水泥高品質化的十項技術措施

1調整熟料的礦物組成

水泥熟料是生產水泥的基礎材料。從不同的要求出發啊，水泥熟料應具有不同的礦物組成。

從與減水劑形容性來看，C₃A吸附減水劑的能力最強，其次是C₄AF，C3S與C₂S對減水劑的吸附較少，應減少C₃A和CgAF的含量。從開裂性來看，隨著C₃S含量增加，水泥的抗壓強度比抗折強度更快地增大，抗裂性變差。從水化熱來看，C₃A、C₄AF水化熱最高。從干燥收縮性來看，C₃A的收縮是其他礦物的3～6倍。而對于這些性能影響最小的C₂S。

因此，為改善水泥的性能，應減少C₃A和C₃S的量，提高C₂S的量。但如此一來，水泥的強度無法發揮，同時也造成熟料的燒成困難等問題。而根據研究和實踐，降低熟料中的C₂A含量，對改善水泥和減水劑的相容性作用有限。文柏貞利用高溫煅燒、快燒以及快冷等手段，制備了C₃A含量在1.95%～9.85%之間波動、C₃A+C₄AF含量在16.08%～19.98%之間波動的熟料，而用此熟料制成水泥的凈漿流動度并沒有大的變化。

根據試驗研究并結合文獻資料，建議在熟料煅燒裝備、工藝、原材料確定下來后，不要輕易改變熟料的率值去滿足某些性能的需求，這樣做的成本極高、且不一定能達到設計的效果。同時，改變熟料的礦物組成只是改變水泥性能的途徑之一，還有其他更為經濟有效的方法，及硫酸鹽飽和程度的控制?？刂拼藚挡粦淖兪炝系呐淞?、燒成制度、只需控制進廠原燃料的成分即可，簡便易行。

硫酸鹽飽和程度SD=SO₃/（1.292Na₂O+0.85K20），在熟料煅燒過程中，堿首先與氯化合成氯化堿，氯化堿大部分在窯的高溫帶揮發進入氣相，少量隨熟料一起出窯。其次堿SO₃與化合成硫酸堿。當SO₃數量相對于堿不足時，有部分堿固溶于熟料礦物中，主要是進入C₃A；當有足夠的S03時堿很少存在于C₃A中。含有堿的C₃A具有更高的活性，對水泥與減水劑相容性更加不利。因此控制熟料的硫堿比可以控制堿在熟料中的存在形式，從而影響水泥與減水劑的相容性。因此，有資料建議sD的最佳值為0.4～0.6。

2控制熟料的燒成溫度及燒成速度

根據研究，高溫燒成的熟料與低溫燒成的熟料表現出的性能不同，高溫快燒的熟料硅酸鹽礦物固溶較多其他組分，如C3S固溶A1₂O₃、Fe₂O₃、MgO等形成A礦，這增加了A礦的含量及內能，提高了水化活性，并使C₃A和C₄AF含量較少，其固溶量隨溫度的升高及燒成速度的加快而增大，故高溫快燒的熟料A礦發育良好、尺寸適中、邊棱清晰，水泥強度較高，與外加劑相容性好。

3加強熟料的冷卻

熟料在較高溫度階段的快速冷卻有利于A礦保持細小并發育完整晶型，減少C₂S粉化，硅酸鹽礦物活性較高，溶劑礦物多以玻璃體存在，大量較少C3A和C4AF的析晶。因而對于快冷熟料，即使C₃A含量較高，由于大部分以玻璃體存在，所磨制的仍水泥與外加劑相容性好、凝結時間正常、強度較高。

4選擇適宜的石膏種類

在水泥用緩凝劑石膏中，我國在1999版的六大水泥標準中規定石膏為二水石膏或硬石膏。在減水劑大量使用之后，由于硬石膏在使用木鈣、糖鈣減水劑時強烈吸附磺酸鹽，降低了硬石膏的SO^2-₄溶出，極易造成急凝現象。因此，在GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》標準中，將其取消，代之以混合石膏，不鼓勵單獨使用硬石膏。

5適當提高水泥的石膏摻量

普遍來說，目前我國水泥中的含S03量偏低，基本在2%左右。而適當提高水泥中S03含量有利于提高水泥與減水劑相容性。張大康曾將某廠水泥中SO₃控制目標值從2.0%提高到2.8%，按GB/T8077-2000檢驗的水泥凈漿流動度由165mm增加到187mm，水泥與減水劑相容性明顯改善。

6控制出磨水泥溫度

當二水石膏部分脫水形成α-半水石膏、β-半水石膏、甚至可溶性無水石膏后，其溶解度比二水石膏提高了3～4倍。因此，二水石膏的半水化利于改善水泥砂漿的流動度、改善水泥與減水劑的相容性。

使用二水石膏，在水泥粉磨過程中控制磨內水泥的溫度（實際上可以方便測量的是出磨水泥的溫度），可以控制半水石膏和硬石膏的數量。水泥的粉磨溫度主要與入磨熟料溫度、磨機通風量和磨機的大小有關，最有效的控制粉磨溫度的措施是在磨內噴水（以噴水量的多少來控制）。因此，張大康建議水泥的出磨溫度控制在120～125℃，以保證水泥中存在一定量的α-半水石膏、β-半水石膏、可溶性無水石膏，改善水泥減水劑的相容性。

7合理選用混合材料

根據前面的介紹，水泥利用混合材料，可以改善水泥的某些性能，但不同混合材料對水泥的性能影響也不同，因此，應根據用戶對水泥性能的需求，合理選用不同的混合材料進行性能調整。如在使用性能上，礦渣可以大幅度改善水泥漿體的流變性能，而火山灰材料則能提高水泥漿體的塑性黏度從而提高漿體的穩定性；而在力學性能上，活性混合材料能提供強勁的后期強度增長，利于水泥混凝土的耐久性。

同時，充分利用混合材料的不同易磨性，通過選擇性粉磨實現水泥組成的合理分布。合理的混合材料組合，即水泥組分中既有堅硬耐磨的材料，又有軟性易磨性材料，避免熟料被微粉化，從而改善水泥的性能。

8優化水泥的顆粒分布和組成

水泥顆粒堆積越緊密，在一定用水量下，游離水就相應的增多，流動性能增加，需要的減水劑用水量就相應增多，流動性能增加，需要的減水劑用量就相應減少，水泥與減水劑的相容性就好，反之則變差。

對于合理的水泥顆粒分布，喬齡山介紹了早期和現代對水泥最佳顆粒分布的認識，同時著重介紹了最佳堆積密度的理想篩析曲線--Fuller曲線。在德國水泥協會發表的專題研究報告中就將其用作水泥顆粒分布的理想篩析曲線，并依此對水泥、砂漿及混凝土進行評價。該篩析曲線具有較寬的顆粒分布，以及較多的微粉和粗顆粒，適用于大摻量、多品種混合材料的水泥。

9控制水泥強度的發展

高強是世界水泥工業發展的潮流，因為生產同一等級的混凝土高強度等級的水泥用量少。早強有利于縮短混凝土施工周期，加快模板周轉從而加快建設速度。但早期強度太高則水泥水化快，水化熱集中于早期釋放，易產生較大的溫度應變而出現裂縫，對耐久性不利。因此應對水泥的1 d強度適當進行控制。其控制依據是混凝土12 h的強度為3～6 MPa，只有12 h強度超過6 MPa，就用更多粉煤灰取代水泥（德國要求），或1 d強度不大于1 MPa。

10控制水泥中的堿含量

過多的堿使水泥快凝，標準稠度用水量增大，雖然能提高1d、3d強度，但降低28d強度。它還能與活性集料起堿集料反應，引起混凝土開裂。這些大家都很熟悉，但對堿使混凝土干燥收縮大和易開裂的影響認識不足。Burrows認為，堿是影響混凝土抗裂性能的最重要因素。堿不但增大混凝土的收縮率，即使水泥的水化速率和自由收縮值相同，堿也使混泥土的抗裂性能明顯下降。低堿水泥具有良好的抗開裂性能，特別是當堿當量低于0.6%時，抗裂性大幅度提高。

據報道，德國“道路建筑通函”18/1998（ARS18/1998）規定，用于高速公路的混凝土路面的水泥“總堿含量[W（Na20）+0.658w（K20）]≤0.84%”，“最近德國又將使用CEM I和CEMⅡ/A類水泥時的總堿含量[w（Na₂O）+0.658w（K₂O）]降為≤0.80%”。

（來源：廣東省硅酸鹽學會）