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1、高贝利特水泥(HBC)的性能分析彭小平李金玉(中国水利水电科学研究院结构材料所北京100038)摘要:通过对高贝利特水泥(HBC)、硅酸盐水泥(PC)、中热水泥(MHC)的性能对比试验,结合机理探讨,确认了HBC水泥具有节能,环保,混凝土流动性好,水化热低,后期强度高等许多优越性,适于在低热高性能大坝混凝土中开发应用。关键词:高贝利特水泥矿物组成水化热强度Abstract:ComparedwithHBC(High-beliteCement),PC(PortlandCement)andMHC(ModerateHeatCement),itisaffirmedtha
2、ttherearelotsofadvantagesforHBC,suchasenerge-saving,enviromentalprotection,highflowabilityofconcretemix,highstrengthinlateageandlowhydrationheat,andallofthisshowthatitissuitedfordevelopmentandapplicationoflowheathighperformancedamconcrete.Keywords:High-beliteCement,MineralCompositio
3、n,Hydrationheat,Strength0前言随着人们对于水泥工业高能耗、环境负荷相对严而引发的,而第二次研究高潮则始于20世纪90年代,起因是工程界对混凝土性能尤其是混凝土耐久性的认识和重视。近年来,我国HBC的研制与开发取得了重大进展。中国建材院负责的国家“九五”重点科技攻关项目中“混凝土新型胶凝材料的研究”专题,在综合分析四大低钙水泥体系:①CaO-SiO2-Al2O3贝利特-铝酸盐水泥体系;②CaO-SiO2-Al2O3-SO3贝利特-硫铝酸盐水泥体系;③CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3贝利特-铁铝酸盐水泥体系;④CaO-SiO
4、2-Al2O3-Fe2O3高贝利特水泥体系的性能优劣的基础上,确定了发展高贝利特水泥体系的思路。在理论分析和大量试验的基础上,解决了配料、烧结机制及产品性能的稳定性等关键技术问题,取得了重要成果,并已完成中试生产。本文介绍的以HBC为胶凝材料的低热高性能大坝混凝土的研究,为国家“十五”攻关的后续滚动项目中的一部分。重等问题认识的不断深化和对于改善水泥混凝土耐久性的日益重视,节能、降耗、环保以及进一步提高水泥及混凝土的性能已成为世界各国水泥工业可持续发展的方向。实现这一目标主要可采用两方面的技术,一是在普通硅酸盐水泥体系及其矿物组成范围内,通过调控原材料的易烧性
5、和易磨性,改进生产工艺及装备水平,合理掺加矿渣、粉煤灰等工业废渣的途径加以解决;二是突破现有普通硅酸盐水泥熟料矿物体系及范围的限制,研究开发节能新品种水泥体系。目前,在第一方面已取得了很好的进展,如在水泥中掺加矿渣、粉煤灰掺合料等,以及采用现代新型干法生产技术及高效粉磨技术,极大地改善了水泥及混凝土的性能,节约了能源。但这些措施并没有从根本上解决存在的问题。而第二条技术途径已成为当今水泥工业和水泥材料学科领域研究开发的热点,其中以贝利特为主导矿物的高贝利特水泥体系是最活跃的研究课题之一。高贝利特水泥体系的研究有两次高潮。第一次研究高潮在20世纪70年代,是由于
6、世界性的能源危机1HBC化学成分和矿物组成分析综合不同水泥的理化指标,结果见表1。从表中数据可以看出,在HBC水泥的化学成分中,SiO2、SO3含量较高,CaO含量稍低,这将导致烧成的矿物组成中C2S含量高达50%以上,C3S含量较低,C3A和C4AF含量与MHC的差不多。表1HBC和其它水泥化学及矿物组成分析化学成分(%)矿物组成(%)水泥SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OR2OC3SC2SC3AC4AFHBCPCMHC23.0622.6621.444.595.314.954.573.295.4359.8865.7564.051.3
7、91.211.953.12-1.560.43-0.500.17-0.180.54-0.6220.6555.1053.5050.5323.4021.644.448.503.8513.8915.8016.67HBC物理及力学性能2试验根据国标的有关试验注:HBC—四川嘉华水泥厂525#高贝利特水泥;MHC—葛洲坝水泥厂525#中热水泥;PC—硅酸盐525#水泥。14混凝土与混凝土施工高贝利特水泥(HBC)的性能分析彭小平李金玉方法,得到了以下试验结果(见表2)。各种水泥在标准养护条件下及38℃水中养护条件下的强度及发展见图1及图2。从表2及图1、图2可以看出:①H
8、BC水泥的标准稠度需水量比PC的小,但
