孫成玉 ，葛 志 ，張益中

（1.康達(dá)（山東）水泥有限公司，山東蓬萊 265612；2.煙臺(tái)山水水泥有限公司，山東煙臺(tái) 265323）

1 問(wèn)題的提出

（1）2019 年8 月份，熟料用戶要求從熟料上進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步改善水泥與混凝土高效減水劑相容性問(wèn)題，并提出要求：摻加由該用戶提供的摻量為2.0%的聚羧酸高效減水劑，①水泥凈漿初始流動(dòng)度不低于260mm；②一小時(shí)經(jīng)時(shí)損失不高于10mm。

為此公司成立了由多部門組成的課題攻關(guān)小組，分析影響的因素。

水泥原材料：熟料，脫硫石膏，礦渣，粉煤灰，石灰石，火山灰，爐渣。

表2 熟料化學(xué)成分及礦物組成

（2）水泥樣品按照GB/T21372—2008《硅酸鹽水泥熟料》標(biāo)準(zhǔn)方法制備；凈漿流動(dòng)度檢驗(yàn)方法按GB/T 8077 方法檢測(cè)。摻加2.0%聚羧酸高效減水劑，凈漿初始流動(dòng)度在160～230mm，但一小時(shí)凈漿流動(dòng)度下降至90～160mm，經(jīng)時(shí)損失率高達(dá)30%～43%。

2 影響相容性的因素分析

很多因素影響水泥與混凝土高效減水劑相容性，并且這些影響因素往往相互聯(lián)系、相互影響，包括熟料的化學(xué)成分和礦物組成，粉磨工藝、石膏的形態(tài)和摻量，混合材的種類，水泥的細(xì)度、水泥出廠溫度等，高效減水劑的性能以及混凝土拌合物的性能。

2.1 熟料的礦物組成

熟料的主要礦物有C3S、C2S、C3A、C4AF，對(duì)混凝土高效減水劑的吸附順序?yàn)镃3A＞C4AF＞C3S＞C2S，高吸附性能的礦物所占比例越大，熟料磨制水泥后相容性越差。

2.2 粉磨工藝

水泥粉磨工藝分為開路和閉路兩種，生產(chǎn)實(shí)踐表明，開路磨粉磨的水泥顆粒分布寬，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量低，與混凝土高效減水劑的相容性更好。

2.3 石膏形態(tài)和摻量

石膏用于調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間及硬化速度，抑制初期水化速度最快的C3A 礦物的水化，延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間以滿足混凝土所需要的工作性能。在粉磨過(guò)程中，磨機(jī)內(nèi)物料溫度過(guò)高易造成石膏部分脫水，二水石膏變成溶解度更大的半水石膏，易導(dǎo)致水泥的假凝或急凝。

2.4 混合材的種類

混合材的品種、性質(zhì)和摻量等對(duì)高效減水劑作用效果的影響不一。通過(guò)小磨試驗(yàn)，摻加相同量不同品種的混合材，可以找出混合材對(duì)適應(yīng)性不利影響得程度，從而減少最不利影響混合材的使用量。

2.5 水泥的細(xì)度

水泥細(xì)度明顯影響到高效減水劑的分散效果，水泥比面積越高，對(duì)高效減水劑的吸附量就越多，相容性就越差。水泥細(xì)度過(guò)細(xì)，要達(dá)到同樣的減水效果，就要加入更多的高效減水劑。

GB175 新標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿中對(duì)0.045mm 篩余規(guī)定了下限值，主要考慮的是有利于混凝土工作性能的改善；根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，0.045mm 篩余閉路磨普遍低于5.0%，開路磨普遍高于7.0%，因此改變粉磨工藝，閉路磨改造成開路是理想的方式。

2.6 水泥出廠溫度

剛出磨的水泥或出磨溫度較高的水泥，會(huì)使相容性變差，混凝土的坍落度損失更大。

2.7 熟料的硫堿比

可溶性堿含量越高的水泥相容性越差。熟料中存在一定數(shù)量的硫和堿，煅燒熟料過(guò)程中，堿優(yōu)先與硫生成硫酸堿，多余的堿則與熟料礦物反應(yīng)生成含堿礦物固溶體。因此硫的適量可以有效抑制堿的不利影響，降低水泥的初期水化速度；改善水泥與混凝土高效減水劑的相容性。

表1 原材料化學(xué)成分

3 調(diào)整試驗(yàn)方案

通過(guò)對(duì)影響因素逐個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整，并分析性價(jià)比，經(jīng)與熟料用戶溝通，最后目標(biāo)鎖定調(diào)整熟料的硫堿比。當(dāng)時(shí)熟料硫堿比低僅為0.30，需要確定熟料硫堿比提到多少合適，是提高硫含量還是降低堿含量。

生料配料用輔材是轉(zhuǎn)爐渣、燃煤爐渣和煤矸石，熟料堿含量主要來(lái)源于石灰石，在生料配比中占93%左右。各種原材料成分都比較穩(wěn)定，堿含量降低難度大。

最終確定提高熟料三氧化硫含量。生料配料由四組份轉(zhuǎn)變?yōu)槲褰M份，提高三氧化硫的同時(shí)還要考慮是有害成分盡量低，不對(duì)工藝制度造成不利影響。逐步提高熟料三氧化硫的量和原料配比，調(diào)整工藝操作，試驗(yàn)測(cè)定凈漿流動(dòng)度。

為了取得穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果，每隔五天調(diào)整一次原料配比，逐步提高熟料硫堿比，然后用五天的熟料日綜合樣測(cè)定凈漿流動(dòng)度，并記錄調(diào)整配比后對(duì)窯工藝狀況的影響，獲得了最佳配比及性價(jià)比的試驗(yàn)結(jié)果。

表3 石膏的原材料成分

表4 摻加石膏后的熟料化學(xué)成分和礦物組成

4 試驗(yàn)結(jié)果

按照初步試驗(yàn)方案得出的結(jié)果，投入到正常生產(chǎn)中，在生料配料中摻加0.8%脫硫石膏，熟料三氧化硫由0.25%增加至0.49%，熟料硫堿比由0.30 上升到0.48。正常生產(chǎn)硫堿比0.48 的熟料后，熟料用戶取樣檢測(cè)，結(jié)果和公司結(jié)果基本一致。

表6 水泥凈漿相容性試驗(yàn)結(jié)果

從表中看出，提高熟料硫堿比穩(wěn)定到0.48 后，初始凈漿流動(dòng)度、1 小時(shí)凈漿流動(dòng)度基本穩(wěn)定在270mm 左右，且損失很小或無(wú)損失。

按照試驗(yàn)方案投入到正常生產(chǎn)中，熟料用戶檢測(cè)結(jié)果和公司結(jié)果基本一致，解決了水泥與混凝土高效減水劑相容性問(wèn)題，得到了熟料用戶的高度認(rèn)可。

5 結(jié)論

影響水泥與混凝土高效減水劑相容性的影響因素是多方面的，通過(guò)調(diào)整水泥原料中摻加量最大的熟料的成分和性能可以取得較好的效果。試驗(yàn)中還應(yīng)考慮原材料的成本和對(duì)窯工藝制度的影響，找出最佳方案。