水泥與混凝土減水劑適應(yīng)性探析

馬 力

(懷遠(yuǎn)中聯(lián)水泥有限公司 安徽省蚌埠市懷遠(yuǎn) 233412)

水泥與混凝土減水劑適應(yīng)性探析

馬 力

(懷遠(yuǎn)中聯(lián)水泥有限公司 安徽省蚌埠市懷遠(yuǎn) 233412)

懷遠(yuǎn)中聯(lián)水泥有限公司（以下簡(jiǎn)稱我公司）水泥與減水劑出現(xiàn)不適應(yīng)性，通過(guò)與減水劑廠家配合試驗(yàn)研究，從進(jìn)廠原、燃材料、生料、熟料、混合材等的化學(xué)成分到粉磨工藝全過(guò)程分析、查找原因，熟料中C3A和MgO含量偏高是主要因素。采取調(diào)整配料方案，優(yōu)化原材料及水泥混合材配比，調(diào)整工藝參數(shù)等措施，使我公司水泥與減水劑有較好適應(yīng)性，滿足用戶需求。

水泥熟料；減水劑；適應(yīng)性；措施

0 前言

隨著當(dāng)今建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，預(yù)拌混凝土技術(shù)的提高和完善，減水劑已成為混凝土不可缺少的組成部分，被廣泛推廣應(yīng)用。然而在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，出現(xiàn)了水泥與減水劑的適應(yīng)問(wèn)題，如若適應(yīng)好，能充分發(fā)揮減水劑的優(yōu)良性能，混凝土強(qiáng)度及施工性能等均可達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。否則，混凝土?xí)霈F(xiàn)離析、泌水、強(qiáng)度偏低等不正常現(xiàn)象，不僅使混凝土質(zhì)量得不到保證，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致硬化混凝土出現(xiàn)收縮裂紋等質(zhì)量問(wèn)題。因此，分析、研究影響水泥對(duì)減水劑適應(yīng)性能的各種因素，以便采取有效的措施，預(yù)防水泥對(duì)減水劑的不適應(yīng)性。

1、水泥與減水劑出現(xiàn)的適應(yīng)性問(wèn)題

我公司5000t/d生產(chǎn)線自2014年2月投料試生產(chǎn)水泥以來(lái)，水泥對(duì)減水劑一直有良好的適應(yīng)性。2015年7月中旬，方陣商混站和佑駿商混站反映我公司水泥與減水劑適應(yīng)性較差問(wèn)題。對(duì)用戶的反映，我公司領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此非常重視，派出工程技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)研后并和安徽省外加劑廠家及時(shí)溝，通主要出現(xiàn)問(wèn)題：

（1）試配混凝土出機(jī)后的坍落度較小，僅170mm左右，動(dòng)性較差；

（2）混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失較大，60min后損失50%以上，且流動(dòng)性很差，經(jīng)過(guò)90min后幾乎為零，沒(méi)有流動(dòng)性；

（3）安徽省外加劑廠家技術(shù)人員通過(guò)調(diào)整摻加糖鈣、檸檬酸和三磷酸鈉等緩凝成分，不但對(duì)混凝土坍落度損失情況沒(méi)有明顯改善，還稍有加快坍落度的損失。

以上情況的出現(xiàn)，給建筑工程施工帶來(lái)了很大的影響，造成混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后因流動(dòng)性很差而不能泵送，有時(shí)嚴(yán)重的造成混凝土在攪拌車罐內(nèi)硬化無(wú)法卸車。針對(duì)水泥與減水劑出現(xiàn)適應(yīng)性差問(wèn)題我們進(jìn)行了原因查找、試驗(yàn)研究等工作。

2、水泥與減水劑適應(yīng)性差原因分析

2.1 水泥中的熟料成分的影響

（1）熟料中礦物C3A含量的影響

問(wèn)題主要出現(xiàn)在水泥和熟料成分及部分性能指標(biāo)見(jiàn)表1和表2

表1 問(wèn)題出現(xiàn)前后熟料的化學(xué)成分（%）、三率值及礦物組成

表2 問(wèn)題出現(xiàn)前后水泥物理性能指標(biāo)

從表1可見(jiàn)2015年1—6月份水泥熟料C3A含量平均在6.5%以下，從2015年 7月份開(kāi)始，因我公司進(jìn)廠淮南礦業(yè)集團(tuán)原煤的質(zhì)量較差，灰分居高不下，造成熟料中Al203含量偏高，使熟料中C3A礦物含量達(dá)到8.0%以上，八月份高達(dá)8.22%。

根據(jù)商混站反映：當(dāng)熟料C3A含量偏高不太嚴(yán)重時(shí)（7.4%以下），增加減水劑的摻量，效果即可明顯好轉(zhuǎn),而當(dāng) C3A含量偏高較為嚴(yán)重時(shí)（8.2%以上），即使增加28%左右的摻量，其效果亦無(wú)明顯改善。

為了驗(yàn)證熟料中的C3A含量的波動(dòng)對(duì)外加劑適應(yīng)性的影響，我們選取了四種不同的熟料進(jìn)行做對(duì)比試驗(yàn)，其中水泥配比為：熟料85%、粉煤灰10%、二水石膏5%，混凝土試驗(yàn)配比為：水：水泥：砂：石：粉煤灰：減水劑=0．44:1．0: 1．58:2．27:0．14:0．01，熟料成分及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 實(shí)驗(yàn)熟料化學(xué)成分（%）、率值及礦物組成

表4 水泥小磨性能指標(biāo)及混凝土坍落度損失試驗(yàn)結(jié)果

由以上表3、表4可見(jiàn)在四種熟料所粉磨水泥的配比、比表面積等基本相同的情況下，隨著熟料C3A礦物含量的升高，混凝土坍落度損失明顯增大。另外，減水劑的使用效果隨水泥熟料的礦物組成不同而有很大差異，C3A對(duì)減水劑適應(yīng)性影響最大，C3A含量高對(duì)水泥減水增強(qiáng)效果就差，通過(guò)研究水泥單礦物對(duì)減水劑的吸附等溫曲線可以看出見(jiàn)下圖：

減水劑在水泥單礦物上的吸附等溫曲線

由以上實(shí)驗(yàn)分析可以確定，熟料中C3A礦物偏高，是影響水泥對(duì)減水劑適應(yīng)性的主要因素。

（2）熟料中氧化鎂含量的影響

我公司礦山石灰石Mg0含量偏高，熟料中Mg0含量高達(dá)3.98%左右見(jiàn)表1。查相關(guān)資料表明，水泥中MgO偏高也會(huì)造成水泥與減水劑的適應(yīng)性較差。

（3）其它化學(xué)成分的影響

水泥S03和堿含量的影響，據(jù)相關(guān)資料介紹，水泥中S03和堿含量對(duì)水泥與減水劑的適應(yīng)性也有較大的影響，水泥的塑化度SD（SD=S03／（1，29 Na0＋0.85K20））越大，混凝土坍落度損失越小，與減水劑的適應(yīng)性越好，反之則較差。

2.2 水泥粉磨工藝的影響

（1）水泥粉磨溫度的影響

我公司采用天然二水石膏做緩凝劑，采用閉路粉磨工藝，磨內(nèi)及出磨水泥溫度均較高，尤其7．8．9月份，出磨水泥溫度高達(dá)138℃，部分天然二水石膏脫水導(dǎo)致水泥假凝，從而加劇水泥與減水劑的適應(yīng)性問(wèn)題。

（2）水泥顆粒級(jí)配的影響我公司出磨水泥篩余較大而比表面積偏高見(jiàn)表2，其中5～30um顆粒比例僅60%左右，而10um以下顆粒含量接近20%，顆粒級(jí)配不合理，造成混凝土不但保水性不好，而且凝結(jié)偏快，在一定程度上也加劇了水泥對(duì)減水劑的適應(yīng)性問(wèn)題。

2.3 水泥助磨劑的影響

當(dāng)前，市面上生產(chǎn)的助磨劑魚(yú)龍混雜，質(zhì)量差別較大。對(duì)混凝土外加劑（減水劑)均有不同程度的影響，主要是助磨劑中NS、YS等等。

2.4 水泥粉磨時(shí)的混合材的影響

爐渣、粉煤灰、沸石、煤矸石對(duì)減水劑的塑化效果以及漿體的流動(dòng)性都有不同程度影響，特別是沸石、石煤渣、煤矸石影響較大等等。

3、措施實(shí)施效果

（1）嚴(yán)格控制進(jìn)廠原燃材料的質(zhì)量，確保進(jìn)廠原煤和礦山開(kāi)采石灰石質(zhì)量達(dá)到內(nèi)控指標(biāo)要求，其中進(jìn)廠煤灰分≦24%，石灰石Mg0含量≦3.0%。

（2）調(diào)整配料方案，配料中嚴(yán)格控制Al203含量，將熟料C3A礦物含量控制在7%左右，同時(shí)，采用高溫煅燒和快速冷卻，減少生燒料和輕燒料，使鐵相中能溶進(jìn)更多的Al203，讓鐵相中從C4AF向C6A2F轉(zhuǎn)變，從而減少C3A含量。

（3）熟料入磨溫度控制在100℃以下，出窯熟料在儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)存放不少于6d，通過(guò)改善水泥磨內(nèi)通風(fēng)和盡量延長(zhǎng)水泥在庫(kù)內(nèi)存放時(shí)間等措施，避免天然二水石膏脫水和出廠水泥溫度偏高。

（4）及時(shí)掌握生產(chǎn)過(guò)程中熟料C3A礦物含量和水泥堿含量的變化情況，并根據(jù)其變化相應(yīng)調(diào)整天然二水石膏摻加量。

（5）調(diào)整水泥磨機(jī)內(nèi)的研磨體級(jí)配、磨內(nèi)隔倉(cāng)板及出料篦板的篦孔尺寸，避免過(guò)粉磨現(xiàn)象，使出磨水泥 0.08mm篩篩余≤6.0%，比表面積由原來(lái)的 365～385㎡/kg調(diào)整為345～365之間。水泥顆粒粒度分布達(dá)到目標(biāo)范圍（≦3um的顆粒小于10%，3～32um的顆粒＞65%）見(jiàn)圖1。

通過(guò)以上各項(xiàng)措施的實(shí)施，水泥對(duì)減水劑的適應(yīng)性從9月份逐漸得到改善，9～11月份生產(chǎn)熟料和水泥性能指標(biāo)見(jiàn)表5、表6。

9月份生產(chǎn)熟料C3A礦物含量降至7.23%，Mg0含量降至3.56%左右，在減水劑摻量不變的情況下，配置混凝土各方面性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，已基本滿足混凝土配送施工的需要。10月份生產(chǎn)熟料C3A礦物含量降至6.74%，Mg0含量降至3.42%以下，在減水劑摻量恢復(fù)至正常的2.0%～2.2%范圍時(shí)，所配置混凝土經(jīng)過(guò)60min坍落度基本無(wú)損失，流動(dòng)性較好，經(jīng)過(guò)90min的坍落度損失僅為15%左右，至此，我公司水泥對(duì)減水劑的適應(yīng)性達(dá)到了較好的效果。

表5 改造后熟料的化學(xué)成分（%）、三率值及礦物組成

表6 改造后水泥物理性能指標(biāo)

(6)從商品混凝土角度考慮，應(yīng)優(yōu)選摻有陰離子助磨劑的水泥，盡量避免選用醇胺類和非離子型助磨劑。

（7）混合材的選用應(yīng)優(yōu)先選用礦渣、粉煤灰。盡量避開(kāi)沸石、煤矸石、石煤渣和爐渣、等等粉磨需水量大的材料。

4、結(jié)語(yǔ)

（1）水泥與減水劑適應(yīng)性差關(guān)鍵因素在于我公司水泥熟料中Mg0含量偏高和水泥熟料中C3A礦物含量偏高。我們從生產(chǎn)源頭抓起，嚴(yán)格控制進(jìn)廠煤的灰分、揮發(fā)分、熱值和礦山石灰石Mg0含量，嚴(yán)格控制熟料中C3A礦物含量在7.0%左右，Mg0含量≤3.5%；嚴(yán)格將出廠水泥的堿含量控制在指標(biāo)范圍內(nèi)。

（2）針對(duì)夏季氣溫較高，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)熟料儲(chǔ)存存放，嚴(yán)禁出窯熟料直接進(jìn)水泥磨；嚴(yán)禁出磨水泥在庫(kù)內(nèi)上進(jìn)下出直接包裝出廠，出磨水泥溫度應(yīng)控制在130℃以下，出廠水泥溫度應(yīng)控制在70℃以下。

（3）優(yōu)選水泥用混合材礦點(diǎn)品種、優(yōu)選摻有陰離子的水泥用助磨劑，進(jìn)一步確定出磨水泥的最佳分布和混合材最佳摻量比例，既達(dá)到改善水泥性能提高水泥強(qiáng)度，又增強(qiáng)水泥對(duì)各種減水劑適應(yīng)性。使周邊的方陣商混站、佑駿商混站及各工程工地用戶都比較滿意。

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1007-6344（2016）10-0009-02