一種自制液體水泥助磨劑與混凝土減水劑適應性的研究

鮑 靜，陳樹東

BAO Jing1，CHEN Shudong2

(1.杭州翡翠城房地產開發有限公司，浙江 杭州310023;2.浙江建設職業技術學院建筑工程系，浙江 杭州310023)

2013年，中國的水泥產量達到20.85 億t［1］，是世界第一大水泥生產國，占世界產量的50%以上。根據相關統計，全世界水泥生產每年可以消耗全世界發電量的2%左右。而中國的水泥產量能耗較高，達到全國總發電量的9%［2］。通過以上數據表明，與國外相比，我國的水泥生產技術還有一定差距。一直以來水泥生產就是一個高耗能、高污染的行業，在水泥生產過程中不僅需要消耗大量的電能，同時還會產生大量諸如二氧化硫、二氧化碳、粉塵、氮的氧化物等大氣污染物［3］。提高水泥生產的能源資源利用率，同時減少環境污染成為水泥行業發展的緊迫任務［4］。通過在粉磨水泥熟料的過程中加入助磨劑，不僅可以大幅提高水泥粉磨效率，而且能夠降低生產成本，同時為水泥行業節能降耗提供了廣闊的空間［5］。因此，研究和推廣水泥助磨劑就成為水泥行業節能減排的首選［6］。

《水泥助磨劑(JC/T 667—2004)》的行業標準規定，在水泥助磨劑的使用過程中，不得損害水泥的基本性能。目前幾乎所有的商品混凝土中都摻有外加劑，而混凝土外加劑與水泥都存在適應性問題。當適應性不好的情況發生時，新拌混凝土就表現為流動性差，坍落度經時損失大。本文試驗選用最常用的混凝土外加劑——減水劑，探究水泥助磨劑與減水劑的適應性問題。旨在為促進液體水泥助磨劑的使用提供一定的理論支持，達到節能減排的目的。

1 試驗概況

1.1 實驗原材料

助磨劑:三乙醇胺、硫酸鋁、木鈉、乙二醇與去離子水的復配質量比為20：5：15：16：83，復配后用攪拌器攪拌30 min。

實驗用水泥熟料、礦渣、石膏來自南京龍潭水泥廠，熟料化學成分及礦物組成見表1，拌合水為實驗室自來水，助磨劑為自制早強高效型液體水泥助磨劑。

表1 水泥熟料、礦渣、石膏化學成分 單位:%

1.2 水泥粉磨

試驗前先將礦渣置于(105 ±5)℃的干燥箱烘干。并將水泥熟料和石膏用顎式破碎機破碎到19 mm以下，然后將水泥熟料與礦渣按普通硅酸鹽水泥的比例配合，配比見表2。按照上述比例配好的試樣稱取3 kg，根據試驗方案摻入一定量的水泥助磨劑后倒入球磨機。粉磨25 min 后，將水泥過0.9 mm的方孔篩，然后進行性能試驗。

表2 各種水泥配比 單位:%

1.3 測試方法

試驗選用五個廠家的減水劑，見表3。每種減水劑分別摻入未摻助磨劑的普通硅酸鹽水泥和摻有助磨劑的普通硅酸鹽水泥。參照《混凝土外加劑均質性試驗方法(GB/T 8077—2000)》，稱取水泥900 g，水261 g，減水劑的摻量是1%，攪拌3 min，取拌好的水泥凈漿1/3 迅速注入截錐圓模中并刮平，然后將圓模提起，在水泥凈漿流動30 s 后，測量此時水泥凈漿在兩個垂直方向的直徑，取兩者的平均值作為水泥凈漿流動度。在拌制30 min 和60 min時，分別取1/3 的水泥凈漿依照上述方法測量水泥凈漿流動度，試驗結果見表4。

表3 試驗采用的減水劑

表4 不同水泥凈漿流動度的試驗結果 單位:cm

圖1 摻1#減水劑的水泥凈漿流動度

圖2 摻2#減水劑的水泥凈漿流動度

圖3 摻3#減水劑的水泥凈漿流動度

圖4 摻4#減水劑的水泥凈漿流動度

圖5 摻5#減水劑的水泥凈漿流動度

影響水泥凈漿初始流動度的主要因素是水泥熟料中C3A(鋁酸三鈣)含量、水化活性、SO2-4的溶出量及水泥顆粒級配。在水泥基本組分一致的情況下，摻有助磨劑的水泥初始流動度較大主要是水泥粒度分布比較符合Fuller 曲線，即處在3～32 μm 的水泥顆粒＞65%，1～3 μm 的水泥顆粒＜10%，＞65 μm和＜1 μm的顆粒越少越好。

由圖1 可以看出，對于1#外加劑，摻有助磨劑的水泥初始流動度有所增大，摻有助磨劑的水泥比未摻的大21 mm;30 min 后，兩種水泥的流動度都開始減小，摻助磨劑的水泥減小為268 mm，未摻的為225 mm。60 min 后，摻與未摻水泥的流動度都變為178、171 mm，流動度幾乎一致。通過試驗結果可知，1#外加劑與助磨劑的適應性良好，流動度損失較小。比較圖2 中2#外加劑對摻有助磨劑水泥的影響，摻有助磨劑的水泥初始流動度為324 mm，比未摻的大13.6%;30 min 時，摻有助磨劑的水泥流動度為234 mm，未摻的為225 mm，摻助磨劑的水泥流動度損失90 mm，未摻的損失55 mm;60 min 時，摻與未摻助磨劑的水泥流動度分別為183、171 mm。通過上述分析可知，2#外加劑與助磨劑適應性較好，流動度損失有少量增大。通過圖3 可以看出加入3#外加劑后，摻有助磨劑的水泥初始流動度較大，30 min后，流動度損失74 mm，比未摻的流動度損失大12 mm，60 min 時，未摻助磨劑的水泥流動度為176 mm，比摻助磨劑的水泥大22 mm。圖4 顯示了加入4#外加劑后，摻有助磨劑的水泥初始流動度較大，30 min 后，流動度損失22 mm，比未摻的流動度損失大12 mm，60 min 時，未摻助磨劑的水泥流動度為176 mm，比摻助磨劑的水泥大22 mm。加入4#外加劑后，摻有助磨劑的水泥初始流動度較大，30 min后，流動度損失22 mm，比未摻的流動度損失大17 mm，60 min 時，摻助磨劑的水泥流動度為139 mm，比未摻助磨劑的水泥大14 mm。比較圖5中5#外加劑對摻有助磨劑水泥的影響，摻有助磨劑的水泥初始流動度為199 mm，比未摻的大26 mm;30 min 時，摻有助磨劑的水泥流動度為為179 mm，未摻的154 mm，60 min 時，摻與未摻助磨劑的水泥流動度分別為133、115 mm。綜上所述，助磨劑與這5 種外加劑的適應性良好。

2 結 語

本文研究了試驗制得的水泥助磨劑對普通硅酸鹽水泥與減水劑的適應性問題。通過水泥凈漿流動度的試驗說明助磨劑與混凝土減水劑的適應性良好。

［1]許永東，陳小平，趙秋勇，等.水泥助磨劑研究現狀及展望［J］.材料導報，2013，27(增刊1):314 -316.

［2]王建兵，覃愛苗，巫朝劍，等.水泥助磨劑在水泥粉磨中的重要作用［J］.材料導報，2012，26(增刊1):321 -323.

［3]朱孔贊，陳懷成，夏宗艷，等.國內外水泥助磨劑的發展現狀與趨勢［J］.中國水泥，2010(3):64 -66.

［4]陶昊，黃建國，施劍林.水泥助磨劑的研究進展［J］.材料導報，2013，27(17):105 -109.

［5]丁向群，趙蘇，凌健，等.水泥助磨劑的研究及應用概況［J］.材料導報，2004，18(6):61 -63.

［6]盧君強，王霄鷹，吳彩平.水泥生產中改性水泥助磨劑的研究［J］.21 世紀建筑材料，2010(2):19 -22.