淺析核電工程專用水泥的生產與質量控制

陳艷華 王敏 王晶 文寨軍( 二灘水電開發有限責任公司，四川成都 6005； 中國建筑材料科學研究總院，北京 0004)

1 前言

我國在嶺澳核電站之前的秦山一期、大亞灣核電站主體工程中均采用進口水泥，不但運輸非常不便，而且成本高昂，同時也制約著民族工業的發展。近年來，我國核電設計部門在參考和借鑒國外（美國、法國等）經驗的基礎上，針對核電工程特點提出了水泥的特定技術要求，也開始在國內水泥企業間進行采購。

2 核電工程對水泥的特殊性能要求

核電站核島和常規島屬于大體積工程，其對混凝土長期安全性、抗裂性和耐久性要求較高，因此對混凝土用膠凝材料－水泥更是提出了多項特殊性能要求。

水泥必須符合GB175《通用硅酸鹽水泥國家標準》，尤其是不得含有氯化物、硫酸鈉或碳酸鈉等雜質。水泥必須是硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。除此之外，還應滿足以下要求：

3 核電工程專用水泥的生產與質量控制

從以上性能指標要求來看，核電工程需要的是高強度、中等水化熱、低干縮以及有害組分少的水泥，需要在生產上著重解決強度與水化熱的矛盾，同時需建立專用水泥的生產質量控制體系。

3.1 三率值及礦物組成

在水泥熟料的礦物組成中，單礦物水化熱的 大 小 順 序 為：C3A?C3S?C4AF?C2S。 綜合考慮強度因素，C3A 應控 制 在1%～3%，C3S 控 制在50%～55%，C2S 控 制 在22%～27%。 與此對應的三率 值 為：KH=0.88±0.01，S M=2 .5 0 ± 0 .1 0，IM=0.90±0.10。這樣能保證水泥在中等水化熱條件下具有較高的強度。

3.2 熟料煅燒與冷卻操作

在核電工程專用水泥熟料的煅燒中，必須重視如下環節，否則將影響水泥的整體性能。

表1 核電工程專用水泥物理性能要求

表2 核電工程專用水泥化學指標要求

合理控制煅燒溫度。根據熟料設計的礦物組成，所需要的煅燒溫度可按如下經驗公示推算：

此推算結果可作為操作控制的目標，低于此溫度，阿利特礦物的形成將受到影響，從而降低水泥的整體強度。

適當延長熟料在窯內停留時間。f-CaO 在熟料中含量雖小，但對水化熱的影響僅次于C3A 礦物。在熟料煅燒過程中，適當降低窯轉速，延長熟料在窯內停留時間可促進各礦物的成核與長大，降低f-CaO 含量，提升熟料立升重；熟料煅燒顆粒均勻，圓而光華，砸開后致密，晶體閃亮。實踐證明，良好的熟料煅燒可有效降低水泥水化熱，提高水泥整體強度。

加快熟料冷卻速度。可減少C3S 向C2S的轉變以及C2S 由β 晶型到γ 晶型的轉化，以保障熟料的高活性。

3.3 混合材的選擇

根據GB175-2007《通用硅酸鹽水泥國家標準》的要求，P·I 型水泥不允許摻加混合材，P·Ⅱ 型水泥允許摻加不超過5%的混合材，P·O 型水泥允許摻加不超過20%的混合材。核電工程專用水泥混合材的選擇也遵循“強度與水化熱兼顧”的原則。水泥強度富余時可選擇活性較低的粉煤灰、鋼渣等或適宜比表面積的礦渣粉，這些混合材可明顯改善水泥水化熱。水化熱富余時可選超細礦渣粉來提高水泥強度。但需要注意的是，石灰石作為混合材可提高水泥水化熱，因此其摻量不宜超過6%。

3.4 關于助磨劑

核電水電工程混凝土要求具有坍落度經時損失小、高流動性、高粘聚性等性能特點，為達到規定技術指標，一般采用聚羧酸高效減水劑進行配制，其屬于陰性表面活性劑。而助磨劑無非是胺類、醇類、醇胺類、木質素磺酸鹽類、脂肪類、一些聚合物及他們的改性產物。說到底，都屬于表面活性劑類物質。如果助磨劑種類屬于陽性表面活性劑則會大大降低聚羧酸高效減水劑的效果，如果助磨劑種類屬于陰性表面活性劑也可能會與聚羧酸高效減水劑產生相容性的問題。另外，助磨劑的加入還有可能引入鉀、鈉、氯等有害離子，從而降低水泥品質。因此，核電工程專用水泥不宜加入助磨劑。

3.5 生產質量控制體系的建立

生產質量控制管理是企業的“命脈”，是企業生產和管理的基點，經濟效益的源泉。核電工程建設周期長，對專用水泥質量要求高，各水泥供應商應建立完善的生產質量控制體系：明確崗位人員權限與職責、強化原燃材料管理、梳理生產控制流程、制定積極有效的考核制度。通過采取以上措施，可縮短物料轉換時間、預防不合格產品或服務的發生、有效地發現和解決質量問題，防止相同的錯誤重復發生從而為企業降低成本，提高產品品質和企業信譽。

4 小結

核電工程混凝土具有體積大、溫控嚴、抗裂性要求高、施工難度大等特點，因此對專用水泥提出了嚴格的要求。各水泥生產企業應結合自身生產條件，加強核電工程專用水泥的生產質量控制，為核電工程建設質量及核電站建成后的長期、安全穩定運行提高材料基礎。