1?概述

近年來，?我國西南水電建設方興未艾，?繼三峽電站和龍灘電站后，?正在開工建設和即將開始建設的有幾十座大型水電工程，如金沙江流域的溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘和金安橋水電工程等，?瀾滄江流域的小灣電站，雅礱江流域的錦屏、兩河口、官地電站等，?開發水能資源對實施西部開發戰略、實現“西電東送”，?優化和改善華中、華東地區能源結構，?減少環境污染，?發展西南經濟，?縮小東西部差距，實現我國經濟建設的可持續發展具有十分重要的意義。溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣境內金沙江干流上，?攔河壩為混凝土雙曲拱壩，?壩頂高程610m，最大壩高278m，?壩頂中心線弧長698.09m；?左右兩岸布置地下廠房，?各安裝9?臺單機容量70?萬kW的水輪發電機組，?總裝機容量為1?260萬kW，?年發電量為571~640?億kWh。向家壩水電站位于云南省水富縣(?右岸)?和四川省宜賓縣(?左岸)?境內，?壩型為重力壩，?壩頂高程383m，最大壩高161m，?壩頂長度909.3m。向家壩電站裝機容量600?萬kW(?共8?臺機組，?每臺75?萬kW)?。向家壩電站加上1?260?萬kW的溪洛渡電站，?其年總發電量約大于三峽水電站，?是“西電東送”中路通道的骨干電源項目。錦屏水電站包括錦屏一級、二級水電站，?總裝機容量800～840萬kW。錦屏一級水電站位于四川省涼山州鹽源縣與木里縣交界處，?混凝土雙曲拱壩壩高305m，?為世界同類壩型中第一高壩，?是川電外送的主要電源點之一。

溪洛渡電站、向家壩電站和錦屏電站等大型水電工程的主體工程混凝土用水泥均采用各項性能指標符合國家標準(GB200-2003)?要求的中熱硅酸鹽水泥(?簡稱中熱水泥)?，?還考慮到對這些大型水電工程大壩混凝土的耐久性及某些性能的進一步高質量要求，還對所用的中熱硅酸鹽水泥的某些性能指標提出了更高和更嚴格的要求，?這是為了大型水電工程的高質量，?
對中熱水泥提出的進一步要求。

在一般情況下，?生產中熱水泥時，?為了達到國家標準和工程用戶所要求的強度、水化熱、凝結時間等性能的指標，生產廠家就必須首先確定適當的熟料礦物組成、比表面積控制范圍、SO3?含量等工藝參數的最佳控制指標(?稱為內控指標)。在國家標準中有熟料礦物組成、比表面積、SO3%的指標，?但這僅是一個極限值，?也就是說，?廠家確定的這些內控指標，必須在國家標準規定的范圍內，?不得超越，?否則就不是該品種了，?但并不是廠家只要在國家標準規定的范圍內，隨便取一個值作為內控指標就行的，而是應該根據要求的水泥性能和本廠原燃材料情況、本廠生產工藝和設備條件等情況，通過試驗并經生產實踐，才能確定這些內控指標的。三峽工程、溪洛渡、向家壩和錦屏等這些大型水電工程非同一般，所用中熱水泥除了強度、水化熱等指標要滿足國家標準要求的指標外，還提出了MgO、R2O(堿含量)、SO3、比表面積、強度等指標要求，?為了滿足這些大型水電工程對中熱水泥的高質量要求，廠家必須在生產工藝控制方面，?采取一系列措施，?確保中熱水泥質量。

2?大型水電工程對中熱水泥指標要求及分析

2.1?關于熟料中的MgO含量

當熟料中的MgO?以方鎂石的形態存在，?它在水泥水化硬化后，?會緩慢的水化生成水鎂石Mg(OH)2，產生體積膨脹，可起到補償大體積混凝土后期降溫階段的體積收縮，從而可避免或減少大體積混凝土的裂縫產生。這是我國建材部門和水電部門在上世紀70~80?年代通過多年的科研和工程實踐，得出的重要成果，?在白山、葛洲壩、丹江口等大型水電工程都得到了應用，效果良好。三峽工程、溪洛渡向家壩工程都沿用了這一科技成果。如溪洛渡工程為了充分發揮熟料中MgO?的補償收縮作用，提出了MgO?含量指標為4.0%~5.0%。這一指標允許的波動范圍甚小，因此要求廠家必須嚴格選擇成份穩定的高鎂石灰石或白云石，?并加強控制高鎂石灰石或白云石與普通石灰石搭配比例的準確和穩定，否則很容易使MgO?含量不達標。

2.2?關于堿含量

溪洛度、向家壩和錦屏水電工程雖然使用的骨料基本是非活性的，?但為了萬無一失，對中熱水泥還是提出了低堿的要求。水泥堿含量指標為R2O(?0.658×K2O+Na2O)≤0.60%。這就要求廠家必須選擇低堿的原料，?一般要求石灰石的堿含量≤0.2%；?黏土質原料的堿含量≤1.5%。

2.3?關于SO3含量

廠家在生產中熱水泥時，?獲得理想的中熱水泥熟料后，?就應通過強度試驗和凝結時間試驗，?找出合適的SO3含量內控指標。一般水泥廠化驗室都知道要通過對該熟料采用不同石膏摻量時的強度試驗，?作出強度-?SO3%曲線圖，取其強度曲線峰值左右的一個SO3%范圍(?SO3%過高或過低都會使強度降低)?，?作為SO3%的內控指標。根據經驗，當中熱熟料C3A?含量為1%～3%時，?SO3?含量一般應在1.6%～1.8%較為合適，當C3A?含量稍大于3%時，?SO3含量應在2.0%左右較為合適.。由于若SO3?含量控制不穩，?過高或過低，?不僅會影響水泥強度和凝結時間，還將會影響混凝土外加劑的適應性，?因此，?SO3?含量穩定性的控制，?就顯得特別重要，?而且，?SO3含量必須與水泥熟料礦物中的C3A含量相匹配。如溪洛渡工程提出了SO3?含量為“≤3.0%”的指標，這一指標應該不難達到。只是要加強控制其含量的穩定性。

2.4?關于水泥比表面積

對于同一成分的水泥而言，?比表面積越低，?水化熱就越低，?但強度也越低，?這是必然的。而比表面積對強度的影響，要比對水化熱的影響更為明顯，?這是我們通過多年來的生產實踐，?積累所得的經驗。水工大體積混凝土除了要求水泥的強度外，?還特別重視水泥的水化熱，?因此，?廠家應盡量降低水泥的水化熱。從生產角度看，降低水泥的水化熱有許多措施可循，?但必須要在本廠原燃材料、生產工藝設備、操作水平等條件的實際情況下，采取各種措施去降低水化熱，?比較有效的措施是降低熟料中的C3A?含量，而若單純地降低比表面積控制指標只會使強度較明顯地降低，?就有可能造成強度不合格，?而對水化熱的降低效果卻會不太明顯。

根據國內外的有關資料，?說明水泥比表面積高時，?會使混凝土收縮加大，?從而使混凝土易于產生裂縫(?主要是干縮裂縫)?，同時當比表面積高時，?當然水化熱也會較高，?又易于使大體積混凝土產生溫降裂縫。因此，溪洛渡等工程為了避免或減少大壩混凝土的裂縫，提出比表面積的非強制性指標為“宜250～320m2/kg”。廠家要加強工藝控制，?在保證強度和水化熱達標的條件下，使比表面積盡量符合溪洛渡工程要求的比表面積指標。

2.5?關于強度

對于大型水電大壩工程來說，?并不要求較高的早期強度(?3d)?，?滿足標準要求即可，?而要求28d強度在一定范圍內相對穩定，?因為大壩混凝土的配合比是相對固定的，?不可能隨便改變，?水泥強度偏高波動，必定會使水泥的水化熱增加，?混凝土內部溫升相應增加，混凝土開裂的可能性增大，?這是大壩大體積混凝土最不愿意出現的。雖然大壩大體積混凝土不要較高的早期強度，?但是生產廠家還是必需要控制好3d、7d?和28d強度符合國家標準要求的內控指標。28d?抗壓強度控制值，應該大于標準值+富裕強度+3?倍的28d抗壓強度標準偏差。中熱水泥的富裕強度要求不小于1.0MPa。溪洛渡水電工程要求的中熱水泥28d強度的適宜指標為不大于52.0MPa，?因此，?出廠水泥的28d?強度的標準偏差應控制在2.0?左右。

3?中熱水泥熟料礦物組成設計及與比表面積、強度和水化熱的關系

中熱水泥屬于硅酸鹽水泥體系的水泥，?所以其生產工藝基本上與硅酸鹽水泥相似，?但由于其有低水化熱性能的要求，?因此，其生產工藝控制措施就有別于一般的硅酸鹽水泥，?又由于水化熱與強度是互相矛盾的性能，?亦即水化熱低時，?強度往往也相應降低，如何使水化熱低而強度仍滿足要求，?同時，?還要使水泥的比表面積在適宜的范圍內，?這就是中熱水泥生產工藝的關鍵技術，亦即其難點。廠家必須采取一系列工藝控制措施，?使水化熱盡量的低，?而強度卻降低不多。因此要對中熱熟料的礦物組成進行合理設計，并掌握好與比表面積、強度和水化熱的關系，?在生產和質量控制中，?保持這些控制指標的穩定。