一次水泥与减水剂适应性变差的调整经验

1 水泥与减水剂适应性出现波动问题

2016年3月，一直使用我公司P·O42.5级散装水泥的某工程项目部反映水泥适应性发生了较大变化，主要表现为：需水量增加、现场用于水下C35混凝土时和易性较差、经时损失严重。

为解决此问题，抽取公司生产的同一批次P·O42.5级水泥进行现场适配，取现场施工使用的砂石骨料、外加剂，采用现场施工理论配合比进行试拌观察拌合效果。同时，用1月中上旬(回转窑小修前)封存样，按同样方法做适配，观察对比拌合效果。拌合后发现3月生产的水泥较1月生产的水泥在与减水剂适应性上有较大的变化，1月中上旬的水泥与施工单位使用的外加剂适应性较好，能满足施工需要。沟通了解得知：从3月1日起供应的P·O42.5散装水泥与减水剂适应性变差。

2 原因分析

春节期间，由于销售情况较好，回转窑没有停窑大修，只是在2月中下旬进行过小修，小修前后熟料和P·O42.5水泥物检结果见表1~3。水泥出现上述情况，可能存在以下几方面的原因。

(1)本次重新开窑后，窑头燃烧器内外风比例作了调整，外风比例有所增加，采用长火焰煅烧方法，可能影响了硅酸盐矿物的结晶形态；

(2)小修后进厂石灰石中碱含量有所增加，熟料中的碱含量有所增加，使得水泥中的碱含量也相应有所增加，见表2,3；

(3)该批次水泥熟料掺量减少了3%，混合材(煤渣与矸石)掺量增加了3%，见表3；

(4)该批次水泥比表面积较以前增加了26m²/kg，微细颗粒占比上升，增加了水泥需水量；

(5)水泥磨系统进行了较全面检修，研磨体重新进行了级配。

3 采取的措施及实施结果

3.1 采取的措施

针对以上情况及综合原因分析结果，采取了以下措施：

(1)严格控制进厂石灰石中的碱含量，要求石灰石中的碱含量不得大于0.2%；

(2)重新调整窑头燃烧器的内外风比例，适当增大内风用量；关小三次风阀，加强窑内通风；增大一段篦床冷却风量，加强熟料冷却；稳定二次风温在1150±30℃；

(3)将水泥生产配比调整到小修前配比见表3。

(4)鉴于水泥磨检修后水泥中微细粉量增加，通过调整水泥生产工艺，增大磨机研磨体平均球径将水泥比表面积控制在340±10m²/kg，降低微细粉占比，增大水泥颗粒粒径分布宽度；

(5)从施工项目部取砂石骨料和减水剂，按照项目部混凝土施工配合比，用调整后的水泥根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB50080-2002)坍落度与坍落扩展度试验方法，在公司自有混凝土实验室做拌合试验，记录拌合效果。)

(6)根据工艺调整后的混凝土拌合效果改进。

3.2 调整后的熟料及水泥质量

调整前后熟料的物检数据、净浆扩展度数据见表4，三个阶段熟料岩相对比见图1。

由表4和图1可看出，煅烧工艺调整后，在三率值无大幅变化情况下，熟料f-CaO含量有小幅下降，需水量较小修后下降5ml，3d强度小幅增长，28d强度稳定，熟料净浆扩展度较小修前后有所增加。分析认为其主要原因是熟料煅烧和急冷情况变好后，熟料矿物结晶形态变好，A、B矿边缘清晰规则、大小和分布情况比较均匀，不存在欠烧料和还原气氛。

调整后的水泥质量及水泥混凝土拌合实验数据见表5，混凝土配合比见表6。

由表5试验结果可以看出，经过工艺调整后水泥与减水剂适应性虽有较大改善，但仍达不到施工要求。通过混凝土拌合试验可以看出，调整后熟料掺量从81%降低到78%，混渣掺量由6%增加到9%时，水泥需水量有所增加，与减水剂适应性有所变差，这说明混渣的掺量增加会影响水泥适应性。

3.3 混合材结构调整

原混合材混渣中的结构为煤渣和煤矸石按1:1的比例混掺，煤矸石和煤渣的烧失量分别为10.65%和6.38%。烧失量越大，含碳量会增多，碳颗粒之间的空隙易吸附减水剂，故多掺混渣会导致水泥需水量增加，从而导致水泥适应性变差。而矿粉是成品，在水泥生产中后掺，因其成分不同，是一种含有较多玻璃体的材料、无空洞，不吸收水分和减水剂，并且矿粉比表面积较大(400~450m²/kg)、细小颗粒较多可以充分填充水泥颗粒之间的空隙，降低填充水泥颗粒空隙的用水量，具有显著的减水效果，改善了水泥与外加剂的适应性。另外，矿粉的加入改变了混合材结构，能更好的发挥出混合材叠加效应。故拟在水泥生产中增加矿粉配料，减少水泥中混渣掺量，并进行混凝土拌合试验，结果见表7。

其中#1水泥混凝土初始坍落度和扩展度分别为240mm和540mm，1h后坍落度和扩展度分别为225mm和447mm，拌合状态良好，满足施工要求。#2水泥混凝土初始坍落度和扩展度分别为250mm和560mm，1h后坍落度和扩展度分别为235mm和460mm，拌合状态良好，完全能满足客户现场施工要求。

4 结语

(1)通过煅烧工艺调整可降低熟料需水量，改善熟料性能，从而为改善水泥与减水剂适应性创造良好条件；

(2)影响水泥与减水剂适应性的因素复杂多变，本文提供了一种通过调整水泥生产工艺、质量控制指标和混合材结构来增强水泥与混凝土减水剂适应性，满足客户要求的方法；

(3)当生产工艺发生变化时，水泥与减水剂适应性可能会发生较大变化。生产厂家需结合施工方施工条件，采用施工方配合比重新作混凝土拌合试验很重要，根据试拌试验结果及时作出调整，可为生产厂家赢得市场主动，更好地与客户进行合作实现互利共赢。

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作者：李瑞林1，姚立红1，刘生超1，张迅2，文强3

单位：1.中国葛洲坝集团水泥有限公司；2.葛洲坝老河口水泥有限公司；3.葛洲坝松滋水泥有限公司

来源：《水泥工程》2017年第1期

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