科研和工程實(shí)踐，得出的重要成果，?在白山、葛洲壩、丹江口等大型水電工程都得到了應(yīng)用，效果良好。三峽工程、溪洛渡向家壩工程都沿用了這一科技成果。如溪洛渡工程為了充分發(fā)揮熟料中MgO?的補(bǔ)償收縮作用，提出了MgO?含量指標(biāo)為4.0%~5.0%。這一指標(biāo)允許的波動(dòng)范圍甚小，因此要求廠家必須嚴(yán)格選擇成份穩(wěn)定的高鎂石灰石或白云石，?并加強(qiáng)控制高鎂石灰石或白云石與普通石灰石搭配比例的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，否則很容易使MgO?含量不達(dá)標(biāo)。

2.2?關(guān)于堿含量

溪洛度、向家壩和錦屏水電工程雖然使用的骨料基本是非活性的，?但為了萬(wàn)無(wú)一失，對(duì)中熱水泥還是提出了低堿的要求。水泥堿含量指標(biāo)為R2O(?0.658×K2O+Na2O)≤0.60%。這就要求廠家必須選擇低堿的原料，?一般要求石灰石的堿含量≤0.2%；?黏土質(zhì)原料的堿含量≤1.5%。

2.3?關(guān)于SO3含量

廠家在生產(chǎn)中熱水泥時(shí)，?獲得理想的中熱水泥熟料后，?就應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn)和凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，?找出合適的SO3含量?jī)?nèi)控指標(biāo)。一般水泥廠化驗(yàn)室都知道要通過(guò)對(duì)該熟料采用不同石膏摻量時(shí)的強(qiáng)度試驗(yàn)，?作出強(qiáng)度-?SO3%曲線圖，取其強(qiáng)度曲線峰值左右的一個(gè)SO3%范圍(?SO3%過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使強(qiáng)度降低)?，?作為SO3%的內(nèi)控指標(biāo)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)中熱熟料C3A?含量為1%～3%時(shí)，?SO3?含量一般應(yīng)在1.6%～1.8%較為合適，當(dāng)C3A?含量稍大于3%時(shí)，?SO3含量應(yīng)在2.0%左右較為合適.。由于若SO3?含量控制不穩(wěn)，?過(guò)高或過(guò)低，?不僅會(huì)影響水泥強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間，還將會(huì)影響混凝土外加劑的適應(yīng)性，?因此，?SO3?含量穩(wěn)定性的控制，?就顯得特別重要，?而且，?SO3含量必須與水泥熟料礦物中的C3A含量相匹配。如溪洛渡工程提出了SO3?含量為“≤3.0%”的指標(biāo)，這一指標(biāo)應(yīng)該不難達(dá)到。只是要加強(qiáng)控制其含量的穩(wěn)定性。

2.4?關(guān)于水泥比表面積

對(duì)于同一成分的水泥而言，?比表面積越低，?水化熱就越低，?但強(qiáng)度也越低，?這是必然的。而比表面積對(duì)強(qiáng)度的影響，要比對(duì)水化熱的影響更為明顯，?這是我們通過(guò)多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，?積累所得的經(jīng)驗(yàn)。水工大體積混凝土除了要求水泥的強(qiáng)度外，?還特別重視水泥的水化熱，?因此，?廠家應(yīng)盡量降低水泥的水化熱。從生產(chǎn)角度看，降低水泥的水化熱有許多措施可循，?但必須要在本廠原燃材料、生產(chǎn)工藝設(shè)備、操作水平等條件的實(shí)際情況下，采取各種措施去降低水化熱，?比較有效的措施是降低熟料中的C3A?含量，而若單純地降低比表面積控制指標(biāo)只會(huì)使強(qiáng)度較明顯地降低，?就有可能造成強(qiáng)度不合格，?而對(duì)水化熱的降低效果卻會(huì)不太明顯。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的有關(guān)資料，?說(shuō)明水泥比表面積高時(shí)，?會(huì)使混凝土收縮加大，?從而使混凝土易于產(chǎn)生裂縫(?主要是干縮裂縫)?，同時(shí)當(dāng)比表面積高時(shí)，?當(dāng)然水化熱也會(huì)較高，?又易于使大體積混凝土產(chǎn)生溫降裂縫。因此，溪洛渡等工程為了避免或減少大壩混凝土的裂縫，提出比表面積的非強(qiáng)制性指標(biāo)為“宜250～320m2/kg”。廠家要加強(qiáng)工藝控制，?在保證強(qiáng)度和水化熱達(dá)標(biāo)的條件下，使比表面積盡量符合溪洛渡工程要求的比表面積指標(biāo)。

2.5?關(guān)于強(qiáng)度

對(duì)于大型水電大壩工程來(lái)說(shuō)，?并不要求較高的早期強(qiáng)度(?3d)?，?滿足標(biāo)準(zhǔn)要求即可，?而要求28d強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，?因?yàn)榇髩位炷恋呐浜媳仁窍鄬?duì)固定的，?不可能隨便改變，?水泥強(qiáng)度偏高波動(dòng)，必定會(huì)使水泥的水化熱增加，?混凝土內(nèi)部溫升相應(yīng)增加，混凝土開裂的可能性增大，?這是大壩大體積混凝土最不愿意出現(xiàn)的。雖然大壩大體積混凝土不要較高的早期強(qiáng)度，?但是生產(chǎn)廠家還是必需要控制好3d、7d?和28d強(qiáng)度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的內(nèi)控指標(biāo)。28d?抗壓強(qiáng)度控制值，應(yīng)該大于標(biāo)準(zhǔn)值+富裕強(qiáng)度+3?倍的28d抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差。中熱水泥的富裕強(qiáng)度要求不小于1.0MPa。溪洛渡水電工程要求的中熱水泥28d強(qiáng)度的適宜指標(biāo)為不大于52.0MPa，?因此，?出廠水泥的28d?強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)控制在2.0?左右。

3?中熱水泥熟料礦物組成設(shè)計(jì)及與比表面積、強(qiáng)度和水化熱的關(guān)系

中熱水泥屬于硅酸鹽水泥體系的水泥，?所以其生產(chǎn)工藝基本上與硅酸鹽水泥相似，?但由于其有低水化熱性能的要求，?因此，其生產(chǎn)工藝控制措施就有別于一般的硅酸鹽水泥，?又由于水化熱與強(qiáng)度是互相矛盾的性能，?亦即水化熱低時(shí)，?強(qiáng)度往往也相應(yīng)降低，如何使水化熱低而強(qiáng)度仍滿足要求，?同時(shí)，?還要使水泥的比表面積在適宜的范圍內(nèi)，?這就是中熱水泥生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵技術(shù)，亦即其難點(diǎn)。廠家必須采取一系列工藝控制措施，?使水化熱盡量的低，?而強(qiáng)度卻降低不多。因此要對(duì)中熱熟料的礦物組成進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并掌握好與比表面積、強(qiáng)度和水化熱的關(guān)系，?在生產(chǎn)和質(zhì)量控制中，?保持這些控制指標(biāo)的穩(wěn)定。