水泥与混凝土减水剂适应性探析

马 力

(怀远中联水泥有限公司 安徽省蚌埠市怀远 233412)

水泥与混凝土减水剂适应性探析

马 力

(怀远中联水泥有限公司 安徽省蚌埠市怀远 233412)

怀远中联水泥有限公司（以下简称我公司）水泥与减水剂出现不适应性，通过与减水剂厂家配合试验研究，从进厂原、燃材料、生料、熟料、混合材等的化学成分到粉磨工艺全过程分析、查找原因，熟料中C3A和MgO含量偏高是主要因素。采取调整配料方案，优化原材料及水泥混合材配比，调整工艺参数等措施，使我公司水泥与减水剂有较好适应性，满足用户需求。

水泥熟料；减水剂；适应性；措施

0 前言

随着当今建筑行业的不断发展，预拌混凝土技术的提高和完善，减水剂已成为混凝土不可缺少的组成部分，被广泛推广应用。然而在实际生产应用过程中，出现了水泥与减水剂的适应问题，如若适应好，能充分发挥减水剂的优良性能，混凝土强度及施工性能等均可达到理想的设计效果。否则，混凝土会出现离析、泌水、强度偏低等不正常现象，不仅使混凝土质量得不到保证，严重时还会导致硬化混凝土出现收缩裂纹等质量问题。因此，分析、研究影响水泥对减水剂适应性能的各种因素，以便采取有效的措施，预防水泥对减水剂的不适应性。

1、水泥与减水剂出现的适应性问题

我公司5000t/d生产线自2014年2月投料试生产水泥以来，水泥对减水剂一直有良好的适应性。2015年7月中旬，方阵商混站和佑骏商混站反映我公司水泥与减水剂适应性较差问题。对用户的反映，我公司领导对此非常重视，派出工程技术人员进行调研后并和安徽省外加剂厂家及时沟，通主要出现问题：

（1）试配混凝土出机后的坍落度较小，仅170mm左右，动性较差；

（2）混凝土坍落度经时损失较大，60min后损失50%以上，且流动性很差，经过90min后几乎为零，没有流动性；

（3）安徽省外加剂厂家技术人员通过调整掺加糖钙、柠檬酸和三磷酸钠等缓凝成分，不但对混凝土坍落度损失情况没有明显改善，还稍有加快坍落度的损失。

以上情况的出现，给建筑工程施工带来了很大的影响，造成混凝土到达现场后因流动性很差而不能泵送，有时严重的造成混凝土在搅拌车罐内硬化无法卸车。针对水泥与减水剂出现适应性差问题我们进行了原因查找、试验研究等工作。

2、水泥与减水剂适应性差原因分析

2.1 水泥中的熟料成分的影响

（1）熟料中矿物C3A含量的影响

问题主要出现在水泥和熟料成分及部分性能指标见表1和表2

表1 问题出现前后熟料的化学成分（%）、三率值及矿物组成

表2 问题出现前后水泥物理性能指标

从表1可见2015年1—6月份水泥熟料C3A含量平均在6.5%以下，从2015年 7月份开始，因我公司进厂淮南矿业集团原煤的质量较差，灰分居高不下，造成熟料中Al203含量偏高，使熟料中C3A矿物含量达到8.0%以上，八月份高达8.22%。

根据商混站反映：当熟料C3A含量偏高不太严重时（7.4%以下），增加减水剂的掺量，效果即可明显好转,而当 C3A含量偏高较为严重时（8.2%以上），即使增加28%左右的掺量，其效果亦无明显改善。

为了验证熟料中的C3A含量的波动对外加剂适应性的影响，我们选取了四种不同的熟料进行做对比试验，其中水泥配比为：熟料85%、粉煤灰10%、二水石膏5%，混凝土试验配比为：水：水泥：砂：石：粉煤灰：减水剂=0．44:1．0: 1．58:2．27:0．14:0．01，熟料成分及实验结果见表3、表4。

表3 实验熟料化学成分（%）、率值及矿物组成

表4 水泥小磨性能指标及混凝土坍落度损失试验结果

由以上表3、表4可见在四种熟料所粉磨水泥的配比、比表面积等基本相同的情况下，随着熟料C3A矿物含量的升高，混凝土坍落度损失明显增大。另外，减水剂的使用效果随水泥熟料的矿物组成不同而有很大差异，C3A对减水剂适应性影响最大，C3A含量高对水泥减水增强效果就差，通过研究水泥单矿物对减水剂的吸附等温曲线可以看出见下图：

减水剂在水泥单矿物上的吸附等温曲线

由以上实验分析可以确定，熟料中C3A矿物偏高，是影响水泥对减水剂适应性的主要因素。

（2）熟料中氧化镁含量的影响

我公司矿山石灰石Mg0含量偏高，熟料中Mg0含量高达3.98%左右见表1。查相关资料表明，水泥中MgO偏高也会造成水泥与减水剂的适应性较差。

（3）其它化学成分的影响

水泥S03和碱含量的影响，据相关资料介绍，水泥中S03和碱含量对水泥与减水剂的适应性也有较大的影响，水泥的塑化度SD（SD=S03／（1，29 Na0＋0.85K20））越大，混凝土坍落度损失越小，与减水剂的适应性越好，反之则较差。

2.2 水泥粉磨工艺的影响

（1）水泥粉磨温度的影响

我公司采用天然二水石膏做缓凝剂，采用闭路粉磨工艺，磨内及出磨水泥温度均较高，尤其7．8．9月份，出磨水泥温度高达138℃，部分天然二水石膏脱水导致水泥假凝，从而加剧水泥与减水剂的适应性问题。

（2）水泥颗粒级配的影响我公司出磨水泥筛余较大而比表面积偏高见表2，其中5～30um颗粒比例仅60%左右，而10um以下颗粒含量接近20%，颗粒级配不合理，造成混凝土不但保水性不好，而且凝结偏快，在一定程度上也加剧了水泥对减水剂的适应性问题。

2.3 水泥助磨剂的影响

当前，市面上生产的助磨剂鱼龙混杂，质量差别较大。对混凝土外加剂（减水剂)均有不同程度的影响，主要是助磨剂中NS、YS等等。

2.4 水泥粉磨时的混合材的影响

炉渣、粉煤灰、沸石、煤矸石对减水剂的塑化效果以及浆体的流动性都有不同程度影响，特别是沸石、石煤渣、煤矸石影响较大等等。

3、措施实施效果

（1）严格控制进厂原燃材料的质量，确保进厂原煤和矿山开采石灰石质量达到内控指标要求，其中进厂煤灰分≦24%，石灰石Mg0含量≦3.0%。

（2）调整配料方案，配料中严格控制Al203含量，将熟料C3A矿物含量控制在7%左右，同时，采用高温煅烧和快速冷却，减少生烧料和轻烧料，使铁相中能溶进更多的Al203，让铁相中从C4AF向C6A2F转变，从而减少C3A含量。

（3）熟料入磨温度控制在100℃以下，出窑熟料在储库内存放不少于6d，通过改善水泥磨内通风和尽量延长水泥在库内存放时间等措施，避免天然二水石膏脱水和出厂水泥温度偏高。

（4）及时掌握生产过程中熟料C3A矿物含量和水泥碱含量的变化情况，并根据其变化相应调整天然二水石膏掺加量。

（5）调整水泥磨机内的研磨体级配、磨内隔仓板及出料篦板的篦孔尺寸，避免过粉磨现象，使出磨水泥 0.08mm筛筛余≤6.0%，比表面积由原来的 365～385㎡/kg调整为345～365之间。水泥颗粒粒度分布达到目标范围（≦3um的颗粒小于10%，3～32um的颗粒＞65%）见图1。

通过以上各项措施的实施，水泥对减水剂的适应性从9月份逐渐得到改善，9～11月份生产熟料和水泥性能指标见表5、表6。

9月份生产熟料C3A矿物含量降至7.23%，Mg0含量降至3.56%左右，在减水剂掺量不变的情况下，配置混凝土各方面性能均达到设计要求，已基本满足混凝土配送施工的需要。10月份生产熟料C3A矿物含量降至6.74%，Mg0含量降至3.42%以下，在减水剂掺量恢复至正常的2.0%～2.2%范围时，所配置混凝土经过60min坍落度基本无损失，流动性较好，经过90min的坍落度损失仅为15%左右，至此，我公司水泥对减水剂的适应性达到了较好的效果。

表5 改造后熟料的化学成分（%）、三率值及矿物组成

表6 改造后水泥物理性能指标

(6)从商品混凝土角度考虑，应优选掺有阴离子助磨剂的水泥，尽量避免选用醇胺类和非离子型助磨剂。

（7）混合材的选用应优先选用矿渣、粉煤灰。尽量避开沸石、煤矸石、石煤渣和炉渣、等等粉磨需水量大的材料。

4、结语

（1）水泥与减水剂适应性差关键因素在于我公司水泥熟料中Mg0含量偏高和水泥熟料中C3A矿物含量偏高。我们从生产源头抓起，严格控制进厂煤的灰分、挥发分、热值和矿山石灰石Mg0含量，严格控制熟料中C3A矿物含量在7.0%左右，Mg0含量≤3.5%；严格将出厂水泥的碱含量控制在指标范围内。

（2）针对夏季气温较高，进一步加强对熟料储存存放，严禁出窑熟料直接进水泥磨；严禁出磨水泥在库内上进下出直接包装出厂，出磨水泥温度应控制在130℃以下，出厂水泥温度应控制在70℃以下。

（3）优选水泥用混合材矿点品种、优选掺有阴离子的水泥用助磨剂，进一步确定出磨水泥的最佳分布和混合材最佳掺量比例，既达到改善水泥性能提高水泥强度，又增强水泥对各种减水剂适应性。使周边的方阵商混站、佑骏商混站及各工程工地用户都比较满意。

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1007-6344（2016）10-0009-02