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        提高水泥和外加劑相容性的對(duì)策

        2021-04-08 02:49:28王元杰
        建材與裝飾 2021年9期
        關(guān)鍵詞:熟料外加劑減水劑

        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。

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