“优秀技术工人百工百法丛书”由100位全国各行各业的顶尖高技能人才的100种具有先进性、独特性、推广价值的技能技法、操作法或者创新方法组成，是全国总工会推进产业工人队伍建设改革的重要出版项目。
入选“优秀技术工人百工百法丛书”作者群体的工匠人才，都是全国各行各业的杰出技术工人代表。他们总结自己的技能、技法和创新方法，著书立说、宣传推广，能让更多人看到技术工人创造的经济社会价值，带动更多产业工人积极提高自身技术技能水平，更好地助力高质量发展。
《文寨军工作法：低热硅酸盐水泥的制备及应用》是“优秀技术工人百工百法丛书”的其中一本。本书针对低热硅酸盐水泥矿物组成特殊、工业化生产困难等问题，从矿物组成调控、关键矿物活化、微膨胀性能调节、工艺参数控制、混凝土设计与施工等角度，总结了保证低热硅酸盐水泥稳定工业化生产的关键技术，介绍了进一步调控低热硅酸盐水泥性能的创新方法，列举了低热硅酸盐水泥应用的经典案例，供相关行业从业人员在工业生产与工程应用中参考。

引言
第一讲 低热硅酸盐水泥的基本概况
一、基本技术指标
二、性能特点
第二讲 矿物组成优化设计
一、硅酸盐矿物
二、熔剂矿物
第三讲 硅酸二钙活化技术
一、离子单掺对熟料的影响
二、离子多掺对熟料的影响
第四讲 微膨胀低热硅酸盐水泥调控技术
一、方镁石含量测定方法
二、方镁石含量的调控
三、调控方镁石的煅烧工艺
四、微膨胀低热硅酸盐水泥的膨胀性能
第五讲 低热硅酸盐水泥的工业化制备工艺参数优化
一、生料投料量
二、入窑分解率
三、烧成带温度
四、冷却机篦速与风量风压
五、风、煤、料的匹配关系
六、窑、炉用煤的比例
七、窑速
第六讲 低热硅酸盐水泥混凝土应用技术
一、水利工程中的低热硅酸盐水泥混凝土
二、抗裂混凝土
后记

第一讲
低热硅酸盐水泥的
基本概况
低热硅酸盐水泥，简称低热水泥，是一种以硅酸二钙（C2S，贝利特）为主导矿物的水泥，在国内最早由中国建筑材料科学研究总院于20世纪90年代成功研制，经过多年的改良与升级，目前已经形成了成熟的工业生产技术与工程应用技术。低热硅酸盐水泥的水化放热量相较普通硅酸盐水泥更低，能够有效降低混凝土温升，减少温度裂缝，并且其优良的耐久性能能够有效保证混凝土结构的使用寿命与工程质量。由于性能优良，低热硅酸盐水泥已在水利工程大坝、大型桥梁承台等大体积混凝土结构中得到了广泛的应用，并且在对抗裂要求较高的混凝土结构中有着极大的应用前景。近年来，低热硅酸盐水泥陆续在溪洛渡、乌东德、白鹤滩等水电站大量应用，有效地解决了大坝建设过程中的温度裂缝问题。
此外，低热硅酸盐水泥的主导矿物C2S的生成焓约为1350kJ/kg，与传统水泥的主导矿物硅酸三钙（C3S）相比，降低约25%，其熟料烧成温度由1450℃降至1200~1350℃，因此生产过程中所需能耗低、碳排放量少。与普通硅酸盐水泥相比，低热硅酸盐水泥在生产过程中的石灰石消耗量小，其熟料烧成温度低50~100℃。通常造成土木工程能源消耗的主要来源有两种——内蕴能量和运行能量，分别指建筑材料制造和建筑施工过程中消耗的能量，以及工程对象运作、维修及处置的能量。低热硅酸盐水泥较低的生产能耗和碳排放量以及优良的耐久性能，能够有效减少这两大能源消耗。
一、基本技术指标
低热硅酸盐水泥是在适当成分的硅酸盐水泥熟料中加入适量石膏而制成，其特征主要由矿物组成、水化热性能、抗压强度等关键指标决定。国内外标准均对低热硅酸盐水泥作了特殊性能要求，中国、美国、日本三国标准对低热硅酸盐水泥的组成及性能指标要求分别见表1、表2。
表1　各国标准对低热硅酸盐水泥化学组成和矿物成分要求
相关标准\t类型\t参数要求
C2S\tC3S\tC3A\tMgO\tSO3
GB/T 200—2017
（ 《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥》，此为中国标准）\t低热硅
酸盐水泥\t≥40%\t—\t≤6%\t≤6%\t≤3.5%
ASTM C150—2021
（《波特兰水泥》，
此为美国标准）\tⅣ型\t≥40%\t≤35%\t≤7%\t≤6%\t≤2.3%
JIS R 5210—2014
（《波特兰水泥》， 此为日本标准）\t低热硅
酸盐水泥\t≥40%\t—\t≤6%\t≤5%\t≤3.5%
注：ASTM C150—2021和JIS R 5210—2014均规定水泥化学成分和矿物组成要求；GB/T 200—2017规定熟料化学成分和矿物组成要求。
表2　各国标准对低热硅酸盐水泥水化热性能及抗压强度指标要求
相关标准\t水化热性能/（kJ/kg）\t抗压强度/MPa
3d\t7d\t28d\t7d\t28d\t91d
GB/T 200—2017\t≤230\t≤260\t—\t≥13\t≥42.5\t—
ASTM C150—2021\t—\t≤250\t≤290\t≥7\t≥17\t—
JIS R 5210—2014\t—\t≤250\t≤290\t≥7\t≥22.5\t≥42.5
在矿物组成方面，C2S作为低热硅酸盐水泥的主导矿物，中、美、日三国标准都将其含量规定在40%以上，因为这不仅能够保证较低的水化放热量，也能保证后期强度的有效增长。C3S作为另一种关键的硅酸盐矿物，通常在普通硅酸盐水泥中的含量达到60%以上，但在低热硅酸盐水泥中，需要控制其含量，以减少水化放热量。尽管我国标准与日本标准并未对C3S的含量提出要求，但在实际生产中，通常其含量应控制在35%以下。铝酸三钙（C3A）是水泥水化过程中放热量最大的矿物，其放热量是C2S的4倍、C3S的3倍，因此其含量必须严格控制。中、美、日三国标准都未对铁铝酸四钙（C4AF）的含量作出明确要求，在实际生产中，其含量通常控制在12%以上，这样能在一定程度上提升水泥的抗裂性能，因此铁相含量高也是低热硅酸盐水泥矿物组成的一大特征。近年，中国建筑材料科学研究总院还研制出了高镁低热硅酸盐水泥，通过引入4%~6%的膨胀组分氧化镁（MgO），使MgO在水泥体系中发生延迟性体积膨胀，提高水泥的抗裂性能。