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1 概述

大壩混凝土的溫控防裂問題一直是壩工建設中的研究重點。由于壩體混凝土具有水化溫度高、散熱差的特點，極易產生較大的內外溫差，誘發(fā)結構表面或貫穿裂縫。為防止大壩混凝土產生溫度裂縫，在施工過程中，主要采用骨料預冷、預埋冷卻水管以及降低原材料水化熱等方式來限制混凝土最高溫度，進而控制混凝土內外溫差達到溫控防裂的目的。水泥水化產生的熱量是混凝土溫度升高的根源，是引起混凝土溫度裂縫的重要因素，采用性能優(yōu)異的水泥材料，降低水泥水化熱是減小大壩混凝土溫度裂縫最有效的措施。因此，研究滿足壩工建設的低熱水泥成為了國內外工程界關注的熱點。隨著我國解決了貝利特礦物的穩(wěn)定與活化關鍵技術后，學者們展開了適用于壩工建設的低熱硅酸鹽水泥的研發(fā)、生產、施工方法等方面的研究工作。本文結合已有試驗研究的成果和實際工程實踐，分析低熱硅酸鹽水泥的性能特征，為低熱硅酸鹽水泥的推廣提供依據(jù)。

2 低熱硅酸鹽水泥的性能及其溫控特征

2.1 低熱硅酸鹽水泥簡介

低熱硅酸鹽水泥是中國建筑材料科學研究總院于20 世紀90 年代研發(fā)的一種新型硅酸鹽水泥。低熱硅酸鹽水泥與傳統(tǒng)的中熱及普熱水泥的主要區(qū)別在于硅酸三鈣(C3S)含量低，而硅酸二鈣(C2S)含量高[1]。在生產過程中具有能耗低、有害氣體排放少、生產成本低的特點。應用于大壩混凝土中，不僅具有早期放熱速率慢、水化熱總量低、早期強度低但后期強度增長明顯的技術優(yōu)勢，還具有抗干縮、抗侵蝕、抗沖耐磨的性能優(yōu)勢。

其中，Ai表示車組Ti是否可以安排車次，當Ai=0時，代表該車組Ti暫時不能安排車次；當Ai=1時，代表該車組Ti可以安排車次。

目前我國已先后在三峽工程三期縱向圍堰、溪洛渡右岸泄洪洞、向家壩消力池和白鶴灘導流洞等工程部位對低熱硅酸鹽水泥進行了試驗研究，取得了良好的應用效果。

二是制度建設不斷推進。圍繞貫徹區(qū)委《關于加強和改進人大工作的意見》，區(qū)人大常委會相繼制定出臺了代表小組活動、視察調研、聯(lián)系選民、代表述職及學習培訓、規(guī)范召開年度人代會、聯(lián)系基層人大和人大代表等一系列規(guī)范性制度和意見，適時加強對鎮(zhèn)街人大工作的指導。特別是“雙聯(lián)”制度的建立和落實，對促進人大常委會與基層人大和人大代表、人大代表與選民的聯(lián)系，推動相關工作，發(fā)揮了較好的作用。

2.2 中低熱水泥混凝土早期溫度發(fā)展過程對比分析

相對普通硅酸鹽水泥混凝土，低熱硅酸鹽水泥混凝土具有水化速率慢，水化總量低的特點，在研究混凝土熱學性能時，可通過水化系數(shù)反映水化速率的快慢，最終絕熱溫升反映水化放熱總量的大小，對于雙曲線形式的絕熱溫升模型

[3]，水化系數(shù)n 越大，其水化速率越快，最終絕熱溫升越大，其水化放熱總量越大。為比較不同混凝土早期溫度變化特征，

本文通過有限元仿真計算不同混凝土的溫度發(fā)展過程。

混凝土澆筑倉尺寸為50m×25m×3m，澆筑溫度為12℃，內部預埋φ32mmHDPE 冷卻水管，水管間距為1.5m×1.5m，澆筑完成后即開始通水冷卻，冷卻水溫為10℃，通水流量20L/min，假定外界環(huán)境氣溫恒定為20℃。中低熱水泥混凝土熱學參數(shù)參考文獻[3-4]，如表1 所示，其他材料參數(shù)相同。采用等效熱傳導法模擬水管的冷卻效果，采用有限元軟件ANSYS 建立澆筑倉的網(wǎng)格模型，如圖1 所示。分別計算中熱硅酸鹽水泥混凝土的最高溫度和最高溫度出現(xiàn)的齡期，計算時長為10 天，步長為0.5 天/步。為進一步研究低熱硅酸鹽水泥水化系數(shù)n 對混凝土溫度發(fā)展過程的影響，固定最終絕熱溫升不變，增加n=2.75 和n=4.75的計算方案，四種計算方案的溫度過程曲線如圖2 所示，溫度特征值如表2 所示。

將本院在2017年1月至2018年1月收治60例病例作為研究資料,這些患者均為應用多種西藥聯(lián)合治療后出現(xiàn)不良反應的病例,回顧性分析這些臨床資料,全部患者均簽署知情同意書。其中,男32例,女28例,年齡為18-76歲。

從圖2 和表2 可以看出，對比計算方案2 和4，在相同條件下，中熱混凝土最高溫度要高于低熱混凝土約2℃，最高溫度發(fā)生時間要早1.5 天，說明低熱混凝土的最高溫度控制成本要低于中熱混凝土，加之低熱混凝土發(fā)熱緩慢，其最高溫度控制難度也要低于中熱混凝土。對比計算方案1～3，在相同條件下，水化系數(shù)越大，最高溫度越低，最高溫度發(fā)生時間越晚?？梢姡ㄟ^優(yōu)化水泥材料的發(fā)熱過程，減緩水化發(fā)熱速率，對于水工混凝土的溫控防裂是非常有利的。

3 結論與展望

低熱硅酸鹽水泥在以往工程中的應用是成功的。同時，在上述仿真計算的結果中也進一步證明了低熱硅酸鹽水泥相較中熱硅酸鹽水泥而言，初期放熱相對較為緩慢，最高溫度明顯偏低，且隨著水化熱上升速率n 的增加，溫度達到峰值的時間更晚，具有人工溫控成本低、最高溫度易于控制的特點。低熱硅酸鹽水泥作為一種極具優(yōu)勢的膠凝材料，在未來的其他大壩工程實體中的應用也將會越來越多。

參考文獻

[1]殷海波，王述銀，蔣科，等.白鶴灘導流洞工程中低熱硅酸鹽水泥的應用研究[J].混凝土，2017(12)：71-74.

[2]樊啟祥，李文偉，李新宇.低熱硅酸鹽水泥大壩混凝土施工關鍵技術研究[J].水利發(fā)電學報，2017，36(4)：11-17.

[3]江凱，黃耀英，周宜紅，等.基于光纖測溫的大體積混凝土熱學參數(shù)反演分析[J].人民長江，2012，43(2)：50-53，69.

[4]田開平，鄭曉輝，黃耀英，等.基于光纖傳感技術的低熱水泥混凝土溫度檢測及熱學參數(shù)反演[J].水利發(fā)電，2014，40(4)：50-53.