【摘要】本工程地处严寒地区，极端气温低至-49.8℃，多年平均气温2.7℃，昼夜温差大，白天太阳辐射强烈，风速高，蒸发量大，对混凝土的性能提出了更高的要求，混凝土必须具有低水化热温升、高抗裂性、高抗冻性及其他耐久性能。目前的碾压混凝土筑坝技术在温控防裂方面已充分发挥了作用，即使要让混凝土绝热温升再降低1℃都已经比较困难。为此，强度不是控制混凝土的关键指标，有必要在混凝土材料方面有新的技术突破，采用粗水泥进一步降低RCC的绝热温升、提高其抗裂性是本文研究的核心内容。
【关键词】严寒地区；碾压混凝土；水泥细度；抗裂性；力学性能
1. 引言
目前工程界以水泥强度作为水泥品质的主要控制指标，这是不够科学的，这导致水泥厂以强度指标为第一需求，使水泥中高强和早强组分越来越多，比表面积越来越大，水化热越来越大，导致抗裂性、抗腐蚀性、流变性等越来越差。因此，对于大体积混凝土而言，除强度外，有必要将水化热作为同样重要的主要控制指标。为探索粗水泥技术路线的可行性，有必要首先考察粗水泥对混凝土强度及水化热的影响。
2. 试验原材料
共采用了两批硅酸盐水泥：第一批水泥的熟料和石膏，采用实验室球磨机将熟料和5％的石膏（其中二水石膏含量约占40％）混合粉磨，得到2种细度的P?I 42.5水泥，水泥编号分别为A258、A360。需说明的是，粉磨后的水泥中含有未充分粉磨的较大水泥熟料颗粒，因此测试前将其先过了1.25mm筛。第二批水泥为在第一批水泥试验结果的基础上为本工程专门少量试生产的P?I 42.5水泥，共3种细度，水泥编号为B330、B356、B372。本文的水泥编号中，字母后面的数字是水泥的比表面积值。水泥编号A×××统称为水泥A，水泥B等以此类推。
3. 水泥基本性能
这5种水泥的物理性能见表1，化学成分检测结果见表2。表2所列数据是水泥熟料掺了5％石膏后的化学分析结果。根据表2计算得到的水泥矿物成分见表3。由于掺入的石膏不是纯二水石膏，含有较多具体化学成分未知的粘土杂质。因此表3的水泥矿物成分仅作参考。
由表1可知，水泥A中，减小水泥比表面积，其初凝、终凝时间略有延长，但最大差距不到1h，有利于RCC层间结合，可降低外加剂中缓凝组分的掺量，标准稠度用水量随水泥比表面积的减小而略减少，此规律在水泥B中也有体现。值得说明的是水泥B356与B372的凝结时间相差不大，与水泥B356相比，水泥B372的细度虽有增加，但水泥B372的C3A及C3S含量均较小。与水泥B相比，水泥A的凝结时间较短，这主要与水泥矿物成分的差异有关，水泥A的C3S含量明显高于水泥B。
4. 粗水泥对胶砂强度的影响
按照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》规定，测试了上述5种水泥的胶砂强度，结果见表4。
（1）从水泥A的抗压强度发展来看，水泥抗压强度随水泥比表面积的减小而明显降低。与最细水泥A360相比，水泥A258的比表面积降低了28％，其3d、7d、14d、28d、90d抗压强度降低了32%、31%、32%、24%、25%。这说明，降低水泥比表面积，可明显降低水泥抗压强度，粗细水泥的抗压强度差距自14d起有缩小的趋势。最粗水泥A258的28d抗压强度达43.9MPa，恰好满足42.5MPa要求。
（2）从水泥A的抗折强度发展来看，早期（14d内），水泥抗折强度随水泥比表面积的减小而降低，到28d时，水泥A258、A360的抗折强度基本相当。粗水泥对早期抗折强度影响较大，对后期抗折强度影响较小，与最细水泥A360相比，水泥A258的比表面积降低了28％，其3d、7d、14d、28d、90d抗折强度分别降低了26%、18%、10%、5%、9%。这同时也说明，相对于水泥抗压强度的影响而言，粗水泥对水泥抗折强度影响较小。
（3）由表4可知，水泥B的强度整体水平比水泥A的低，这主要与水泥矿物成分不同有关。从水泥B的抗压强度发展来看，对水泥矿物成分相同的B330、B356而言，水泥抗压强度随水泥比表面积的减小而降低。
（4）粗水泥对早期水泥抗压强度影响较大，对后期水泥抗压强度影响较小，与水泥B356相比，水泥B330的比表面积降低了7％，其3d、7d、14d抗压强度分别降低了6%、5%、7%；到90d时，水泥B330与B356抗压强度相当。这与水泥A的相关结论较吻合，粗细水泥的抗压强度差距随龄期发展而逐渐缩小。
（5）与水泥B372相比，水泥B356的比表面积减少了4％，但其3d抗压强度却提高了8％，而7d、14d、28d、90d抗压强度分别降低了2％、7％、7％、10％。这可能与两种水泥的矿物成分不同有关，水泥B356中对早期强度贡献较大的C3S含量较高。这说明，除水泥比表面积之外，水泥矿物成分对水泥抗压强度也有较大影响。对水泥矿物成分相同的B330、B356而言风速非均匀分布对蒸发器性能的影响，水泥抗折强度随水泥比表面积的减小而降低。
（6）粗水泥对早期抗折强度影响较大，对后期抗折强度影响较小，与水泥B356相比，水泥B330的比表面积降低了7％，其3d、7d、14d、90d抗折强度分别降低了8%、9%、3%、1%。其抗折强度发展趋势与水泥A一致。与水泥B372相比，水泥B356的比表面积减少了4％，其3d抗折强度却提高了9％，到7d时，两者相当，14d后，水泥B356的抗折强度降低了约3％。与前述水泥抗压强度发展情况较吻合。
综上所述，在水泥矿物成分相同的情况下，考察粗水泥对混凝土强度的影响，粗水泥虽降低了早期强度，但对后期强度影响较小。与抗压强度相比，粗水泥对抗折强度的影响较小，抗折强度是衡量抗拉强度的间接指标。对于混凝土而言，仅从抗拉强度角度考虑，粗水泥因强度降低而对RCC的抗裂性不利影响较小。
5. 粗水泥对水化热的影响
5.1 水化热试验方法的选择。
5.1.1 目前水泥水化热测试的标准试验方法有直接法和溶解热法。直接法中保温瓶的热容量计算存在问题［1～4］风速非均匀分布对蒸发器性能的影响，导致热量计热容量及热量计散热常数两种计算方法均存在误差，这两种误差在水泥水化热的计算公式中相互叠加将体现更明显，而且同操作人员试验误差易超过规定要求的±10J/g，直接法不适合测试长期（28d以后）水化热。因此，相比之下，测试长期水化热宜选用试验误差较小的溶解热法。
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