水泥与外加剂适应性的改进

摘要:分析了新型干法水泥工艺生产中,水泥与混凝土外加剂的适应性问题,并从熟料矿物成分、碱含量、标准稠度用水量、水泥的新鲜程度和温度、石膏品种形态及水泥细度等方面进行分析,提出了降低新型干法窑C3A含量及采用分别粉磨工艺改进水泥与外加剂适应性的措施。关键词:新型干法窑熟料;减水剂;水泥;适应性中图分类号:TQ172.789文献标识码:B文章编号:1001-6171(2008)01-0070-041引......

摘要: 分析了新型干法水泥工艺生产中, 水泥与混凝土外加剂的适应性问题, 并从熟料矿物成分、碱含量、标准稠度用水量、水泥的新鲜程度和温度、石膏品种形态及水泥细度等方面进行分析, 提出了降低新型干法窑C3A 含量及采用分别粉磨工艺改进水泥与外加剂适应性的措施。

关键词: 新型干法窑熟料; 减水剂; 水泥; 适应性

中图分类号: TQ172.789 文献标识码: B

文章编号: 1001- 6171( 2008) 01- 0070- 04

1 引言

　　进入上世纪90 年代, 随着水泥工业技术的进步, 代表着水泥工业发展方向的新型干法水泥工艺, 因其具有自动化程度高、能耗低、单机台时产量高、产品质量稳定、技术先进等特点,生产规模突飞猛进。为适应其高分解率、快速煅烧的要求, 国内外新窑外分解工艺厂家大都采用“两高一中”的配料方案, 即高硅酸率、高铝氧率、中等的石灰饱和系数, 熟料中与外加剂适应性较紧密的C3A 含量较高。且新型干法工艺具有薄料快烧快冷的工艺特点, 水泥水化速度较快, 熟料早期强度较高, 与传统的湿法窑和立窑相比, 对外加剂的吸附性相对较强。特别是2003 年7 月1 日混凝土工程取消现场搅拌后, 在商品混凝土工程中, 新型干法窑水泥早期强度高, 凝结硬化快的优势转为劣势, 混凝土坍落度损失大,水泥性能不能满足混凝土工程质量的需求。

　　为更好地服务于实际工程, 本文将初步分析水泥特性对减水剂塑化效果的影响, 并探讨解决的措施。

2 水泥与外加剂的适应性问题

　　从1935 年混凝土木质素磺酸盐减水剂研制成功并开始推广应用以来, 外加剂的成功应用给混凝土技术的发展带来了一次革命, 外加剂的应用不仅能够影响混凝土的施工性, 而且从微观、亚微观层次上改善了硬化混凝土体的结构。但是有一个实际问题却一直严重影响着其应用效果, 即外加剂与水泥之间有时存在不适应现象。就目前来说, 高效减水剂的使用最普遍, 且当其与水泥产生不适应的时候能够比较直观快速地反应出( 如流动性差、减水率低、或拌合料板结发热、流动性损失过快等现象) , 所以实际工程中反响最强烈的就是减水剂与水泥之间不适应的问题。特别是大流动度混凝土泵送施工中,混凝土从完成搅拌出厂到施工现场泵送浇注所需的时间,受运送距离、道路情况、交通阻滞、等候卸车等因素的影响, 约需1- 2小时, 在这段时间内, 混凝土的坍落度损失很大, 特别是在高温季节, 其损失更为显著, 难以从运输车中卸出或泵送过程中引起堵泵。此外, 在施工过程中, 混凝土坍落度损失大时往往造成浇注困难, 这也是导致混凝土中产生“蜂窝”等缺陷的原因, 对混凝土结构的质量产生了严重的后患。

2.1 水泥矿物成分的影响

　　水泥的矿物成分因生产厂家在原材料的选择、生产工艺的控制等方面有差异而有所不同。新型干法窑外分解工艺生产的熟料C3A 含量平均达到8.0%以上, 有时高达9.0%以上, C4AF含量达到11.0% 左右, 有时高达12.5%, 两者平均较湿法窑高出2.0%～3.0%。同时, 就是单一厂家的水泥熟料, 其矿物成分也会有波动。大量资料显示, 通过对水泥熟料四大矿物成分C3S、C2S、C3A 和C4AF 对减水剂分子等温吸附的研究证明, 其吸附程度的大小顺序为: C3A>C4AF>C3S>C2S, 可见,铝酸盐相对减水剂分子的吸附程度大于硅酸盐相。

　　笔者以某工程施工所用的JM- Ⅲ高效减水剂和新型干法窑熟料进行试验, 其净浆流动度差值与熟料中的C3A含量的关系如图1。

　　从图1 中可以看出, 水泥净浆流动度差值与熟料中的C3A 含量成反比关系。业已证明, 水泥中C3A 和C4AF的比例越大, 减水剂的分散效果越差。

2.2 水泥中碱含量的影响

　　水泥中的碱含量主要指水泥中Na2O 和K2O 的含量, 通常以Na2O+0.658K2O 质量百分数表示。特别是中原地区, 因原材料中碱含量成分偏高,在预分解窑内碱的不断循环和富集,引起熟料中碱含量相对较高, 水泥早期水化较快, 对外加剂的吸附性较强,导致混凝土的凝结时间缩短和坍落度损失增大。

2.3 水泥标准稠度用水量的影响

　　在用水泥制备净浆、砂浆或者拌制混凝土时, 都需要加入一定量的水分, 这些水分一方面与水泥起水化作用使其凝胶硬化, 另一方面使净浆、砂浆和混凝土具有一定的流动性, 以便于施工。在其它条件相同的情况下, 需水量越小, 水泥石的质量越高。为了使水泥凝结时间、体积安定性的测定具有可比性, 人为地规定水泥净浆处于一种特定的可塑状态, 称为标准稠度,它是通过规定的仪器测定的, 而标准稠度用水量是指使水泥净浆达到标准稠度时所需要的拌和水量, 以占水泥重量的百分数表示。水泥标准稠度用水量的高低对混凝土的性能影响很大。如果水泥的标准稠度用水量大, 为确保混凝土的施工性能而加大用水量, 则会降低混凝土强度, 增加混凝土干缩产生裂纹的可能性, 降低混凝土的抗渗性和耐久性。

　　新型干法窑生产工艺的特点, 决定了其生产的水泥早期强度较高, 水泥水化较快, 水泥标准稠度较大。同时, 标准稠度还与水泥粉磨方式(颗粒级配和形貌)、粉磨细度以及掺合料(主要是粉煤灰)品种品质有密切关系。

　　笔者继续以某工程所用的JM-