王元杰

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司水泥廠，山西大同 037000）

0 引言

水泥和外加劑相容性較差的問題一直以來(lái)都困擾著水泥廠和施工單位，水泥和相容性之間的關(guān)系可以理解為，運(yùn)用同一種外加劑，由于水泥自身性能的差異，而導(dǎo)致具體應(yīng)用效果上的不同。如果水泥和外加劑之間的相容性較差，則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際減水率不足、拌合物出事流動(dòng)性較差的問題。現(xiàn)階段主要采用水泥凈漿流動(dòng)性的變化情況來(lái)體現(xiàn)其對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性的變化作用。本文結(jié)合水泥和外加劑相容性差的成因，提出一些可行的處理對(duì)策，提高水泥和外加劑的相容性，保證水泥質(zhì)量。

1 水泥和外加劑相容性差的成因

1.1 熟料礦物好工藝制度的影響

1.1.1 熟料礦物構(gòu)成

外加劑的類型多種多樣，其中減水劑的使用量會(huì)影響吸附量，正常情況下，吸附量從大到小排序如下：C3A、C4AF、C3S、C2S，其中C3A 所吸附的減水劑總量明顯較高，其原因在于減水劑大多是直接在水化產(chǎn)物上進(jìn)行吸附，所吸附的總量直接相關(guān)于水化產(chǎn)物總量以及表面性，所以在快速水化作用下，其產(chǎn)生更多的水化產(chǎn)物，因而對(duì)熟料礦物擁有了更強(qiáng)的吸附性，所以也就減少了溶液中的減水劑。對(duì)于水化速度的比較方面，C3A 第一，C2S 最后，而C4AF 和C3S 居于中間。其原因在于C3A 具有更大的水化物比面積，所以水化物當(dāng)中含有C3A 較多，那么該型號(hào)的水泥減水劑適應(yīng)性就較差。

1.1.2 熟料燒成溫度和燒成效率

不同的熟料燒制溫度也有所不同，所以在性能上的表現(xiàn)也有較大的區(qū)別。其中高溫?zé)傻氖炝嫌捎跓伤俣容^快，死了以硅酸鹽礦物當(dāng)中，含有較多的其他組分，硅酸鹽礦物的含量得到提高的同時(shí)，性能也有所好轉(zhuǎn)，最終提高水泥活化性，這樣一來(lái)C3A和C4AF 也得到控制。在溫度升高的情況下固熔量也得到提升，燒成效率提高，因而相比之下高溫?zé)埵炝系腁 礦質(zhì)量更好，給水泥帶來(lái)更高的強(qiáng)度，同時(shí)在與外加劑的相容性上也存在優(yōu)勢(shì)。而低溫?zé)傻膭t情況相反，跟外加劑之間的相容性較差。

1.1.3 冷卻速率

在較高的溫度下，熟料可以實(shí)現(xiàn)快速冷卻，這對(duì)A 礦的晶型保持而言是非常有利的。C2S 粉化，因而讓硅酸鹽礦物的活性也得到相應(yīng)的增加，同時(shí)溶劑礦物的存在形式大多數(shù)為玻璃體，這就在極大程度上降低了其他礦物的析晶，因而該工藝下的水泥和外加劑之間具有較好的相容性，凝結(jié)時(shí)間維持在正常水平，水泥強(qiáng)度較高；而如果采用慢速冷卻，從而提高了C3A 和C4AF 析晶出現(xiàn)總量，降低相容性。

1.2 混合材料類別

混合材料會(huì)吸附減水劑，一般來(lái)說(shuō)，煤矸石的吸附量最高，粉煤灰次之，礦渣吸附量最小。而摻入礦渣的水泥擁有比摻煤矸石的水泥適應(yīng)性更強(qiáng)，火山灰混合材結(jié)構(gòu)疏松多孔，所以有更好的吸附性，粉煤灰品質(zhì)的不同，同樣會(huì)給相容性造成影響。例如優(yōu)質(zhì)粉煤灰往往具有更高的適應(yīng)性，反之亦然。

1.3 水泥含堿量

水泥當(dāng)中的堿性成分主要為Na2O 和K2O，這兩種物質(zhì)的含量也會(huì)在很大程度上影響水泥和減水劑的適應(yīng)性。堿性物質(zhì)會(huì)在極大程度上提高水泥用水量，這也會(huì)加速水泥水化，不利于減水劑塑化作用的出現(xiàn)。如果含堿量較高，則會(huì)影響水泥和減水劑之間的適應(yīng)性，進(jìn)而提升水泥坍落度，容易在使用中造成危險(xiǎn)。

1.4 水泥調(diào)凝劑石膏類別和摻加量

不同類型的石膏在溶解性方面存在較大的不同，所以對(duì)水泥也會(huì)產(chǎn)生不同的緩凝作用。一般來(lái)說(shuō)，天然二水石膏可以和高效減水劑之間有著更強(qiáng)的適應(yīng)性，硬石膏和工業(yè)副產(chǎn)品石膏則會(huì)由于其中部分微量元素的不同而導(dǎo)致相容性受到影響。水泥中所加入的石膏形態(tài)以及SO3添加量的不同，也會(huì)影響相容性，所以一般情況下，可以在保持凝結(jié)時(shí)間的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高SO3添加量，這樣可以提高水泥和減水劑之間的相容性，但是該參數(shù)的確定應(yīng)當(dāng)取決于比表面積、堿含量等參數(shù)。

1.5 水泥比面積和顆粒分布的影響

水泥流動(dòng)性會(huì)直接影響實(shí)際使用效果，進(jìn)而影響施工完畢后硬化的混凝土質(zhì)量。如果水泥的粗細(xì)顆粒雞胚恰當(dāng)，就會(huì)擁有更好的流動(dòng)性能，一般來(lái)說(shuō)，水泥中顆粒大小為3～30μm 區(qū)間時(shí)，水泥的強(qiáng)度會(huì)呈上升趨勢(shì)；如果顆粒度到達(dá)60μm，那么就不會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)強(qiáng)度，但是可以穩(wěn)定提及；如果顆粒小于10μm，則會(huì)讓早期強(qiáng)度增強(qiáng)，但也會(huì)增加需水量；如果顆粒小于3μm，則只能起到早強(qiáng)作用。所以具有最好流動(dòng)性的水泥，應(yīng)當(dāng)90%以上的顆粒度都應(yīng)當(dāng)為3～30μm 之間，小于10μm 的顆粒控制在10%以內(nèi)。水泥顆粒越細(xì)，則表面積越大，所以和水之間有更大的接觸面積，因而就需要更多的水量才能將水膜凝結(jié)在水泥的表面上。所以在相同水灰比例下，顆粒之間自由水含量降低，進(jìn)而影響水泥流動(dòng)性，隨著流動(dòng)性的降低，其與減水劑的適應(yīng)性也會(huì)降低。另外如果表面積增加，則水泥細(xì)顆粒也增加，水泥和水會(huì)在更短的時(shí)間內(nèi)起反應(yīng)，從而出現(xiàn)水化產(chǎn)物絮狀結(jié)構(gòu)。所以在水泥漿體流動(dòng)性較低的情況下，相容性也會(huì)受到影響。

1.6 水泥溫度的影響

如果水泥粉磨工藝期間溫度高，則二水石膏會(huì)脫水，變成半水石膏，如果進(jìn)一步脫水則會(huì)形成硬石膏，隨著脫水反應(yīng)的出現(xiàn)，其溶解度也會(huì)受到影響，無(wú)法組織水泥水溶而導(dǎo)致出現(xiàn)的絮凝結(jié)構(gòu)，所以減水劑無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的塑化效果。所以一般來(lái)說(shuō)，粉磨溫度以115±5℃為宜，所以如果水泥出廠溫度較高，則水化反應(yīng)速度就較快，從而降低水泥和減水劑適應(yīng)性。

2 水泥和外加劑相容性提高對(duì)策

結(jié)合上述水泥和外加劑相容性原因的分析，首先需要改善熟料礦物的構(gòu)成，從而改善熟料本身的標(biāo)準(zhǔn)稠度和外加劑的相似性。具體措施如下：

首先，對(duì)原料石灰石的品位進(jìn)行穩(wěn)定。其次，需要及時(shí)調(diào)整熟料的成分，尤其是Al2O3和Fe2O3含量不宜過(guò)高，并提高熟料率值?？刂剖炝铣煞值哪康脑谟诳刂其X酸鹽和鐵鋁酸鹽礦物含量，提高硅酸率，提高硅酸鹽含量，達(dá)到改善熟料和外加劑相容性的目的。但是這種調(diào)整方式會(huì)降低溶劑礦物，導(dǎo)致物料更加難以燒制。所以在對(duì)原料成分進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，需要在熟料煅燒的過(guò)程中，強(qiáng)化操作控制。

再次，做好熟料燒成的質(zhì)量控制。在生產(chǎn)過(guò)程中，提高燒成溫度不但可以提高熟料燒成效率，同時(shí)研究證明，熟料的煅燒溫度過(guò)高的情況下，Al2O3和Fe2O3的固溶性也會(huì)加強(qiáng)，提高固溶量。與此同時(shí)，鐵相固溶Al2O3的含量也會(huì)增加，從而提高C3A 和C4AF 的含量，進(jìn)而控制C3A 容量，從而起到保證相容性的目的。

除此之外，運(yùn)用高溫快燒的熟料也能實(shí)現(xiàn)A 礦的良好發(fā)育，晶體尺寸適中，水泥強(qiáng)度較好，在外加劑相容性方面也較好。

經(jīng)過(guò)熟料調(diào)整后，水泥的性能得到了提升，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)稠度和流動(dòng)性都得到了改善，可以適應(yīng)工程施工的實(shí)際需要。圖1 和圖2 為流動(dòng)性較差和流動(dòng)性較好的水泥對(duì)比圖。

圖1 流動(dòng)性較差的水泥

圖2 流動(dòng)性較好的水泥

3 總結(jié)

總而言之，水泥外加劑相容性問題具有多邊形，較為復(fù)雜。在當(dāng)前的建筑材料領(lǐng)域當(dāng)中，預(yù)拌混凝土和高性能混凝土得到廣泛應(yīng)用，所以這一問題產(chǎn)生的作用就更為明顯。為了讓該問題得到解決，技術(shù)人員需要對(duì)水泥外加劑性能的作用有深刻的認(rèn)識(shí)，并基于水泥和外加劑相容性較差問題的成因來(lái)選擇可行的對(duì)策，這樣才能改善水泥和外加劑相容性，提高水泥成品質(zhì)量。