孫小培，周正明，馬 闖，吳 鈺，葛家奎，胡景亮

（1.四川省寧南縣白鶴灘水泥有限責(zé)任公司，四川 寧南 615408）（2.四川省建材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，四川 成都 610081）

目前緩凝水泥生產(chǎn)一般有兩種方法：一是加緩凝劑調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，采用如葡萄糖、白糖、檸檬酸鈉等外加劑。二是使用磷石膏調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間。這兩種方法均能使水泥的初凝時(shí)間控制在250 min以上，而終凝時(shí)間仍然不超過(guò)600 min。但缺點(diǎn)是解決緩凝的同時(shí)也降低了水泥的強(qiáng)度，特別是水泥的28 d強(qiáng)度出現(xiàn)大幅度下降。用這兩種方法生產(chǎn)的水泥28 d抗壓強(qiáng)度一般情況下僅能達(dá)到35.0 MPa左右，有的甚至更低。而32.5級(jí)通用硅酸鹽水泥28 d抗壓強(qiáng)度能達(dá)到38.0 MPa以上。因此，生產(chǎn)一種緩凝水泥，既能滿足路基施工緩凝之需，同時(shí)又具有較高的后期強(qiáng)度，這是施工單位的期盼，也是本文試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的宗旨。

1 原材料的選擇

（1）硅酸鹽水泥熟料：選用本公司生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料，理化指標(biāo)見(jiàn)表1。

（2）天然二水石膏：采購(gòu)，化學(xué)成分見(jiàn)表2。

（3）微硅粉（別名：硅粉、金屬硅微硅粉）：工業(yè)硅的副產(chǎn)品，為環(huán)保收塵灰，化學(xué)成分見(jiàn)表2。

（4）磷渣：磷渣是磷化工廠生產(chǎn)黃（白）磷時(shí)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，外觀呈細(xì)顆粒狀，略帶白色，為水淬物，化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表1 硅酸鹽水泥熟料的理化指標(biāo)

表2 天然石膏、微硅粉、磷渣的化學(xué)成分（%）

表3 小磨水泥物料配比及物理性能

2 試驗(yàn)與分析

2.1 小磨試驗(yàn)

小磨水泥物料配比及物理性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，其中1號(hào)、2號(hào)樣為不同物料配比的對(duì)比，3號(hào)、4號(hào)樣物料配比分別與1號(hào)、2號(hào)樣對(duì)應(yīng)，其目的是檢驗(yàn)相同物料配比小磨水泥物理性能的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。通過(guò)表3數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)選的兩種不同物料配比的小磨水泥的凝結(jié)時(shí)間和后期強(qiáng)度均達(dá)到和超過(guò)開(kāi)發(fā)計(jì)劃指標(biāo)要求，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性良好。

2.2 大磨試驗(yàn)

在前期小磨研究試驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合大磨生產(chǎn)的工藝技術(shù)特點(diǎn)，選擇天然二水石膏作為調(diào)凝劑，摻量為5.0%～5.5%，控制T S O3：2.20%±0.20%，將熟料和混合材（微硅粉、磷渣）作為可變摻量，分別配置10組配方（P 1-P 10），進(jìn)行大磨生產(chǎn)試驗(yàn)，大磨水泥物料配比及物理性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、其它特性性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

2.3 結(jié)果分析

（1）水泥的強(qiáng)度。

從表4中P08、P10可以看出，水泥的凝結(jié)時(shí)間均符合要求。其3 d抗壓/抗折強(qiáng)度分別達(dá)到23.0/9.0 MPa，17.0/8.2 MPa，28 d抗壓/抗折強(qiáng)度分別達(dá)到50.3/9.0 MPa，42.1/8.2 MPa，力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)32.5級(jí)通用硅酸鹽水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)要求。通過(guò)試驗(yàn)得出，微硅粉對(duì)水泥的28天強(qiáng)度有顯著的增強(qiáng)作用，可以彌補(bǔ)因減少熟料用量而帶來(lái)的水泥強(qiáng)度降低。

（2）水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的多少直接影響到水泥砼的施工性能，因此水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度也是一個(gè)重要的物理性能指標(biāo)。表4中數(shù)據(jù)表明，磷渣及微硅粉的加入，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量影響都不大，水泥砼性能實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了對(duì)水泥砼的施工基本沒(méi)有影響。

（3）水泥的凝結(jié)時(shí)間。

由表4分析可以看出，熟料含量越高，則初凝與終凝時(shí)間越短；當(dāng)摻磷渣、微硅粉后，終凝與初凝時(shí)間延長(zhǎng)，其中磷渣摻加量越高緩凝的效果越顯著。

（4）微硅粉的效應(yīng)。

微硅粉能產(chǎn)生兩種基本效應(yīng)：形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)。形態(tài)效應(yīng)：微硅粉的主要組成是碳化硅玻璃微珠，表面光滑，顆粒細(xì)，質(zhì)地致密，內(nèi)比表面積小，對(duì)水的吸附力小，流動(dòng)性好，在磨機(jī)中相當(dāng)于“滾珠軸承”，起到了助磨作用，因熟料摻入量的減少，整體“易磨性”提高，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大幅度提高?；钚孕?yīng)：微硅粉的活性效應(yīng)在于它的高活性硅分子上。在水泥水化過(guò)程中與二次產(chǎn)物氫氧化鈣結(jié)合促使形成更多的C-S-H膠凝材料增加了其水硬性。經(jīng)粉磨后的微硅粉填充于水泥水化物的孔隙中，大大降低了水泥漿體的孔隙率，導(dǎo)致孔徑微細(xì)化和粒徑細(xì)小化，顯著地改善了硬化體的孔結(jié)構(gòu)和界面特性。

表4 大磨水泥物料配比及物理性能

表5 其它特性性能檢測(cè)結(jié)果

（5）水泥的特性及安全性能。

目前，人身健康和環(huán)境保護(hù)越來(lái)越得到重視，因此，我們?cè)谏a(chǎn)緩凝水泥過(guò)程中始終遵循著低放射性、低堿、低鉻、低氯的原則。表5中的特性性能檢測(cè)結(jié)果表明：所生產(chǎn)的緩凝水泥的放射性、水溶性鉻（VI）、三氧化硫、氧化鎂、氯離子、堿含量等指標(biāo)均優(yōu)于GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》、GB31893-2015《水泥中水溶性鉻（VI）的限量及測(cè)定方法》、GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》等強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的限量指標(biāo)要求。3d和7d水化熱達(dá)到了中熱硅酸鹽水泥的要求，使得所生產(chǎn)的緩凝水泥在現(xiàn)場(chǎng)施工、人身健康、環(huán)境保護(hù)方面具有優(yōu)勢(shì)。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

試生產(chǎn)成功后，公司按照P8、P10的配方，依據(jù)訂單陸續(xù)生產(chǎn)緩凝水泥約14萬(wàn)t，由于緩凝效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、初凝時(shí)間大于250 min，滿足了施工要求，成功應(yīng)用于四川川交路橋有限責(zé)任公司省道S 212改造工程、云南華銳建材工貿(mào)有限公司道路施工，使用效果良好，不僅得到了用戶的好評(píng)，同時(shí)也為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 語(yǔ)

巧用工業(yè)廢渣生產(chǎn)的緩凝水泥，不僅滿足了道路施工緩凝的要求，其性能指標(biāo)達(dá)到32.5 R～42.5級(jí)通用硅酸鹽水泥或砌筑水泥的技術(shù)指標(biāo)要求，解決了緩凝水泥后期強(qiáng)度低的問(wèn)題，生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的緩凝水泥。由于降低了熟料用量，加入了工業(yè)廢渣，減少了二次污染，從而為減少NOx、C O2排放做出了貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)不斷研究實(shí)踐，將會(huì)在混凝土道路施工中得到廣泛應(yīng)用。使用微硅粉、磷渣兩種工業(yè)廢渣對(duì)資源綜合利用，保護(hù)環(huán)境具有積極的意義。同時(shí)也避免了使用磷石膏因水分過(guò)大難以組織生產(chǎn)的問(wèn)題，與使用葡萄糖、白糖、檸檬酸鈉等外加劑生產(chǎn)的緩凝水泥相比，其與混凝土外加劑的適應(yīng)性更強(qiáng)。