特種水泥的應用及新技術研究

肖曉芳

(重慶應用技術職業學院)

特種水泥的應用及新技術研究

肖曉芳

(重慶應用技術職業學院)

特種水泥的種類多樣，為滿足各類工程建設的不同需要提供了更可能，對于提高有特殊要求的工程施工質量、降低能耗、減少污染、替代稀缺資源等大有裨益。本文將主要介紹當前我國主要的特種水泥的和水泥品種研發的一些成果及應用分析，探究水泥品種研究的前進方向和在當前時代背景下我國特種水泥發展的前景。

特種水泥；應用；方向；前景

一、特種水泥的定義和分類

長期以來，水泥作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于世界各地的道路橋梁隧道工程、建筑工程、水土保持、國防等工程。水泥是一種粉狀水硬性無機膠凝材料。普通水泥為灰色，加入外加劑或者采用特殊工藝可使水泥呈現不同的顏色。水泥的英文為：cement，該詞由拉丁文caementum發展而來，是碎石及片石的意思。工程應用中，將水泥、水、沙、石頭按照一定的水灰比配置形成常見的建筑材料混凝土。早期石灰與火山灰的混合物與現代的石灰火山灰水泥很相似，用它膠結碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。

水泥分為通用水泥和特種水泥，特種水泥有其特殊用途，例如：形成不同的色彩，豐富建筑的藝術欣賞性；加快混凝土的凝結硬化，提早達到設計強度，以便縮短工期；減小熱脹冷縮帶來的膨脹危害等。目前我國已研制開發了70多種特種水泥。根據其成分和特殊使用功能命名和分類，例如: 彩色水泥、道路硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、膨脹水泥和自應力水泥及其他使用較普遍的特種水泥。

二、特種水泥的應用分析及改進創新

特種水泥不同的品種各有其長處，應用中應充分發揮其優勢。充分發揮特種水泥優勢的依賴于實驗室應提供可靠的性能數據，并不斷創新。應用時，應對比分析同類水泥的優劣，在保證質量的前提下，充分考慮施工因素和經濟因素進行選擇。下面就幾個特殊案例進行分析：

1、三峽大壩工程用中熱硅酸鹽水泥的研制及應用。該項目通過對三峽工程用中熱硅酸鹽水泥（以下簡稱“中熱水泥”）生產的關鍵技術指標、生產工藝和過程控制等系統研究，實現了中熱水泥性能的優化和品質提升，確保了三峽工程用中熱水泥質量。關鍵技術和創新點如下：系統研究和優化了中熱水泥的熟料礦物組成、水泥比表面積、SO3、MgO和堿含量等關鍵技術參數，提出中熱水泥中MgO含量控制在3.5%～5.0%，充分利用方鎂石的延遲膨脹補償混凝土溫度收縮，以減少或避免大壩混凝土裂縫的產生，滿足了三峽工程用中熱水泥的要求；通過調整生料配方和燒成參數等技術措施，解決了由于液相量大引起的結皮堵塞等技術難題，實現了高鎂中熱水泥在新型干法水泥窯的穩定生產；研制了《中熱硅酸鹽水泥成分分析國家標準樣品》（GSB08-1495-2002），填補了國內水泥標樣系列的空白。該成果已推廣使用到溪洛渡、向家壩電站等重點水電工程建設中。該成果推動了我國特種水泥行業技術進步，為提高我國大壩混凝土質量奠定了基礎，成果達到國際先進水平，應用前景廣闊，社會、經濟效益顯著。

2、TK改性水泥基防滲材料在戈蘭灘水電站碾壓混凝土大壩和萬家寨引黃工程中的應用。萬家寨引黃工程是山西省2002年建成的大型調水工程，工程艱巨，技術難度高，被世界銀行專家稱為“具有挑戰性的世界級工程”。云南李仙江戈蘭灘水電站大壩主體工程始于2006年,并于2008年6月底蓄水,同年8月第1臺機組并網發電.整個主壩體是由碾壓混凝土澆筑而成,需對大 壩上游面進行防滲處理,防滲涂層限于大壩上游面448 m高程以下、基巖面以上壩體上游面(包括壩體底孔檢修閘門(軌)以前及溢流面、閘墩工作弧門(軌)以前區域),總施工面積約31 000m2.大壩上游面防滲涂層工程自2007年2月5日開工至2008年11月25日完工. 工程中，TK改性水泥基防滲材料由于聚合物及活性成分的摻入,改善了涂層材料的物理、力學及耐久性能,其用于混凝土縫面滲漏處理,是一種較為新穎的施工技術,由于該材料具有施工簡便、防滲效果好、成本低的特點,可以推廣使用。

3、高貝利特硫鋁酸鹽系列新型水泥在水泥基地坪材料中的應用。近年來，水泥基地坪材料逐漸從水泥基耐磨材料和墊層水泥基自流平材料發展到面層自流平、聚合物改性水泥基磨石、聚合物改性半干水泥砂漿找平材料以及聚合物改性水泥地坪翻新砂漿等。除耐磨材料外，所有水泥基地坪材料的核心技術都是通過在硅酸鹽水泥中加入鋁酸鹽或硫鋁酸鹽水泥和石膏以提高抗裂性能和早強快硬性能。但在國內，由于這種三元體系硅酸鹽水泥混合材摻量與種類的多變性，導致各地坪生產廠家盡管投入大量技術力量，卻依然難以保障產品抗開裂性能的穩定性。高貝利特硫鋁酸鹽系列新型水泥是大量利用工業廢渣，低能耗、低排放生產的白色、具有快凝快硬、超高強、抗裂、抗泛堿等優異性能的新型綠色特種水泥，對國家節能減排利廢具有重大意義。其中白色抗裂雙快高貝利特硫鋁酸鹽水泥體積變化率極小，自由狀態下的干縮值白色抗裂雙快水泥只有硅酸鹽水泥 1/10至1/8，完全解決了當前建筑市場水泥基自流平砂漿、薄層修補混凝土、藝術地坪等普遍開裂的老大難問題，對提高水泥砂漿的抗裂性能是一個革命性的進步。目前已在青島機場、東營油田等工程中得到很好應用。

三、特種水泥的研究方向

特種水泥的研究目的在于提高材料的性能，也就是高性能工程材料。目前研究的品種改進有:磷鋁酸鹽特種水泥、含鋇硫鋁酸鹽水泥的研制、含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥的研制、新型水泥基防滲堵漏材料、高硅酸鹽礦物含鋇硫鋁酸鹽水泥的研究、高膠凝性阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥、水泥基壓電智能復合材料等。

提高研究技術是改進特種水泥性能的保證，目前研究技術的方向主要有：高標號水泥生產技術、水泥熟料煅燒活化劑技術、高摻量礦渣水泥生產技術、白水泥和彩色水泥混合材、鋇銅水泥煅燒復合礦化劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑利用污泥、城市垃圾焚燒灰燒制生態水泥的研究、機械化連續生產生態輕質隔墻板、水泥基輕質隔墻板—機械化生產線等技術。

需要強調的是，隨著社會的日益發展，人們的環保意識越來越高，綠色、生態、環保受到全世界各地政府、企事業和人民的高度重視。如何與生態環境相協調,促進社會和經濟的可持續發展是關系民生的大事。生態水泥有以下基本特征:原料盡可能少用天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物。生產和使用過程中有利于保護和改造自然環境、治理污染。產品設計以改善生活環境、提高生活質量為宗旨,即產品不僅不危及人體健康,而且應有益于人體健康,產品具有多功能化,如阻燃、防火、調溫、調濕、消聲、防射線等。

綜上，特種水泥的應用在國民生產中越來越廣泛，越來越受重視，是科技應用于生產的重要表現。如何提高水泥的特殊性能是一個重大而具有廣泛意義的課題。

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肖曉芳，女，工學學士，助教，國家二級注冊結構工程師。1984年2月生，2006年畢業于于廣西工學院（現廣西科技大學）土木工程專業，目前擔任重慶應用技術職業學院建筑工程系教師。

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1007-6344（2016）03-0010-01

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