水泥與混凝土減水劑適應性探析

馬 力

(懷遠中聯水泥有限公司 安徽省蚌埠市懷遠 233412)

水泥與混凝土減水劑適應性探析

馬 力

(懷遠中聯水泥有限公司 安徽省蚌埠市懷遠 233412)

懷遠中聯水泥有限公司（以下簡稱我公司）水泥與減水劑出現不適應性，通過與減水劑廠家配合試驗研究，從進廠原、燃材料、生料、熟料、混合材等的化學成分到粉磨工藝全過程分析、查找原因，熟料中C3A和MgO含量偏高是主要因素。采取調整配料方案，優化原材料及水泥混合材配比，調整工藝參數等措施，使我公司水泥與減水劑有較好適應性，滿足用戶需求。

水泥熟料；減水劑；適應性；措施

0 前言

隨著當今建筑行業的不斷發展，預拌混凝土技術的提高和完善，減水劑已成為混凝土不可缺少的組成部分，被廣泛推廣應用。然而在實際生產應用過程中，出現了水泥與減水劑的適應問題，如若適應好，能充分發揮減水劑的優良性能，混凝土強度及施工性能等均可達到理想的設計效果。否則，混凝土會出現離析、泌水、強度偏低等不正常現象，不僅使混凝土質量得不到保證，嚴重時還會導致硬化混凝土出現收縮裂紋等質量問題。因此，分析、研究影響水泥對減水劑適應性能的各種因素，以便采取有效的措施，預防水泥對減水劑的不適應性。

1、水泥與減水劑出現的適應性問題

我公司5000t/d生產線自2014年2月投料試生產水泥以來，水泥對減水劑一直有良好的適應性。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性較差問題。對用戶的反映，我公司領導對此非常重視，派出工程技術人員進行調研后并和安徽省外加劑廠家及時溝，通主要出現問題：

（1）試配混凝土出機后的坍落度較小，僅170mm左右，動性較差；

（2）混凝土坍落度經時損失較大，60min后損失50%以上，且流動性很差，經過90min后幾乎為零，沒有流動性；

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

以上情況的出現，給建筑工程施工帶來了很大的影響，造成混凝土到達現場后因流動性很差而不能泵送，有時嚴重的造成混凝土在攪拌車罐內硬化無法卸車。針對水泥與減水劑出現適應性差問題我們進行了原因查找、試驗研究等工作。

2、水泥與減水劑適應性差原因分析

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

問題主要出現在水泥和熟料成分及部分性能指標見表1和表2

表1 問題出現前后熟料的化學成分（%）、三率值及礦物組成

表2 問題出現前后水泥物理性能指標

從表1可見2015年1—6月份水泥熟料C3A含量平均在6.5%以下，從2015年 7月份開始，因我公司進廠淮南礦業集團原煤的質量較差，灰分居高不下，造成熟料中Al203含量偏高，使熟料中C3A礦物含量達到8.0%以上，八月份高達8.22%。

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

為了驗證熟料中的C3A含量的波動對外加劑適應性的影響，我們選取了四種不同的熟料進行做對比試驗，其中水泥配比為：熟料85%、粉煤灰10%、二水石膏5%，混凝土試驗配比為：水：水泥：砂：石：粉煤灰：減水劑=0．44:1．0: 1．58:2．27:0．14:0．01，熟料成分及實驗結果見表3、表4。

表3 實驗熟料化學成分（%）、率值及礦物組成

表4 水泥小磨性能指標及混凝土坍落度損失試驗結果

由以上表3、表4可見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對減水劑適應性影響最大，C3A含量高對水泥減水增強效果就差，通過研究水泥單礦物對減水劑的吸附等溫曲線可以看出見下圖：

減水劑在水泥單礦物上的吸附等溫曲線

由以上實驗分析可以確定，熟料中C3A礦物偏高，是影響水泥對減水劑適應性的主要因素。

（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3.98%左右見表1。查相關資料表明，水泥中MgO偏高也會造成水泥與減水劑的適應性較差。

（3）其它化學成分的影響

水泥S03和堿含量的影響，據相關資料介紹，水泥中S03和堿含量對水泥與減水劑的適應性也有較大的影響，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138℃，部分天然二水石膏脫水導致水泥假凝，從而加劇水泥與減水劑的適應性問題。

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

2.3 水泥助磨劑的影響

當前，市面上生產的助磨劑魚龍混雜，質量差別較大。對混凝土外加劑（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 水泥粉磨時的混合材的影響

爐渣、粉煤灰、沸石、煤矸石對減水劑的塑化效果以及漿體的流動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、措施實施效果

（1）嚴格控制進廠原燃材料的質量，確保進廠原煤和礦山開采石灰石質量達到內控指標要求，其中進廠煤灰分≦24%，石灰石Mg0含量≦3.0%。

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

（3）熟料入磨溫度控制在100℃以下，出窯熟料在儲庫內存放不少于6d，通過改善水泥磨內通風和盡量延長水泥在庫內存放時間等措施，避免天然二水石膏脫水和出廠水泥溫度偏高。

（4）及時掌握生產過程中熟料C3A礦物含量和水泥堿含量的變化情況，并根據其變化相應調整天然二水石膏摻加量。

（5）調整水泥磨機內的研磨體級配、磨內隔倉板及出料篦板的篦孔尺寸，避免過粉磨現象，使出磨水泥 0.08mm篩篩余≤6.0%，比表面積由原來的 365～385㎡/kg調整為345～365之間。水泥顆粒粒度分布達到目標范圍（≦3um的顆粒小于10%，3～32um的顆粒＞65%）見圖1。

通過以上各項措施的實施，水泥對減水劑的適應性從9月份逐漸得到改善，9～11月份生產熟料和水泥性能指標見表5、表6。

9月份生產熟料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到設計要求，已基本滿足混凝土配送施工的需要。10月份生產熟料C3A礦物含量降至6.74%，Mg0含量降至3.42%以下，在減水劑摻量恢復至正常的2.0%～2.2%范圍時，所配置混凝土經過60min坍落度基本無損失，流動性較好，經過90min的坍落度損失僅為15%左右，至此，我公司水泥對減水劑的適應性達到了較好的效果。

表5 改造后熟料的化學成分（%）、三率值及礦物組成

表6 改造后水泥物理性能指標

(6)從商品混凝土角度考慮，應優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）混合材的選用應優先選用礦渣、粉煤灰。盡量避開沸石、煤矸石、石煤渣和爐渣、等等粉磨需水量大的材料。

4、結語

（1）水泥與減水劑適應性差關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。我們從生產源頭抓起，嚴格控制進廠煤的灰分、揮發分、熱值和礦山石灰石Mg0含量，嚴格控制熟料中C3A礦物含量在7.0%左右，Mg0含量≤3.5%；嚴格將出廠水泥的堿含量控制在指標范圍內。

（2）針對夏季氣溫較高，進一步加強對熟料儲存存放，嚴禁出窯熟料直接進水泥磨；嚴禁出磨水泥在庫內上進下出直接包裝出廠，出磨水泥溫度應控制在130℃以下，出廠水泥溫度應控制在70℃以下。

（3）優選水泥用混合材礦點品種、優選摻有陰離子的水泥用助磨劑，進一步確定出磨水泥的最佳分布和混合材最佳摻量比例，既達到改善水泥性能提高水泥強度，又增強水泥對各種減水劑適應性。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