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1、影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的因素探討 2004-2-14 作者:余柏新 0 引言    水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的高低對(duì)混凝土的性能影響很大。如果水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量大,為確?;炷恋氖┕ば阅芏哟笥盟浚瑒t會(huì)降低混凝土強(qiáng)度,增加混凝土干縮產(chǎn)生裂紋的可能性,降低混凝土的抗?jié)B性和耐久性。因此,要配制高性能混凝土,不僅要求水泥的強(qiáng)度要高,同時(shí)也要求水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量要低,水泥與減水劑的相容性要好。本文就影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的因素和降低標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的措施進(jìn)行探討。1 熟料的影響11 熟料率值及礦物組成的影響    根據(jù)資料介

2、紹,熟料中4種主要礦物的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量由大到小的順序是:C3A、C4AF、C3S、C2S。筆者就同一立窯廠(chǎng)熟料的率值及礦物組成與熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表l。    從表1可以看出,編號(hào)A的熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量最低,最理想。其礦物組成的特點(diǎn)是硅酸鹽礦物(C3S+C2S)含量高,C3A含量低。    編號(hào)A和B的熟料的KH及n基本相同,其硅酸鹽礦物(C3S+C2S)基本一樣,而且編號(hào)B的C2S比編號(hào)A略高,但由于B的P比A高,其C3A的含量也高(超過(guò)10),導(dǎo)致B的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量比A高16。C、D編號(hào)的熟料的

3、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較低。其硅酸鹽礦物的含量雖不及A、B編號(hào)的熟料高,但因其C3A的含量較低,故其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量比A略高,但比B卻低14。    編號(hào)E的熟料,其n與C基本相同,但其P較高,C3A的含量比C高19,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量高O8。    編號(hào)F的熟料n低、P高,硅酸鹽礦物含量較低,而C3A的含量高,故其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量最高。    據(jù)用戶(hù)反映:用A、C、D熟料磨制的水泥各方面的性能較好,用D、F熟料磨制的水泥的施工性能不理想。配制相同強(qiáng)度的混凝土,要達(dá)到相同的塌落度,每立方米混

4、凝土的用水量比較,用B熟料磨制的水泥比用A、C、D熟料磨制的水泥(水泥的品種和強(qiáng)度等級(jí)相同)要多用約6kg水,而F熟料磨制的水泥要多用約10kg水,由于用水量增加,為確保混凝土的強(qiáng)度,水泥的用量也要相應(yīng)增加,加重了混凝土的生產(chǎn)成本。B、F熟料磨制的水泥配制的混凝土的塌落度經(jīng)時(shí)損失大,與減水劑的相容性差,水泥和水的用量大,混凝土的干縮現(xiàn)象增加,抗?jié)B性和耐久性降低,養(yǎng)護(hù)條件要求高。    表2是3家不同窯型水泥廠(chǎng)的熟料的礦物組成及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的結(jié)果。從表2可以看出,3個(gè)廠(chǎng)中z廠(chǎng)的熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量最低,其次是x廠(chǎng)的,Y廠(chǎng)最高,這除了生產(chǎn)工藝(窯型)的影響

5、外,與熟料礦物組成(主要是C3A含量)有很大關(guān)系。    Z廠(chǎng)的熟料與X廠(chǎng)比較,X廠(chǎng)熟料的n高,其硅酸鹽礦物的總量高達(dá)7715,比Z廠(chǎng)高274,但x廠(chǎng)的熟料的P也高,其C3A的含量比z廠(chǎng)高308,其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量比Z廠(chǎng)高O.8。    X廠(chǎng)的熟料與Y廠(chǎng)的熟料比較,雖然硅酸鹽礦物高561,但C3A的含量也比Y廠(chǎng)高041,其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量?jī)H比Y廠(chǎng)低02。由此可見(jiàn):熟料中的硅酸鹽礦物總量越高,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越低;熟料中的C3A含暈越高,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越高。就礦物組成對(duì)熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響而言,在C3A的含量是影響標(biāo)

6、準(zhǔn)稠度用水量的主要因素。    要適當(dāng)提高熟料的n,提高硅酸鹽礦物的總量,特別是要降低熟料的P,以減少熟料中水化快、水化熱大的C3A含量,控制熟料中C3A含量不超過(guò)8為宜,最好<7,SO3的含量1以下(如Z廠(chǎng)),以達(dá)到降低水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量,提高水泥與減水劑的相容性的目的。12 熟料燒成質(zhì)量的影響    表3是2種不同燒結(jié)情況的立窯熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的對(duì)比。雖然2種熟料的各率值很接近,但由于燒成質(zhì)量不同,其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量相差很大。    散粒黃心的輕燒料由于燒失量高,

7、生燒料中仍有部分碳沒(méi)有燃盡,碳對(duì)水的吸附作用顯著,造成熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增大;輕燒料中的CaO高,而且這種fcaO是輕燒的,與水的反應(yīng)速度快,造成熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量明顯增大。    燒成溫度高、燒結(jié)好、冷卻快的葡萄串狀熟料,其燒失量和fCaO低,所以其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也低。    因此,一定要有較高的燒成溫度,而且要讓物料在燒成帶停留足夠時(shí)間,使燃料燃燒完全,物料反應(yīng)充分,礦物晶體發(fā)育完整,提高熟料燒成率,降低熟料的燒失量和fCaO。通過(guò)高溫煅燒、熟料急冷的途徑,使C3S固溶部分A12O3、Fe2O3,減少熟料中

8、C3A的形成,或使C3A以玻璃體的形態(tài)存在,減少二次fCaO的產(chǎn)生,以達(dá)到降低熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的目的。2 水泥比表面積的影響    表4是通過(guò)小磨試驗(yàn)測(cè)得比表面積對(duì)水泥物理性能的影響結(jié)果。從A1、A2、A3和A4的情況可以看出,水泥的配比相同,隨著比表面積的增加,水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加,凝結(jié)時(shí)間縮短,強(qiáng)度增加。但如果比表面積過(guò)大而引起水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量過(guò)大,則對(duì)混凝土的性能不利。提高水泥的比表面積不僅使水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加,而且使粉磨電耗增加。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,要合理控制水泥的比表面積,既要考慮水泥的強(qiáng)度,又要考慮水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和生產(chǎn)成

9、本,比表面積控制在350400m2kg比較理想。有條件的廠(chǎng)家,最好能定期做水泥顆粒級(jí)配的檢測(cè),選擇合適的水泥顆粒級(jí)配,不要滿(mǎn)足于以水泥的細(xì)度來(lái)控制指導(dǎo)生產(chǎn),因?yàn)榧?xì)度(80um方孔篩篩余量)相同的情況下,有時(shí)水泥的比表面積和顆粒級(jí)配相差卻很遠(yuǎn)。3 混合材的種類(lèi)及摻入量的影響    1)使用優(yōu)質(zhì)的混合材,如礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰等磨制的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較低;摻燒煤矸石、燒粘土或燒失量較高的粉煤灰磨制的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較高;用適量的石灰石作混合材對(duì)降低標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和改善混凝土的施工性能有利。    2)在混合材品質(zhì)相

10、同的情況下,混合材的摻入量越大,水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越高。從表4中的A4和A5可以看出,A5比A4多摻10的混合材,其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量升高了12。    有的企業(yè)采用多摻混合材和提高水泥比表面積的方式生產(chǎn)水泥,雖然水泥達(dá)到了相應(yīng)的強(qiáng)度等級(jí),甚至強(qiáng)度較高,如A5比A1多摻10的混合材,但A5的比表面積比A1高214m2kg,其抗壓強(qiáng)度比A1高得多,然而,由于A5這種水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量高(比A1高18),用其配制的混凝土的性能卻不理想。4 石膏的影響    石膏作為水泥中不可缺少的組分之一,其主要作用是緩凝和激發(fā)水泥的

11、強(qiáng)度。石膏的形態(tài)、品位等級(jí)不僅對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度有較大的影響,而且對(duì)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也有較大的影響。    2種不同的石膏(S和H)的化學(xué)成分見(jiàn)表5。用相同的熟料和混合材,S1用S石膏,H1和H2用H石膏,用試驗(yàn)小磨在粉磨條件相同的情況下磨制的水泥的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。    由表5可以看出,H石膏比S 石膏的品位高,特別是CaSO4·2H2O的相對(duì)含量高。    由表6可以看出,H石膏對(duì)水泥的緩凝作用和強(qiáng)度激發(fā)作用比S石膏明顯,相同配比的水泥H1比S1的凝結(jié)時(shí)

12、間慢1h多,但3d和28d強(qiáng)度都是H1比S1高;相同SO3含量的水泥H2比Sl的凝結(jié)時(shí)間約慢05h,H2的強(qiáng)度也比S1高。    H石膏配制的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量比S石膏配制的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低。無(wú)論是配比相同的H1, 還是SO3含量相同的H2的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量均比S1低06。    石膏的形態(tài)、品位、摻量對(duì)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、流變性能、強(qiáng)度、收縮性能以及與減水劑的相容性有較大的影響。5 其它因素的影響51 水泥顆粒形貌的影響    水泥顆粒越近似球形,顆粒間的摩擦越小,

13、水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越低,而強(qiáng)度越高。水泥顆粒的球形度越大,拌制的混凝土產(chǎn)生“滾珠效應(yīng)”,使混凝土的流動(dòng)性提高,而用水量減少,從而可提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。    水泥顆粒的球形度與研磨體的形狀有較大關(guān)系,細(xì)磨倉(cāng)用鋼段做研磨體,粉磨時(shí)物料和研磨體間線(xiàn)接觸較明顯,其粉磨出來(lái)的水泥顆粒呈條狀和柱狀的較多,水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較高;而細(xì)磨倉(cāng)用小鋼球作研磨體,粉磨時(shí)物料和研磨休間的點(diǎn)接觸較為明顯,其粉磨出來(lái)的水泥顆粒呈球形或橢球形的較多,其水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較低。我們將22mx65m水泥磨的二倉(cāng)由過(guò)去用鋼段改為用小鋼球作研磨體后,其它條件不變,而粉磨出來(lái)的水

14、泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量約下降04,28d抗壓強(qiáng)度約提高2MPa。52 水泥溫度的影響    水泥的溫度過(guò)高,可能會(huì)引起石膏的脫水,使水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量升高。因此,要加強(qiáng)對(duì)熟料的冷卻,降低入磨熟料的溫度,也可以用一些含有適量水分的濕粉煤灰或濕礦渣作混合材,其帶入的水分在粉磨過(guò)程中吸收熱量而蒸發(fā),能起到磨內(nèi)噴水的作用,有利于降低出磨水泥的溫度。所以,水泥廠(chǎng)應(yīng)有足夠的水泥庫(kù)容,使水泥(特別是散裝水泥)出廠(chǎng)前能得到充分降溫,以免影響其使用性能。6 結(jié)論    1)熟料中的硅酸鹽礦物總量越高,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越低;熟料中的C3A等水化快的速凝礦物越高,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越高,而其含量是影響標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的主要因素。燒成溫度高、冷卻速度快、燒失量低、fCaO低的熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低。    2)水泥的篩余值愈小、比表面積越大,則水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大,實(shí)際生產(chǎn)中控制水泥

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