[发明专利]一种低热抗裂型硅酸盐水泥

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥，具体涉及一种用于水工混凝土的低热抗裂型硅酸盐水泥。

背景技术

近几年来，我国的大坝建设速度在不断加快，但混凝土开裂问题，一直没有得到很好的解决，就材料而言，水泥是影响混凝土开裂的最关键因素之一。

水工混凝土（除泄洪消能建筑物混凝土外）具有体积较大、设计龄期较长、强度一般不高等特点，对混凝土抗裂性和耐久性要求高，因此要求水泥具有水化热低且慢、有一定的补偿收缩功能，特殊情况下，还应具有防碱骨料反应和抗硫酸盐侵蚀的作用。

发明内容

本发明为了解决现有技术中混凝土的开裂问题，提供一种用于水工混凝土的低热抗裂型硅酸盐水泥。

本发明采用技术方案如下：

一种低热抗裂型硅酸盐水泥，其水泥熟料的矿物组成为：硅酸二钙：40～70%、硅酸三钙：10～35%、铝酸三钙：1～4%、铁铝酸四钙：15～30%、游离氧化钙：0.1～0.8%；该水泥中氧化镁含量为3.5～5.0%、碱含量不超过0.55%、三氧化硫含量不超过3.5%，以上百分数均为重量百分数。

其中，铝酸三钙发热量大、发热速度快、需水量大、干缩大，体积稳定性差。对混凝土的抗裂不利，将现有技术中相应含量调整为1～4%。

铁铝酸四钙能提高混凝土的抗折强度和抗冲磨性能，并可增加水泥韧性，克服水泥脆性，有利于混凝土的抗裂，将其含量调整为15～30%。

水泥中含有一定的MgO对改善混凝土的自身体积变形有利，利用方镁石延滞性膨胀的特点对混凝土起到补偿收缩的作用。因此水泥中MgO含量为3.5～5%。

水泥中的碱含量既对活性骨料有影响，也对水泥的凝结硬化和混凝土的开裂都有影响，一般应控制在0.55%以内；在有碱活性骨料的大坝中，必须加以严格限制在0.5%以内，甚至更低。

进一步地，所述低热抗裂型硅酸盐水泥的技术指标为：烧失量≤3wt%、比表面积≤340m²/kg、初凝时间≥60min、终凝时间≤12h、安定性：合格、3天的抗压强度无要求、7天的抗压强度≥13.0MPa、28天的抗压强度：42.5～52.5MPa、3天的抗折强度无要求、7天的抗折强度：≥3.5MPa、28天的抗折强度：≥7.0MPa、3天的水化热≤220KJ/kg、7天的抗压强度≤250KJ/kg。

水泥颗粒的比表面积对混凝土的抗裂性有十分重要的影响。比表面积增加，早期水化反应加快，提高了早期强度和水化热，引起徐变松弛能力下降，弹性模量增加，收缩速度提高；同时，水泥的需水量大且消耗内部的水份快，自缩大，不利于抗裂。因此提出比表面积不大于340m²/kg。

大坝混凝土从浇筑到承受荷载有较长一段时间，设计龄期大都在90d、180d，有的长达365d，对早期强度要求不高，只要能满足折模、不影响工程进度即可，因此对水泥3d龄期的强度不提要求，7d、28d满足要求即可，另外对28d提出了上限控制值，要求不大于52.5MPa。

水泥水化热越低越好，本发明在国标基础上降低了10KJ/kg，即3天的水化热为220KJ/kg、7天为250KJ/kg。但水泥的水化热与水泥熟料的矿物组成、强度、比表面积密切相关，单纯追求低水化热，会使水泥强度降低太大，也不利于混凝土抗裂。应在水泥强度、水化热、矿物成分、细度之间找到最佳平衡点。

进一步地，当所述低热抗裂型硅酸盐水泥以散装形式运至工地时，入罐温度应不高于65℃。

与现有技术相比，本发明通过调整铝酸三钙含量为1～4%、调整比表面积为340m²/kg来降低水泥的发热量、发热速度、需水量和干缩，提高水泥的体积稳定性；调整铁铝酸四钙含量为15～30%，增加水泥韧性，提高混凝土的抗折强度和抗冲磨性能；调整MgO含量为3.5～5%，利用方镁石延滞性膨胀的特点对混凝土起到补偿收缩等一系列措施提高了水工混凝土的抗裂能力。

具体实施方式

实施例1

一种低热抗裂型硅酸盐水泥，其水泥熟料的矿物组成为：硅酸二钙：45.5%、硅酸三钙：30.4%、铝酸三钙：3.2%、铁铝酸四钙：20.4%、游离氧化钙：0.5%；该水泥中氧化镁的含量为4.2%、碱含量为0.52%、三氧化硫含量为3.2%，以上百分数均为重量百分数。