CN101723606B - 水泥熟料、大坝防渗墙用水工水泥及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑领域，具体涉及水泥熟料、大坝防渗墙用水工水泥及其应用。本发明提供了一种配比优化的水泥熟料，将该水泥熟料配制成水泥应用于大坝防渗墙用水工混凝土，具有早期强度低，后期强度高的特点。该水泥熟料是由如下重量百分比的矿物组成：C₃S25-40％、C₂S 42-63％、C₃A 1-3.5％、C₄AF 11-16％、不可避免的杂质0-2％。以本发明水泥熟料和水泥为原料配制的混凝土，具有水化热低、早期强度低、后期强度高，强度不倒缩等特点，适用于大坝防渗墙用水工，可替代现有的中热水泥、低热水泥或通用硅酸盐水泥配制的混凝土专用水工水泥。

Description

水泥熟料、大坝防渗墙用水工水泥及其应用

技术领域

本发明属于建筑领域，具体涉及水泥熟料、大坝防渗墙用水工水泥及其应用。

背景技术

大坝防渗墙是建造在坝体或拦河闸下边的透水地层中的混凝土防渗墙，墙的上部与坝体或拦河闸的防渗体相连接，墙的下部嵌入基岩一定深度。混凝土防渗墙能有效地截断地下水流，进而保证坝基透水地层的渗透稳定。大坝防渗墙和坝体中的防渗体连在一起，对于保证水库的安全，充分发挥水库效益有着重要的作用。

大坝防渗墙用水工水泥用于大坝大体积混凝土坝基上防渗墙施工，在性能上需要满足水化热低、早期强度低(7d、28d)、后期强度(90d、180d)高且强度不倒缩等特点。常用的有中热水泥、低热水泥或通用硅酸盐水泥配制的混凝土专用水工水泥等。中热水泥、通用硅酸盐水泥7d、28d水化热比低热硅酸盐水泥水化热高，由于大体积混凝土的内外温差热涨效应会是大坝防渗墙产生裂纹，而导致大坝防渗效果差。大坝防渗墙施工中的二次钻槽施工要求7d、28d强度应分别满足7d强度≤10Mpa，28d强度≤25Mpa，后期强度(90d强度)不低于40Mpa。而42.5等级的低热水泥28d强度大于42.5Mpa，不利于大坝防渗墙的二次施工。

关于高贝利特水泥熟料的组成及制备在中国专利申请CN1193613A，申请号98100581.0，一种高贝利特水泥熟料及制备工艺中公开，指出该水泥熟料的矿物组成为C₂S 40-70％、C₃S10-40％、C₃A 2-8％、C₄AF 10-25％的水泥熟料，具体是在普通硅酸盐水泥生产的生料配制中加入0-15％的石膏、重晶石、黄铁矿、芒硝、铜尾矿、铅锌尾矿、稀土金属尾矿等烧成外加剂烧制而成。利用该水泥熟料配制的水泥是重点大体积工程的理想材料。

另在中国专利申请CN1356281A，申请号02100189.8，一种低热硅酸盐水泥及其制备方法和应用中公开了一种采用高贝利特水泥熟料≥90％，石膏≤10％组成的低热硅酸盐水泥，其中，高贝利特水泥熟料C₂S不低于40％，水泥的粉磨比表面积控制在250-500cm²/kg之间。利用该水泥可制备高性能混凝土、水工混凝土、大体积混凝土。

本发明欲通过改进申请CN1193613A的水泥熟料，以及CN1356281A的水泥来应用于大坝防渗墙用水工，获得更好的施工性能和理化性能。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供一种配比优化的水泥熟料，将该水泥熟料配制成水泥应用于大坝防渗墙用水工混凝土，具有早期强度(7d、28d)低，后期强度(90d、180d)高的特点。

为解决该技术问题，本发明提供了一种水泥熟料，它是由如下重量百分比的矿物组成：

C₃S               25-40％

C₂S               42-63％

C₃A               1-3.5％

C₄AF              11-16％

不可避免的杂质    0-2％。

其中，C₃S为硅酸三钙(3CaO·SiO₂)，C₂S为硅酸二钙(2CaO·SiO₂)，C₃A为铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃)，C₄AF为铁铝酸四钙(4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃)。

其化学组分为：

二氧化硅            21-26％

三氧化二铝          3.5-4.6％

三氧化二铁          4.5-5.5％

氧化钙              60-67％

氧化镁              3.0-4.5％

三氧化硫            1.0-3.5％

不可避免的杂质      0-2％。

本发明所解决的第二个技术问题是提供一种水泥，具体为大坝防渗墙用水工水泥。

该水泥是如下重量百分比的原料制备而成：水泥熟料90-97％；石膏3-10％；

其中，所采用的水泥熟料为本发明提供的水泥熟料；石膏采用二水石膏、硬石膏或混合石膏。采用本发明水泥熟料配制水泥同样可实现早期强度(7d、28d)低，后期强度(90d、180d)高的目的。

同时，本发明水泥通过粉磨控制水泥比表面积为150-250m²/kg。

大坝防渗墙施工需要早期需要混凝土有一定的强度，但强度太高不利于施工，本发明即可以通过对原料、矿物组成、比表面积进行调整使本发明达到预期效果，即是通过控制硅酸二钙含量来提高后期强度，同时在原料配料时加入一级粉煤灰作为晶种，降低水化热(28d水化热≤200kj/kg)减少了热涨效应对坝体的影响，水泥比表面积控制在150-250m²/kg范围内可以降低混凝土需水量从而增加防渗墙的密实性，从而达到大坝防渗墙的设计要求。

与申请的CN1193613A的水泥熟料，以及CN1356281A的水泥相比较，以本发明水泥熟料和水泥为原料配制的混凝土，具有水化热低、早期强度低(7d、28d)、后期强度(90d、180d)高，可以持续增高且强度不倒缩等特点，适用于大坝防渗墙用水工，可替代现有的中热水泥、低热水泥或通用硅酸盐水泥配制的混凝土专用水工水泥。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

本发明提供了一种水泥熟料，它是由如下重量百分比的化学组分组成：

二氧化硅          21-26％

三氧化二铝        3.5-4.6％

三氧化二铁        4.5-5.5％

氧化钙            60-67％

氧化镁            3.0-4.5％

三氧化硫          1.0-3.5％

不可避免的杂质    0-2％。

也可以通过如下矿物组成表示：

C₃S               25-40％

C₂S               42-63％

C₃A               1-3.5％

C₄AF              11-16％

不可避免的杂质    0-2％。

应用该水泥熟料制备水泥时采用如下重量配比：水泥熟料90-97％；石膏3-10％；其中，石膏为二水石膏或硬石膏。控制水泥比表面积为150-250m²/kg。

本发明是通过对水泥熟料化学组分和矿物组成控制，尤其是控制硅酸三钙和硅酸二钙含量来控制水泥的水化热多少；用掺加一定量的石膏控制其初终凝时间，再通过粉磨工艺控制水泥比表面积来保证大坝防渗墙混凝土用水工水泥具有早期强度(7d、28d)低，后期强度(90d、180d)高的特点。其中，控制水化热低是为了满足大体积混凝土因水化放热原因引起混凝土出现裂缝；早期强度低是为了保证混凝土防渗墙有一定的柔性，便于二次施工；后期强度高且强度不倒缩是为了保证大坝混凝土防渗墙具有一定的抗压强度。大坝混凝土防渗墙施工过程中的技术要求还包括坍落度、扩散度、初凝、终凝、坍落度等指标。具体的，技术要求见表1。控制水泥熟料矿物组成在C₃S 25-35％、C₂S42-63％，C₃A 2-3.5％，C₄AF13-15％范围内，应用该水泥熟料配制的混凝土可以达到大坝施工预期要求。

发明人在应用上述水泥发现，控制水泥比表面积为150-250m²/kg最适宜大坝施工要求，若选择比表面积高于250m²/kg会增加混凝土需水量、水化热提高、强度降低，低于150m²/kg会造成后期强度发展不上去，影响施工。

实施例

应用本发明水泥作为大坝防渗墙用水工水泥，所使用的水泥熟料化学成分为二氧化硅24％，三氧化二铝4.4％，三氧化二铁5.1％，氧化钙61％，氧化镁3.4％；三氧化硫1.3％，其它不可避免的杂质0.8％。矿物组成为：C₃S 29％，C₂S 51％，C₃A 2.0％，C₄AF 15％，不可避免的杂质1％。配以上述组分的水泥熟料95％、二水石膏5.0％，粉磨制成所需比表面积的水泥进行试验。

表2为大坝防渗墙混凝土推荐配合比，其中，所用的1#水泥比表面积为220m²/kg，2#水泥比表面积为205m²/kg。减水剂为水工混凝土市场上常用的聚羧酸类或萘系减水剂，引气剂为水工混凝土市场常用的引气剂。详见表2，混凝土实绩详见表3。由此可见，本发明水泥熟料、水泥配制成的混凝土具有水化热低、早期强度低(7d、28d)、后期强度(90d、180d)高，可以持续增高且强度不倒缩等特点，适用于大坝防渗墙用水工，可替代现有的中热水泥、低热水泥或通用硅酸盐水泥配制的混凝土专用水工水泥。

Claims (3)

1.大坝防渗墙用水工水泥，其特征在于：它是如下重量百分比的原料制备而成：水泥熟料90-97％；石膏3-10％；

其中，所述的水泥熟料是由如下重量百分比的矿物组成：

水泥比表面积为150-250m²/kg。

2.根据权利要求1所述的大坝防渗墙用水工水泥，其特征在于：所述石膏为二水石膏、硬石膏或混合石膏。

3.权利要求1或2所述的水泥应用于配制大坝防渗墙用混凝土。