水泥工藝外加劑技術及應用分析

楊 曉 賀眾宜

（1.身份證號：430502198112101516， 湖南 株洲 412000）

（2.身份證號：430223197807233217， 湖南 株洲 412000）

水泥工藝外加劑技術最早誕生于100 多年前的國外，后引進至我國。作為水泥生產和使用的大國，我國水泥產量每年超過10 億噸。水泥使用量也隨著經濟的快速增長不斷攀升。傳統水泥生產會消耗大量的自然資源和能源，其中有些為不可再生資源，加劇了生態環境的惡化，與我國當前提倡的“綠水青山就是金山銀山”的環保理念嚴重違背。近十幾年來，我國相關部門加大了對水泥工藝的研究，企圖在提升水泥性能的同時降低對環境的破壞。廣大科技工作者勵精圖治將不具備水化活性的物質轉化為具有膠凝性質的材料，水泥工藝外加劑的廣泛使用是科學的、具有前瞻性的，大大提升了水泥性能、降低了對自然資源的損害。

1 水泥工藝外加劑的涵義

1.1 水泥工藝外加劑的定義

我們把為提高水泥產品性能和質量、降低水泥生產成本而在水泥生產過程中添加的具有改善作用的物質稱為水泥工藝外加劑。按國際標準，水泥工藝外加劑的參入量通常不高于1%，特殊情況下不得超過5%。

1.1 水泥工藝外加劑的種類

水泥工藝外加劑是添加在水泥混凝土中的化合物，包含有機物、無機物和化合物三種形態。其外觀多為棕黃色粉末或棕褐色粘稠狀液體，在各類建筑施工中廣泛使用。目前市場上水泥工藝外加劑的種類很多，主要包括早強劑、速凝劑、引氣劑、減水劑以及調凝劑、高效減水劑、灌漿外加劑、防滲劑等十七種。

1.3 工藝外加劑對水泥的影響

水泥工藝外加劑對水泥的影響主要體現在三方面：一是加快水泥干燥速度。外加劑具有吸水功能，在水泥混凝土的攪拌過程中添加外加劑可以加快水泥的干燥速度。二是揮發作用。水泥外加劑能使水泥中的水分完全揮發，使干燥過程更加徹底，從而達到增強水泥強度的目的。三是降低水泥價格。水泥通產以噸為單位計算價格，水泥外加劑能增加水泥的重量，進而提升水泥的價格。

2 水泥工藝外加劑技術及應用分析

相比較國外發達國家，我國在水泥工藝外加劑的研究和使用上相對較晚。作為最早使用外加劑的國家，德、美、英等國家的技術相對比較成熟，主要將其使用在生產助磨劑和混凝土材料方面。新興技術的介入彌補了我國起步晚的劣勢，在水泥礦化劑技術和晶種技術等方面都取得了不熟的成績，在速燒劑和助磨劑的研究上也取得了一定進展。不同種類的水泥工藝外加劑需要不同的技術支持，外加劑的使用能有效影響生料的制備，關乎成品水泥的功能性和穩定性。

2.1 外加劑技術在水泥生料制備系統中的使用

在水泥生料制備系統中常使用到的外加劑主要有晶種、礦化劑、生料助磨劑、生料速燒劑等。

1.1 晶種使用

在制備水泥生料時加入晶種可以大幅度提高生料結晶的速度，并有效縮短礦物成型的時間。在水泥生產企業制備生料時，可以將晶種和礦化劑按比例混合摻入材料中往往能取得事半功倍的效果。在使用過程中要注意控制摻入量，通常以1.5%—3%為最佳。

1.2 礦化劑的使用

礦化劑是參與水泥生料制備的重要外加劑，它能夠幫助分解碳酸鹽，提升早強礦物的形成時間，幫助改善水泥成品的品質。礦化劑的使用比例有嚴格標準，2%的摻入量是礦化劑使用的最佳。如超出此比例，會造成與使用初衷相反的結果。常見的礦化劑包括單礦化劑和符合礦化劑兩種形式。

1.3 生料助磨劑的使用

生料助磨劑通常在水泥生料制備階段使用，具有增強粉末的功能。在生產過剩中加入生料助磨劑后，它會包裹在物料的表面，提升物料表面的光滑度，減少物料顆粒間的摩擦。這一作用的結果就是大大增強了物料的流動性，降低磨機的損耗提高磨機的性能。在實際生產中，可用作生料制備助磨劑的材料有很多，如：石墨、焦炭等都具有同樣功能。

1.4 生料速燒劑的使用

生料速燒劑主要用在生料煅燒處理環節，它能夠有效降低生料煅燒過程中對溫度的要求提高煅燒效率，具有節能減排降低資金投入的功效。在使用生料速燒劑助燃時要注意控制使用量，一般以0.5%—0.6%為最佳，切忌越多越好。合理的速燒劑使用量是水泥成品質量和產量的保障。在使用生料速燒劑時有兩點需要特殊注意：一是制定科學合理的配料，嚴格控制煅燒過程和熱量配比。二是保證速燒劑摻入的均勻度。

2.2 外加劑技術在水泥制備系統中的使用

在水泥制備系統中經常使用到的外加劑種類有緩凝劑、助磨劑、水泥激發劑、特種水泥外加劑。

2.1 緩凝劑的使用

一直以來，混凝土工程都是建筑行業的重要組成部分，對建筑的整體建設有著舉足輕重的作用。緩凝劑能夠延長水泥工藝凝結時間、延遲水和水泥反應。在對大體積混凝土進行終凝時，要嚴格控制時間，以6—8 小時為最佳。單一的改變配料方案無法實現對終凝時間的控制，只能起到微乎其微的效果。緩凝劑的使用突破了對時間控制的瓶頸，大大提升了控制效果。從物理角度出發，緩凝劑能吸收水泥礦物表層中的水分加速其干燥，防止水化問題的出現。另外，延長終凝時間能有效提升水泥的質量。

2.2 助磨劑的使用

水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學添加劑，可以顯著提高水泥臺時產量、各齡期水泥強度，改善其流動性。水泥助磨劑具有吸附功能可以將物料顆粒包裹其中，同時減小摩擦、增強物料光滑力的功能。水泥助磨劑可分為液態和固態兩種形式，不同形態的水泥助磨劑的摻入量也有所差別。在摻入固態助磨劑時，摻入比例應為0.3%—1%，液態助磨劑的摻入比例則要低于0.01%。

2.3 水泥激發劑的使用

水泥的活性是水泥品質的保障，為確保水泥成品的高品質，各水泥生產企業會按照一定的比例添加水泥激發劑來維持水泥的活性。目前市面上出售的水泥激發劑的種類較多，其中以具有助磨增強功能的使用最為廣泛。此類激發劑的作用原理是激發劑護水泥引起的化學反應，能增強助磨功能，提升磨機產量和成品水泥的硬度。在水泥生產中使用激發劑，可以提高強度、特別是后期強度，縮短凝結時間，改善安定性。在水泥強度相同的條件下，使用激發劑可以減少水泥熟料量10%，每噸水泥降低生產成本10 元左右。

2.4 特種水泥外加劑的使用

相對于一般土木建筑工程所用的通用水泥而言，特種水泥是指具有某些獨特性能，適合特定的用途，或能發揮特殊作用并賦予建筑物特別功能的水泥品種，包括特性水泥和專用水泥。其中特性水泥在某種性能上要突出于普通水泥。各水泥生產企業經常會按工程要求生產具有某項性能的特種水泥，這時就會用到特殊的外加劑。不同性能的外加劑會具有特定的優勢和特征。

3 結束語

綜上所訴，隨著建筑種類的不斷增多，水泥外加劑的種類也在相應發生變化。外加劑的使用能大幅度提高水泥的功能性和水泥成品的品質，是推動水泥和建筑行業發展的得力工具。