水利水電工程中最主要的建筑物是攔河大壩、電廠廠房、船閘等，這些建筑物都是由大體積砼澆注而成，配制大體積砼的材料中最重要的材料，當(dāng)屬中熱水泥或低熱水泥（過(guò)去曾稱(chēng)為大壩水泥）。由此可見(jiàn)，水利水電工程的質(zhì)量，與中熱水泥或低熱水泥的質(zhì)量有很大的關(guān)系。
　　中熱水泥和低熱水泥是一種特種水泥。這種水泥我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是ＧＢ２００—８９《中熱硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)中熱水泥）和低熱礦渣硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)低熱礦渣水泥）》（１９８９年修訂該標(biāo)準(zhǔn)前的ＧＢ２００—６３和ＧＢ２００—８０中稱(chēng)大壩水泥）。這種水泥要求的主要特性，是具有較低的水化熱。眾所周知，水泥水化時(shí)，要釋放出大量熱量，也就是所謂的水化熱。在一般的建筑工程中，例如梁、柱等構(gòu)筑物，其體積不會(huì)很大，因此砼中水泥水化釋放的熱量，將會(huì)及時(shí)散發(fā)出去，砼內(nèi)部的溫度不會(huì)升得很高，也就不會(huì)引起由于砼內(nèi)部溫度從很高降至氣溫的過(guò)程中的體積收縮，從而引起砼裂縫。但是，大體積砼內(nèi)部的熱量不可能及時(shí)散發(fā)出去，它積蓄在砼內(nèi)部使其溫度升高１５～３０℃或更高。根據(jù)砼澆注初始溫度的高低，其內(nèi)部溫度可達(dá)到３０～４５℃或更高。砼在后期降溫過(guò)程中，由于壩體砼熱脹冷縮和內(nèi)外部砼溫度不一致以及基礎(chǔ)約束等原因，使壩體內(nèi)外部產(chǎn)生不同程度的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于砼抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即產(chǎn)生裂縫。砼內(nèi)部溫升達(dá)到的最高溫度，當(dāng)然還與砼澆注時(shí)的初始溫度有關(guān)，這就是一般水工工程多采取冬季施工，盡量避免夏季施工的原因。
　　但是，對(duì)于如三峽工程等大型水工工程，就不可能采取夏季停止施工的辦法，而只能采取嚴(yán)格的溫控措施和采用較低水化熱的水泥的辦法來(lái)解決這一問(wèn)題了。為了減少或避免砼后期產(chǎn)生體積收縮裂縫，水工工程在筑壩時(shí)必須采取一系列溫控措施，例如：施工時(shí)分塊分縫澆注砼，埋設(shè)冷卻水管，加冰、預(yù)冷骨料等。另外，從材料方面，就必須要求采用較低水化熱的水泥來(lái)減少砼內(nèi)部積蓄的熱量，以降低砼內(nèi)部的絕熱溫升，避免或減少砼產(chǎn)生裂縫。所以，中熱水泥或低熱水泥是配制大體積砼不可缺少的膠凝材料。
　　國(guó)際上各國(guó)都有中熱水泥和低熱水泥的品種。我國(guó)于２０世紀(jì)６０年代由中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院研究成功這一品種，于１９６３年制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ２００—６３《大壩水泥》，并于１９８０年和１９８９年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了兩次修訂。在１９８９年修訂時(shí)，為了符合我國(guó)ＧＢ４１３１—８４《水泥命名原則》的規(guī)定，也為了與國(guó)際上同類(lèi)產(chǎn)品的名稱(chēng)一致，改稱(chēng)為中熱硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)中熱水泥）和低熱礦渣硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)低熱礦渣水泥）。我國(guó)２０世紀(jì)６０年代后興建的許多大、中型水工工程大都采用了按該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的中熱水泥和低熱礦渣水泥。例如已建成的二灘工程（采用渡口水泥廠生產(chǎn)的水泥）、丹江口（華新廠）、葛洲壩（華新廠、葛洲壩廠）、隔河巖（葛洲壩廠）、龍羊峽（永登廠）、劉家峽（永登廠）、大峽（永登廠）、三門(mén)峽（太原廠）、白山（撫順廠）、潘家口（撫順廠）、寶珠寺（峨眉廠）、安康（峨眉廠、耀縣廠）、五強(qiáng)溪（石門(mén)廠）、萬(wàn)家寨（大同廠、太原廠）、東江（湘鄉(xiāng)廠）、小浪底（洛陽(yáng)廠）、棉花灘（永安廠、水口廠）等。正在興建和即將興建的大型水工工程主要有三峽工程（葛洲壩廠、華新廠、石門(mén)廠）、龍灘工程（柳州廠、紅水河廠）、小灣工程（滇西廠）、溪落渡工程、向家壩工程等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)中熱水泥和低熱水泥的年產(chǎn)量，自１９９５年開(kāi)始突破１００萬(wàn)噸，１９９８年舉世矚目的三峽工程開(kāi)始澆注大體積砼，使我國(guó)這種水泥年產(chǎn)量驟增，至２０００年年產(chǎn)量已達(dá)１６０萬(wàn)噸以上，其中僅三峽工程于１９９９年～２００１年３年砼澆注高峰期，共使用中熱水泥約２５０萬(wàn)噸，三峽工程建成共需中熱水泥５００余萬(wàn)噸。其他陸續(xù)興建的大、中型水電工程，每一工程也都需用這種水泥數(shù)十萬(wàn)噸或數(shù)百萬(wàn)噸，所以中熱水泥和低熱水泥是我國(guó)特種水泥中產(chǎn)量***的品種。
　　本文將對(duì)我國(guó)中熱水泥和低熱水泥的質(zhì)量情況、國(guó)際上幾個(gè)主要國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量情況，以及三峽工程使用的中熱水泥質(zhì)量情況作一簡(jiǎn)介和探討。
　　　　
　　一　我國(guó)中熱水泥和低熱水泥與國(guó)際上同類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量情況
　　　　
　　按我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ２００—８９的規(guī)定，水化熱為強(qiáng)制性指標(biāo)，５２５號(hào)中熱水泥和４２５號(hào)低熱礦渣水泥的水化熱和強(qiáng)度指標(biāo)與世界幾個(gè)主要國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的該指標(biāo)列于表１和表２。由表中可明顯看出，我國(guó)中熱水泥的水化熱指標(biāo)與美國(guó)和日本同類(lèi)產(chǎn)品的水熱指標(biāo)相似，而強(qiáng)度指標(biāo)我國(guó)的要高得多（按同為ＩＳＯ強(qiáng)度方法的指標(biāo)對(duì)比）。我國(guó)低熱水泥的水化熱指標(biāo)比其他國(guó)家的低，而強(qiáng)度指標(biāo)比其他國(guó)家的高或相當(dāng)。由于強(qiáng)度和水化熱是一對(duì)互相制約的性能，亦即當(dāng)強(qiáng)度高時(shí)，水化熱也必然相應(yīng)提高。但對(duì)中熱水泥和低熱水泥而言，是要求水化熱愈低愈好，同時(shí)強(qiáng)度還必須達(dá)到要求，要解決這一矛盾，就必須在生產(chǎn)工藝上采取一系列技術(shù)措施，包括制定適宜的工藝參數(shù)、加強(qiáng)工藝控制和要求具有嚴(yán)密的管理制度等。這就要求生產(chǎn)廠家具有較高的生產(chǎn)工藝技術(shù)水平。由此，可以認(rèn)為，我國(guó)生產(chǎn)中熱水泥和低熱水泥的技術(shù)水平及其產(chǎn)品質(zhì)量，在國(guó)際上都是領(lǐng)先的。
　　　　
　　二　三峽工程使用的中熱水泥質(zhì)量情況
　　　　
　　三峽工程配制大體積砼選定采用５２５號(hào)中熱水泥，由葛洲壩水泥廠、華新水泥廠和石門(mén)特種水泥廠３家廠定點(diǎn)生產(chǎn)供應(yīng)。這３家廠都是我國(guó)生產(chǎn)中熱水泥具有豐富經(jīng)驗(yàn)的大、中型水泥廠，其設(shè)備完善、生產(chǎn)技術(shù)水平較高、質(zhì)量意識(shí)強(qiáng)、管理制度嚴(yán)密，具備提供三峽工程高質(zhì)量中熱水泥的條件。
　　　　三峽總公司物資部對(duì)中熱水泥的質(zhì)量除了要求生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有技術(shù)要求外，還進(jìn)一步提出對(duì)水泥中的ＭｇＯ含量、堿含量和ＳＯ３含量的要求，現(xiàn)分述如下：
　?。保P(guān)于ＭｇＯ（氧化鎂）含量
　　中熱硅酸鹽水泥屬硅酸鹽類(lèi)型的水泥，在這一類(lèi)型的水泥熟料中的ＭｇＯ，是經(jīng)高溫煅燒后多呈方鎂石狀態(tài)存在，它將在水泥硬化后的水泥石中緩慢水化，形成Ｍｇ（ＯＨ）２（水鎂石），會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，若ＭｇＯ含量過(guò)高，膨脹率增大到一定程度，將造成砼結(jié)構(gòu)破壞。所以，國(guó)際上和我國(guó)在硅酸鹽類(lèi)型的水泥（國(guó)際上稱(chēng)波特蘭水泥）的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)ＭｇＯ含量規(guī)定了上限指標(biāo)。我國(guó)是規(guī)定ＭｇＯ≤５.０％，如通過(guò)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，允許放寬到６.０％。在實(shí)際生產(chǎn)中一般都是要求ＭｇＯ含量愈低愈好，這一直是國(guó)內(nèi)外水泥界所公認(rèn)的觀點(diǎn)。但我國(guó)在２０世紀(jì)７０年代水電部門(mén)和建材部門(mén)的工程技術(shù)人員，發(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)意想不到的現(xiàn)象，亦即由某些水泥廠（主要是撫順廠和本溪廠）由于石灰石中ＭｇＯ含量較高的原因，生產(chǎn)出的中熱和低熱水泥中ＭｇＯ含量較高（當(dāng)然是在國(guó)標(biāo)規(guī)定的允許范圍內(nèi)），這種水泥在水工工程（例如白山工程等）使用的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)其砼的裂縫比采用其他廠同類(lèi)水泥時(shí)少。這一現(xiàn)象引起了水電部門(mén)和建材部門(mén)科技界的重視，經(jīng)過(guò)南京化工學(xué)院（現(xiàn)南京工業(yè)大學(xué)）唐明述院士等人多年的研究，證明水泥熟料中少量ＭｇＯ（在標(biāo)準(zhǔn)中允許的含量范圍內(nèi)）在砼硬化后期緩慢水化產(chǎn)生的微膨脹作用，可以起到補(bǔ)償大體積砼后期降溫階段的體積收縮，而并不破壞砼結(jié)構(gòu)，從而起到減少或避免大體積砼裂縫的作用。所以，近年來(lái)水電部門(mén)根據(jù)這一研究成果以及已有的工程實(shí)踐，有時(shí)即向生產(chǎn)廠家提出要求控制水泥中的ＭｇＯ含量在一定的范圍之內(nèi)。例如：丹江口工程即有此要求，也產(chǎn)生了良好效果。
　　三峽工程也根據(jù)這一科研成果及工程實(shí)踐效果，決定采取這一舉措，向生產(chǎn)廠家提出控制中熱水泥的ＭｇＯ含量在３.５％～５.０％的范圍內(nèi)。根據(jù)這一要求，３個(gè)廠家生產(chǎn)的中熱水泥實(shí)際ＭｇＯ含量一般在４.２％～４.６％左右。這種水泥在三峽工程中使用，起到了砼后期具有微膨脹性能，達(dá)到了減少裂縫的效果。根據(jù)三峽工程有關(guān)部門(mén)的反映，壩體內(nèi)埋設(shè)的儀器測(cè)出的砼后期自生體積變形多呈正值，這表明ＭｇＯ的后期微膨脹作用起到了一定效果。這一舉措，國(guó)際上未曾有過(guò)，當(dāng)屬我國(guó)首創(chuàng)?？梢哉J(rèn)為，它對(duì)三峽工程減少壩體裂縫起到一定作用。據(jù)悉，近期即將興建的小灣水電工程（廣西），對(duì)滇西水泥廠供應(yīng)的中熱水泥，也提出了控制ＭｇＯ含量在一定范圍的要求。
　?。?關(guān)于堿含量
　　國(guó)標(biāo)中規(guī)定堿含量（Ｎａ２Ｏ＋０．６５８Ｋ２Ｏ）為選擇性指標(biāo)，三峽工程根據(jù)長(zhǎng)江水利科學(xué)院等單位對(duì)三峽工程采用的花崗巖粗、細(xì)骨料的研究結(jié)果，認(rèn)為該骨料基本上是非活性的，但鑒于三峽工程為國(guó)家極重要的千秋大業(yè)，從工程安全和耐久性方面考慮，三峽工程所用中熱水泥應(yīng)嚴(yán)格控制堿含量不超過(guò)０.５５％（國(guó)標(biāo)規(guī)定低堿型中熱水泥的堿含量不得超過(guò)０.６０％），因此三峽工程所用的中熱水泥屬低堿型，而且比一般的低堿型水泥的堿含量要求更嚴(yán)。３個(gè)廠家生產(chǎn)的中熱水泥實(shí)際堿含量一般在０.４０％～０.４５％左右。
　?。?關(guān)于ＳＯ３（三氧化硫）百分比含量
　　中熱水泥中的ＳＯ３百分比含量在國(guó)標(biāo)中規(guī)定不得超過(guò)３.５％。生產(chǎn)廠家將在指標(biāo)的范圍內(nèi)，根據(jù)本廠水泥熟料的礦物組成、細(xì)度等工藝參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)，按要求的凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度、水化熱等性能情況，確定***ＳＯ３百分比含量的控制范圍。用戶(hù)本來(lái)沒(méi)有必要向廠家提出ＳＯ３百分比含量的要求，但三峽工程考慮到水泥中ＳＯ３百分比含量如過(guò)高或過(guò)低，可能會(huì)影響對(duì)砼外加劑的適應(yīng)性，因此對(duì)中熱水泥中ＳＯ３百分比含量，提出不得過(guò)高或過(guò)低，并保持較為穩(wěn)定的要求。３個(gè)廠家生產(chǎn)的中熱水泥的ＳＯ３百分比含量一般波動(dòng)范圍為１．５％～１．９％左右。
　　根據(jù)三峽總公司物資部對(duì)廠家提出的以上要求，廠家生產(chǎn)中熱水泥的難度將大為增大。這就必須在生產(chǎn)工藝過(guò)程中，對(duì)原燃材料進(jìn)行嚴(yán)格選擇、調(diào)整并確定合適的熟料礦物組成范圍、制定出合適的工藝控制參數(shù)并嚴(yán)加控制。提高質(zhì)量檢測(cè)水平、完善質(zhì)量控制體系等一系列措施，從而確保生產(chǎn)出具有高質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定的中熱水泥，提供給三峽工程。
　　三峽總公司物資部為了確保三峽工程使用的中熱水