必博娱乐668-必博娱乐平台登录官网-bbo668.net
 总院新闻
 集团新闻
 院企动态
 行业资讯
 媒体聚焦
 视频信息
 图片新闻
 通知公告
 专题专栏
 媒体聚焦  
 
《中国建材》:中国建材总院重要科技成果展示-低热硅酸盐水泥
    作者: 时间:2017-10-19 打印
     
 

来源:《中国建材》118页  作者:马忠诚 文寨军  发表时间:2017年第9期

  低热硅酸盐水泥(以下简称“低热水泥”)是以贝利特等低钙矿物为主要组分的水泥。与阿利特相比,贝利特形成温度低(1350℃即可大量形成)、热耗低(理论热耗1268kJ/kg)。低钙硅酸盐水泥在生产过程中,石灰石消耗量小,熟料烧成温度降低50℃~ 100℃,CO2 排放也大幅减少。随着人们对节约能源和降低温室气体排放越来越重视,特别是碳排放和碳交易逐渐走向市场,低热水泥成为当今国际水泥研究领域的热点。

  我国在低热硅酸盐水泥方面进行了大量的研究和开发工作,取得了显著成效。在“九五”至“十一五”期间,中国建筑材料科学研究总院(以下简称“中国建材总院”)等单位成功研制了一种低水化热、高后期强度、耐久性能优异的低热水泥,并在国内外首次实现了以硅酸二钙为主导矿物(C2S ≥ 50%)的低热水泥的工业化生产和规模化应用,满足了我国重点水电工程建设的迫切需求。相关成果获得国家技术发明二等奖1 项,省部级科技奖4 项。

  近年来,为解决低热水泥早期强度偏低、大型工业化制备和工程应用受限等重大技术难题,进一步加快推进低热水泥的产业化进程,中国建材总院携手中国长江三峡集团公司、中国水利水电科学研究院、嘉华特种水泥股份有限公司等单位开展产学研用联合攻关,不断攻克低热水泥制备和应用关键技术,大幅提升了低热水泥及配制混凝土的综合性能,形成多项技术成果:

  ①揭示了离子掺杂对贝利特(C2S) 单矿和低热水泥熟料的晶型、结构及水化活性的影响规律,从贝利特矿物的活化着手研究,采用微量元素掺杂和热历程调控,实现对其晶型与结构的控制,从而获得高水化活性的贝利特矿物。

  ②揭示了硅酸盐矿物和熔剂矿物对低热水泥强度及水化热的影响规律,优化了熟料矿物组成设计。通过离子掺杂技术和熟料矿物组成优化匹配,在C2S 含量大于40% 情况下,大幅提高了低热水泥熟料的早期和后期强度。

  ③通过对低热水泥生产中喂料量、入窑分解率、烧成带温度、冷却机篦速、风量风压、掺杂方式等工业化制备热历程中关键工艺参数的调整研究,得出低热水泥生产过程中风、煤、料的匹配关系,确定了低热水泥熟料生产工艺控制参数及指标,实现了2500t/d 及以上的水泥生产线稳定制备低热水泥。与普通硅酸盐水泥相比,低热水泥具有明显的节能、降耗、减排效果,生产过程中石灰石用量、熟料烧成煤耗、CO2 排放均降低10% 以上。

  ④相关成果形成1 项国家标准《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥》(报批稿),制订1 项应用规程《低热硅酸盐水泥生产技术应用规程》,发表20 余篇学术论文,申请20 余项专利。

  ⑤相关成果已先后在国内溪洛渡、向家坝、沙坪、枕头坝、深溪沟等10 余个大型水电站的导流洞、泄洪洞、消力池等工程部位成功应用,使我国在低热水泥的研发方面处于世界领先水平,也为推动低热水泥在超大型水电工程全坝应用奠定了坚实基础。生产和应用实践表明,研发的低热水泥具有低热、高后期强度、高耐久性等独特的性能优势。

  ①低水化热低热水泥各龄期水化热比中热水泥低15% 左右。其中,低热水泥3 天到28 天期龄的水化热比中热水泥低30 kJ/kg ~ 50 kJ/kg,28 天到2 年龄期比中热水泥低约50 kJ/kg ~ 70 kJ/kg,90 天龄期后,两者水化热基本变化不大。

  ②高后期强度及强度增进率低热水泥3 天和7 天抗压强度比中热水泥低,28 天基本相当,60 天期龄低热水泥抗压强度超过中热水泥,到90 天、180 天、1 年及2 年龄期,低热水泥的抗压强度分别比中热水泥高约5 MPa ~ 15MPa。低热水泥以C2S 为主导矿物组成,其28 天及以后龄期抗折强度高出中热水泥1MPa ~ 3MPa。

  ③其他水泥性能低热水泥具有较好的抗侵蚀性能,干缩小,体积稳定性好。

  ④配制的混凝土性能低热水泥配制的混凝土绝热温升低(相比于中热水泥配制的混凝土绝热温升低约3℃~ 5℃)、后期强度高、早期徐变大、干缩较小、自生体积变形呈微膨胀性,综合抗裂能力大大提高,为解决大体积混凝土由于温度应力而导致的开裂问题提供了更好的技术途径。具有较高的抗冲磨强度,有利于大坝混凝土的温控防裂。

  随着乌东德和白鹤滩两个300 米级特高拱坝的开工建设,低热水泥首次实现水电工程全坝应用,成为低热水泥应用史上的重大里程碑,为低热水泥的全面推广应用奠定了坚实的基础。

  未来5 年间,中国建材总院将作为材料监理全程参与乌东德和白鹤滩水电工程建设,为这两座国家能源战略“西电东送”重点工程使用的低热水泥提供全方位的技术指导和品质监测服务。低热水泥规模化生产和应用,推动了我国水泥工业技术进步,契合供给侧改革精神,满足了国家重点工程建设需要,经济社会和环境效益显著。